Pasadena, CA – Recientemente, el Sistema de Sensores de Ingeniería de TMT (ESEN) pasó con éxito su Revisión de Diseño Preliminar (PDR) y ahora está listo para entrar en la fase de Diseño Final. Chris Carter y Scott Michaels, ingenieros de control y software del telescopio TMT, dirigieron un equipo de cuatro personas para presentar el diseño al panel de revisión.
ESEN es un sistema único y distribuido y su propósito es recoger automáticamente datos medioambientales y de ingeniería de sensores de varios tipos en muchos lugares diferentes alrededor de la estructura del telescopio y del recinto. ESEN procesará, transmitirá, almacenará y pondrá a disposición los datos resultantes que apoyarán la puesta en marcha, la ingeniería, la resolución de problemas y el monitoreo del rendimiento a largo plazo de la instalación. Los datos serán utilizados por el personal de operaciones, ingenieros y científicos durante toda la vida útil de la instalación.
Carter dijo: “ESEN proporcionará una visión crítica de parámetros como las vibraciones locales, las distribuciones de temperatura del aire y los componentes estructurales, y las velocidades del viento dentro del domo, que influyen en gran medida en el rendimiento del telescopio. Los datos de ESEN nos ayudarán a entender, modelar y rastrear los efectos de las condiciones de las variantes durante la vida operativa del telescopio. Es realmente un sistema bastante importante”.
El equipo de diseño de ESEN aprovechó los desarrollos en la tecnología de automatización industrial que han avanzado significativamente el rendimiento y reducido el coste de los sistemas de sensores y control. El diseño preliminar, aprobado por el panel de revisión, se basa en los controladores industriales distribuidos desarrollados por Beckhoff GmbH. ESEN utilizará el protocolo de red de alta velocidad EtherCAT y un sistema de control en tiempo real basado en PLC y basado en TwinCAT 3 para recopilar datos de más de 100 sensores diferentes, algunos separados por cientos de metros, en diferentes partes de la instalación.
“Es crítico que entreguemos un sistema que cumpla con sus requisitos de diseño y se mantenga dentro de su presupuesto”, añadió Carter. “La adopción de una tecnología industrial probada que es comercialmente exitosa y ampliamente utilizada – incluso por otros proyectos de telescopios para diversos propósitos – fue un factor significativo en nuestra elección. Hemos podido utilizarla para desarrollar un diseño de sistema flexible y ampliable que está bien situado para satisfacer las necesidades del TMT a corto y largo plazo”.
Software
Una vez que la ESEN ha recogido los datos de sus sensores, debe estar disponible para su análisis, así como para su almacenamiento en un “archivo de ingeniería”. Scott Michaels, que desarrolló la arquitectura de software de ESEN, resumió su trabajo: “El software ESEN amplía las capacidades de los controladores de Beckhoff. Una máquina llamada “ESEN Core”, o “Core”, acopia y publica los datos recogidos por el hardware de Beckhoff. El Core es responsable de controlar todo el sistema ESEN y de publicar los datos del sensor a los clientes de TMT y al archivo de datos. Para hacerlo correctamente se requiere que el software ESEN esté diseñado para encajar y hacer uso completo de la infraestructura de software de TMT”.
Un equipo dedicado
Kayla Hardie y Josh Church son miembros del equipo ESEN con conocimientos esenciales de ingeniería de sistemas y diseño mecánico. Su trabajo fue fundamental para el éxito de la RDP. ESEN está involucrada en varios otros sistemas (por ejemplo, los sistemas de espejo secundario y terciario), y el trabajo realizado por el equipo de ingeniería de sistemas fue crítico para asegurar interfaces claras y adecuadamente documentadas entre todos ellos. Este trabajo requirió un cuidadoso seguimiento de la conexión entre los sistemas, así como la producción meticulosa de dibujos mecánicos y modelos tridimensionales de diseño asistido por ordenador que mostraban la ubicación del hardware de ESEN en el telescopio y la caja. Este trabajo permitirá a otros equipos de diseño del TMT entender el impacto que el hardware de ESEN puede tener en sus propios sistemas.
Un extracto de un Documento de Control de la Interfaz Mecánica que muestra dónde se ubicarán los anemómetros sónicos (sensores de velocidad del viento) en la estructura del telescopio – Los sensores montados en el telescopio y las estaciones de sensores se identifican en los dibujos de la Envoltura Espacial -. Crédito de la imagen: Observatorio Internacional TMT.
Diseño final y después…
Con el Diseño Preliminar ya completado, las elecciones de arquitectura hechas para ESEN proporcionan una base sólida para refinar su software y hardware durante una Fase de Diseño Final. Todavía hay mucho por hacer en cuanto a prototipos, pruebas y diseño y, después de su Revisión de Diseño Final, ESEN será construido, probado, enviado a, e integrado con el telescopio. Luego, durante más de 50 años de operaciones, proporcionará datos las 24 horas del día para ayudar a la TMT a hacer descubrimientos transformadores sobre la naturaleza de nuestro Universo.
Para más información sobre Beckhoff GmbH, puede hacer clic en: https://www.beckhoff.com
Captura de pantalla de los participantes en la Revisión del Diseño Preliminar de los Sensores de Ingeniería de TMT. Un grupo de aproximadamente 20 ingenieros asistieron a la revisión celebrada a distancia el 5 de mayo de 2020 – Crédito de la imagen: Observatorio Internacional de TMT
