Sistema acquisizione dati trasportabile per macchine operatrici

Author(s):
P. Valli - CATE

Industry:
Transportation, Machines/Mechanics

Products:
CompactRIO, LabVIEW, FPGA Module, Real-Time Module

The Challenge:
Capire cosa succede su una macchina operatrice o movimento terra, durante un periodo abbastanza lungo di normale lavoro in campo, Rendere le informazioni acquisite tramite i sensori installati a bordo, facilmente fruibili al reparto di R&D. Creare un sistema di acquisizione, facilmente trasportabile e configurabile, per il rilevamento di grandezze fisiche rilevate da trasduttori di diversa tipologia, da impiegare su macchine operatrici e movimento terra per acquisirne il comportamento durante un periodo abbastanza lungo di normale lavoro in campo.

The Solution:
Realizzazione di una apparecchiatura compatta facilmente trasportabile e semplice all’uso come se fosse un normale strumento, ma flessibile nella e configurazione per rispondere alle esigenze imprevedibili di un laboratorio di R&D.

Il sistema realizzato si compone di:
• una valigetta per i sensori di tipo analogico e contatori, contenente:
o il sistema elettrico di condizionamento dei segnali provenienti dai trasduttori (come ad esempio trasduttori di pressione, contagiri, flussometri)
o Il sistema di acquisizione cRIO per la memorizzazione e la storicizzazione dei dati acquisiti
o elettronica di condizionamento e alimentazione
• una valigetta per i sensori di temperature, contenente:
o il sistema elettrico di condizionamento dei segnali provenienti da termocoppie
o Il sistema di acquisizione cRio per la memorizzazione e storicizzazione dei dati acquisiti
o elettronica di condizionamento e alimentazione
• un software installabile su PC portatile per la configurazione del programma a bordo dei cRIO, lo scarico e la memorizzazione su HD dei dati acquisiti, l’analisi in post-processing dei dati scaricati dai cRIO

Il collegamento delle apparecchiature con i sensori è stato realizzato con l’utilizzo di connettori, per facilitarne il cablaggio in campo.
L’alimentazione può essere prelevata direttamente dalla presa accendisigari delle macchine operatrici o, mediante un box ausiliario, alla comune alimentazione di rete 220V.

Le due valigette possono funzionare sia in modalità indipendente (e quindi essere utilizzate per prove in zone e tempi diversi) o in modalità Master-Slave, cioè collegate tra loro tramite un cavo, per l’acquisizione contemporanea dei due sistemi.

L’applicativo software appositamente progettato e realizzato sfruttando le potenzialità del pacchetto di sviluppo LabVIEW di National Instruments, è installabile su un PC portatile, e permette di:
• interagire con CompactRIO, tramite un collegamento via rete Ethernet, mediante protocolli UDP e FTP, per il download delle configurazioni di acquisizione, l’upload dei dati acquisiti e la diagnostica di funzionamento di ogni valigia.
• impostare le caratteristiche di acquisizione (canali abilitati, frequenza di campionamento, intervallo di salvataggio, curve di calibrazione del segnale elettrico per poterlo convertire a valore ingegneristico)
• gestire e analizzare i dati acquisiti in post-processing, mediante l’utilizzo di grafici e cursori, rappresentazione e confronto di curve acquisite nella stessa prova o in prove effettuate in tempi differenti, con la possibilità di stampare i risultati ottenuti.

Grazie anche alle contenute dimensioni del CompactRIO e alla sua robustezza e resistenza meccanica e ambientale, è stato possibile realizzare due valigie richiudibili dalle dimensioni e peso contenute, nelle quali è presente tutto il necessario per il condizionamento dei segnali elettrici provenienti dai sensori installati in campo e l’acquisizione degli stessi.
La tipologia di segnali acquisibili sono:
• Trasduttori o strumenti alimentati in 24Vdc e che restituiscono un segnale in 0-10 Volt , 0-20mA, 4-20mA
• Strumenti con segnale in frequenza (o contatori) alimentati in 24Vdc, e con segnale di ampiezza da 15 a 24Vdc, con una frequenza fino ai 40KHz
• Termocoppie

Il programma realizzato, specifico per l’applicazione e installabile su PC portatile, permette la personalizzazione delle acquisizioni e, successivamente al test di campo, di scaricare i dati acquisiti dalle apparecchiature per le analisi e comparazioni di laboratorio.

L’utente ha quindi la possibilità di:
• definire le diverse configurazioni, con gestione delle parametrizzazioni dei singoli canali in relazione allo strumento che sarà collegato. Tali configurazioni possono essere salvate e ricaricate direttamente sul PC.
• scaricare sul CompactRIO la configurazione desiderata mediante una connessione via rete Ethernet, utilizzando protocolli UDP e FTP. La configurazione selezionata potrà essere diversa per ognuna delle due valigie.
• portare la valigia in campo, collegare le diverse utenze e procedere con le acquisizioni dei segnali nelle diverse modalità di esercizio del mezzo da monitorare: sarà compito del CompactRIO gestire la memorizzazione dei dati in relazione alla configurazione impostata. La durata massima di acquisizione, che può arrivare anche a diverse ore ininterrotte, dipende dal numero di canali selezionati, dalla frequenza di campionamento e dall’intervallo di memorizzazione, definiti dall’utente in fase di configurazione.
• successivamente all’acquisizione di tutte le prove in campo, sarà possibile recuperare le informazioni storicizzate per effettuare analisi e comparazioni mediante l’utilizzo di grafici, cursori e appositi strumenti di valutazione grafica. La visualizzazione delle curve e la loro comparazione, può essere fatta sui dati di una unica prova o su prove differenti, in modo che sia possibile comparare il comportamento di macchine diverse, testate nelle medesime condizioni di lavoro. I grafici possono essere salvati in diversi formati e stampati.

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P. Valli
CATE
p.valli@cate.it

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