Banco de ensayos de torsión para ejes de John Deere

Author(s):
Jesús Bussión - TEMAI Ingenieros

Industry:

Products:
LabVIEW, Data Acquisition

The Challenge:
Diseñar un banco de ensayos de torsión, con control de posición y par sobre los ejes sometidos a ensayo.

The Solution:
Controlar el banco mediante un PC industrial y tarjetas DAQ de adquisición a través de LabVIEW 6.02.

Introducción
El PC actúa como generador de formas de onda ( generando consignas de par o de posición ) para mover el banco y a su vez mostrar y registrar las señales de los diferentes sensores situados sobre la pieza que se está ensayando (posición, par, presión del grupo hidráulico, temperatura y lectura de consigma).
El sistema consta de un modo de funcionamiento automático y de un modo de funcionamiento manual. En el modo de funcionamiento automático, el sistema funciona de forma totalmente autónoma sin intervención de operario, sometiendo a la pieza al ensayo seleccionado, visualizando y registrando los datos del ensayo. En caso de superarse alguno de los límites de alguna de las variables (previamente fijados por el usuario) el sistema de control deja automáticamente de generar consigna y para el grupo hidráulico.
En el modo de funcionamiento manual, el usuario puede generar a su antojo los incrementos de consigna ( posición o par) a los que quiere someter a la pieza que se está ensayando.
Todos los datos y gráficos obtenidos quedan registrados en bases de datos transportables a EXCEL, para su posterior análisis y estudio comparativo e impresión de informes.

System Hardware

Como plataforma de control se ha seleccionado un PC industrial, debido a su robusted y sus posibilidades de adaptación y ampliación para mejoras futuras.
Como tarjetas de adquisición de datos se han utilizado: PCI-MIO-16E-4 y PCI-6503. La primera, se ha empleado como tarjeta de adquisición de datos analógica para la adquisición de las señales de los diferentes sensores (posición, par, temperatura, consigna presión,etc) y para generar las señales de consigna que mueven el banco. Su memoria FIFO, permite que sean cargados patrones de onda para ser ejecutados tantas veces como se desee.
La tarjeta PCI-6503 consta de 24 líneas digitales TTL, 3 de ellas son usadas como entradas para gestionar la parada del banco por seta de emergencia, fallo de tensión o fallo de grupo hidraúlico. Otras tres líneas son usadas como salidas del sistema para gestionar el tipo de control a realizar (par o posición) y activar o no el grupo hidráulico.

System Software

Como plataforma de desarrollo software se ha seleccionado LabVIEW 6.02 debido a su demostrada versatilidad de aplicación en el mundo de la automatización industrial. Hemos seleccionado las tarjetas DAQ de National Instruments junto a LabVIEW 6.02 debido a su flexibilidad y potencia para elaborar sistemas de control y medida. El software desarrollado permite la configuración por parte del usuario de forma sencilla y amena. Las opciones más destacables del programa desarrollado son:

Configuración hardware
Esta ventana permite al usuario configurar los canales y líneas digitales utilizadas, así como el escalado de voltios a unidades de los diferentes sensores.

Límites e incrementos
El usuario puede configurar los límites máximos y mínimos de todas las variables que desea que no se superen durante el ensayo (par, posición, presión y temperatura ). Si en algún momento se superan estos límites, el sistema automáticamente bloquea la servoválvula para no permitir accionamiento del banco y apaga el grupo hidráulico.
Desde esta ventana también se puede definir el tipo de control (par o posición) que se desea realizar en modo manual, el valor de los incrementos de consigna, el tiempo en que se desea que se ejecuten esos incrementos y cada cuantos ciclos se quiere realizar grabaciones periódicas de todos los datos capturados.

Test de sistema
Práctica ventana que permitirá al usuario comprobar que todas las señales funcionan correctamente.

Configuración de ensayos
El usuario podrá generar sus propios ficheros de ensayo a ejecutar por el banco. Pudiendo seleccionar la forma de la onda a generar como consigna (senoidal, triangular, cuadrada o un fichero editado desde EXCEL), la amplitud máxima y mínima de la onda a generar, la frecuencia de la onda a generar, el número de ciclos de esa forma de onda que desea que se realicen, el tipo de control a realizar (par o posición) y ver la duración que tendrá el ensayo definido.
Una vez definido el ensayo el usuario podrá salvarlo a un fichero dándole un nombre identificador, pudiendo llegar a tener una base de ficheros de ensayos ilimitada.

Acceso mediante password
Con objeto de limitar el acceso a ciertas ventanas de configuración únicamente por personal autorizado, el sistema cuenta con su propio gestor de usuarios mediante Password.

Gestión de alarmas
El software desarrollado, gestiona las posibles alarmas que se puedan producir durante la ejecución de los diferentes ensayos : alarma por activación de seta de emergencia de forma manual, alarma por fallo del grupo hidráulico, alarma por fallo de tensión, así como las diferentes alarmas que puedan suceder por superación de los límites configurados de cada una de las señales adquiridas.

Presentación Resultados
El usuario cuenta con dos modalidades de visualización de los datos capturados durante la ejecución de los ensayos por el banco: Listado de máximos y mínimos y Análisis de ciclos capturados.
- Listado de máximos y mínimos
La primera de ellas permite al usuario visualizar una tabla de los máximos y mínimos de todas las variables capturadas durante el ensayo, la hora y fecha en la que fueron capturados y el número de ciclo al que pertenecen.
- Visualización de ciclos capturados
La segunda modalidad de visualización permite al usuario comparar los ciclos de todas las variables capturadas en modo gráfico, para realizar ampliaciones de las zonas conflictivas para su posterior análisis.
Las tres formas de visualización de datos capturados, cuentan con la posibilidad de generar un informe impreso, siempre y cuando se conecte una impresora al sistema.

Conclusiones

El sistema desarrollado para John Deere se adapta perfectamente a las necesidades del cliente y constituye una utilidad para someter a ensayos de fatiga a las piezas fabricadas por dicho proveedor.
El análisis comparativo de los datos obtenidos por el sistema durante los ensayos, permite evaluar la calidad de la producción y detectar posibles fallos que se estén cometiendo en la misma, con el objetivo final de ofrecer un producto correctamente acabado y con un control de calidad estrictamente probado.

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Jesús Bussión
TEMAI Ingenieros

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