Collaudo finale motori sincroni

Author(s):
M. Berra - NUM

Industry:
Industrial Controls/ Devices/ Systems

Products:
LabVIEW, TestStand

The Challenge:
Realizzare un sistema automatico di collaudo di fine linea per motori sincroni brushless che guidi l’operatore ad eseguire una sequenza di prove tramite le quali effettuare la fasatura del sensore, il rodaggio del motore e dell’eventuale freno e verifcare le prestazioni funzionali del motore. Alla fine del collaudo deve essere stampato un report.

The Solution:
È stata realizzata una stazione in grado di pilotare tutti i motori sincroni prodotti dall’azienda, utilizzando il software LabVIEW per la gestione dell’ hardware della stazione e degli azionamenti necessari al pilotaggio dei motori, per la realizzazione dei pannelli sinottici di interazione con l’operatore e per la realizzazione e la stampa dei report. La sequenza di collaudo è stata realizzata in TestStand.

La stazione di collaudo finale dei motori sincroni brushless è costituita da due postazioni identiche  in grado di testare tutta la gamma motori asse prodotta dall’azienda, che attualmente comprende circa 500 modelli con dimensioni che variano da 75mm a 190mm di flangia e con potenze da 500W a 20kW. Il collaudo può essere svolto indifferentemente sulle due postazioni o in parte su una e in parte sull’altra ed è costituito da 11 test divisi in due fasi. La prima in cui il motore viene comandato con un azionamento NUM da 75A per effettuare i seguenti test:
- fasatura del sensore
- regolarità segnali trasduttore
- rodaggio dei cuscinetti
- rodaggio dell’eventuale freno
- verifica corretto montaggio freno
- prova di tenuta dell’involucro del motore per il grado di protezione IP67
- posizionamento della chiavetta dell’albero

mentre nella seconda fase (motore trascinato) viene verificato e misurato anche:

- forza controelettromotrice
- coppia di tenuta del freno
- settaggio trasduttore multigiro
- posizionamento meccanico del trasduttore multigiro

Utilizzando un PC con sistema operativo Windows XP, due schede NI PCI 6259 e NI PCI 6509 e VI create in LabVIEW viene gestito tutto l’hardware della stazione:

-alimentatore programmabile comandato via seriale
-multimetro digitale via GPIB
-torsiometro
-pistone pneumatico per bloccare il motore
-asse mobile per il suo posizionamento
-pulsanti di emergenza
-sportelli e bande ad infrarossi di protezione per le parti in movimento e per l’alta tensione

La sequenza di collaudo AXIS MOTOR TEST è stata realizzata in TestStand. Utilizzando il Process Model viene aperto in maniera asincrona il pannello principale ed eseguita la diagnostica della stazione per verificarne il corretto funzionamento. A questo punto l’operatore può scegliere di eseguire il collaudo completo o, dietro l’inserimento di una password personale, di impostare i test che devono essere effettuati. Ogni prova può essere svolta singolarmente ed il non superamento provoca il fallimento del collaudo.
Successivamente attraverso una maschera supplementare viene richiesto il numero seriale di produzione ed il codice prodotto in base al quale viene configurata la stazione per testare quel motore. La configurazione è effettuata da due parti principali: l’impostazione della stazione e dei relativi azionamenti: quest’ultima è stata realizzata con un modulo dedicato, il WPMServer. Attraverso questo modulo vengono caricate nell’azionamento le specifiche tecniche del motore e del sensore adottato, preimpostati i test da compiere con i relativi limiti di accettazione. Inoltre viene eseguita la configurazione dell’interfaccia meccanica per consentire il collegamento del motore all’asse della stazione.

WPM Server, realizzato sempre con LabVIEW e basato su un software proprietario NUM, è in grado di gestire gli azionamenti della stazione. La comunicazione è seriale con l’azionamento. WPMServer carica nella memoria flash dell’azionamento un apposito file dati associato al motore sotto test (specifica tecnica) e al sensore, oltre che configura i test points d’uscita, sia analogici che digitali, in funzione delle prove che devono essere effettuate, legge i codici di allarmi eventuali dall’azionamento (per esempio sovravelocità del motore, sovratemperatura, etc).

Sono state create le VI per effettuare i test e per la lettura dei test point analogici dell’azionamento, sui quali vengono eseguiti opportuni filtraggi software ed elaborazioni matematiche necessarie per l’acquisizione delle grandezze durante il test, che in diversi casi sono riferite allo spazio delle variabili di Park.

Terminata la configurazione della postazione di test, appare un apposito pannello sinottico, realizzato con una interfaccia grafica semplice e intuitiva, che come si può vedere in fig.2, visualizza lo stato dei test. Per mezzo di altri pannelli aggiuntivi si evidenzia dell’esito delle singole prove: l’operatore così ha il pieno controllo del processo di test in atto, oltre ad essere guidato nella gestione degli errori e degli allarmi.

Durante l’esecuzione del collaudo il pannello principale viene aggiornato in funzione della prova che viene eseguita: la parte sinistra mostra sempre lo stato del motore, identificato dalla velocità di rotazione, il test in esecuzione e il tempo necessario, le grandezze misurate attraverso gli strumenti come anche i valori delle stesse che arrivano dai test point degli azionamenti. La parte destra riassume i risultati delle prove effettuate fino a quel momento.

L’esecuzione dei test viene poi scandita all’apparire dei pannelli aggiuntivi che di volta in volta segnalano i test in atto e le operazioni che deve compiere l’operatore, guidandolo nell’esecuzione del test o segnalando le eventuali anomalie riscontrate. TestStand si occupa anche della gestione di un semaforo che avvisa l’operatore dello stato del test, esecuzione, richiesta d’intervento, fine del test ed esito positivo o negativo. Quando si passa a collaudo di un altro motore, in base al codice prodotto, la sequenza decide se deve essere variata l’altezza dell’asse mobile, se deve essere ricaricata la specifica del motore o del sensore o entrambe.
Il collaudo può essere terminato in qualsiasi momento premendo il pulsante END sul pannello di comando, in questo modo viene portata a termine il test in esecuzione e poi la sequenza termina e la macchina viene resettata. In caso di pericolo può essere premuto un pulsante di emergenza che toglie immediatamente l’alta tensione agli azionamenti arresta i motori e sospende il collaudo: una volta risolto il problema, rilasciando il pulsante d’emergenza la sequenza riparte normalmente.

Un altro punto importante che conclude e certifica il risultato del processo di test è la generazione del report di collaudo che, per esigenze di continuità nella modulistica aziendale, ha dovuto riprodurre un modello già implementato. A tale scopo è stato creato con LabVIEW, utilizzando l’interfacciamento con MS-Excel, il modulo AMT TEST MANAGER che permette l’elaborazione dei report all’esterno della postazione di test.
L’inserimento del codice prodotto e del relativo numero seriale, che può avvenire tramite lettura di un codice bar-code, consente di mostrare tutti i test effettuati sul motore nelle due stazioni. La stampa del report è subordinata all’esistenza dell’esito positivo per tutte le prove richieste per quello specifico motore. In tal caso, attraverso la ricerca nell’archivio aziendale del lotto di produzione e del numero di commessa, viene generato e stampato il relativo report.
Infine, essendo per NUM l’assistenza sui propri prodotti un punto chiave nel rapporto con il Cliente, lo strumento di creazione dei report visualizza anche lo storico di tutti i test effettuati: qualora venissero effettuati nuovi collaudi, in seguito ad interventi di assistenza, i risultati vengono registrati e collegati sempre allo stesso codice di prodotto e numero seriale.

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M. Berra
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