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韩国大学揭开宇宙的神秘面纱

Systems Interface 通过为 21 米望远镜设计精确的运动控制,帮助韩国一所著名大学探索太空深处。

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银河系空间望远镜
系统接口徽标

40 年来,Systems Interface 一直是工业控制系统集成商,为许多行业的领导者提供先进、实用的自动化解决方案。

Curtis Plett
Curtis Plett
Vice President of Engineering, Systems Interface
挑战
  • 打造现代化望远镜,性能与旧硬件的旧天线相当
  • 开发复杂的运动控制系统,使望远镜能够跟踪天体的精确运动,并快速准确地响应缓慢的信号
解决方案
  • ControlLogix® 5580 控制器
  • Kinetix® 5700 伺服驱动控制系统
  • Kinetix MPL 低惯量伺服电机
  • PanelView™ HMI
结果
  • 及时交付项目
  • 实现精确控制
  • 由于能力的扩展和航空航天研究的深入,促进了大学的额外出版物

您多久会想到黑洞?星星?深空的奥秘?如果您是韩国一所主要研究型大学的研究人员,答案是经常。研究天体需要高性能的仪器。这就是为什么当该大学需要建造深空天线时,他们会求助于Systems Interface。

作为罗克韦尔自动化合作伙伴网络™的金级系统集成商成员,Systems Interface 与该大学一起开展了这项开创性项目。

该项目涉及建造第四个深空天线,此前在 2007 年至 2009 年之间成功安装了三个天线。该大学希望再建造一个天线,以帮助研究人员进一步探索太空。

挑战

从一开始,这个项目就与众不同。大学希望建造第四个天线,其性能与前三个天线一样出色。鉴于之前的天线是在多年前投入使用的,建造新天线需要使用高度定制的更新设备。

“我认为没有任何公司能够做到大学想要的事情——复制现有天线,”Systems Interface 工程副总裁 Curits Plett 说。

“客户希望系统与之前的系统相匹配,但他们希望在保持覆盖运动控制接口不变的同时,更新为当前的伺服驱动器产品。OEM 可能会拒绝偏离其标准产品。像 Systems Interface 这样的系统集成商能够为客户开发定制解决方案,从而带来巨大的价值。”

过时设备

现有的深空天线使用的是过时的 Kinetix 7000 驱动器和传统伺服运动技术,这两者都已逐渐淘汰。Systems Interface 需要在新天线上使用现代硬件,同时确保新天线的性能与之前的天线相匹配。

精确控制

天线以极低的速度运行,需要精确跟踪天体目标,如恒星和黑洞。Systems Interface 必须开发出一种运动控制系统,能够在保持对来自外太空的缓慢信号的响应性的同时,准确地跟踪这些目标。

“这不仅仅是简单的运动控制,”Plett 说,“而是对高度计算和精确位置的运动控制。高级运动控制系统会将 29 位编码器从结构中移除。它会根据这些编码器关闭位置环,进行天体计算,确定天空中某个物体的位置,指向该物体,使用天线的频率微调位置,然后在夜间跟踪它在天空中的位置。”

供应链延误

自 2021 年起,该项目遭遇了与新冠疫情相关的供应链中断,给采购关键硬件组件带来了重大挑战。规划和调度变得至关重要,以降低因零件错误或缺货而导致的延误和财务损失风险。

解决方案

为应对这些挑战,Systems Interface 利用前沿硬件、自身的领域专业知识以及罗克韦尔自动化 PartnerNetwork 的优势。

设计精确控制

该解决方案采用了先进技术,配备了 ControlLogix® 5580 控制器 和 Kinetix® 5700 伺服驱动控制系统,通过其四个 Kinetix MPL 低惯量电机实现精确运动。该解决方案还使用了 Allen Bradley® PanelView™ 操作员界面,实现可视化和控制,以及各种罗克韦尔自动化组件。总的来说,天线采用单一制造商的解决方案构建,能够实现杰出性能和支持,而不是由多个制造商拼凑而成的控制系统。

整合生态系统中的专业知识

如果没有罗克韦尔自动化 PartnerNetwork 丰富的生态系统,深空天线的成功完成是不可能的。与 North Coast 等分销商以及罗克韦尔自动化技术顾问的战略合作伙伴关系加快了关键组件的选择和采购。

例如,罗克韦尔自动化技术顾问帮助 Systems Interface 正确处理了物料清单 (BOM)。Plett 表示:“顾问帮助我们审查了物料清单,并提出了新的物料清单,以完成所有这些工作……并帮助我们加快了在现场出现技术问题时获得技术支持的速度。”

此外,系统接口团队深厚的领域专业知识使他们能够设计出创新的解决方案,例如,与技术合作伙伴 Profibus 合作,从 ControlNet 过渡到 Profibus 通信,以提高可靠性和可支持性。

结果

按时完成并超出预期

2023 年底,21 米天线的建造工作成功完成,得益于罗克韦尔自动化的技术支持,包括四台伺服电机,最高转速可达 3 度/秒。这一里程碑事件使天线能够捕捉到其首张天文图像,通常称为“第一道光”。

随着该项目的完成,大学实现了在指定时间内部署一台全功能天线的关键目标。天线的性能不仅达到了预期,而且超出了预期,展示了无缝的功能性,在启动期间无需任何额外支持,这要归功于 Systems Interface 在部署到韩国之前进行的严格验证。

对航空航天研究和大学的变革性影响

Systems Interface 的专业知识和与罗克韦尔自动化的合作确保了天线的无缝运行,安装后报告的问题极少。这个项目在许多方面都具有里程碑意义。第四台天线的完成有助于学生和专业人士更深入地了解银河系,为大学带来了许多天文出版物,并标志着技术创新的巨大飞跃。

发布时间 2024年5月9日

主题: Empower People Aerospace Motion Control Human Machine Interface Programmable Controllers
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