Control del Posicionamiento de un Sistema por Medio de Resolvers y NI CompactRIO

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"LabVIEW permite construir sistemas en tiempo real que funcionan en tiempos de adquisición muy reducidos."

- Juan José Cabana González, OPIDIS

The Challenge:
Implementar un sistema de medida de la posición de un dispositivo por medio de resolvers, visualización interactiva y generación de sincronismos a equipos externos.

The Solution:
Utilizar un controlador de automatización programable (PAC) CompactRIO de bajo coste y las interfaces de resolvers de la firma SET para la medida de precisión de la posición. Disponer en el CompactRIO de señales de salida digital TTL para la generación de pulsos de sincronismo que permitan iniciar y detener las mediciones de otros equipos externos en función de la posición del dispositivo medido. Disponer de una interface de usuario desarrollada en LabVIEW para la presentación de la información de las posiciones del dispositivo, esta interface debe ser dinámica e interactiva y obtener la información del CompactRIO por medio de Variables Compartidas.

Author(s):
Juan José Cabana González - OPIDIS

Introducción

La Empresa OPIDIS realizó para uno de sus clientes del sector de la generación de energía eléctrica nuclear, un sistema de medida de la posición de un elemento de combustible nuclear gastado que esta sometido a mediciones de la radiación residual en toda su longitud (aprox. 4 metros) para caracterizar su estado. La posición axial se mide por medio de dos resolver con rodillos que se mueven a la vez que se desplaza el elemento combustible. Se realizan mediciones del  espectro de radiación en sincronismo con el movimiento del elemento. Para la medida de la posición axial por medio de resolver se utiliza la interface para CompactRIO de la firma SET RDK9314 que es muy flexible y se puede conectar a un gran número de resolvers. Se utiliza un CompactRIO de bajo coste CompactRIO-9076 para la unidad de medida en un chasis portátil. Se utilizan Variables Compartidas para la representación de la información al operador.

 

Requisitos Generales del Sistema de Medida

El sistema de medida debe poder conectar dos resolver como mínimo del tipo utilizado en el equipo de medida, generar señales de sincronismo a equipos externos que miden espectros de radiación y visualizar la información en una aplicación gráfica e interactiva.

El sistema de medida debe ser portátil y de pequeño tamaño y la interface del operador debe poder ejecutarse en un ordenador portátil con Windows 7 o Windows 8.

 

Solución Basada en NI CompactRIO y NI LabVIEW

La solución que se implementó consiste en realizar un equipo de medida compacto utilizando un CompactRIO como unidad de medida en tiempo real y tarjetas de serie C de la firma SET modelo RDK9314.

El CompactRIO dispone de una interface de entrada/salida TTL para la generación de señales de sincronismo y de visualización local por medio de indicadores LED.

El software del CompactRIO se desarrolló utilizando LabVIEW FPGA y LabVIEW Real-Time. Se realiza una medida  cada 5 ms de la posición y se convierten las unidades angulares a desplazamiento lineal con la detección del sentido del movimiento.

La unidad de medida exporta un conjunto de señales por medio de variables compartidas, estas señales son representadas en la interfaz del operador de forma interactiva con gráficos y animación.

En la Figura 1 se muestra unidad de medida en dos vistas, la interna y el panel frontal.

 

El sistema de medidas genera un archivo con los registros de medida en función del tiempo con precisión de milisegundos y lo guarda en una memoria externa que se inserta en el conector USB del cRIO-9076 (en el panel frontal). Para asegurar que el CompactRIO está sincronizado con el reloj del PC se incluye la opción de sincronización automática por SNTP con el ordenador PC conectado a la interfaz Ethernet.

La aplicación del CompactRIO y la del operador se ha desarrollado en LabVIEW 2012 Professional Edition con los módulos Real-Time y FPGA. Esta aplicación se muestra en la Figura 2.

 

La aplicación del operador se conecta con un conjunto de Variables Compartidas que residen principalmente en la unidad de medida CompactRIO. Para  garantizar que la conexión de red no esta sobrecargada con otros procesos ambos dispositivos (CompactRIO y PC) se conectan con un cable de forma directa o a un conmutador de red dedicado.

La aplicación del operador recibe información de la posición lineal del “fuel Assembly FA” cada 50 mSeg y el CompactRIO la procesa y guarda en su memoria USB local cada 10 mSeg. Estos periodos son adecuados para la máxima velocidad de movimiento del FA que es de 4 metros por minuto.

La aplicación del operador guarda la información en un archivo de datos CSC que posteriormente sirve para el procesamiento. Los archivos de registros de datos de posiciones axiales también contienen la información del sentido del movimiento y del estado de las señales de sincronismo.

Se ha dispuesto un control de imagen 2D donde se realiza una animación a escala del FA en su movimiento axial que ayuda en la comprensión de donde esta situado en cada momento.

 

Conclusiones

Se ha utilizado de forma muy conveniente un dispositivo PAC CompactRIO para la construcción de una unidad de medida de la posición axial de un dispositivo FA en determinados tipos de pruebas.

La flexibilidad en la programación del CompactRIO con LabVIEW permite la construcción de sistemas de medida portátiles aprovechando la gran disponibilidad de módulos de medida de serie C tanto de NI como de su red de partners. En este caso se utiliza una interface para resolvers cd la firma SET.

La potencia de LabVIEW permite construir sistemas en tiempo real que funcionan en tiempos de adquisición muy reducidos y compartir las tareas de adquisición de datos en tiempo real en el CompactRIO con las de supervisión y gestión de la información en un ordenador PC. Esto maximiza la potencia y resulta en sistemas muy flexibles tanto de ampliar como de modificar para adecuarlos a las exigencias de los clientes.

Desde el punto de vista del coste también se obtienen ventajas al ser muy competitivos y poderse realizar funciones y comportamientos en el propio PAC CompactRIO por medio de la programación Real-Time y FPGA con LabVIEW en muy poco tiempo.

Author Information:
Juan José Cabana González
OPIDIS
Spain

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