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Monitoramento das Condições de Componentes de Transmissão

30/05/2021

Introdução


Elementos de transmissão, como as guias de movimento linear, os eixos estriados e os fusos de esferas são amplamente empregados na automação. De braços robóticos cirúrgicos a trens de pouso de aeronaves e mecanismos de catracas MRT, eles estão presentes no coração dos instrumentos de precisão, em toda a parte. A determinação do status desses elementos possibilita a execução suave dos processos de fabricação mediante a manutenção eficaz das máquinas, custo reduzido de gestão de estoques e maior tempo de produção dos equipamentos

Esse cliente vende dezenas de milhares desses componentes de transmissão anualmente e a Advantech proporcionou um grande volume de crescimento mediante a concepção de um módulo de coleta de dados que constrói modelos exclusivos a partir dos dados coletados e elabora um algoritmo exclusivo que realiza o diagnóstico de status e a detecção preditiva para máquinas inteligentes.

Requisitos do Sistema

Anualmente, um cliente vende um grande volume de componentes de transmissão, com seus produtos sendo empregados em equipamentos industriais de elevada precisão para a fabricação de semicondutores, equipamentos médicos e veículos.

Os sistemas de movimentos lineares são componentes críticos de máquinas de precisão formados por trilhos de movimentos lineares, bases deslizantes e fixações esféricas. Os sistemas de movimentos lineares operam com um movimento de deslizamento de baixo atrito sobre um eixo linear. Ao coletar sinais de vibrações durante a operação, o processamento e a modelagem de dados podem criar módulos confiáveis em rede que serão capazes de determinar a condição das guias de movimentos lineares, enquanto que o site remoto será capaz de monitorar o status de todas as máquinas industriais.

Os módulos instalados no site terão limitações de espaço e fiação; portanto, em função desses requisitos, os módulos de aquisição de dados precisam ser uma plataforma computacional compacta multifuncional que pode efetuar a coleta, armazenagem e processamento de dados, além da conectividade da rede.

Descrição do Sistema

A solução de aquisição de dados da Advantech tem duas partes: Um módulo DAQ com condicionamento de sinais e uma plataforma computacional compacta que monitora o status das guias de movimentos lineares e fornece o status dos equipamentos a um banco de dados remoto e a uma sala de controle; assim sendo, a administração da fábrica e seus engenheiros poderão, facilmente, monitorar todas as condições de fabricação. O painel DAQ possui múltiplos sensores de dados analógicos com filtragem integrada de sinais para coletar os sinais filtrados das vibrações do seixos X, Y e Z dos elementos deslizantes e fixações esféricas. Os dados são então comparados com a cronologia de referência gerada em tempo real a partir de quatro conjuntos de dados digitais adquiridos do desvio posicional de foto interruptores.

Com amplos recursos de programação de IT, os clientes podem usar o conjunto otimizado de instruções das MCUs baseadas em ARM para todos os controles e computação necessários. A arquitetura Linux requer apenas 4GB de memória interna para armazenar os dados coletados e extrair os seus valores. Finalmente, pode-se fazer o upload das informações relevantes para a nuvem através do módulo sem fio ADAM-6700E, da Advantech, de tal forma que os engenheiros possam monitorar remotamente o status das guias demovimentos lineares e das máquinas.

Implementação do Projeto

  • MIC-1816R: plataforma DAQ, 16 bits, 1 MS/s com ARMCortex™-A9 i.MX6 1GHz
  • ADAM-6700E: módulo adaptador de USB para MiniPCIe

Diagrama do Sistema

Conclusão

Esta solução de monitoramento das condições de máquinas e manutenção preditiva para máquinas inteligentes começa com a coleta de sinais físicos (sinais de vibração), no nível inferior. Os dados de sinais são, então, filtrados e enviados através de um barramento de dados de alta velocidade para armazenagem na MCU. A MCU computará, então, os valores próprios, fará o upload para a nuvem e, a seguir, enviará alertas de SMS em tempo real para a manutenção preditiva.

O cliente utilizou a API Linux Ubuntu altamente integrada, da Advantech (combinada com DAQ e imagens sem fio) para desenvolver um fluxo de informações altamente  personalizado no site para o banco de dados corporativo. Enquanto o cliente possuía um elevado grau de recursos de TI, na infraestrutura de codificação e de rede, ele não tinha uma solução para a coleta de dados no site e integração de hardware. Após sucessivas discussões com o cliente, a Advantech apresentou uma plataforma completa para integração de hardware e do sistema adequada à capacidade de TI do cliente, transformando a solução padronizada de IPC+DAQ em uma plataforma compacta de aquisição de dados.

O cliente foi, então, capaz de usar a sua experiência no desenvolvimento de software para reduzir substancialmente os requisitos de hardware, cortando assim, os custos de desenvolvimento. Subsequentemente, cliente concluiu a implantação da solução em mais de mil máquinas na sua fábrica. A solução resultante para o monitoramento das condições das máquinas e para a manutenção preditiva consideravelmente aumentou a eficiência da produção e, desde então, foi adotada em mais de 2.000 sistemas em todos os tipos de indústrias.

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