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韓國大學揭開宇宙神秘面紗

Systems Interface透過為21公尺望遠鏡設計精確的運動控制,幫助韓國一所主要大學探索太空深處。

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milky way space telescope
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40年來,Systems Interface工業控制系統整合商持續為許多產業的領導者,提供先進實用的自動化解決方案。

Curtis Plett
Curtis Plett
Vice President of Engineering, Systems Interface
挑戰
  • 打造一個現代化的望遠鏡,使其效能可以配合硬體已過時的天線
  • 開發一個複雜的運動控制系統,讓望遠鏡能夠追蹤天體的精確運動,並對慢速信號做出快速準確的回應
解決方案
  • ControlLogix® 5580控制器
  • Kinetix®5700伺服變頻器控制系統
  • Kinetix MPL低慣性伺服馬達
  • PanelView™ HMI
結果
  • 及時交付專案
  • 實現精準控制
  • 讓該所大學能增強實力並深化航太研究,產出更多研究刊物

您多久會想到一次黑洞?星星?深空的奧秘?如果您是韓國一所知名研究型大學的研究員,那就會常思考以上事物。研究天體需要高效能的儀器。因此當該大學要建造一個深空天線時,他們就轉而求助Systems Interface。

Systems Interface是洛克威爾自動化PartnerNetwork™的金級系統整合商成員,與該大學一起開始進行這項開創性的專案。

該專案要建造第四個深空天線,之前在2007年至2009年期間就成功安裝了三個。該大學需要再蓋另一座天線,可以幫助研究人員進一步探索太空。

挑戰

這項專案從一開始就是獨一無二的。該大學希望第四個天線的效能跟前三個一樣好。因為以前的天線是在幾年前調試的,建造一個新的天線需要高度客製的最新設備。

Systems Interface工程副總裁Curits Plett表示:「我不認為有任何一家公司能做到該大學想做的事情,就是複製現有的天線。

客戶想要的系統必須能搭配舊有的系統,但他們又希望新系統能以目前的伺服變頻器產品進行更新,同時保持覆寫運動控制介面不變。OEM可能無法代工其標準產品之外的產品。然而,像Systems Interface這樣的系統整合商卻能夠為客戶開發客製的解決方案,為其帶來巨大的價值。」


過時設備

現有的深空天線使用過時的Kinetix 7000變頻器和傳統的伺服運動技術。Systems Interface需要在新天線上使用現代硬體,同時確保新天線的效能可符合以前的天線。


精準控制

天線以非常慢的速度運作,需要精確追蹤恆星和黑洞等天體目標。Systems Interface必須開發一種運動控制系統,該系統能夠準確追蹤這些目標,同時保持對來自外太空之慢速信號的回應能力。

Plett表示:「這不僅僅是簡單的動作控制,而是針對經精密計算的精確位置。更高級的運動控制系統將29位元編碼器從結構中移除。該系統透過編碼器對位置進行閉環控制,對天體在天空中的位置進行天體計算,然後將天線指向該天體,使用天線的頻率微調位置,最後整夜在天空中追蹤該天體。」

供應鏈延遲

從2021年開始,該專案因COVID 19而供應鏈中斷,在採購基本硬體元件方面面臨重大挑戰。這時進行規劃和調度以減低因零件不正確或缺貨,而延遲出貨和財務問題等風險,就變得非常重要。

解決方案

為了因應這些挑戰,Systems Interface將尖端硬體、自身專業和洛克威爾自動化PartnerNetwork方案整合起來。

精準控制的設計

該解決方案包括最先進的技術,包括ControlLogix®5580控制器和Kinetix®5700伺服變頻器控制系統,透過四個Kinetix MPL低慣性馬達協調精準的運動。該解決方案還使用Allen-Bradley®PanelView™操作員介面,提供視覺化檢視和控制功能,以及各種洛克威爾自動化元件。整體來說,該天線是由單一家製造商的解決方案所建造,該解決方案能夠提供最佳效能和支援,而不是由不同家製造商拼湊而成的控制系統。

在整個生態系統中結合專業知識

如果沒有洛克威爾自動化PartnerNetwork豐富的生態系統,深空天線是不可能成功的。與North Coast和洛克威爾自動化技術顧問等經銷商建立策略合作,加快關鍵元件的選擇和採購。

例如,洛克威爾自動化有一位技術顧問幫助Systems Interface釐清物料清單(BOM)。Plett表示:「該顧問「幫我們瀏覽BOM後,提出新的清單來完成整個專案……」並讓我們在現場出現技術問題時,更快獲得技術支援。」

此外,Systems Interface團隊深厚的領域專業讓他們能夠設計出創新的解決方案,例如與技術合作夥伴Profibus合作,從ControlNet轉移到Profibus通訊,以增強可靠性和可支援性。

結果

如期完成並超出預期

2023年底,在洛克威爾自動化技術的支援下,21公尺天線建造成功,其中包括四個伺服馬達,最高速度達到驚人的每秒3度。這一個里程碑讓天線能夠捕捉到其首次星象,通常被稱為「第一道光」。

該專案完成後,讓該大學實現一個的關鍵目標,就是在設定的時間內部署一個全面運作的天線。由於Systems Interface在韓國部署前進行嚴格的驗證,該天線的效能不僅達到預期,甚至超出預期,在啟動過程中無需任何額外支援,即可實現無縫功能。

對航太研究和大學的變革影響

Systems Interface的專業知識以及與洛克威爾自動化的合作,確保天線無縫運行,安裝後回報的問題極少。這項專案有多個重大意義。第四個天線的完成有助於學生和專業人員更深入了解銀河系,並為學校出版許多天文學刊物,可謂跨出技術創新的一大步。

已發佈 2024年5月10日

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