Mechatronische Perfektion
Montageendprüfstand für Antriebssysteme mit SAP-Anschluss
Wenn Antriebssysteme ausfallen, stehen nicht nur Bänder, sondern meist die ganze Produktion still. Deshalb ist es wichtig, zuverlässige Systeme mit langer Lebensdauer zu integrieren und damit eine hohe Anlagenverfügbarkeit zu erzielen. Ein Hersteller eines solchen mechatronischen Systems - bei dem Motor, Getriebe und Elektronik in einem Gehäuse vereint sind - wollte die Prüfung der Komponenten aufgrund der gestiegenen Anforderungen an die Messdatenerfassung weitestgehend automatisieren und über eine Schnittstelle an das zentrale Datenmanagementsystem anbinden.
Bild: SEW EurodriveDie Aufgabe war es, neben der Konzeption und dem Aufbau eines entsprechenden Prüfstands auch die End-of-Line-Prüfung (EOL) der Antriebssysteme zu realisieren, die bedienergeführten Prüfabläufe umzusetzen und alle Prüfschritte zu überwachen und zu dokumentieren. Dabei wurden die benötigten Prüfvorgaben zur Prüfungssteuerung, die Parameterübergabe zur Toleranzwertvorgabe sowie die Rückmeldung mit den Merkmalsqualifikationen mittels XML-Austausch in Verbindung mit einem Http-Service ausgegeben und an die zentrale SAP-Datenbank übergeben. Die Benutzerschnittstelle, Visualisierung und Bewertung der Prüfungen sollte innerhalb einer kundenspezifischen LabView-Applikation erfolgen. Neben den hohen Anforderungen an die umfangreiche Kommunikation mit dem werksinternen PPS bestand eine weitere Anforderung darin, dass der Kunde eine ständige Überwachung des Realtime-Systems forderte, um die Aussagefähigkeit der Prüfumgebung und die Sicherung der Qualität zu gewährleisten.
Anforderungen an den Prüfstand
Bei der Konzeptionierung des Prüfstandes war darauf zu achten, dass verschiedene Ausprägungen des mechatronischen Antriebssystems Movigear (Baugröße, mechanische Ausführungsarten, Ansteuerungsart...) gefertigt werden. Zudem sollte das Prüfsystem offen für künftige Varianten gestaltet werden. Die konzeptionierte Prüfanlage ist vorbereitet für alle unterschiedlichen Ansteuerungen und ausgelegt für die permanente Nutzung im Serienproduktionsbetrieb. Die Prüfabläufe sind für den automatischen Ablauf konzipiert, wobei die Variantenvielfalt anhand der SAP-Vorgabedatei beachtet und die Möglichkeit geschaffen wurde, alle Varianten dynamisch abzuarbeiten. Damit ein einfacher Support gewährleistet ist, ist eine Möglichkeit zur Fernwartung integriert, welche sowohl von den SEW-Mitarbeitern als auch durch ProNES genutzt werden kann. Die Bedienung der Prüfsoftware findet ausschließlich über einen Touchscreen statt.
Prüfablauf
Die erforderliche Prüfung ist im Rahmen der Fertigung durch den Kundenauftrag bestimmt. Die Auswahl der Vorgaben am EOL-Prüfstand erfolgt durch den Gerätebarcode. Dabei werden die benötigten Prüfvorgaben zur Prüfungssteuerung mittels XML-Austausch in Verbindung mit einem überlagerten Http-Service aus SAP übernommen. Die Seriennummer wird als Istwert des betreffenden Merkmals im Download-/Uploadfile gesichert. Die Daten werden lokal in einer regelmäßig zu synchronisierenden Datei vorgehalten, sodass auch eine Sicherung bei unterbrochener Netzwerkverbindung gewährleistet ist. Anhand einer Plausibilitätsprüfung wird festgestellt, ob alle Voraussetzungen zur Durchführung der Endprüfung erfüllt sind und das System für die Funktionsprüfung vorbereitet ist. Erst wenn diese Vorgänge vom Werker bestätigt sind, wird der Antrieb zur Prüfung zugelassen. Bei der anschließenden Drehzahlmessung werden die Antriebsdrehzahl und die Drehrichtung kontrolliert. Während der Antrieb dreht, wird die Antriebsdrehzahl visualisiert und gemessen. Sobald der Antrieb auf seine Prüfdrehzahl eingeregelt hat, wird dieser Wert festgeschrieben und visualisiert. Der Umrichter erkennt durch die Inbetriebnahme die Anzahl an Getriebestufen, wobei sich die Inbetriebnahme eines Movigears im Vergleich zu einem Movidrive aufgrund der zu ladenden Firmware auf den Umrichter aufwendiger gestaltet. Aus diesem Grund gibt es ein eigenes Programm, das den Inbetriebnahmeprozess übernimmt. Das Tool schließt sich automatisch nach Beendigung des Ablaufs. Ob die Inbetriebnahme erfolgreich war oder abgebrochen wurde, geht aus einer Log-Datei hervor. Die Drehrichtung wird bei der Drehzahlmessung ermittelt und ebenfalls visualisiert. Wird keine stabile Drehzahl erfasst, schaltet sich der Antrieb aus Sicherheitsgründen automatisch ab. Bei der kompletten Prüfung bestand die Herausforderung neben der Detaillierung der Prüfapplikationen auch darin, die vielfältigen Kommunikationsarten zum Antrieb über die durch SEW zur Verfügung gestellte MoviLink.dll-Schnittstelle abzubilden. Hardwareseitig erfolgt die Umschaltung der Kommunikation durch Aktivierung der jeweiligen Ansteuerungselektronik (SNI, SBUS, AS-i, binär), auf der Softwareseite wird dazu jeweils die DLL-Versorgung und -Integration geladen und ausgeführt. Zum Entwurf des XML-Datenaustauschs wurde das EasyXML Toolkit für LabView von JKI eingesetzt. Dieses zertifizierte Toolkit stellt eine Sammlung von VIs zur Verfügung, welche das Erzeugen und Lesen von XML-Daten genauso einfach ermöglicht, wie die Erstellung eines Clusters in LabView.
Integrierte Watchdog-Funktion
Zur Sicherung der Prüfumgebung triggert die Prüfapplikation in regelmäßigen Abständen eine Watchdog-Funktion der Echtzeit-Applikation. Beim Ausbleiben des Triggers schaltet das Echtzeit-System die Leistungsausgänge ab. Zusätzlich ist an einem Ausgang des Digitalausgangsmoduls CompactRIO eine Meldeleuchte angeschlossen, die über ein Blinksignal Auskunft über den Zustand der Echtzeit-Applikation liefert. So kann auf einen Blick festgestellt werden, ob Normalbetrieb besteht, die Echtzeit-Applikation nicht läuft, der Watchdog ausgelöst wurde oder gerade ein Reset des Watchdogs stattfindet. Mit der Bewertung des Verwendungsentscheids muss der Prüfer eine Prüfung im gesamten gut oder schlecht bewerten können. Nach erfolgreicher Prüfung wird ein Typenschild für den Antrieb ausgedruckt und aufgebracht. Zur Datenrückmeldung an SAP wird ein Upload-XML-File erzeugt, in welchem die ermittelten Prüfergebnisse des Prüfdurchlaufs rückgemeldet werden.
Fazit
Durch Nutzung des XML-Toolkits und unter genauer Abstimmung mit der IT-Abteilung des Kunden konnte eine bei SEW Eurodrive standardisierte Datenschnittstelle von LabView zur SAP-Datenbank entwickelt werden. Alle für die jeweiligen Produktprüfungen benötigten Prüfvorgaben sowie die Rückmeldungen mit den ermittelten Merkmalsqualifikationen sind somit mittels XML-Austausch, in Verbindung mit einem Http-Service zur Kommunikationssteuerung, aus und an SAP übertragbar. Durch den Einsatz von Standard-Komponenten und -Technologien innerhalb der Projektumsetzung konnten die Applikation innerhalb von zehn Wochen in der Produktion implementiert und die engen Terminpläne eingehalten werden.
Wenn Antriebssysteme ausfallen, stehen nicht nur Bänder, sondern meist die ganze Produktion still. Deshalb ist es wichtig, zuverlässige Systeme mit langer Lebensdauer zu integrieren und damit eine hohe Anlagenverfügbarkeit zu erzielen. Ein Hersteller eines solchen mechatronischen Systems - bei dem Motor, Getriebe und Elektronik in einem Gehäuse vereint sind - wollte die Prüfung der Komponenten aufgrund der gestiegenen Anforderungen an die Messdatenerfassung weitestgehend automatisieren und über eine Schnittstelle an das zentrale Datenmanagementsystem anbinden.
Bild: SEW EurodriveDie Aufgabe war es, neben der Konzeption und dem Aufbau eines entsprechenden Prüfstands auch die End-of-Line-Prüfung (EOL) der Antriebssysteme zu realisieren, die bedienergeführten Prüfabläufe umzusetzen und alle Prüfschritte zu überwachen und zu dokumentieren. Dabei wurden die benötigten Prüfvorgaben zur Prüfungssteuerung, die Parameterübergabe zur Toleranzwertvorgabe sowie die Rückmeldung mit den Merkmalsqualifikationen mittels XML-Austausch in Verbindung mit einem Http-Service ausgegeben und an die zentrale SAP-Datenbank übergeben. Die Benutzerschnittstelle, Visualisierung und Bewertung der Prüfungen sollte innerhalb einer kundenspezifischen LabView-Applikation erfolgen. Neben den hohen Anforderungen an die umfangreiche Kommunikation mit dem werksinternen PPS bestand eine weitere Anforderung darin, dass der Kunde eine ständige Überwachung des Realtime-Systems forderte, um die Aussagefähigkeit der Prüfumgebung und die Sicherung der Qualität zu gewährleisten.
National Instruments Germany GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 11 2014 - 29.10.14.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
