Prototype DMVRS

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61972738%3A_____%2F22%3AN0000001" target="_blank" >RIV/61972738:_____/22:N0000001 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Prototyp DMVRS

Original language description

Hlavní cíl projektu, kterými je Gprot – prototyp DMVRS včetně virtuálních modelů mechatronických systému, byl splněn. Prototyp DMVRS byl vyroben včetně virtuálních modelů (založených na bázi HW BECKHOFF) elektromechanických a elektrohydraulických pohonů, vzdálené správy a archivace naměřených dat. Následně byl prototyp vyzkoušen na reálných mechatronických systémech a tyto výsledky byly porovnány s vytvořenými virtuálními modely. Byla rovněž vytvořena standardizovaná dokumentace Prototypu DMVRS. Prototyp DMVRS byl vytvořen včetně aplikačního software a virtuálních modelů mechatronických systémů v podobě digitálních dvojčat. Jeho funkce a hlavní skladba byly popsány v předchozích kapitolách této zprávy. Veškerá VaV dokumentace výrobkového standardu prototypu DMVRS je uložena v archivech příjemce a spolupříjemce (výzkumné organizace VŠB-TU Ostrava). Funkční prototyp bude řešiteli využíván k dalším VaV pracím, které budou probíhat po ukončení projektu, s cílem jeho komerčního využití. Dále byla vypracována unifikovaná dokumentace jak montážních desek +R1 a +RM1, tak ovládacího pultu +DT1 pro pozdější použití s cílem zlevnit projekční práce na v budoucnu realizovaných zakázkách. V rámci tohoto projektu jme, měli možnost ověřit funkci zařízení na skutečných mechatronických zařízení, a získat tak porovnání pro vývoj virtuálních modelů těchto zařízení mechatronických systémů, tj. elektromechanického pohon (tvořeného elektromotorem a převodovkou, to vše řízené frekvenčním měničem na základě informací s IRC a ARC snímačů polohy napojených na polohový regulátor) a elektrohydraulický pohon (tvořeného proporcionálním ventilem a lineárním hydromotorem – hydraulickým válcem ovládaného na základě informací od ARC snímač polohy pomocí polohového regulátoru). Tyto virtuální modely budou též podle potřeby doplňovány na základě údajů nově vyráběných mechatronických zařízení pro možnosti jeho komerčního využití. Virtuální modely budou dále používány jak při jeho propojení s funkcemi prototypu DMVRS, tak i pro práci projektantů a programátorů a k dalším technickým činnostem. Správnost návrhu matematických virtuálních modelů mechatronických systémů byla ověřena srovnáním chováním těchto modelů s hodnotami, které byly naměřeny při reálném testování těchto mechatronických systémů. Dále byly vytvořeny digitální dvojčata virtuálního modelu elektromechanických pohonů divadelního sálu Domu kultury Poklad v Ostravě Porubě spolu s 3D modely elektromechanických pohonů zde umístěných. Digitální dvojčata byla realizována na HW a SW platformě BECKHOFF (hlavní řešitel NORTECH, s.r.o.) a SW platforma MEDEA (spoluřešitel VŠB-TU Ostrava). Dosažené výsledky mají významný přínos nejen pro odbornou praxi, ale i pro pracoviště řešitele a řešitelský kolektiv. Získaly se cenné zkušenosti s návrhem a realizací simulačních modelů reálných systémů z průmyslově dostupných podkladů a parametrů a zejména potom s jejich realizací v reálném čase. To umožňuje použití digitálních dvojčat při řešení dalších nových úloh. Získané zkušenosti vytváří potenciál získání a řešení výzkumných a vývojových úkolů v rámci spolupráce s průmyslem, další tvůrčí činnosti a rozšiřování užití počítačových simulací, fyzikálních modelů a digitálních dvojčat, což je plně v souladu v naplňování konceptu Průmyslu 4.0 a zvyšování konkurence schopnosti. Největší výhodu prototypu DMVRS je realizace virtuálních modelů elektromechanických a elektrohydraulických pohonů založených na identifikaci těchto reálných pohonů. Během realizace prací na tomto projektu byla realizována dodávka řídicího systému jevištní techniky tahových jednotek Divadla Loutek Ostrava. Jednalo se o ovládání rychlosti, zrychlení a polohy 14 elektromechanických pohonů tahových jednotek (pomocí frekvenčních měničů) a jedné rozhrnované opony včetně HMI vizualizace ovládacího pultu pro ovládání a diagnostiku řídicího systému tahových jednotek. Dále vidíme potenciál v realizaci menších i větších realizačních zakázek v oblasti řídicích systému jevištní technik v divadlech, koncertních sálech, multifunkčních halách apod. A to jak v ČR tak, i v zahraničí (Polsko, Slovensko). Dalšími možnými zákazníky jsou též různé zkušebny mechanických vlastností výrobků, které jsou jak součástí výrobních závodů, tak i v specializovaných zkušebnách. Dále je možné využít poznatků z řešení projektu u víceosých lisovacích zařízení (typicky kovací lisy, nebo lisy karosérií automobilů v automobilkách).

Czech name

Prototyp DMVRS

Czech description

—

Type

G_prot - Prototype

CEP classification

—

OECD FORD branch

20201 - Electrical and electronic engineering

Project

<a href="/en/project/EG19_262%2F0020167" target="_blank" >EG19_262/0020167: Virtual dynamic models for real-time simulation of large multi-axis systems</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2022

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

prototyp DMVRS

Numerical identification

—

Technical parameters

Prototyp DMVRS se skládá z následujících částí: - montážní deska řídicího systému +R1 - montážní deska virtuálního modelu mechatronických pohonů +RM1 - mobilní ovládací pult +DT1 Montážní deska řídicího systému +R1 Označení montážní desky řídicího systému prototypu DMVRS nese označení +R1, které se vyskytuje i ve výrobní dokumentaci. Toto označení je důležité pro identifikaci jeho prvků v rámci obvodových schémat, podle kterých byla tato montážní deska virtuálních modelů vyrobena. Z důvodu potřeby jak dobré mobility, tak i dostatečné robustnosti a odolnosti testovacího systému byl tento zabudován do otevřeného rámu rozvaděče RITTAL, který je umístěn na masivních kolečkách, což mu umožňuje velkou mobilitu. Na montážní desce se nacházejí elektrické jistící a ovládací prvky pro zajištění ovládání celkem 9 reálných pohonů (regulačních os), z nichž je 5 elektromechanických a 4 jsou elektrohydraulické. 13 dalších pohonů je vytvořeno simulačně pomocí SW ETHERCAT Simulation, který zajišťuje simulaci celé distribuované periferie BECHKOFF I/O. Celkem tedy řídicí systém ovládá 22 pohonů. SW ETHERCAT Simulation je součástí programového balíčku BECKHOFF TWINCAT 3.0. Mobilní ovládací pult +DT1 Pro připojení mobilního ovládacího pultu +DT1 jsou připraveny přípojná místa, která jsou tvořena těžkými modulárními konektory umístěnými ve spodní části montážní desky +R1. Ovládací pult je umístěn na pojízdném stolu, díky němuž bude možno jej přesouvat z místa na místo. Dále je vybaven kapacitním dotykovým monitorem o velikosti 22“ s rozlišením FullHD (1920 x 1080 pixelů). Na ovládacím pultu jsou také umístěny tlačítka pákové ovladače. Montážní deska virtuálního modelu mechatronických pohonů +RM1 Veškerý HW digitálního dvojčete je umístěn na tzv. montážní desce virtuálních modelu +RM1. Na montážní desce se nacházejí elektrické jistící a ovládací prvky pro zajištění ovládání celkem 9 reálných pohonů (regulačních os), z nichž je 5 elektromechanických, a 4 jsou elektrohydraulické. Hlavním srdcem řídicího systému je PC (který má v sobě zabudován i PLC) postaveném na HW BECKHOFF. PC Beckhoff provádí vlastní vypočítaní virtuálního modelu v reálném čase. Virtuální model v PC je kód vykompilovaný z modelu vytvořeného v programu Mathworks MATLAB/SIMULINK. Virtuální model pracuje na principu Hardware-in-the-loop (HIL). Vstupy a výstupy modelu jsou z PC BECKHOFF posílány pomocí realtime průmyslové sběrnice ETHERCAT do distribuované periferie PLC (BECKHOFF I/O) a ta je pomocí signálů posílá do řídicího systému víceosých systémů ve formátu, v jakém by signály posílal reálný elektrohydraulický či elektromechanický pohon. Součástí prototypu DMVRS a digitálních dvojčat virtuálních modelu mechatronických systémů založených na platformě BECKHOFF je též vytvořený 3D model divadla. Jako vzor byl použit 3D model Domu kultury Poklad v Ostravě Porubě, zejména jeho hlavní divadelní sál.

Economical parameters

Během realizace projektu byla realizována dodávka řídicího systému jevištní techniky tahových jednotek Divadla Loutek Ostrava. Jednalo se o ovládání rychlosti, zrychlení a polohy 14 elektromechanických pohonů tahových jednotek a jedné rozhrnované opony včetně HMI vizualizace ovládacího pultu pro ovládání a diagnostiku řídicího systému tahových jednotek. V současné době připravujeme realizaci dalších víceosých řídicích systémů divadelní techniky na základě výsledků tohoto projektu. Vidíme potenciál v realizaci menších i větších realizačních zakázek v oblasti řídicích systému jevištní technik v divadlech, koncertních sálech, multifunkčních halách apod. A to jak v ČR tak, i v zahraničí (Polsko, Slovensko). Dalšími možnými zákazníky jsou též různé zkušebny mechanických vlastností výrobků, které jsou jak součástí výrobních závodů, tak i v specializovaných zkušebnách.

Application category by cost

—

Owner IČO

61972738

Owner name

NORTECH, s.r.o.

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Licence fee requirement

—

Web page

—