Ukázkové konfigurace — SonicTC

SonicTC je integrovaná měřicí a zkušební platforma pro analýzu hluku a vibrací (NVH), spektrální analytické metody na rotujících strojích, analýzu rezonance materiálů a monitorování procesů. Zde představené ukázkové konfigurace ukazují funkční rozsah platformy na kompletních, spustitelných zkušebních projektech.

Většina příkladů běží bez měřicího hardwaru: generátory signálu, import signálů a simulovaná zařízení nahrazují skutečný měřicí řetězec. Každá konfigurace je poskytována jako záloha .sonictc a lze ji importovat přes SonicTC DbManager — jednotlivě nebo sloučeně do stávající databáze.

01 / 7

Konfigurace linek a stanic

Tyto příklady ukazují, jak SonicTC organizuje zkušební linky s několika zkušebními přípravky — od taktovaného provozu až po oddělené paralelní zkoušení s paletami.

Stanice: Sync Test-Station Simulace

Konfigurace linky se synchronními zkušebními přípravky

Dvě zkušební linky, každá se dvěma přípravky, pracují ve společném taktu: hlavní workflow každé linky volá ve smyčce postupně zkoušku naprázdno a zkoušku pod zatížením. V každém zkušebním kroku se pomocí Product Chooseru zvolí varianta výrobku, přes simulovaný analogový vstup/výstup se změří signály proudu a napětí (ampérmetr, voltmetr) a výsledky se uloží. Dvě varianty výrobku demonstrují ukládání výsledků podle výrobku.

Stanice: Async Test-Station Simulace

Konfigurace linky s asynchronními zkušebními přípravky

Protějšek synchronní linky: čtyři zkušební přípravky (naprázdno a pod zatížením pro každou linku) běží nezávisle na sobě ve vlastních smyčkách — jeden zkoušený objekt prochází oběma přípravky jedné linky, zatímco v druhém se již zpracovává následující. Ve zkoušce pod zatížením se navíc při každém průchodu automaticky zvyšuje číslo zkoušeného objektu. Měří se signály proudu a napětí přes simulovaný analogový vstup/výstup, s volbou výrobku pomocí Product Chooseru.

Stanice: WT Simulation Simulace

Konfigurace palet s verzováním workflow

Demonstruje připojení palet s výrobkově specifickými znaky a verzování workflow na příkladu brzdových komponent. Je založeno šest variant výrobku (brzdové kotouče a třmeny), kterým lze přiřadit dvě oddělené sady znaků. Měřicí průběh zaznamenává ve smyčce akustický tlak a teplotu; výpočet znaků zahrnuje FFT spektrum, frekvenční polohu, filtraci signálu, počítání špiček, výřez signálu, činitel výkmitu a RMS. Všechna workflow jsou verzovaná (verze 2 s komentářem verze); dva nakonfigurované alarmy příklad doplňují.

02 / 7

Automatizace a řízení průběhu

Systém alarmů, opakování zkoušek, online vyhodnocení během měření, obslužné dialogy a regulační technika — tyto příklady ukazují řízení průběhu v SonicTC.

Stanice: Alarm Handling Simulace

Správa alarmů, hodnoticí meze A-B-C a šumové metriky

Ukazuje systém alarmů SonicTC soustředěný do jednoho workflow: snímač zrychlení se cyklicky měří, následně se jako znaky vypočítají šumové metriky SNR a SINAD a porovnají se s odstupňovanými hodnoticími mezemi. Podle výsledku spustí průběh varovný nebo kritický alarm s dynamickým textem hlášení. Chybový tok demonstruje automatické reakce na alarmy: restart snímače při špatné kvalitě dat a varování do PLC při vysokém zatížení databáze.

Stanice: Test Repetition Simulace

Opakování zkoušky a zkušební úseky

Demonstruje opakovaná měření a zkušební úseky na příkladu vibrační zkoušky se dvěma směry otáčení (CW/CCW). Dvě strukturně shodná workflow zkušebních úseků měří ve smyčce opakování signál zrychlení a počítají hodnotu RMS — opakovaně, dokud není dosaženo Evaluation == Good, nejvýše však třikrát. Měřicí signály každého opakování se ukládají, ale pouze poslední výsledky znaků; počet opakování lze zobrazit ve stromu výsledků znaků (přes „Rozbalit všechny uzly výsledků" i trvale). Protože oba zkušební úseky volají stejné workflow znaků, doporučuje se volba „Zobrazit cesty volání". Řídicí workflow synchronizuje úseky pomocí signálů Ready/Done; chybové toky obsahují spouštěč resetu pro čisté obnovení.

Stanice: Measure Grid Od verze 2.5.0.99 Simulace

Měřicí mřížka, spouštění signálem a průběžné monitorování

Ukazuje, jak lze pomocí měřicí mřížky (Measure Grid) počítat znaky již během probíhajícího měření a reagovat na ně — zde v rozsahu otáček 100 až 300 min⁻¹. Spouštění signálem na snímači otáček zahájí záznam; naměřená data se statisticky analyzují po bodech mřížky (střední hodnota, FFT) a podmínka v mřížce rozpozná, kdy je dosaženo cílových otáček. Záznam obrazovky ukazuje vizualizaci ve zkušebním pohledu (HMI/SCADA).

Stanice: DialogTest Od verze 2.6 Bez měřicího hardwaru

Přizpůsobitelné vstupní a výstupní dialogy

Demonstruje přizpůsobitelné obslužné dialogy: formátované nadpisy a hlášení, vložené obrázky a několik vstupních polí v jednom dialogu. Dialogová služba zobrazí vstupní dialog, jehož výsledek (Good/Bad/Cancel/None) se vyhodnotí ve workflow; potvrzené zadání se předá do PLC. Paralelní řídicí workflow ovládá otevřený dialog zvenčí na časové bázi a zobrazuje odpočet — zobrazované hodnoty se automaticky aktualizují při změně proměnné.

Stanice: Process Trigger Simulace

Analýza profilu zastavení motoru s regulací PID Ramp&Soak

Výstupní zkouška trubkového pohonu se dvěma zkušebními scénáři: analýzou profilu zastavení a zkouškou koncových spínačů. Zatěžovací moment se simuluje generátorem signálu Ramp&Soak s vlečnou PID regulací, přičemž se měří snímač momentu a rotační enkodér. Po zastavení motoru pod zatížením průběh čeká, dokud se hodnota úhlu v rámci tolerance přestane měnit, a jako znaky vyhodnotí doběhový úhel a doběhový čas — zcela bez další měřicí úlohy. Zkouška koncových spínačů odvozuje spínací stavy ze signálů měření proudu.

03 / 7

Modální analýza a FRF

Frekvenční přenosové funkce, stanovení tlumení a zkouška rázovým kladívkem — od čisté simulace až po skutečnou měřicí buňku s automatickým modálním kladívkem.

Stanice: SISO Simulation Simulace

Analýza SISO FRF s opakovanými měřeními

Analýza FRF s opakovanými měřeními SISO na simulovaném systému se třemi stupni volnosti: v modální smyčce se generátorem signálu vytvoří a analyzují syntetický impuls a impulsní odezva. Výpočet znaků stanoví FRF spektrum bez exponenciálního okna (vhodné pro analýzu modálního tlumení), vypočítá impulsní odezvovou funkci a detekuje rezonanční špičky. Zvláštnost: činitel jakosti se pro porovnání metod stanovuje paralelně pěti postupy — podle Ewinse, racionální lomený polynom (RFP), x-dB, v-dB a proložení kružnicí.

Stanice: SIMO Simulation Simulace

Analýza SIMO/MIMO FRF v 8 geometrických uzlech

Analýza FRF v osmi geometrických uzlech konstrukce: ve smyčce uzlů se pro každý uzel vytvoří a analyzuje syntetický impuls a odpovídající impulsní odezva systému se třemi stupni volnosti. Výpočet znaků stanoví FRF spektrum, detekuje rezonanční špičky a vypočítá činitel jakosti jako ukazatel tlumení. Uspořádání lze využít jako analýzu SIMO nebo MIMO.

Stanice: FRF Test Skutečný hardware: NI-9234, Maul-Theet

Analýza FRF rázovým kladívkem s opakovanými měřeními (NI-9234)

Analýza FRF s automatickým rázovým kladívkem a sběrem dat přes modul National Instruments NI-9234. Po volitelném seřizovacím kroku — přejezd polohy kladívka, interaktivní zadání amplitudy buzení — probíhá sériová zkouška: na každý díl se provedou tři údery, pokaždé se změří signál snímače síly a mikrofonu a vypočítá se zprůměrovaná frekvenční přenosová funkce. Vyhodnocení zahrnuje FRF spektrum, detekci špiček a ztrátový činitel; doba doznívání mezi údery zajišťuje ustálení konstrukce.

Stanice: FRF Test Skutečný hardware: PCB, Maul-Theet

Analýza FRF rázovým kladívkem s opakovanými měřeními (PCB)

Hardwarová varianta PCB analýzy FRF rázovým kladívkem se shodným zkušebním průběhem: seřizovací režim, sériová zkouška se třemi zprůměrovanými údery, vyhodnocení FRF s detekcí špiček a ztrátovým činitelem. Tato konfigurace navíc obsahuje kalibrační průběh pro měřicí mikrofon, který porovnává úroveň RMS a frekvenční polohu při 1 kHz s kalibrátorem, a rozsáhlý seznam výrobků s více než 50 položkami v několika kategoriích jako příklad správy výrobků.

Stanice: Mobile Skutečný hardware: Beckhoff CX7000, NI-9232

Mobilní zkouška rázovým kladívkem (Beckhoff CX7000, NI-9232)

Mobilní zkušební stanoviště pro zvukovou zkoušku se skutečným hardwarem: řídicí jednotka Beckhoff CX7000 a měřicí modul NI-9232 s mikrofonem. Po úderu kladívkem spustí měření signál mikrofonu; vypočítají se RMS a FFT a vyhodnotí se spektrální maxima ve třech frekvenčních pásmech (2–3 kHz, 7–8 kHz, 14–15 kHz). Mechanismus Life-Bit paralelně sleduje spojení s řídicí jednotkou a při výpadku spustí alarm. K dispozici je záznam obrazovky ke konfiguraci.

Stanice: FRF-Messzelle Skutečný hardware: Beckhoff EL7031

Modální analýza s polohováním krokovým motorem

Automatizovaná modální analýza na krychlovém vzorku s polohováním řízeným krokovým motorem (svorka krokového motoru Beckhoff EL7031). Po každém měřicím průchodu se vzorek úlohou pohybového řadiče pootočí o jeden přírůstek, takže se postupně budí a měří několik geometrických bodů; po dokončení se motor vrátí do nulové polohy. Výpočet znaků probíhá přes FRF spektra — jako jednokanálová varianta a jako blok MIMO pro vícekanálové vyhodnocení. Vedení obsluhy pomocí LED výstupu a startovacího tlačítka.

3 Stanice Skutečný hardware: Maul-Theet, NV-Tech (SAM), Beckhoff EL7031, IVS-500

Kompletní měřicí buňka FRF: modální zkouška, tlumení a rezonanční analýza

Nejrozsáhlejší konfigurace sdružuje několik variant experimentální modální a tlumicí analýzy ve třech stanicích. Signály snímače síly, mikrofonu a zrychlení se měří při impulsním buzení — volitelně rázovým kladívkem Maul-Theet nebo automatickým modálním kladívkem NV-Tech (SAM) — přičemž krokový motor otáčí vzorek přes několik měřicích poloh; laserový vibrometr IVS-500 doplňuje senzoriku. Tlumení se stanovuje několika metodami v přímém porovnání (ICF, Ewins, x-dB, RFP), včetně hodnocení koherence prvního tvaru kmitu. Obsaženy jsou navíc čistě simulovaná stanice SISO FRF a stanice správy alarmů se sledováním SNR/SINAD.

04 / 7

Rezonanční zkoušení a monitorování konstrukcí

Nedestruktivní detekce vad pomocí akustické rezonance a moderní dekompoziční metody pro monitorování stavu konstrukcí.

Stanice: ART Simulation Simulace

Akustické rezonanční zkoušení (ART)

Nedestruktivní detekce vad brzdových kotoučů akustickým rezonančním zkoušením: signál mikrofonu se zaznamená spouštěním signálem a upraví — pásmová filtrace pro vytvoření kvazi monofrekvenčního signálu, FFT a Hilbertova transformace. Pro dvě varianty výrobku jsou uložena vlastní hodnoticí workflow, která jako znaky počítají poměrné tlumení a frekvenční polohu rezonancí; jedna varianta navíc využívá detekci špiček a obálkovou analýzu. Výrobek se v průběhu volí pomocí Product Chooseru.

Stanice: Change Detection Simulace

Zkoušení vibrací konstrukcí a monitorování jejich stavu

Demonstruje metody dekompozice signálu pro detekci změn při monitorování konstrukcí. Generátor signálu vytvoří syntetickou časovou řadu z trendové, periodické a šumové složky, která se rozkládá třemi metodami a přímo porovnává: analýza singulárního spektra (SSA) odděluje trend, dvě periodické složky a šum; Hilbertova-Huangova transformace (HHT) a diskrétní vlnková transformace (DWT) extrahují trendovou složku. Trendové složky se navíc vyhodnocují obálkou.

05 / 7

Zkoušení rotujících strojů

Analýza nevyváženosti, sledování řádů při proměnných otáčkách, časově synchronní průměrování a analýza modulačního spektra — klasické metody diagnostiky rotujících strojů. Kromě zde uvedených příkladů podporuje SonicTC také modulační a modulační řádová spektra pro detekci periodických amplitudových modulací, například při diagnostice převodovek a ložisek.

Stanice: Rotor Balancer Simulace

Odhad síly a fáze nevyváženosti (vyvažování rotoru)

Odhad síly a fáze nevyváženosti na rotujícím motoru z importovaných signálů infračerveného tachometru a vibrací. Otáčková frekvence se pro ověření věrohodnosti stanovuje dvěma nezávislými cestami: pomocí FFT s detekcí špiček a pomocí analýzy výšky tónu základní frekvence. Pro analýzu nevyváženosti se oba signály filtrují pásmovou propustí, centrují na střední hodnotu a škálují na směrodatnou odchylku; křížová korelace poskytuje přes polohu zpoždění časový posun, který se přepočítá na fázový posun ve stupních.

Stanice: Variable Speed Simulation Simulace

Řádová analýza při proměnných otáčkách (syntetická)

Řádová analýza s výpočetním sledováním řádů na základě čistě syntetických, nestacionárních signálů. Dvě dílčí workflow zobrazují rozběh a doběh; v obou se průběh otáček a vibrační signál vytvářejí generátorem signálu. Výpočet znaků zahrnuje STFT a sledování řádů s převzorkováním synchronním s otáčkami; z mapy řádů-otáček a z řádového spektra se jako znak extrahuje vždy maximum 6. řádu.

Stanice: Variable Speed Tacho Simulace

Řádová analýza při proměnných otáčkách (tachometrický impulsní signál)

Řádová analýza pro rozběh a doběh na základě importovaného tachometrického impulsního signálu: otáčky (Tacho-RPM) se z impulsů stanoví výpočetním výrazem, vibrační signál se analyzuje pomocí STFT a výpočetního sledování řádů s převzorkováním synchronním s otáčkami. Výsledkem je mapa řádů-otáček a řádové spektrum, z nichž se jako znak extrahuje vždy maximum 6. řádu.

Stanice: Variable Speed TSA Simulace

Časově synchronní průměrování (TSA) při doběhu ventilátoru

Vypočítá časově synchronně zprůměrovaný signál při proměnných otáčkách v scénáři blízkém aplikaci: stolní ventilátor se vypne při 2400 min⁻¹ a vlivem odporu vzduchu se asi za 5 sekund zastaví. Tachometrický a vibrační signál se simulují generátorem signálu. Výpočet znaků vyřízne z tachometrického signálu 2,5sekundový úsek, stanoví otáčky a polohy impulsů, vypočítá signál TSA (odpovídá jedné otáčce hřídele) a transformuje jej pomocí FFT.

06 / 7

Analýza spalovacích motorů

Analýza cyklů v oblasti úhlu klikového hřídele — diagnostika stavu motoru pouze z vibračního signálu, bez snímače otáček.

Stanice: Engine Cycle Analysis Od verze 2.5.0.177 Simulace

Analýza úhlu klikového hřídele (CADA) s odhadem otáček

Zkoušení spalovacích motorů pouze na základě signálu laserového dopplerovského vibrometru (LDV), bez samostatného snímače otáček: vibrační signál — snímaný na povrchu jednoho válce dvanáctiválcového velkého motoru — se zaznamenává měřicí mřížkou a analyzuje se přímo během měření. Vyhodnocení zobrazuje cykly v oblasti úhlu klikového hřídele od −360° do +360°: usměrnění, posun signálu a detekce špiček vedou k rozpoznání cyklu motoru, z něhož lze odvodit cyklové události (například zavírání sacích a výfukových ventilů) a otáčky. K dispozici je záznam obrazovky.

Stanice: Engine Cycle Analysis Simulace

Analýza úhlu klikového hřídele s paralelním měřením

Rozšířená varianta analýzy úhlu klikového hřídele: signál LDV se průběžně zaznamenává měřicí mřížkou a analyzuje se ještě během probíhajícího měření, přičemž se voláním workflow paralelně spustí druhé měřicí a ukládací workflow. Konfigurace tak demonstruje paralelní měření na stejném kanálu — oba záznamy běží současně, každý s vloženou analýzou úhlu klikového hřídele.

07 / 7

Integrace a komunikace

Připojení k PLC a řídicím systémům přes OPC UA a TwinCAT ADS, sériová komunikace se zařízeními přes RS232 a TCP/IP — včetně plně simulovaných protistran.

Stanice: OPC UA Simulace

OPC UA: čtení, zápis a sledování

Referenční příklad připojení OPC UA: server OPC UA se spustí přímo z workflow, poté se spouští na signálu osy, přečte se hodnota rychlosti, znovu se zapíše a pro kontrolu se opět přečte. Příklad navíc ukazuje, jak lze snímač navázat na procesní proměnnou a tím měřit — například pro převod digitálního vstupního signálu na časový signál jako u loggeru. Na závěr se server řízeně zastaví.

Stanice: TwinCAT ADS Simulace

TwinCAT ADS: čtení, zápis a sledování

Protějšek příkladu OPC UA pro svět Beckhoff: připojení k TwinCAT přes protokol ADS se čtením, zápisem a sledováním proměnných PLC. Server ADS se spustí workflow, několik proměnných se přečte po spuštění, změří se signál rotačního enkodéru a ověří se znakem RMS, poté se server řízeně zastaví. Komunikace probíhá zcela proti simulovaným protistranám.

Stanice: Characteristics Simulace

Integrační testy výpočtu znaků

Soubor autotestů analytického jádra: pomocí Parsevalova teorému se ověřuje, že RMS v časové oblasti odpovídá spektrálnímu RMS — pro trojúhelníkové a sinusové signály přes tři varianty FFT s různými okny a škálováním. Další testy validují výpočet obálky na časovém signálu i spektru, stanovení frekvenční polohy pomocí PSD a STFT a IIR filtry vysokého řádu v porovnání implementačních forem BA a SOS s podmíněným varovným výstupem při numerické nestabilitě.

Stanice: RS232 Kommunikation Od verze 2.6.0.54 Simulace

Komunikace RS232 ve formátu HEX (vzor datagramu)

Demonstruje komunikaci RS232 ve formátu HEX podle vzoru datagramu na příkladu řídicí jednotky PWM. Testovací workflow čte po blocích ID procesoru a verze zavaděče, aplikace a parametrů (vždy ve čtyřech částech přes paměťové adresy) a zpět zapisuje číslo zkušebního stavu; vyhodnocení telegramů probíhá pomocí vzorů RegEx s výrazy kontrolního součtu CRC8. Druhé workflow zařízení kompletně simuluje tím, že na každý povelový telegram reaguje odpovídající odpovědí — spustitelné se dvěma emulovanými porty COM, zcela bez skutečného zařízení.

Stanice: Communication Test Simulace

Surová komunikace přes RS232 a TCP/IP

Demonstruje surovou komunikaci podle vzoru datagramu na příkladu váhy: simulační workflow cyklicky odesílá hodnoty hmotnosti jako telegramy, zatímco měřicí workflow je přijímá spouštěčem, zaznamenává jako naměřenou hodnotu a ukládá. Obě komunikační cesty jsou založeny jako samostatné zkušební přípravky („RS232" a „TCP/IP"), takže stejný průběh lze provozovat přes obě rozhraní.

Import přes SonicTC DbManager — jednotlivě nebo sloučeně do stávající databáze.

28 × .sonictc

28 zkušebních projektů k vyzkoušení.