제목 | Proportion-Air 사의 대학협력 프로젝트 | ||
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작성일 | 2020.03.17 | 작성자 | 와이에이치인터내셔날 |
학생들이 2년 또는 4년 동안 그들이 공부하고 있는 주제에 대한 모든 이론을 배우면서 학업에 종사하는 것처럼 흔한 일이다. 그들은 시험을 보고, 보고서를 쓰고, 엄청난 양의 지식을 가지고 졸업합니다.
하지만 실제 경험은 많지 않습니다.
미국 인디애나 소재의 Purdue University의 Elaine Cooney는 그러한 경험을 제공하기 위해 노력하는 교육가입니다.
코니는 Purdue University의 엔지니어링 기술학과 전기 및 컴퓨터 공학 기술 및 프로그램 담당 교수입니다. 실무경험을 제공하여 학생들을 실무세계로 보내야 할 필요성을 인식한 그녀는 커리큘럼 강화 보조금을 신청했습니다. 이러한 보조금은 Purdue University가 학생들의 실무학습을 위한 과정이나 커리큘럼 개발에 필요한 자원을 제공하기 위해 사용됩니다.
Elaine Cooney가 개선의 기회를 포착한 분야는 자동화 분야였습다. 그녀는 보조금 지급을 위해 고급 프로세스 제어 – ECET 499를 제안했습니다.
"지금까지 우리는 – On/off –밸브에 대한 실무 학습만을 제공했습니다. 이제부터 우리는 On/off를 벗어난 프로세스 제어를 포함하는 무언가가 필요했습니다,"라고 말했습니다.
그녀의 보조금 신청이 승인되었고, ECET 499가 태어났다. 본 코스는 실제 적용을 위해 PID제어를 통한 연속 제어, 특히 폐쇄 루프 공압 시스템을 직접 체험하는데 특화되어 있습니다.
실제 작업과 관계된 것 외에, 공압에 초점을 둔 커리큘럼은 추가적인 호소력을 가지고 있었습니다. 즉, 걸레질을 할 필요가 없다는 것이었습니다. 른 캠퍼스의 연구소는 물을 유체로 사용하여 기능성 PID 응용 프로그램을 시연하지만 이미 값비싼 장비들이 가득 찬 실험실에서는 공기의 실용성이 엿보이는 점입니다.
그 보조금은 또 다른 기회도 제공했습니다: 한 팀의 학생들이 그들의 상급 프로젝트로서 ECET 499 커리큘럼의 일부를 만들 수 있는 것입니다. 이전의 연구학생이나 Proportion-Air에서 근무하는 조언자가 많은 Elaine Cooney는 과거에 우리 회사를 방문했고 학생 팀이 어떻게 나아갈 수 있는지에 대한 아이디어를 같이 공유하고자 하였습니다.
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<프로젝트>
제1회 ECET 499는 2019년 봄학기 개강을 승인 받았고, 프로젝트팀은 2018년 가을부터 작업을 시작했습니다. 시니어 학생들인 Ron Knight, Basim Al Fuhidah and Blaine Wilken은 Elaine Cooney와 함께 교직원 고문으로 폐쇄 루프 공압 PID 프로젝트를 맡았다. 그들의 연구 범위에는 실린더 포지션 제어를 위한 PID 설계, 제작 가이드 및 문제 해결 가이드가 포함되었습니다.
학생들은 1학기를 프로젝트의 설계하는 과정을 보냈습니다. 그들은 이 프로젝트를 시작하기 위해 Proportion-Air사의 엔지니어 중 한 명인 Bob Leonard를 만났다.
처음 몇 주는 높은 수준의 설계 decisions 결정과 행렬, 시스템 아키텍처와 구성요소, 제어 루프 설계 및 인터페이스에 집중되었습다. 그들은 시제품 제작 하드웨어를 주문했고 하드웨어와 소프트웨어 설계로 옮겨갔다. 방학 시즌에는 디자인 보고서를 내고 실제 제작을 시작할 준비가 되었습니다.
"우리가 그것을 처음 받았을 때, 나는 '아, 이것은 쉬울 거야'라고 생각했어,"라고 Knight 는 말했다. "하지만 원래 생각했던 것보다 조금 더 어렵고 시간이 많이 걸리는 작업이다.”
Hands-onCreation
그들의 매트릭스를 이용하여 그들의 요구에 가장 적합한 제품을 결정하기 시작했다. 이 제품들에는 각각 실린더에 연결된 2개의 QB1X 전자-공압 압력 레귤레이터가 있었습니다. 한 레귤레이터는 미리 설정해 둔 길이의 실린더에 장착되었습니다. 다른 레귤레이터와 실린더는 제어된 실린더에 대한 일련의 장애를 일으키기 위해 자동화되었습니다. 초음파 거리 센서는 실린더가 움직이는 거리를 감지합니다. 제어 인터페이스는 아날로그 입력/출력 카드와 PLC 로직 소프트웨어가 있는 Allen-Bradley PLC 시스템입니다.
사전 설정한 거리는 PID에 제어된 변수로 입력됩니다. 초음파 센서는 확장 실린더의 실제 위치를 제공하며, PLC 아날로그 I/O 카드까지의 신호 범위는 4-20mA입니다. 교란 실린더가 제어된 실린더에 작용하면, 시스템은 PID를 사용하여 원하는 위치를 유지함으로써 응답합니다. PID에서 튜닝 파라미터를 변경하면 응답 시간과 정확도가 변경됩니다.
Testing and Feedback
훌륭한 엔지니어들이 그러하듯, 그 팀은 그들의 프로젝트에 대한 테스트를 하고 피드백을 구했습니다. 한 실험 장치를 만들고 절차 가이드를 작성한 후, 그들은 가이드를 이용하여 나머지 다섯 개의 실험장치들의 사소한 조정을 했습니다. 연구팀은 제안된 실험실 연습에 대한 피드백을 받기 위해 두 명의 ECET 학생들을 모집했습니다.
일단 캠퍼스 내의 실험실에 압축 공기 라인 설치가 완료되었습니다. 6개 모두 연결돼 동시에 작동했으며, 교란 프로그램은 30분 동안 고장 없이 테스트 되었습니다. 초음파 센서는 약간의 조정만 필요했습니다. 그리고 비례공기 QB1X는 설치 방향에 상관없이 작동할 수 있기 때문에 보드를 수평에서 수직으로 돌리는 것은 결과치에 어떠한 변화를 일으키지 않았습니다. 프로젝트의 결과는 성공적이었습니다.
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