Több mint 3000 típusú hidraulikus repülőgép alkatrésznek - lehetnek forgó és nem forgó elemek - az Alkatrész Karbantartási Kézikönyv előírásainak megfelelő vizsgálatok elvégzésére alkalmas tesztállomás létesítése nem egyszerű feladat. Új, megbízható rendszerünket több megrendelőnknél telepítettük, akiknek költségeik ezáltal jelentősen csökkentek

Hidraulikus repülőgép alkatrész tesztállomás
Biztonsági okokból a repülőgépek minden hidraulikus alkatrészét időről-időre meg kell vizsgálni. A szállítók megkövetelik, hogy a repülőgépek üzemeltetői végezzék el ezeket a vizsgálatokat, méghozzá egy szigorú protokoll szerint, aminek a neve Alkatrész Karbantartási Kézikönyv (CMM - Component Maintenance Manual). A protokoll előírja, hogy milyen tesztlépéseket, milyen vizsgálatokat kell elvégezni, milyen nyomásértékeket és milyen elfogadási kritériumokat kell alkalmazni.
A mai tesztállomások legnagyobb része egy, vagy mindössze néhány hidraulikus alkatrész vizsgálatára alkalmas. Az ilyen dedikált tesztállomások akár 60000 Euróba is kerülhetnek, és a beépített szabályozó eszköz kötött tulajdonságai miatt ezek a berendezések csak korlátozott számú teszt elvégzésére alkalmasak.
A Hycom fejlett hidraulikus rendszereket tervez és gyárt, és egy rugalmasabb tesztállomás fejlesztéséről döntött, amely szivattyúk, szelepek, munkahengerek és szervo rendszerek szélesebb választékának vizsgálatára alkalmas.
A megvalósítás során egy flexibilis rendszert állítottunk fel NI adatgyűjtő (DAQ) eszközök és LabVIEW-val fejlesztett szoftver segítségével, ami megfelel az alábbi főbb követelményeknek: a teszt futás alatt újrakonfigurálható, adatokat gyűjt és vezérli a rendszert, riportokat generál, valamint a rendszer egészére értve csökkenti a költségeket azáltal, hogy egyetlen berendezéssel számos különböző alkatrész tesztelése valósítható meg. "A fejlesztéshez a LabVIEW grafikus fejlesztői környezetet választottuk, mivel az NI adatgyűjtő eszközök a LabVIEW-val jól és könnyen kezelhetően működnek együtt."
A mi új rendszerünk működhet félautomata módban - ilyenkor a kezelő indítja a CMM-ben előírt tesztlépéseket - vagy teljesen automatikus módban, amikor NI TestStand és LabVIEW alkalmazások együttműködésének eredményeként a teljes CMM teszt lefut. A rendszer elemei - áramlás- és nyomásszabályozók, csővezetékek és csatlakozók a tesztelésre kerülő alkatrész (UUT: unit under test) csatlakoztatásához - egy szekrényben helyezkednek el, továbbá egy érintő képernyő is tartozik hozzá, amin a LabVIEW alkalmazások indíthatók, illetve amelyről futás közbeni információkat olvashat le az operátor. A tesztszekvenciákat előre rögzítettük, a kezelő így csak betölti a kiválasztott CMM tesztet, amelynek minden paraméterét pontosan beállították, egyszerűen lefuttatja, és a végén megkapja az előírt tartalmú és formátumú jelentést.

Több ezer konfigurációhoz rugalmas alkalmazás szükséges

Mivel nagyon nehéz lenne egy sok alkatrészhez használható, ugyanakkor teljesen kész rendszert készíteni, mi olyan tesztállomást fejlesztettünk, amely könnyedén hozzáigazítható a felhasználói igényekhez és a hatósági követelményekhez. Így aztán a felhasználónak kell a tesztelésre kiválasztott alkatrésznek megfelelően összeállítania és konfigurálnia a vizsgálatot. Ehhez a szoftveralkalmazásnak valósidőben kell diagramokat és állapotjelzőket megjelenítenie. További elvárt és meg is valósított szolgáltatások: Y-t és X-Y típusú, grafikus, diagram megjelenítés, tetszőleges csatornák összerendelése egymás függvényében való megjelenítésre, alapjel beállítás lehetősége, szabályozó hurkokban a visszacsatoló jel dinamikus kiválasztása, az adatok tárolásának lehetősége Microsoft Word vagy ASCII formátumban és egy felhasználó interfész, amely menet közben változtatható, és a változások el is menthetők. A felhasználói interfészen módosítani lehet a megjelenített állapotjelzők és vezérlő jelek halmazát, hozzá lehet rendelni a ki- és bemenetekhez, automatikus tesztelési lépésekhez és kalibrációs folyamatokhoz.
A fejlesztéshez a LabVIEW grafikus fejlesztő környezetet választottuk, mivel az NI adatgyűjtő eszközök a LabVIEW-val jól és könnyen kezelhetően működnek együtt. Meghatároztuk a szoftver-követelményeket és a KW-Automation elvégezte a szoftverfejlesztést.
Mivel nagyon sok terméket sok konfigurációban kell tesztelnünk, egy igen flexibilis szoftveralkalmazást kellett fejlesztenünk. Az installáció során a felhasználó létrehoz egy változó listát nevekkel és hozzárendeli az elemeket a tesztállomáson elérhető adatgyűjtő elemekhez, érzékelőkhöz és beavatkozó szervekhez. A tesztállomáshoz tartozik néhány szabad I/O port, így a felhasználó olyan érzékelőket is tud csatlakoztatni, amelyek a tesztelésre kerülő alkatrész tartozékai. Ily módon mérhető például a beavatkozók kimenő árama.
Minden I/O ponton folyamatos mintavétel történik, 50 kHz (LVDT esetén) vagy 5 kHz mintavételi frekvenciával, a Realtime System Integration busz (PXI keret backplane busza) segítségével, szinkronban. Az adatok egy valósidejű adatbázisba kerülnek, amely folyamatosan frissül a háttérben. A felhasználó rövid, gyors lefutású események rögzítéséhez és megjelenítéséhez magasabb mintavételi frekvenciát választhat.
13 hardveridőzítésű PID szabályozót alakítottunk ki a szoftverben, amelyek 5 ms ciklusidővel működnek. Ezeket a PID szabályozókat elsősorban a tesztállomásra kötött berendezések nyomásainak és folyadékáramainak szabályozására használjuk. A PID szabályozók I/O vonalait egyszer, a rendszer összeállítása idején konfiguráljuk és az adatokat a konfigurációs listában tároljuk. Ezenkívül, a beépített PID szabályozók mellett a felhasználó szabadon definiálhat további PID szabályozókat, azaz a felhasználó hozzárendelhet PID szabályozó funkciót a tesztelésre kiválasztott alkatrészhez, kiválaszthatja a kimeneti és a visszacsatoló jelet, valamint a szabályozó típusát.
Annak érdekében, hogy a tesztelésre kiválasztott alkatrész kapcsolódása és tesztlépései is megjeleníthetők legyenek, a felhasználó beállíthatja és elmentheti a felhasználói interfészt: vezérlőket, állapotindikátorokat, képeket helyezhet el a képernyőn, megjelenítheti és tárolhatja az I/O listát, valamint a szabályozók paramétereit, illetve tulajdonságait.
A képernyő látható részén van egy előre definiált objektum-készlet, amiből a felhasználó választhat, ha szükséges. Ezek az objektumok a szokásos drag&drop technikával helyezhetők el a kívánt helyen. Az előre definiált objektum-készletben vannak numerikus megjelenítők, mérőeszközök, vezérlők, diagramok, logikai változók és képvezérlők, amelyek segítségével a felhasználó betöltheti a tesztelésre kerülő alkatrész képét, és végül, de nem utolsósorban az adott alkatrész teszteléséhez használatos felhasználói PID szabályozó. A felhasználó mentheti az összeállított képernyő tartalmat - természetesen az objektumok pozíció adataival együtt - és szükség esetén újra be tudja tölteni.
Az objektumok helyzet adatán túl a felhasználó módosítani és menteni tudja az objektum egyéb tulajdonságait is, mint például képaláírás, betűméret, mértékegység, tartomány, és a kapcsolódó csatorna vagy listaelem neve. A felhasználói PID szabályozót, mint subpanelt lehet létrehozni, azaz egy VI front panelt beágyazunk egy másik VI-ba.
Létrehoztunk egy úgynevezett paraméterek szolgáltatást is. Mivel a tesztállomást az operátor érintő képernyőn keresztül kezeli, a paraméterek megváltoztatása nehéz lehet. Most úgy oldottuk meg, hogy ha a felhasználó kattint a vezérlőn, ettől a színe kékről pirosra vált, vagy vissza. A tesztállomás vezérlő pultján van két nagy piros és kék gomb. A megfelelő gomb tekergetésével növelhető vagy csökkenthető a vezérlés. A színek azt is jelölik, hogy az adott vonal aktív vagy nem. Egy teszt felépítése után, a teljesen automatikus módban az NI TestStand futtatja a tesztszekvenciát, vagy félautomatikus módban az operátor a LabVIEW alkalmazásból hajtatja végre a teszt lépéseit.

Hardver
Több rendszert szállítottunk a vevőinknek. Sok alkalmazásban PXI rendszert használtunk az adatgyűjtés magjaként, mivel a kábelezés hatékony, a rendszer robusztus, a szinkronizálás a hátlapi buszon megoldott és a karbantartás egyszerű. A rendszereinkben - felhasználók igényének megfelelően - sokféle adatgyűjtő modult használunk. A legtöbb rendszerben van számláló/időzítő modul a szöghelyzet és elmozdulás érzékelőkhöz és az áramlásszabályozáshoz, egy analóg kimeneti modul hullámforma generátorként és a beavatkozó szervek meghajtó áramának előállításához, digitális I/O modul és persze analóg bemeneti modulok áramlás és nyomásméréshez, valamint szimultán mintavételre képes modulok a lineáris differenciáltranszformátoros helyzet távadókhoz (LVDT-k). Az LVDT-k esetén a mintavételi frekvencia magas, és szoftveres demodulálással kapjuk meg helyzet adatot. Egy tipikus rendszer akár 10 adatgyűjtő modult is tartalmazhat, több száz I/O csatornával, amelyeken a mintavétel és a jelfrissítés frekvenciája tipikusan 5 kHz.

Következtetés
Új, megbízható rendszerünket már számos vevőnknél üzembe helyeztük, és mindenütt jelentős költségcsökkenést tapasztaltunk. A rendszer-architektúra megengedi, hogy a felhasználó több mint 10 adatgyűjtő eszközt telepítsen a tesztállomásba, ami tág teret enged egyedi rendszerek és megoldások létrehozásának. Ráadásul a mérés, feldolgozás és a sok I/O felügyelete komoly számítási teljesítményt igényel. A LabVIEW alkalmazás önállóan egyensúlyban tartja feladatokat és a folyamatokat, és lehetővé teszi a számítógép cseréjét, kétmagos processzorral szereltről négymagos processzorral működőre, ami a tapasztalatunk szerint igen jelentősen növeli a rendszer teljesítményét anélkül, hogy a kódon bármit változtatnunk kellene.

Klein Wolterink Automation

Hycom BV

National Instruments