Sistema di controllo FORZA-SPOSTAMENTO in tempo reale tramite software di sviluppo CVI

Problema Controllare con precisione il montaggio di un albero sterzo nel supporto sterzo. Il processo comprende il piantaggio e il tiraggio di un cuscinetto in sede. Il processo dovrà interrompersi immediatamente al superamento di una data soglia di sforzo del motore. La precisione con cui si deve inserire i cuscinetti nelle sedi è molto elevata, il programma deve quindi processare velocemente i campioni acquisiti per fermare il motore entro +/ cm e +/ cm

PRIMA

DOPO

Strumenti Cella di carico GEFRAN misura fino a 2 tonnellate. Trasduttore di posizione magnetico. Trasduttore di posizione LVDT. Software di sviluppo CVI.

Descrizione del progetto PRIMO PASSO: Si pensa a come organizzare la comunicazione tra PC e PLC: sarà il PC a inviare i segnali di stop e i segnali di superamento delle soglie al PLC, mentre il PLC darà lo start per il primo e il secondo controllo FD. Il segnale di start proveniente dal PLC verrà inviato appena prima del raggiungimento della fase critica permettendo così al PC di prepararsi all' elaborazione dei campioni.

SECONDO PASSO: Realizzare un semplice metodo di confronto dei campioni acquisiti con dei valori massimi e minimi imposti dall' operatore: si pensa a dei diagrammi FD. Il diagramma FD rappresenta sull' asse delle ascisse la posizione del motore, sull' asse delle ordinate lo sforzo subito dal motore. Ogni diagramma FD sarà composto da due linee di soglia entro le quali dovrà essere contenuta la linea rappresentante l' andamento della prova, pena lo scarto del pezzo.

TERZO PASSO: Si vuole impostare le finestre di soglia in maniera semplice e intuitiva dando inoltre la possibilità di richiamare le finestre precedentemente impostate per modelli diversi. Le finestre precedentemente impostate saranno caricate al richiamo del modello di sterzo corrispondente e saranno utilizzate durante l' acquisizione per il confronto diretto con i campioni provenienti dai trasduttori.

QUARTO PASSO: Alla fine di ogni prova le misure effettuate dovranno essere salvate su un file tipo tabella excel. Il nome del file dovrà contenere la data, il numero progressivo di pezzo, il tipo e l esito della prova, e, in caso di pezzo scarto, il tipo di scarto. In caso di necessità l operatore dovrà inoltre poter richiamare il diagramma FD delle prove già eseguite. Si dovrà salvare quindi il grafico in formato BMP ricorrendo allo stesso nome file utilizzato per memorizzare i dati numerici della prova.

Realizzazione del software Sistemi multithreading Data la moltitudine di processi e pannelli che il computer deve gestire durante lesecuzione del supervisore, si prensa alla creazione di un programma multithread.Questo permette l esecuzione di molti processi contemporanei senza il rallentamento degli stessi. L utilizzo dei thread ci verrà in aiuto anche per l impostazione delle finestre di soglia.

Il programma consisterà in vari thread: Allarmi ; Comunicazione PLC (OPC server) ; Impostazione finestre di soglia ; Acquisizione segnali analogici ; Thread interessati.

IMPOSTAZIONE FINESTRE L impostazione delle finestre di soglia viene realizzata in maniera grafica per punti : Dopo aver scelto quale finestra impostare (superiore o inferiore) e la prova di riferimento, verrà attivato un thread che avrà il compito di acquisire le coordinate dei punti del mouse tracciati su un diagramma FD. Il thread terminerà alla pressione di un tasto e le coordinate acquisite verranno interpolate tramite una funzione di libreria.

Dopo l interpolazione dei punti per tutte le finestre ci saranno quattro vettori delle dimensioni di: (spostmax-spostmin)/risol. Verrà inviato il segnale di READY al PLC. In ogni posizione del vettore ci sarà il corrispondente valore di forza massimo o minimo tollerato. I quatto vettori saranno associati a un modello specifico di sterzo, i valori saranno salvati e caricati al richiamo di un modello dal database.

La finestra per l impostazione delle finestre sarà così:

ACQUISIZIONE ANALOGICA Il thread di acquisizione analogica è il cuore del progetto e proprio per questo ha una priorità maggiore degli altri thread. Questo thread è attivo fin dall avvio del supervisore ed è costituito da un ciclo while sempre attivo in cui si controlla lo stato dei segnali digitali che ci vengono inviati dal PLC.

I segnali fondamentali inviati dal PLC saranno START1 e START2 per dare inizio alla prima e alla seconda prova. Quando nel thread si rileva che uno di questi segnali è alto viene avviata l acquisizione da due canali analogici (Cella di carico e trasduttore di posizione). In questa fase i campioni non vengono confrontati con i valori contenuti nei vettori di soglia.

Dopo aver superato una data quota, rappresentata in maniera grafica dal valore minimo dell ascissa nel grafico FD, si entra nella fase critica del processo. Ogni campione verrà riscalato e troncato alla precisione richiesta e posto in un vettore. Per ogni campione acquisito di forza e di posizione si esegue il confronto con i rispettivi valori contenuti nei vettori di soglia. Il superamento della soglia di forza dovrà provocare l immediato arresto del motore onde evitare la rottura della cella di carico.

La prova potrà terminare in tre modi diversi: 1.Il pezzo è buono, si vedrà la linea della misura effettuata contenuta nei limite delle finestre di soglia, l' acquisizione si ferma quando si raggiunge il limite superiore di spostamento con l' invio del segnale FINEPROVA al PLC. Si procederà inoltre a salvare i vettori dei campioni acquisiti in formato excel in file contenenti la data e l' ora per poter poi consultare le misure se neccessario.Il cuscinetto è stato piantato correttamente e il pezzo può essere etichettato con un codice a barre.

2. Il pezzo è scarto superiore, si vedrà la linea della misura effettuata fermarsi sulla linea della finestra superiore, l' acquisizione si ferma immediatamente e anche il motore con l' invio del segnale SUPERATO LIMITE SUPERIORE. Il processo va avanti per sganciare il pezzo ma non viene eseguito il tiraggio del secondo cuscinetto anche in questo caso viene salvata la misura in un file excel con il nome contenente _ko per indicare che il pezzo è stato scartato. Il cuscinetto o l' albero non è conforme, l operatore ripone il pezzo magazzino scarti.

3.Il pezzo è scarto inferiore, si vedrà la linea della misura effettuata fermarsi sulla linea della finestra inferiore, l' acquisizione si ferma immediatamente ma il motore continua le sue operazionianche dopo l' invio del segnale SUPERATO LIMITE INFERIORE. Il processo va avanti con il tiraggio del secondo cuscinetto anche in questo caso viene salvata la misura in un file excel con il nome contenente _ko per indicare che il pezzo è stato scartato. Il cuscinetto o l' albero non è conforme,l operatore ripone il pezzo magazzino scarti.

La finestra principale ci pemette di seguire tutti i processi tramite due grafici in cui sono tracciate le due prove: