Daniel Parra Ramos , Ineco
Diseñar un sistema complejo de adquisición de datos que integre medidas, monitoreo y captura de varias señales de audio; se sincroniza de forma remota con otros equipos; se comunica con los trenes a través del protocolo específico del bus de vehículos multifunción (MVB); y administra y procesa un gran volumen de datos para analizar la interferencia armónica en la red ferroviaria.
Desarrollar un sistema de hardware y software basado en la plataforma NI PXI y las herramientas de software NI LabVIEW y DIAdem para cumplir con los requisitos del sistema y generar reportes de manera rápida y eficiente.
Ineco es una compañía de ingeniería con amplia experiencia en el sector del transporte. Para estudiar la influencia de los armónicos en la infraestructura ferroviaria, diseñamos y desarrollamos un sistema de adquisición de datos que integra todas las características requeridas.
Los equipos generalmente recopilan datos ferroviarios en una unidad de tracción móvil. Para este proyecto, elegimos un chasis NI PXIe-1062Q de 8 ranuras para minimizar los efectos de las vibraciones.
Al usar la plataforma PXI con los módulos NI 6120 y NI 6123, capturamos las diversas señales de voltaje y corriente simultáneamente y a alta frecuencia (50 kHz), lo que nos dio la capacidad de grabar un ancho de banda completo de frecuencias de audio. Para conectar los módulos, usamos bloques terminales NI TB-2708, TB-2709 y TB-2705 para proporcionar las dos primeras conexiones SMB y la última conexión de cable de señal directa.
Necesitábamos usar una tarjeta de comunicación MVB para capturar diferentes señales en diferentes unidades de tracción. La plataforma PXI y LabVIEW se integran completamente dentro del chasis y transfieren los datos entre la tarjeta y la aplicación de forma rápida y sencilla con el uso de VIs de LabVIEW específicos de DLL.
Uno de los principales requisitos para nuestro diseño fue la sincronización precisa de múltiples PCs a distancia y en movimiento.
Para lograr la sincronización necesaria, decidimos usar el módulo de temporización y sincronización NI PXI-6682 para sincronizar con GPS. Este módulo se adaptó perfectamente a la integración de nuestro sistema porque es modular, se incorpora fácilmente a la aplicación y sincroniza el equipo con mayor precisión.
Para visualizar la ubicación del punto de acción dentro de la infraestructura ferroviaria, transferimos las coordenadas de posición GPS obtenidas por la antena conectada al PXI-6682 a una interfaz de usuario asociada con Google Earth. Nos conectamos a Google Earth usando 3G o si no hay cobertura, usamos un caché de mapas de software previamente almacenados del área de estudio.
Desarrollamos nuestra aplicación usando LabVIEW porque integra fácilmente nuestros módulos de hardware, tiene un potente entorno de desarrollo gráfico y ofrece un entorno de programación visual.
La aplicación está diseñada para operar en dos entornos distintos: primero para adquisición de datos, monitoreo y procesamiento en tiempo real; y segundo para adquisición de datos durante un largo período de tiempo, de forma totalmente automática (sin intervención humana de ningún tipo) y con el apoyo de una fuente de alimentación ininterrumpida (UPS).
Estructuramos el sistema en tres bloques principales.
Configuración inicial
Para la configuración inicial, nuestros parámetros básicos fueron el número de puntas de prueba utilizadas, los parámetros de comunicación MVB, tipo y modelo de tren y varios indicadores, como la comunicación con la unidad de accionamiento y la verificación de estado.
Voltaje, corriente y GPS
Este bloque es responsable de configurar y realizar el sistema de adquisición de datos desde diferentes sensores conectados a la PC y la señal del GPS. Si la aplicación está operando en modo en tiempo real, este bloque también realiza tareas de procesamiento de señales como filtros, RMS, impedancia, cálculo de velocidad y visualización.
Variables MVB
Este bloque es responsable de establecer la comunicación MVB a través de DLLs desarrollados usando funciones de llamada ANSI C y LabVIEW . Estas variables también son responsables del registro y visualización de datos.
Estos bloques se sincronizan mediante ciclos temporizados. La sincronización con otras PCs se realiza a través del tiempo GPS proporcionado por el módulo NI 6682.
Para la automatización del proceso de registro, enviamos una señal analógica al UPS a través del módulo NI-6120. Esta señal es un comando de desconexión para que el UPS por lo que entra en modo de espera. Luego, el PXI se apaga de manera segura, evitando la pérdida de datos.
Necesitábamos una solución para administrar rápidamente grandes cantidades de datos aplicando filtros, analizando los datos y la frecuencia del dominio del tiempo y generando scripts automatizados. Usamos el software de administración de datos NI DIAdem para cumplir con estos requisitos.
Usando la plataforma NI PXI, desarrollamos un sistema de adquisición de datos modular, compacto y confiable para una unidad de tracción móvil. Elegimos LabVIEW como el entorno de desarrollo debido a su naturaleza intuitiva de programación visual, flexibilidad y facilidad de integración y mantenimiento a través del protocolo MVB. El software de administración de datos DIAdem redujo nuestro tiempo y esfuerzo de procesamiento al automatizar los reportes usando scripts.
La sinergia entre el hardware y el software de NI ofrece desarrollo y mejora continuos para que podamos actualizar fácilmente los cambios basados en el sistema que pueden ocurrir en el sector ferroviario.
Daniel Parra Ramos
Ineco