Przykładowe konfiguracje — SonicTC

SonicTC to zintegrowana platforma pomiarowo-badawcza do analizy hałasu i drgań (NVH), spektralnych metod analizy maszyn wirujących, analizy rezonansu materiałów oraz monitorowania procesów. Przedstawione tutaj przykładowe konfiguracje pokazują zakres funkcjonalny platformy na podstawie kompletnych, gotowych do uruchomienia projektów badawczych.

Większość przykładów działa bez sprzętu pomiarowego: generatory sygnałów, import sygnałów i urządzenia symulowane zastępują rzeczywisty tor pomiarowy. Każda konfiguracja jest udostępniana jako kopia zapasowa .sonictc i można ją zaimportować przez SonicTC DbManager — pojedynczo lub scaloną z istniejącą bazą danych.

01 / 7

Konfiguracje linii i stanowisk

Te przykłady pokazują, jak SonicTC organizuje linie badawcze z wieloma przyrządami badawczymi — od pracy taktowanej po rozprzężone badanie równoległe z paletami transportowymi.

Stanowisko: Sync Test-Station Symulacja

Konfiguracja linii z synchronicznymi przyrządami badawczymi

Dwie linie badawcze, każda z dwoma przyrządami, pracują we wspólnym takcie: przepływ główny każdej linii wywołuje kolejno w pętli badanie biegu jałowego i badanie obciążeniowe. W każdym kroku badania wybierany jest wariant produktu przez Product Chooser, mierzone są sygnały prądu i napięcia (amperomierz, woltomierz) przez symulowane wejście/wyjście analogowe, a wyniki są zapisywane. Dwa warianty produktu demonstrują zapis wyników powiązany z produktem.

Stanowisko: Async Test-Station Symulacja

Konfiguracja linii z asynchronicznymi przyrządami badawczymi

Odpowiednik linii synchronicznej: cztery przyrządy badawcze (bieg jałowy i obciążenie na każdą linię) pracują niezależnie od siebie we własnych pętlach — jeden obiekt badany przechodzi przez oba przyrządy danej linii, podczas gdy w drugim opracowywany jest już następny. W badaniu obciążeniowym numer obiektu badanego jest dodatkowo automatycznie zwiększany przy każdym przebiegu. Mierzone są sygnały prądu i napięcia przez symulowane wejście/wyjście analogowe, z wyborem produktu przez Product Chooser.

Stanowisko: WT Simulation Symulacja

Konfiguracja palet transportowych z wersjonowaniem przepływów pracy

Demonstruje połączenie palet transportowych z cechami specyficznymi dla produktu oraz wersjonowanie przepływów pracy na przykładzie komponentów hamulcowych. Utworzono sześć wariantów produktu (tarcze i zaciski hamulcowe), którym można przypisać dwa oddzielne zestawy cech. Przebieg pomiarowy rejestruje w pętli ciśnienie akustyczne i temperaturę; obliczanie cech obejmuje widmo FFT, położenie częstotliwości, filtrowanie sygnału, zliczanie pików, wycinek sygnału, współczynnik szczytu i RMS. Wszystkie przepływy są wersjonowane (wersja 2 z komentarzem wersji); dwa skonfigurowane alarmy dopełniają przykład.

02 / 7

Automatyzacja i sterowanie przebiegiem

System alarmów, powtórzenia badań, ocena online w trakcie pomiaru, okna dialogowe operatora i technika regulacji — te przykłady pokazują sterowanie przebiegiem w SonicTC.

Stanowisko: Alarm Handling Symulacja

Obsługa alarmów, granice oceny A-B-C i metryki szumu

Pokazuje system alarmów SonicTC zebrany w jednym przepływie pracy: czujnik przyspieszenia jest mierzony cyklicznie, następnie metryki szumu SNR i SINAD są obliczane jako cechy i porównywane ze stopniowanymi granicami oceny. W zależności od wyniku przebieg wyzwala alarm ostrzegawczy lub krytyczny z dynamiczną treścią komunikatu. Przepływ błędu demonstruje automatyczne reakcje na alarmy: ponowne uruchomienie czujnika przy złej jakości danych oraz ostrzeżenie do sterownika PLC przy dużym obciążeniu bazy danych.

Stanowisko: Test Repetition Symulacja

Powtórzenia badania i sekcje badawcze

Demonstruje pomiary powtarzane i sekcje badawcze na przykładzie badania drganiowego z dwoma kierunkami obrotu (CW/CCW). Dwa identyczne strukturalnie przepływy sekcji badawczych mierzą w pętli powtórzeń sygnał przyspieszenia i obliczają wartość RMS — powtarzane aż do osiągnięcia Evaluation == Good, jednak maksymalnie trzykrotnie. Sygnały pomiarowe każdego powtórzenia są zapisywane, ale tylko ostatnie wyniki cech; liczbę powtórzeń można wyświetlić w drzewie wyników cech (przez „Rozwiń wszystkie węzły wyników" również na stałe). Ponieważ obie sekcje wywołują ten sam przepływ cech, zalecana jest opcja „Pokaż ścieżki wywołań". Przepływ sterujący synchronizuje sekcje sygnałami Ready/Done; przepływy błędu zawierają wyzwalacz resetu dla czystego wznowienia.

Stanowisko: Measure Grid Od wersji 2.5.0.99 Symulacja

Siatka pomiarowa, wyzwalanie sygnałem i ciągłe monitorowanie

Pokazuje, jak za pomocą siatki pomiarowej (Measure Grid) można obliczać cechy już w trakcie trwającego pomiaru i na nie reagować — tutaj w zakresie prędkości obrotowej od 100 do 300 obr./min. Wyzwalacz sygnałowy na czujniku prędkości obrotowej rozpoczyna rejestrację; dane pomiarowe są analizowane statystycznie w punktach siatki (wartość średnia, FFT), a warunek w siatce rozpoznaje moment osiągnięcia docelowej prędkości obrotowej. Nagranie ekranu pokazuje wizualizację w widoku badania (HMI/SCADA).

Stanowisko: DialogTest Od wersji 2.6 Bez sprzętu pomiarowego

Konfigurowalne okna dialogowe wejścia i wyjścia

Demonstruje konfigurowalne okna dialogowe operatora: sformatowane tytuły i komunikaty, osadzone obrazy oraz wiele pól wejściowych w jednym oknie. Usługa dialogowa wyświetla okno wprowadzania, którego wynik (Good/Bad/Cancel/None) jest oceniany w przepływie pracy; potwierdzone wpisy są przekazywane do sterownika PLC. Równoległy przepływ kontrolera steruje otwartym oknem z zewnątrz w oparciu o czas i wyświetla odliczanie — wyświetlane wartości aktualizują się automatycznie przy zmianie zmiennej.

Stanowisko: Process Trigger Symulacja

Analiza profilu zatrzymania silnika z regulacją PID Ramp&Soak

Badanie końcowe napędu rurowego z dwoma scenariuszami badawczymi: analizą profilu zatrzymania i badaniem wyłączników krańcowych. Moment obciążenia jest symulowany generatorem sygnału Ramp&Soak z nadążną regulacją PID, podczas gdy mierzone są czujnik momentu obrotowego i enkoder obrotowy. Po zatrzymaniu silnika pod obciążeniem przebieg czeka, aż wartość kąta przestanie się zmieniać w granicach tolerancji, i ocenia kąt wybiegu oraz czas wybiegu jako cechy — całkowicie bez dodatkowego zadania pomiarowego. Badanie wyłączników krańcowych wyprowadza stany łączeniowe z sygnałów pomiaru prądu.

03 / 7

Analiza modalna i FRF

Funkcje odpowiedzi częstotliwościowej, wyznaczanie tłumienia i badanie młotkiem modalnym — od czystej symulacji po rzeczywistą celę pomiarową z automatycznym młotkiem modalnym.

Stanowisko: SISO Simulation Symulacja

Analiza FRF SISO z pomiarami powtarzanymi

Analiza FRF z powtarzanymi pomiarami SISO na symulowanym układzie o trzech stopniach swobody: w pętli modalnej generowane są generatorem sygnału syntetyczny impuls i odpowiedź impulsowa, a następnie analizowane. Obliczanie cech wyznacza widmo FRF bez okna wykładniczego (odpowiednie do analizy tłumienia modalnego), oblicza funkcję odpowiedzi impulsowej i wykrywa piki rezonansowe. Cecha szczególna: współczynnik dobroci jest wyznaczany równolegle pięcioma metodami dla porównania — według Ewinsa, wielomianu ułamków wymiernych (RFP), x-dB, v-dB i dopasowania okręgu.

Stanowisko: SIMO Simulation Symulacja

Analiza FRF SIMO/MIMO w 8 węzłach geometrycznych

Analiza FRF w ośmiu węzłach geometrycznych konstrukcji: w pętli węzłów dla każdego węzła generowany i analizowany jest syntetyczny impuls oraz odpowiadająca mu odpowiedź impulsowa układu o trzech stopniach swobody. Obliczanie cech wyznacza widmo FRF, wykrywa piki rezonansowe i oblicza współczynnik dobroci jako wskaźnik tłumienia. Układ można wykorzystać jako analizę SIMO lub MIMO.

Stanowisko: FRF Test Sprzęt rzeczywisty: NI-9234, Maul-Theet

Analiza FRF młotkiem modalnym z pomiarami powtarzanymi (NI-9234)

Analiza FRF z automatycznym młotkiem modalnym i akwizycją danych przez moduł National Instruments NI-9234. Po opcjonalnym kroku ustawiania — przesunięcie pozycji młotka, interaktywne wprowadzenie amplitudy wymuszenia — przebiega badanie seryjne: na każdą część wykonywane są trzy uderzenia, za każdym razem mierzone są sygnały czujnika siły i mikrofonu, a następnie obliczana jest uśredniona funkcja odpowiedzi częstotliwościowej. Ocena obejmuje widmo FRF, detekcję pików i współczynnik strat; czas wybrzmiewania między uderzeniami zapewnia wyciszenie konstrukcji.

Stanowisko: FRF Test Sprzęt rzeczywisty: PCB, Maul-Theet

Analiza FRF młotkiem modalnym z pomiarami powtarzanymi (PCB)

Wariant sprzętowy PCB analizy FRF młotkiem modalnym o identycznym przebiegu badania: tryb ustawiania, badanie seryjne z trzema uśrednionymi uderzeniami, ocena FRF z detekcją pików i współczynnikiem strat. Dodatkowo konfiguracja zawiera przebieg kalibracji mikrofonu pomiarowego, który sprawdza poziom RMS i położenie częstotliwości przy 1 kHz względem kalibratora, a także obszerną listę produktów z ponad 50 pozycjami w kilku kategoriach jako przykład zarządzania produktami.

Stanowisko: Mobile Sprzęt rzeczywisty: Beckhoff CX7000, NI-9232

Mobilne badanie młotkiem modalnym (Beckhoff CX7000, NI-9232)

Mobilne stanowisko badania dźwięku z rzeczywistym sprzętem: sterownik Beckhoff CX7000 i moduł pomiarowy NI-9232 z mikrofonem. Po uderzeniu młotkiem sygnał mikrofonu wyzwala pomiar; obliczane są RMS i FFT, a oceniane maksima widmowe w trzech pasmach częstotliwości (2–3 kHz, 7–8 kHz, 14–15 kHz). Mechanizm Life-Bit równolegle nadzoruje połączenie ze sterownikiem i w razie awarii wyzwala alarm. Dostępne jest nagranie ekranu z konfiguracji.

Stanowisko: FRF-Messzelle Sprzęt rzeczywisty: Beckhoff EL7031

Analiza modalna z pozycjonowaniem silnikiem krokowym

Zautomatyzowana analiza modalna na próbce sześciennej z pozycjonowaniem sterowanym silnikiem krokowym (zacisk silnika krokowego Beckhoff EL7031). Po każdym przebiegu pomiarowym próbka jest obracana o jeden przyrost przez zadanie kontrolera ruchu, dzięki czemu kolejno wymuszane i mierzone są różne punkty geometryczne; po zakończeniu silnik wraca do pozycji zerowej. Obliczanie cech odbywa się na podstawie widm FRF — jako wariant jednokanałowy oraz jako blok MIMO do oceny wielokanałowej. Prowadzenie operatora przez sygnalizację LED i przycisk startu.

3 Stanowiska Sprzęt rzeczywisty: Maul-Theet, NV-Tech (SAM), Beckhoff EL7031, IVS-500

Kompletna cela pomiarowa FRF: badanie modalne, tłumienie i analiza rezonansu

Najobszerniejsza konfiguracja łączy kilka wariantów eksperymentalnej analizy modalnej i tłumienia w trzech stanowiskach. Sygnały czujnika siły, mikrofonu i przyspieszenia są mierzone przy wymuszeniu impulsowym — do wyboru młotkiem modalnym Maul-Theet albo automatycznym młotkiem modalnym NV-Tech (SAM) — podczas gdy silnik krokowy obraca próbkę przez kilka pozycji pomiarowych; wibrometr laserowy IVS-500 uzupełnia oprzyrządowanie. Tłumienie wyznaczane jest kilkoma metodami w bezpośrednim porównaniu (ICF, Ewins, x-dB, RFP), wraz z oceną koherencji pierwszej postaci drgań. Zawarte są ponadto w pełni symulowane stanowisko SISO FRF oraz stanowisko obsługi alarmów z nadzorem SNR/SINAD.

04 / 7

Badanie rezonansowe i monitorowanie konstrukcji

Nieniszcząca detekcja wad metodą rezonansu akustycznego oraz nowoczesne metody dekompozycji do monitorowania stanu konstrukcji.

Stanowisko: ART Simulation Symulacja

Akustyczne badanie rezonansowe (ART)

Nieniszcząca detekcja wad tarcz hamulcowych metodą akustycznego badania rezonansowego: sygnał mikrofonu jest rejestrowany przez wyzwalacz sygnałowy i przygotowywany — filtracja pasmowoprzepustowa w celu uzyskania sygnału quasi-jednoczęstotliwościowego, FFT i transformata Hilberta. Dla dwóch wariantów produktu przygotowano własne przepływy oceny, które obliczają jako cechy stopień tłumienia i położenie częstotliwości rezonansów; jeden wariant wykorzystuje dodatkowo detekcję pików i analizę obwiedni. Wybór produktu następuje w przebiegu przez Product Chooser.

Stanowisko: Change Detection Symulacja

Badanie drgań konstrukcji i monitorowanie ich stanu

Demonstruje metody dekompozycji sygnału do wykrywania zmian w monitorowaniu konstrukcji. Generator sygnału tworzy syntetyczny szereg czasowy złożony z trendu, składowych okresowych i szumu, który jest rozkładany trzema metodami i bezpośrednio porównywany: analiza widma osobliwego (SSA) rozdziela trend, dwie składowe okresowe i szum; transformata Hilberta-Huanga (HHT) oraz dyskretna transformata falkowa (DWT) wyodrębniają składową trendu. Składowe trendu są dodatkowo oceniane przez obwiednię.

05 / 7

Badanie maszyn wirujących

Analiza niewyważenia, śledzenie rzędów przy zmiennej prędkości obrotowej, uśrednianie synchroniczne w czasie i analiza widma modulacji — klasyczne metody diagnostyki maszyn wirujących. Poza pokazanymi tutaj przykładami SonicTC obsługuje również widma modulacji i widma rzędów modulacji do wykrywania okresowych modulacji amplitudy, na przykład w diagnostyce przekładni i łożysk.

Stanowisko: Rotor Balancer Symulacja

Szacowanie siły i fazy niewyważenia (wyważanie wirnika)

Szacowanie siły i fazy niewyważenia wirującego silnika na podstawie zaimportowanych sygnałów tachometru podczerwieni i drgań. Częstotliwość obrotowa jest wyznaczana dwiema niezależnymi drogami w celu uwiarygodnienia: przez FFT z detekcją pików oraz przez analizę wysokości tonu częstotliwości podstawowej. Do analizy niewyważenia oba sygnały są filtrowane pasmowoprzepustowo, centrowane względem średniej i skalowane odchyleniem standardowym; korelacja wzajemna dostarcza przez położenie opóźnienia przesunięcie czasowe, przeliczane na przesunięcie fazowe w stopniach.

Stanowisko: Variable Speed Simulation Symulacja

Analiza rzędów przy zmiennej prędkości obrotowej (syntetyczna)

Analiza rzędów z obliczeniowym śledzeniem rzędów na podstawie czysto syntetycznych, niestacjonarnych sygnałów. Dwa podprzepływy odwzorowują rozbieg i wybieg; w obu przebieg prędkości obrotowej i sygnał drgań generowane są generatorem sygnału. Obliczanie cech obejmuje STFT oraz śledzenie rzędów z próbkowaniem synchronicznym z prędkością obrotową; z mapy rzędów-obrotów i z widma rzędów wyodrębniane jest każdorazowo maksimum 6. rzędu jako cecha.

Stanowisko: Variable Speed Tacho Symulacja

Analiza rzędów przy zmiennej prędkości obrotowej (sygnał impulsowy tachometru)

Analiza rzędów dla rozbiegu i wybiegu na podstawie zaimportowanego sygnału impulsowego tachometru: prędkość obrotowa (Tacho-RPM) wyznaczana jest z impulsów wyrażeniem obliczeniowym, a sygnał drgań analizowany przez STFT i obliczeniowe śledzenie rzędów z próbkowaniem synchronicznym z prędkością obrotową. Wynikami są mapa rzędów-obrotów i widmo rzędów, z których każdorazowo wyodrębniane jest maksimum 6. rzędu jako cecha.

Stanowisko: Variable Speed TSA Symulacja

Uśrednianie synchroniczne w czasie (TSA) przy wybiegu wentylatora

Oblicza sygnał uśredniony synchronicznie w czasie przy zmiennej prędkości obrotowej w scenariuszu bliskim zastosowaniu: wentylator biurkowy zostaje wyłączony przy 2400 obr./min i wskutek oporu powietrza zatrzymuje się po około 5 sekundach. Sygnały tachometru i drgań są symulowane generatorem sygnału. Obliczanie cech wycina 2,5-sekundowy fragment sygnału tachometru, wyznacza prędkość obrotową i położenia impulsów, oblicza sygnał TSA (odpowiadający jednemu obrotowi wału) i przekształca go przez FFT.

06 / 7

Analiza silników spalinowych

Analiza cykli w dziedzinie kąta obrotu wału korbowego — diagnostyka stanu silnika wyłącznie na podstawie sygnału drgań, bez czujnika prędkości obrotowej.

Stanowisko: Engine Cycle Analysis Od wersji 2.5.0.177 Symulacja

Analiza kąta wału korbowego (CADA) z szacowaniem prędkości obrotowej

Badanie silników spalinowych wyłącznie na podstawie sygnału laserowego wibrometru dopplerowskiego (LDV), bez osobnego czujnika prędkości obrotowej: sygnał drgań — zarejestrowany na powierzchni jednego cylindra 12-cylindrowego silnika dużej mocy — jest rejestrowany przez siatkę pomiarową i analizowany bezpośrednio w trakcie pomiaru. Ocena przedstawia cykle w dziedzinie kąta wału korbowego od −360° do +360°: prostowanie, przesunięcie sygnału i detekcja pików prowadzą do rozpoznania cyklu silnika, z czego wyprowadzane są zdarzenia cyklu (np. zamknięcie zaworów dolotowych i wylotowych) oraz prędkość obrotowa. Dostępne jest nagranie ekranu.

Stanowisko: Engine Cycle Analysis Symulacja

Analiza kąta wału korbowego z pomiarem równoległym

Rozszerzony wariant analizy kąta wału korbowego: sygnał LDV jest rejestrowany w sposób ciągły przez siatkę pomiarową i analizowany jeszcze w trakcie trwającego pomiaru, podczas gdy przez wywołanie przepływu pracy uruchamiany jest równolegle drugi przepływ pomiaru i zapisu. Konfiguracja demonstruje w ten sposób pomiary równoległe na tym samym kanale — obie rejestracje przebiegają jednocześnie, każda z osadzoną analizą kąta wału korbowego.

07 / 7

Integracja i komunikacja

Połączenie ze sterownikami PLC i systemami nadrzędnymi przez OPC UA i TwinCAT ADS, szeregowa komunikacja z urządzeniami przez RS232 i TCP/IP — łącznie z w pełni symulowanymi partnerami komunikacji.

Stanowisko: OPC UA Symulacja

OPC UA: odczyt, zapis i obserwacja

Referencyjny przykład połączenia OPC UA: serwer OPC UA jest uruchamiany bezpośrednio z przepływu pracy, następnie następuje wyzwolenie na sygnale osi, odczyt wartości prędkości, jej ponowny zapis i kontrolny odczyt. Przykład pokazuje ponadto, jak czujnik można powiązać ze zmienną procesową i w ten sposób mierzyć — na przykład aby przekształcić cyfrowy sygnał wejściowy w sygnał czasowy niczym rejestrator. Na koniec serwer zostaje zatrzymany w kontrolowany sposób.

Stanowisko: TwinCAT ADS Symulacja

TwinCAT ADS: odczyt, zapis i obserwacja

Odpowiednik przykładu OPC UA dla świata Beckhoff: połączenie z TwinCAT przez protokół ADS z odczytem, zapisem i obserwacją zmiennych sterownika PLC. Serwer ADS jest uruchamiany przez przepływ pracy, kilka zmiennych odczytywanych jest po wyzwoleniu, sygnał enkodera obrotowego jest mierzony i walidowany cechą RMS, po czym serwer zostaje zatrzymany w kontrolowany sposób. Komunikacja odbywa się w całości wobec symulowanych partnerów.

Stanowisko: Characteristics Symulacja

Testy integracyjne obliczania cech

Zbiór autotestów silnika analitycznego: za pomocą twierdzenia Parsevala sprawdzane jest, że RMS w dziedzinie czasu odpowiada RMS widmowemu — dla sygnałów trójkątnych i sinusoidalnych w trzech wariantach FFT z różnymi oknami i skalowaniem. Kolejne testy walidują obliczanie obwiedni na sygnale czasowym i widmie, wyznaczanie położenia częstotliwości przez PSD i STFT oraz filtry IIR wysokiego rzędu w porównaniu postaci implementacji BA i SOS z warunkowym ostrzeżeniem przy niestabilności numerycznej.

Stanowisko: RS232 Kommunikation Od wersji 2.6.0.54 Symulacja

Komunikacja RS232 w formacie HEX (wzorzec datagramu)

Demonstruje komunikację RS232 w formacie HEX według wzorca datagramu na przykładzie sterownika PWM. Przepływ testowy odczytuje blokowo identyfikator procesora oraz wersje bootloadera, aplikacji i parametrów (każdą w czterech porcjach przez adresy pamięci) i zapisuje z powrotem numer stanowiska badawczego; ocena telegramów odbywa się przez wzorce RegEx z wyrażeniami sumy kontrolnej CRC8. Drugi przepływ w pełni symuluje urządzenie, odpowiadając na każdy telegram poleceń właściwą odpowiedzią — działa z dwoma emulowanymi portami COM, całkowicie bez rzeczywistego urządzenia.

Stanowisko: Communication Test Symulacja

Komunikacja surowa przez RS232 i TCP/IP

Demonstruje komunikację surową według wzorca datagramu na przykładzie wagi: przepływ symulacji wysyła cyklicznie wartości masy jako telegramy, natomiast przepływ pomiarowy odbiera je przez wyzwalacz, rejestruje jako wartość mierzoną i zapisuje. Obie drogi komunikacji utworzono jako osobne przyrządy badawcze („RS232" i „TCP/IP"), dzięki czemu ten sam przebieg może działać przez oba interfejsy.

Import przez SonicTC DbManager — pojedynczo lub scalony z istniejącą bazą danych.

28 × .sonictc

28 projektów badawczych do wypróbowania.