Configuraciones de ejemplo — SonicTC

SonicTC es la plataforma integrada de medición y ensayo para el análisis de ruido y vibraciones (NVH), los métodos de análisis espectral en máquinas rotativas, el análisis de resonancia de materiales y la monitorización de procesos. Las configuraciones de ejemplo que se presentan aquí muestran el alcance funcional de la plataforma mediante proyectos de ensayo completos y ejecutables.

La mayoría de los ejemplos funcionan sin hardware de medición: generadores de señal, importación de señales y dispositivos simulados sustituyen la cadena de medición real. Cada configuración se entrega como copia de seguridad .sonictc y puede importarse mediante el SonicTC DbManager — de forma individual o fusionada en una base de datos existente.

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Configuraciones de línea y estación

Estos ejemplos muestran cómo SonicTC organiza líneas de ensayo con varios dispositivos de ensayo — desde el funcionamiento por ciclos hasta el ensayo paralelo desacoplado con portapiezas.

Estación: Sync Test-Station Simulación

Configuración de línea con dispositivos de ensayo síncronos

Dos líneas de ensayo con dos dispositivos cada una trabajan en un ciclo común: el flujo de trabajo principal de cada línea llama sucesivamente al ensayo en vacío y al ensayo con carga dentro de un bucle. En cada paso de ensayo se selecciona la variante de producto mediante el Product Chooser, se miden las señales de corriente y tensión (amperímetro, voltímetro) a través de una E/S analógica simulada y se guardan los resultados. Dos variantes de producto demuestran el almacenamiento de resultados por producto.

Estación: Async Test-Station Simulación

Configuración de línea con dispositivos de ensayo asíncronos

La contraparte de la línea síncrona: los cuatro dispositivos de ensayo (vacío y carga por línea) funcionan de forma independiente en bucles propios — una pieza recorre ambos dispositivos de una línea mientras en el otro ya se procesa la siguiente. En el ensayo con carga se incrementa además automáticamente el número de pieza en cada pasada. Se miden señales de corriente y tensión mediante una E/S analógica simulada, con selección de producto mediante el Product Chooser.

Estación: WT Simulation Simulación

Configuración de portapiezas con versionado de flujos de trabajo

Demuestra la integración de portapiezas con características específicas de producto y versionado de flujos de trabajo, tomando como ejemplo componentes de freno. Hay creadas seis variantes de producto (discos y pinzas de freno) a las que pueden asignarse dos conjuntos de características independientes. La secuencia de medición registra en un bucle la presión sonora y la temperatura; el cálculo de características abarca espectro FFT, posición de frecuencia, filtrado de señal, recuento de picos, sección de señal, factor de cresta y RMS. Todos los flujos de trabajo están versionados (versión 2 con comentario de versión); dos alarmas configuradas completan el ejemplo.

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Automatización y control de secuencias

Sistema de alarmas, repeticiones de ensayo, evaluación en línea durante la medición, diálogos de operador y técnica de regulación — estos ejemplos muestran el control de secuencias de SonicTC.

Estación: Alarm Handling Simulación

Gestión de alarmas, límites de evaluación A-B-C y métricas de ruido

Muestra el sistema de alarmas de SonicTC concentrado en un flujo de trabajo: se mide cíclicamente un sensor de aceleración y a continuación se calculan como características las métricas de ruido SNR y SINAD, que se comparan con límites de evaluación escalonados. Según el resultado, la secuencia dispara una alarma de advertencia o una alarma crítica con texto de mensaje dinámico. El flujo de error demuestra reacciones automáticas ante las alarmas: reinicio del sensor con mala calidad de datos y una advertencia al PLC con alta carga de la base de datos.

Estación: Test Repetition Simulación

Repetición de ensayos y secciones de ensayo

Demuestra las mediciones repetidas y las secciones de ensayo tomando como ejemplo un ensayo de vibración con dos sentidos de giro (CW/CCW). Dos flujos de trabajo de sección de igual estructura miden cada uno la señal de aceleración en un bucle de repetición y calculan el valor RMS — repitiendo hasta alcanzar Evaluation == Good, pero como máximo tres veces. Se guardan las señales de medición de cada repetición, pero solo los últimos resultados de características; el número de repeticiones puede mostrarse en el árbol de resultados de características (también de forma permanente mediante "Expandir todos los nodos de resultados"). Como ambas secciones llaman al mismo flujo de características, se recomienda la opción "Mostrar rutas de llamada". Un flujo de control sincroniza las secciones mediante señales Ready/Done; los flujos de error contienen un disparo de reinicio para una reanudación limpia.

Estación: Measure Grid Desde la versión 2.5.0.99 Simulación

Rejilla de medición, disparo por señal y monitorización continua

Muestra cómo, con una rejilla de medición (Measure Grid), pueden calcularse características durante una medición en curso y reaccionar ante ellas — aquí en un rango de velocidad de 100 a 300 RPM. Un disparo por señal en el sensor de velocidad inicia la adquisición; los datos de medición se analizan estadísticamente por puntos de la rejilla (valor medio, FFT) y una condición dentro de la rejilla detecta cuándo se alcanza la velocidad objetivo. La grabación de pantalla muestra la visualización en la vista de ensayo (HMI/SCADA).

Estación: DialogTest Desde la versión 2.6 Sin hardware de medición

Diálogos de entrada y salida personalizables

Demuestra los diálogos de operador personalizables: títulos y mensajes con formato, imágenes integradas y varios campos de entrada en un mismo diálogo. El servicio de diálogos muestra un diálogo de entrada cuyo resultado (Good/Bad/Cancel/None) se evalúa en el flujo de trabajo; las entradas confirmadas se transmiten a un PLC. Un flujo controlador paralelo gobierna el diálogo abierto desde fuera de forma temporizada y muestra una cuenta atrás — los valores mostrados se actualizan automáticamente al cambiar una variable.

Estación: Process Trigger Simulación

Análisis del perfil de parada del motor con regulación PID Ramp&Soak

Ensayo de fin de línea de un accionamiento tubular con dos escenarios de ensayo: análisis del perfil de parada y ensayo de finales de carrera. El par de carga se simula mediante un generador de señal Ramp&Soak con regulación PID de seguimiento, mientras se miden el sensor de par y el encóder rotativo. Tras la parada del motor bajo carga, la secuencia espera hasta que el valor angular deja de cambiar dentro de una tolerancia y evalúa como características el ángulo y el tiempo de marcha en inercia — sin necesidad de una tarea de medición adicional. El ensayo de finales de carrera deduce los estados de conmutación a partir de señales de medición de corriente.

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Análisis modal y FRF

Funciones de respuesta en frecuencia, determinación del amortiguamiento y ensayo con martillo de impacto — desde la simulación pura hasta la célula de medición real con martillo modal automático.

Estación: SISO Simulation Simulación

Análisis FRF SISO con mediciones repetidas

Análisis FRF con mediciones SISO repetidas en un sistema simulado de tres grados de libertad: en un bucle modal se generan y analizan mediante generadores de señal un impulso sintético y su respuesta al impulso. El cálculo de características determina el espectro FRF sin ventana exponencial (adecuado para el análisis del amortiguamiento modal), calcula la función de respuesta al impulso y detecta los picos de resonancia. Particularidad: el factor de calidad se determina en paralelo con cinco métodos para compararlos — según Ewins, polinomio de fracción racional (RFP), x-dB, v-dB y ajuste de círculo.

Estación: SIMO Simulation Simulación

Análisis FRF SIMO/MIMO en 8 nodos geométricos

Análisis FRF en ocho nodos geométricos de una estructura: en un bucle de nodos se genera y analiza para cada nodo un impulso sintético y la respuesta al impulso correspondiente de un sistema de tres grados de libertad. El cálculo de características determina el espectro FRF, detecta los picos de resonancia y calcula el factor de calidad como indicador de amortiguamiento. La estructura puede utilizarse como análisis SIMO o MIMO.

Estación: FRF Test Hardware real: NI-9234, Maul-Theet

Análisis FRF con martillo de impacto y mediciones repetidas (NI-9234)

Análisis FRF con martillo de impacto automático y adquisición de datos mediante un módulo National Instruments NI-9234. Tras un paso opcional de puesta a punto — desplazar la posición del martillo, introducir interactivamente la amplitud de excitación — se ejecuta el ensayo en serie: por cada pieza se realizan tres impactos, midiendo en cada uno la señal del sensor de fuerza y del micrófono y calculando la función de respuesta en frecuencia promediada. La evaluación abarca espectro FRF, detección de picos y factor de pérdidas; un tiempo de decaimiento entre impactos garantiza que la estructura se haya estabilizado.

Estación: FRF Test Hardware real: PCB, Maul-Theet

Análisis FRF con martillo de impacto y mediciones repetidas (PCB)

La variante de hardware PCB del análisis FRF con martillo de impacto, con una secuencia de ensayo idéntica: modo de puesta a punto, ensayo en serie con tres impactos promediados, evaluación FRF con detección de picos y factor de pérdidas. Además, esta configuración incluye una secuencia de calibración para el micrófono de medición que comprueba el nivel RMS y la posición de frecuencia a 1 kHz frente a un calibrador, así como una amplia lista de productos con más de 50 entradas en varias categorías como ejemplo de gestión de productos.

Estación: Mobile Hardware real: Beckhoff CX7000, NI-9232

Ensayo móvil con martillo de impacto (Beckhoff CX7000, NI-9232)

Banco de ensayo acústico móvil con hardware real: un controlador Beckhoff CX7000 y un módulo de medición NI-9232 con micrófono. Tras el golpe del martillo, la señal del micrófono dispara la medición; se calculan RMS y FFT y se evalúan los máximos espectrales en tres bandas de frecuencia (2–3 kHz, 7–8 kHz, 14–15 kHz). Un mecanismo de bit de vida supervisa en paralelo la conexión con el controlador y dispara una alarma si falla. Hay disponible una grabación de pantalla de la configuración.

Estación: FRF-Messzelle Hardware real: Beckhoff EL7031

Análisis modal con posicionamiento por motor paso a paso

Análisis modal automatizado sobre una probeta cúbica con posicionamiento controlado por motor paso a paso (borne de motor paso a paso Beckhoff EL7031). Tras cada pasada de medición, la probeta se gira un incremento mediante una tarea del controlador de movimiento, de modo que se excitan y miden sucesivamente varios puntos geométricos; al finalizar, el motor regresa a la posición cero. El cálculo de características se realiza mediante espectros FRF — como variante monocanal y como bloque MIMO para la evaluación multicanal. Guía del operador mediante salida por LED y pulsador de inicio.

3 Estaciones Hardware real: Maul-Theet, NV-Tech (SAM), Beckhoff EL7031, IVS-500

Célula de medición FRF completa: ensayo modal, amortiguamiento y análisis de resonancia

La configuración más extensa reúne varias variantes del análisis modal y de amortiguamiento experimental en tres estaciones. Se miden señales de sensor de fuerza, micrófono y aceleración bajo excitación por impulso — opcionalmente con martillo de impacto Maul-Theet o con martillo modal automático NV-Tech (SAM) — mientras un motor paso a paso gira la probeta por varias posiciones de medición; un vibrómetro láser IVS-500 completa la sensórica. El amortiguamiento se determina con varios métodos en comparación directa (ICF, Ewins, x-dB, RFP), incluida la evaluación de coherencia del primer modo. Se incluyen además una estación SISO FRF puramente simulada y una estación de gestión de alarmas con supervisión SNR/SINAD.

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Ensayo de resonancia y monitorización estructural

Detección no destructiva de defectos mediante resonancia acústica y métodos modernos de descomposición para la monitorización de la salud estructural.

Estación: ART Simulation Simulación

Ensayo de resonancia acústica (ART)

Detección no destructiva de defectos en discos de freno mediante ensayo de resonancia acústica: una señal de micrófono se adquiere mediante disparo por señal y se acondiciona — filtrado paso banda para generar una señal cuasi monofrecuencial, FFT y transformada de Hilbert. Para dos variantes de producto existen flujos de evaluación propios que calculan como características el grado de amortiguamiento y la posición en frecuencia de las resonancias; una variante utiliza además detección de picos y análisis de envolvente. El producto se selecciona dentro de la secuencia mediante el Product Chooser.

Estación: Change Detection Simulación

Ensayo de vibraciones estructurales y monitorización de la salud estructural

Demuestra métodos de descomposición de señales para la detección de cambios en la monitorización estructural. Un generador de señal crea una serie temporal sintética compuesta por tendencia, componentes periódicas y ruido, que se descompone con tres métodos y se compara directamente: el análisis de espectro singular (SSA) separa tendencia, dos componentes periódicas y ruido; la transformada de Hilbert-Huang (HHT) y la transformada wavelet discreta (DWT) extraen cada una la componente de tendencia. Las componentes de tendencia se evalúan además mediante envolvente.

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Ensayo de máquinas rotativas

Análisis de desequilibrio, seguimiento de órdenes a velocidad variable, promediado sincronizado en el tiempo y análisis del espectro de modulación — los métodos clásicos del diagnóstico de máquinas rotativas. Además de los ejemplos mostrados aquí, SonicTC admite espectros de modulación y de órdenes de modulación para detectar modulaciones periódicas de amplitud, por ejemplo en diagnósticos de engranajes y rodamientos.

Estación: Rotor Balancer Simulación

Estimación de la fuerza y la fase de desequilibrio (equilibrado de rotor)

Estimación de la fuerza y la fase de desequilibrio en un motor rotativo a partir de señales importadas de tacómetro infrarrojo y de vibración. La frecuencia de giro se determina por dos vías independientes para verificar su plausibilidad: mediante FFT con detección de picos y mediante análisis de tono de la frecuencia fundamental. Para el análisis de desequilibrio, ambas señales se filtran por paso banda, se centran en la media y se escalan a la desviación típica; la correlación cruzada proporciona, a través de la posición del retardo, el desfase temporal, que se convierte en un desfase de fase en grados.

Estación: Variable Speed Simulation Simulación

Análisis de órdenes a velocidad variable (sintético)

Análisis de órdenes con seguimiento de órdenes calculado a partir de señales puramente sintéticas y no estacionarias. Dos subflujos representan la aceleración y la deceleración; en ambos, el perfil de velocidad y la señal de vibración se generan mediante generadores de señal. El cálculo de características abarca la STFT y el seguimiento de órdenes con remuestreo sincronizado con la velocidad; del mapa órdenes-RPM y del espectro de órdenes se extrae en cada caso el máximo del 6.º orden como característica.

Estación: Variable Speed Tacho Simulación

Análisis de órdenes a velocidad variable (señal de pulsos de tacómetro)

Análisis de órdenes para aceleración y deceleración a partir de una señal importada de pulsos de tacómetro: la velocidad (Tacho-RPM) se determina a partir de los pulsos mediante una expresión de cálculo, y la señal de vibración se analiza mediante STFT y seguimiento de órdenes calculado con remuestreo sincronizado con la velocidad. Como resultados se obtienen un mapa órdenes-RPM y un espectro de órdenes, de los que se extrae en cada caso el máximo del 6.º orden como característica.

Estación: Variable Speed TSA Simulación

Promediado sincronizado en el tiempo (TSA) en la parada de un ventilador

Calcula la señal promediada de forma sincronizada en el tiempo a velocidad variable en un escenario cercano a la aplicación: un ventilador de mesa se apaga a 2400 RPM y se detiene en unos 5 segundos por la resistencia del aire. Las señales de tacómetro y de vibración se simulan mediante generadores de señal. El cálculo de características recorta un tramo de 2,5 segundos de la señal del tacómetro, determina la velocidad y las posiciones de los pulsos, calcula la señal TSA (equivalente a una vuelta del eje) y la transforma mediante FFT.

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Análisis de motores de combustión

Análisis de ciclos en el dominio del ángulo de cigüeñal — diagnóstico del estado del motor únicamente a partir de la señal de vibración, sin sensor de velocidad.

Estación: Engine Cycle Analysis Desde la versión 2.5.0.177 Simulación

Análisis del ángulo de cigüeñal (CADA) con estimación de velocidad

Ensayo de motores de combustión únicamente a partir de una señal de vibrómetro láser Doppler (LDV), sin sensor de velocidad independiente: la señal de vibración — registrada en la superficie de un cilindro de un motor grande de 12 cilindros — se adquiere mediante una rejilla de medición y se analiza directamente durante la medición. La evaluación representa los ciclos en el dominio del ángulo de cigüeñal de −360° a +360°: rectificación, desplazamiento de señal y detección de picos conducen a la detección del ciclo del motor, del que pueden deducirse eventos del ciclo (por ejemplo el cierre de las válvulas de admisión y escape) y la velocidad. Hay disponible una grabación de pantalla.

Estación: Engine Cycle Analysis Simulación

Análisis del ángulo de cigüeñal con medición en paralelo

Variante ampliada del análisis del ángulo de cigüeñal: la señal LDV se adquiere de forma continua mediante una rejilla de medición y se analiza mientras la medición sigue en curso, al tiempo que, mediante una llamada de flujo de trabajo, se inicia en paralelo un segundo flujo de medición y almacenamiento. La configuración demuestra así mediciones paralelas en el mismo canal — ambas adquisiciones se ejecutan simultáneamente, cada una con su análisis del ángulo de cigüeñal integrado.

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Integración y comunicación

Conexión con PLC y sistemas de control mediante OPC UA y TwinCAT ADS, comunicación serie con dispositivos mediante RS232 y TCP/IP — incluidos los interlocutores totalmente simulados.

Estación: OPC UA Simulación

OPC UA: leer, escribir y observar

Ejemplo de referencia para la conexión OPC UA: se inicia un servidor OPC UA directamente desde el flujo de trabajo, después se dispara sobre una señal de eje, se lee un valor de velocidad, se vuelve a escribir y se lee de nuevo para comprobarlo. El ejemplo muestra además cómo puede vincularse un sensor a una variable de proceso y medirse con ella — por ejemplo para convertir una señal de entrada digital en una señal temporal, como haría un registrador. Al final, el servidor se detiene de forma controlada.

Estación: TwinCAT ADS Simulación

TwinCAT ADS: leer, escribir y observar

El equivalente del ejemplo de OPC UA para el mundo Beckhoff: conexión con TwinCAT mediante el protocolo ADS con lectura, escritura y observación de variables del PLC. Un servidor ADS se inicia desde el flujo de trabajo, varias variables se leen mediante disparo, se mide una señal de encóder rotativo y se valida mediante una característica RMS, y a continuación el servidor se detiene de forma controlada. La comunicación se ejecuta íntegramente contra interlocutores simulados.

Estación: Characteristics Simulación

Pruebas de integración del cálculo de características

Una colección de autopruebas del motor de análisis: mediante el teorema de Parseval se comprueba que el RMS en el dominio del tiempo coincide con el RMS espectral — para señales triangulares y senoidales a lo largo de tres variantes de FFT con distintas ventanas y escalados. Otras pruebas validan el cálculo de la envolvente sobre la señal temporal y el espectro, la determinación de la posición de frecuencia mediante PSD y STFT, así como filtros IIR de orden elevado comparando las formas de implementación BA y SOS con salida condicional de advertencia ante inestabilidad numérica.

Estación: RS232 Kommunikation Desde la versión 2.6.0.54 Simulación

Comunicación RS232 en formato HEX (patrón de datagrama)

Demuestra la comunicación RS232 en formato HEX según el patrón de datagrama tomando como ejemplo una unidad de control PWM. Un flujo de trabajo de prueba lee por bloques el ID del procesador y las versiones de cargador de arranque, aplicación y parámetros (en cuatro fragmentos cada una a través de direcciones de memoria) y devuelve por escritura un número de banco de ensayo; la evaluación de telegramas se realiza mediante patrones RegEx con expresiones de suma de comprobación CRC8. Un segundo flujo simula el dispositivo por completo respondiendo a cada telegrama de comando con la respuesta correspondiente — ejecutable con dos puertos COM emulados, sin ningún dispositivo real.

Estación: Communication Test Simulación

Comunicación en bruto mediante RS232 y TCP/IP

Demuestra la comunicación en bruto según el patrón de datagrama tomando como ejemplo una báscula: un flujo de simulación envía cíclicamente valores de peso como telegramas, mientras el flujo de medición los recibe mediante disparo, los registra como valor medido y los guarda. Ambas vías de comunicación están creadas como dispositivos de ensayo propios ("RS232" y "TCP/IP"), de modo que la misma secuencia puede ejecutarse por cualquiera de las dos interfaces.

Importación mediante el SonicTC DbManager — de forma individual o fusionada en una base de datos existente.

28 × .sonictc

28 proyectos de ensayo listos para probar.