SPS-Konfektionieranlage

Ausgangslage

Für eine Konfektionieranlage müssen drei neue Komponenten mit der Automatisierungsframework TIA Portal programmiert werden. Es werden die Schnittstellen der Komponenten entwickelt und diese müssen abgegrenzt sein, da es sich um einzelne Module handelt. 

Komponente

• Lotbandabrollung
• Dispenser Flussmittel
• Kraftmessdose

Lotbandabrollung:

Der Speicher des Lotbandvorrats wird durch zwei Sensoren  überwacht (Signale werden simuliert). Wenn der Sensor Lotbandvorrat minimal ein Signal ausgibt, wird der Servomotor angesteuert und füllt den Speicher auf bis der Sensor Lotbandvorrat maximal ein Signal ausgibt.

Überwachung Lotbandabrollung:

Bei der Funktionsüberwachung des Sensors maximal muss der Sensor nach einer gewissen Zeit ein Signal ausgeben. Wenn dies nicht der Fall ist, wird eine Störmeldung ausgegeben die verhindert, dass der Servormotor ununterbrochen den Lotbandvorrat auffüllt.

Zusätzlich wird eine Störmeldung ausgegeben wenn der Servokontroller des Servomotors einen Fehler hat. 

Dispenser Flussmittel: 

Für das Modul Dispenser Flussmittel wird ein Mikrodosierventil von der Firma ADACTECH verwendet. Das Mikrodosierventil erhält man als System mit einer Dosiersteuerung.

Über das HMI-Bedienpanel soll die Dosiersteuerung getriggert und die gewählten Parameter übermittelt werden. Die Folientastatur der Dosiersteuerung soll vom HMI aus gesperrt und entsperrt werden, denn nur geschulte Personen dürfen die Parameter der Dosiersteuerung verändern.

Überwachung Dispenser Flussmittel:

Zur Überwachung wird eine Laserschranke von Keyence eingesetzt. Die Auswertung findet auf der SPS statt und eine Störmeldung wir bei falscher Anzahl Tropfen ausgegeben.

Kraftmessdose: 

Bei der Prägestation wird ein Lotpreform mit einem Stempel in die Kappe eingepresst und geprägt. Unter der Kappe befindet sich die Kraftmessdose, welche als Sensor eingesetzt wird. Es soll erkannt werden, ob der Lotpreform mit der richtigen Einpresskraft in die Kappe eingepresst wurde. Zusätzlich kann die korrekte Einpresskraft am HMI abgelesen werden.

Überwachung Kraftmessdose:

Zur Überwachung soll die Einpresskraft ausgewertet werden.

Richtziel

Die entwickelten Softwaremodulbausteine sind im Mainprogramm integrierbar und die Funktionen werden gemäss den Vorgaben des Pflichtenheftes erfüllt.

• Der Lotbandabrollung füllt automatisch den Lotbandvorrat auf.
• Der Dispenser Flussmittel kann über das HMI gesteuert, parametriert und überwacht werden.
• Die korrekte Einpresskraft der Kraftmessdose kann am HMI abgelesen werden.
• Für die Softwaremodule ist eine grafische Lösung erstellt.

Methodik

Das vier-Phasen-Modell:
1. Projektinitialisierung
2. Projektplanung
3. Projektrealisierung
4. Projektabschluss

Es wird das Vier-Phasen-Modell angewandt, um die Diplomarbeit möglichst effizient und erfolgreich abschliessen zu können. Die erste Phase ist die Projektinitialisierung, bei der die Ziele definiert werden und die Auftragsklärung stattfindet. Die zweite Phase ist die Projektplanung in der ein Projektstrukturplan erstellt wird und als Baumstruktur alle vier Phasen und deren Arbeitspakete darstellt.

Zusätzlich hilft die Projektphasenplanung das Terminieren der Arbeitspakete zu planen und die gesetzten Termine einzuhalten. Die dritte und aufwändigste Phase ist die Projektrealisierung, da dies der Hauptteil der Diplomarbeit ist. Der Auftrag wird in der Realisierung umgesetzt und richtet sich nach den Zielen und der Planung, welche in den vorherigen Phasen erarbeitet wurden.
In der letzten Phase wird somit das Projekt abgeschlossen. Es wird eine Kontrolle der Zielerreichung, sowie ein Soll-Ist-Vergleich und eine Reflexion des gesamten Projekts durchgeführt.

Umsetzung

Die Vorgehensweise für die Entwicklung des Programms wurde vom Arbeitgeber vorgegeben. Das Gleiche galt für die Auswahl der Hardware für den Testaufbau.

Testaufbau

Der Testaufbau beinhaltet alle Komponenten, welche für die Module verwendet wurden. Um zu überprüfen ob exakt nach Pflichtenheft entwickelt wurde, musste ein Endtest aller Module durchgeführt werden.

Nutzen für den Betrieb

Da zuvor die Komponenten bei der Schurter AG noch nie verwendet wurden und das Programm des Projekts im Mainprogramm des Automaten integriert werden konnte, ist der Nutzen für den Betreib sehr hoch.

Reflexion

Ein Projekt mit solch einem Umfang zu leiten, gestaltet sich als schwierig. Man weiss nicht wo man anfangen soll, aber es setzt sich wie ein Puzzle Stück für Stück zusammen. Die Initialisierung und Planung waren nicht allzu schwierig im Vergleich zur Realisierung. Denn erst bei der Realisierung fühlte sich der Schwierigkeitsgrad der Diplomarbeit enorm an, man musste erst mal mit dem ganzen Druck klarkommen. Nachdem ich das Softwaremodul für den Dispenser Flussmittel entwickelt hatte, fiel mir ein riesiger Stein vom Herzen. Danach habe ich die Module Lotbandabrollung und Kraftmessdose entwickelt und fertiggestellt. Zum Schluss wurden die Endtests durchgeführt und die minimalen Abweichungen angepasst. Als ich mit dem Auftraggeber die Module getestet habe, waren wir beide mit dem Endergebnis sehr zufrieden. 

Testaufbau

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Sollten Sie Interesse oder Fragen zur Diplomarbeit haben, so kontaktieren Sie mich bitte.

Herzlichen Dank für Ihr Interesse und freundliche Grüsse
Thomas Adlun