로봇과 자동 컨베이어 시스템과 같은 현대 산업 시스템은 성능을 최적화하고 효율성을 향상시키고 예측 유지보수를 달성하기 위해 고속, 동기화 된 데이터에 의존합니다.하지만, 밀리초 수준의 정확도로 위치 및 움직임 데이터를 캡처하고 조정하는 것은 큰 도전입니다.표준 데이터 획득 (DAQ) 시스템은 종종 인코더와 타이머와 실시간 연결에 필요한 전문 기능이 부족합니다., 이는 시스템 신뢰성 및 성능 병목 감소로 이어질 수 있습니다.
이 기사에서는 먼저 가혹한 산업용 용도로 고속 위치 및 시간 측정에 필요한 다양한 요구 사항을 간략히 소개합니다.어드벤테크의 인코더 카운터/타이머 모듈이 도입이 모듈의 다양한 인코더 모드와 4개의 고속 채널은 로봇 및 모션 컨트롤 애플리케이션에서 복잡한 동기화 문제를 해결하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 설명됩니다.전형적인 시스템 구성 및 호환성 소프트웨어 도구는 시스템 통합에 대한 명확한 구현 경로를 제공합니다..
산업 공정 에서 운동 과 시간 의 정확 한 제어 의 중요성
현대 산업 시스템 은 복잡 하고 체계적 인 움직임 에 의존 하고 있으며, 이 때 조정 능력 은 매우 중요 합니다. 움직이는 컨베이어 벨트 에서 부품 을 집어 들 수 있는 로봇 팔 을 생각해 봅시다.시스템이 정상적으로 작동하려면, 로봇 팔의 움직임은 컨베이어의 속도와 위치와 동기화되어야 합니다.여러 데이터 소스에서 밀리 초점 수준의 정확도로 정보를 캡처하고 조정하는 것이 필요합니다.이는 매우 어려운 기술적 요구 사항입니다.
DAQ 시스템은 이 문제를 해결하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이 시스템은 컨베이어의 드라이브 모터와 로봇 팔의 관절으로부터 인코더 데이터를 캡처합니다.그리고 여러 채널에서 이러한 측정을 동기화하여 컨베이어 띠에 물건을 가로막는 시간을 정확하게 계산합니다..
생산 효율성을 높이기 위해 컨베이어 벨트 속도를 높일 때 데이터 획득 시스템 (DAQ) 은 오류를 피하기 위해 위치 및 시간 데이터를 신속하게 샘플링해야합니다.지연 또는 미흡한 센서 판독은 기계 부품 작동의 잘못된 시기를 초래할 수 있습니다., 심지어 기계 부품 사이의 충돌을 유발하여 예기치 않은 종료와 생산성 손실로 이어집니다.
고 정밀의 DAQ 시스템은 또한 예측 유지보수를 지원합니다. 예를 들어, 비정상적인 속도 또는 위치 오류는 베어링 마모 또는 벨트 미끄러짐과 같은 문제를 나타낼 수 있습니다.이 신호들을 분석함으로써, 설계자는 잠재적인 고장을 사전에 파악하고 운영 중단을 피할 수 있습니다.
초고속 DAQ에 대한 요구 사항
이러한 애플리케이션 요구 사항을 충족하기 위해 DAQ 시스템은 다음의 주요 성능 특성을 갖추어야 합니다.
고속 및 고해상도 표본 채취: 미밀미터 수준 하위 위치 변화와 같은 미묘한 움직임을 캡처하려면 높은 표본 채취 속도와 고정도 해상도가 필요합니다.메가헤르츠 (MHz) 범위에서의 샘플링은 고속 환경에서도 중요한 이벤트가 놓치지 않도록합니다..
다채널 동시 샘플링: 로봇 팔과 컨베이어 벨트의 작동을 조정하기 위해서는 각각의 위치 및 시간 데이터를 동시에 캡처해야합니다.순차적으로 포착하기 보다는순차적으로 캡처 된 데이터 스트림을 상관하려고 시도하면 컨베이어 띠에서 잘못된 항목을 선택하거나 해당 항목을 완전히 놓치는 등의 오류가 발생할 수 있습니다.
유연한 인코더 지원: 산업 시스템은 종종 다른 공급 업체에서 구성 요소를 사용하므로 혼합 된 인코더 신호 유형이 발생합니다.DAQ 시스템은 인터페이스 논리를 추가하지 않도록 여러 인코더 모드를 지원해야 합니다..
산업 설계: 산업 환경은 전자 기기를 전자기 간섭, 진동 및 높은 온도와 같은 혹독한 조건에 노출시킬 수 있습니다.안정적인 시스템 작동을 보장하고 시스템 장애를 방지하기 위해, 적절한 DAQ 하드웨어가 사용되어야 합니다.
확장성: DAQ 시스템은 모듈형 디자인을 채택해야 설계자가 더 많은 채널 또는 다른 유형의 입력물을 추가하여 시스템을 쉽게 확장 할 수 있습니다.즉, 자동화 시설이 계속 확장되면서도, 새로운 로봇, 센서 및 생산 라인의 통합이 여전히 보장 될 수 있습니다.
이러한 다양한 요구를 충족시키기 위해서는 그에 따른 중요한 디자인 과제들에 직면해야합니다. 많은 DAQ가 일반 데이터 수집에 매우 적합하지만,초고속 교통을 포함하는 적용 기준, 동시 이동은 전문 하드웨어를 필요로 합니다.
모션 제어 시스템에 대한 첨단 위치 및 시간 측정 기술
어드밴테크가 출시한 iDAQ-784 고정밀 인코더 카운터/타이머 모듈 (그림 1) 은 이러한 요구 사항을 충족하도록 특별히 설계되었습니다.이 모듈은 4 개의 유니버설 32 비트 인코더 채널을 제공합니다., 이는 산업 시스템에서 위치와 시간의 동기 측정을 지원 할 수 있습니다. 이 모듈은 엔코더 신호의 정확한 타이밍을 달성하기 위해 최대 10 MHz의 입력 주파수를 지원합니다.
어드밴텍의 iDAQ-784 인코더 카운터/타이머 모듈
그림 1: iDAQ-784 인코더 카운터 / 타이머 모듈은 4 개의 32 비트 채널에서 동시에 데이터 획득을 지원하므로 복잡한 산업 모션 제어 응용 프로그램에 적합합니다.(사진 출처)아드벤테크)
내장된 디지털 신호 필터링 기능은 iDAQ-784이 더 명확한 신호 전송과 더 높은 측정 정확성을 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다.이것은 고급 자동화 애플리케이션을 위해 고 정밀 시스템 수준의 특성화 기능을 제공합니다.산업용 로봇, 모션 컨트롤 시스템, 고속 컨베이어 시스템 등이 있습니다.
인코더의 입력, 측정 및 출력 모드
IDAQ-784는 다양한 산업 모션 제어 요구를 충족시키기 위해 여러 입력 신호 유형과 측정 모드를 지원합니다. 각 카운터 채널은 단일 끝과 미분 입력을 지원합니다.통용 모드 전압 범위 ± 15 VDC이 모듈은 위치 측정에 대한 3 개의 산업 표준 인코더를 지원합니다.
정사각형 (A/B 단계): 90°의 위상차가 있는 두 개의 신호 채널 (A 단계 및 B 단계) 을 사용하여 위치와 방향이 동시적으로 결정됩니다.X2, 또는 X4) 는 X1의 4 배의 해상도를 갖는 X4가 상승 및 / 또는 하락 가장자리의 수를 계산하여 해상도를 결정합니다.
듀얼 펄스 (CW/CCW): 시계 방향으로 (CW) 및 시계 반대 방향으로 (CCW) 펄스는 별도의 입력 라인을 사용합니다. 카운터는 CW 펄스 하에 증가하고 CCW 펄스 하에 감소합니다.
펄스 방향 (시그니드 펄스): 하나의 신호가 펄스를 생성하는 데 사용되며 다른 신호는 방향을 나타냅니다.방향 신호의 상태에 따라 카운터 증가 또는 감소.
각 인코더 입력은 단일 끝 또는 미분 전선을 사용할 수 있으며 위치 재설정을 위해 Z 신호 입력을 제공 할 수 있습니다.각 카운팅 채널은 또한 타이밍 및 펄스 생성을 위한 여러 기능 모드를 지원:
이벤트 카운트: 입력 신호의 상승 또는 하락 가장자리를 계산합니다. 선택적인 게팅 기능이 있습니다.
주파수 측정: 역주기 방법 또는 펄스 카운팅 방법을 사용하여 신호 주파수를 정확하게 측정합니다.
펄스 너비 측정: 디지털 신호의 높고 낮은 레벨의 기간을 측정합니다.
위치 측정: 위에서 언급한 지원 입력 모드를 사용하여 인코더 위치를 추적합니다.
연속 비교 (위치 비교): 위치 문턱이 도달하면 출력 펄스 또는 인터럽트가 발생합니다.
단일 트리거 (지연된 펄스 생성): 게이트 트리거와 지정된 지연 후에 단일 펄스를 출력합니다.
타이머/펄스 생성: 인터럽트 지원 기능이 있는 연속 펄스 트레인을 출력한다.
펄스 너비 변조 (PWM): 프로그래밍 가능한 높은 및 낮은 수준의 기간을 가진 파동 형태를 출력합니다. 제한 또는 연속적인 생성을 지원합니다.
이 광범위한 모드 선택은 산업 시스템에서 일반적인 다양한 장치와 호환성을 보장합니다.
산업용 환경에 특별히 설계된
iDAQ-784 및 그 주변 생태계는 가혹한 산업 환경에서 높은 신뢰성을 달성하도록 설계되었습니다. 이 모듈의 지정 작동 온도 범위는 -40 ° F에서 158 ° F입니다.상대 습도가 최대 90% (집화되지 않는).
또한 이 모듈은 공장 환경에서 일반적인 전자기 간섭에 저항하도록 특별히 설계되었습니다. 내장 된 디지털 신호 필터는 신호의 명확성을 향상시킬 수 있습니다.각 채널은 차분 신호 입력을 지원합니다., 우수한 일반적인 모드 소음 억제 성능을 달성합니다.
이 설계 개념은 또한 DIN 철도 표준을 준수하고 산업용 캐비닛에 안정적으로 설치할 수 있는 견고하고 내구적인 디자인을 채택하는 생태계 액세서리에도 적용됩니다.환경적 관용의 강력한 조합으로, 소음 저항성 및 강력한 물리적 통합, 고 정밀 시스템 수준의 특성 분석이 고급 자동화 응용 프로그램에서 수행 될 수 있습니다.
고속 고정도 DAQ 시스템 구축
DAQ를 만드는 첫 번째 단계는 센서를 연결하는 것입니다. 첫째로, 센서를 연결하는 것은 전선 단말기로 이어집니다.아드밴테크의 ADAM-3937-BE 인터페이스 모듈 (그림 2) 은 이 목적을 위한 준비된 솔루션입니다.이 37pin 모듈은 DIN 레일 설치를 위해 특별히 설계되었으며, 크기는 87.2mm x 112.5mm x 51mm입니다.그리고 표준 DB37 호환 산업 인프라와 쉽게 통합될 수 있습니다..