Re-Automatisierung eines Prüfstandes in der Automobilzulieferindustrie Durchgängige Systemlösung mit crio und LabView
AGENDA Vorstellung Aufgabe Anlagenbeschreibung Ist Zustand Blockschaltbild Ist Zustand Beschreibung Soll Zustand Betriebsarten Messtechnik Komponenten (Aktoren Sensoren) Konzeptüberlegung Grundlegende Ansätze Hardware Software Resümee und Nutzen
VORSTELLUNG Dipl.Ing. (FH) Jochen Weber Geschäftsführender Gesellschafter der ProNES Automation GmbH - Ausbildung als Kommunikationselektroniker bei der Deutschen Telekom - Studium an der Hochschule Karlsruhe Fachbereich Nachrichtentechnik - Projektingenieur bei Fachbetrieb für Steuerungsanlagen - Entwicklungsleiter für vernetzte Systeme - 1998 Gründung Ingenieurbüro mit Schwerpunkt PC gestützter Automatisierungssysteme - Seit 2002 ProNES Automation GmbH mit dem Schwerpunkt Gesamtlösungen zur Prüf- und Messtechnik im Produktionsumfeld und Lösungen für die Qualitätssicherung
VORSTELLUNG
AUFGABENSTELLUNG Kundenanforderung Modernisierung der MSR Technik und Erweiterung der Prüfroutinen an einem vorhandenen Kopfstützenprüfstand zur Durchführung von Belastungstests an (bis zu 3) Kopfstützen im Pkw Einsatz (Einzelsitze und Sitzbank) Übernahme des vorhandenen mechanischen Aufbaus mit Aktoren und Sensoren Weitere Nutzung der elektrotechnischen Ausstattung, soweit sinnvoll und technisch machbar Programmerstellung mit LabView und datenseitige Anbindung an die vorhandene DIADEM Umgebung Visualisierung und Bedienung der Anlage über Mess-PC und Einrichtbetrieb mittels Handbedieneinheit Archivierung der Daten in lokaler Datenbank und Ausgabe in Form von TDM-Dateien
ANLAGENBESCHREIBUNG 3 autark betreibbare, mechanische Prüfeinheiten definierte Krafteinleitung am Prüfling über geregelte Servo- Achsen, jeweils an der Kopfstütze und an der Rückenlehne alle 3 Einheiten (links, Mitte, rechts) können wahlweise zu-, bzw. abgeschaltet werden Möglichkeit zur Prüfung einzelner Sitzeinheiten und kompletter Sitzbänke Kopfkugel Rückenschale
ANLAGENBESCHREIBUNG Ziel der Versuche ist die Qualifizierung der Widerstandsfähigkeit von Rückenlehne und Kopfstützen im Falle eines Unfalls (simulierter Heckaufprall), Einzeltests für die Produktentwicklung und Vorserie
SIGNALVERLÄUFE
ISTZUSTAND - BLOCKSCHALTBILD SIMATIC S5 zur Anlagensteuerung mikrocontroller zur Regelung der Antriebe Messdatenerfassung und Kommunikation zum PC seriell
ISTZUSTAND- SCHALTSCHRANK Unübersichtliche Messdatenanzeige Bedienung der Anlage über Operator Panel nur für die Steuerung Antriebsregler über analoge Schnittstelle
SOLLZUSTAND - BESCHREIBUNG Anforderungen an den variablen Prüfablauf parametrierbare Belastung (variable Krafteinleitung) der Rückenschalen über eine variable Haltezeit Abschalten der Antriebe nach der Haltezeit automatisch Vorpositionierung der Kopfkugeln mit Hilfe eines Positions-Lasers Absenken der Position der Kopfkugeln über einen parametrierbaren Weg Start der Kopfstützenprüfung: flexibler Ablauf, Sequenzen parametrierbar hinsichtlich Kraft, Weg und Haltezeit, Regelung wahlweise Kraft- oder Wegregelung Optional: Auslösen einer Bildaufnahme mit der Kamera über digitalen Befehl der SPS Der Prüfablauf ist wahlweise den einzelnen Einheiten zuzuweisen (einzeln oder parallel)
SOLLZUSTAND - BESCHREIBUNG Umzusetzender Ablauf (Beispiel) In Wegregelung mit 50 mm/min. bis Kontakt mit der Kopfstütze (1N) In Kraftregelung mit 187 Nm/min. auf 373 Nm 5,5 sec. Haltezeit In Kraftregelung mit 187 Nm/min. entlasten 0 N In Wegregelung 20 mm weiter in Entlastungsrichtung positionieren 100 sec. Wartezeit In Wegregelung mit 50 mm/min. bis Kontakt mit der Kopfstütze (1N) In Kraftregelung mit 187 Nm/min. auf 37 Nm In Kraftregelung mit 187 Nm/min. entlasten 0 N In Wegregelung 20 mm weiter in Entlastungsrichtung positionieren Anlage in Ausgangsposition bringen
SOLLZUSTAND - BESCHREIBUNG Sonstige geforderte Funktionen Referenzfahrt Nach jedem Wiedereinschalten inkrementelle Wegmessung Referenzpositionen werden für die Regelung gespeichert, zur Berechnung der Verfahrwege Manuelles Auslösen der Referenzfahrt vorsehen Messtechnik Nutzung der eingebauten Kraftaufnehmer Verwendung der vorhandenen Winkelgeber und Inkrementalgeber Auflösung der Sensorik14 bit, analoge Spannungssignale DIADEM-lesbares Format
ISTZUSTAND- KOMPONENTEN Komponenten des Prüfstands Aktoren 6 DC-Motoren über Stromrichter 6 Linearantriebe mit effektivem Hub (500 mm und 463 mm), Endlagenschaltung und Trapezgewindespindel (18 x 4 und 22 x 5) 3 Linearantriebe mit rotierender Spindel, Hub (350 mm) und Trapezgewindespindel (TR 18 x 4) Sensoren 9 Drehimpulsgeber, 5 khz 6 Wägezellen, Nennlasten 5 kn (Kopfkugel) und 10 kn (Rückenschale) Messwertumformer 6 Trägerfrequenzmessverstärker Anzeigegeräte 6 Zähleranzeigen Automatisierungsgerät
ARBEITSPAKETE Arbeitspakete der Reautomatisierung Ersetzen der SIEMENS S5 im vorhandenen Schaltschrank Verdrahtung übernehmen, Antriebseinheiten beibehalten kurze Umbauphase Hand-Bedieneinheit vollgrafisch ausführen flexibel, programmierbar, integriert in LabView Real-Time System zur Messdatenaufnahme mit Ethernet-Schnittstelle zu PC Standardisierung Datenausgabe an das vorhandene DIADEM Prüfplanerstellung
ÜBERLEGUNG
KONZEPT
HOST-PC USER-INTERFACE crio Status Auftragsver - waltung Prüfplan Bedientasten Messwerte
HANDBEDIENEINHEIT mit NOT-AUS und Zustimmtaste Vollgrafische Handbedieneinheit
TOUCHPANEL BEDIENUNG Vollgrafische Handbedieneinheit
ANKOPPLUNG AN DIADEM
ERGEBNIS Mehrwert im Projekt Vereinfachung des Komplettsystems durch Reduktion der Einzelsysteme Zusammenfassung von 3 Systemen (SPS-Steuerung, Mikrocontroller und Seng-Box) zu einem umfassenden, intelligenten System (NI CompactRIO) Steuerungsabläufe getriggert über Messwerte Durch die gemeinsame Plattform für die Steuerung und Messdatenerfassung, können Ablaufsequenzen aus den Messwerten getriggert werden, und dies bei maximalen Abtastraten, jenseits der zyklischen Signalverarbeitung einer Standard-SPS. Präzision der Ergebnisse erhöhen Durch die hohe Abtastrate, die Signalauflösung und die Bereitstellung der Messwerte in Echtzeit, können die Testergebnisse wesentlich detaillierter analysiert und bewertet werden. Schnelle Verfügbarkeit qualifizierter Daten Einfache Anbindung an DIADEM durch das definierte Austauschformat ermöglicht die Nutzung vorhandener Auswertealgorithmen und Reportvorlagen. Wirtschaftlichkeit in der Projektrealisierung Verwendung der bestehenden Mechanik und des Schaltschranks
FRAGEN? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit www.prones.de Dipl.Ing.(FH) Jochen Weber j.weber@prones.de Tel.: 06341-94550-0 Marie-Curie-Str. 5a 76829 Landau