Mecatrônica Atual 49

instrumentação
Uma ligação automática de alta confiabilidade
entre o projeto teórico e a implementação
em software é essencial e pode ser conseguida
com VHDL, via as modernas ferramentas de
software de conversão, como por exemplo a
denominada DSP Builder da empresa Altera.
O DSP Builder lê os arquivos com extensão
.mdl do SIMULINK, converte para o código
RTL, utilizando os mesmos vetores de teste
do SIMULINK, gera arquivos VHDL para
síntese, compila o projeto para carregá-lo
em hardware e testar no FPGA o sistema
completo (Altera, 2006). Na figura 7 vemos
o gráfico do sinal de vibração representado
no domínio do tempo e da frequência de
um motor com defeito.
Primariamente, o trabalho está sendo
concentrado na análise do MATLAB/SI-
MULINK para simulação dos algorítmos
desenvolvidos. O maior problema que ocorre,
frequentemente, em desenvolvimentos deste
tipo é como passar o projeto de algoritmos
teóricos para sua implementação física.
O comportamento do sistema está sendo
refinado e otimizado para ser convertido
automáticamente em VHDL e transferido
para o FPGA. A figura 8 apresenta a estrutura
de testes montada para simulação
de falhas, em motores elétricos trifásicos de
indução, utilizada para testes no laboratório
do IST, Instituto de Telecomunicações, da
Universidade Técnica de Lisboa.
Resultados esperados
Uma vez obtido um conjunto de informações
a partir da coleta de dados de vibração
mecânica e corrente elétrica em amostras
selecionadas com defeitos de barras de rotor
quebradas, falhas de mancais de rolamentos,
desbalanceamento, desalinhamento, folgas
de eixo, engrenagens quebradas, sobrecarga,
etc., será implementado em software
MATLAB os algoritmos correspondentes
para análise de falhas e diagnósticos. A
ideia básica é avaliar, testar e optimizar os
algoritmos teóricos, simulá-los no SIMU-
LINK e convertê-los automaticamente em
VHDL, para implementação física embutida
em FPGA.
Um banco de dados deve ser criado
embutido no hardware FPGA, contendo
dados que estabeleçam ao longo do tempo
uma lista com correlações entre espectros de
frequências e características modificadoras
de vibração/corrente e os prováveis defeitos
que as provocam.
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F8. Estrutura de teste montada para simulação de falhas em motores.
Conclusões
O estágio inicial da descrição comportamental
do instrumento de análise de
falhas e diagnóstico de máquinas rotativas
de indução em tempo real foi apresentado.
Tradicionalmente os instrumentos utilizados
para avaliação de padrões de defeitos, em
máquinas rotativas de indução, basicamente
são constituídos de coletores de dados,
para posterior análise em aplicações de
sistemas especialistas, em microcomputador
PC, desenvolvidas para casos específicos e
poucos flexíveis. A proposta desse trabalho
de implementação de um instrumento
analisador de falhas e diagnóstico embutido
em FPGA, com funcionalidades e diferenciais,
na prática diária da manutenção de
máquinas rotativas de indução, cuja aplicação
não necessita de nenhum especialista
em vibrações mecânicas, permitirá um
ganho considerável em tempo e custos de
manutenção, possibilitando em tempo real,
a detecção do defeito, estabelecimento de
um diagnóstico e a análise da tendência de
falhas. Diversos testes serão realizados em
motores trifásicos de indução em laboratório
e em plantas industriais para validarem a
eficiência da metodologia utilizada. MA
Cesar da Costa (cost036@attglobal.net) é
professor da IFET-SP e Mauro Hugo Mathias
(mathias@feg.unesp.br) é professor da UNESP
Guaratinguetá e podem ser contatados pelo
telefone (12) 3123-2814
...continuação do Saiba Mais
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