Dokumentation der Technikerarbeit - Technikerarbeit RFID ...

CARL- BOSCH- SCHULE HEIDELBERG

FACHSCHULE FÜR ELEKTROTECHNIK

Technikerarbeit 2008/09

von

Jan Arnold und Christian Löwe

Betreuende Lehrer: Herr Dipl. Ing. Oliver Hund Herr Dipl. Ing. Markus Stein

RFID unterstütztes Fertigungssystem

1. Vorwort Die vorliegende Technikerarbeit wurde während des zweiten Ausbildungsjahres zum

staatlich

geprüften

Techniker

in

der

Fachrichtung

Elektro-

und

Netzwerktechnik als Bestandteil der Abschlussprüfung erarbeitet. Die Themenfindung ergab sich aus einem Vorschlag einer unserer betreuenden Lehrer, hierbei bestand die Möglichkeit zwei Teilprojekte zu kombinieren. Die Zielvorstellungen wurden in Teamarbeit festgelegt und zu Beginn unter Absprache

mit

den

betreuenden

Fachlehrern

besprochen,

sowie

in

Aufgabengebiete aufgeteilt. Das Projekt wurde innerhalb der zeitlichen Vorgaben realisiert.

Durch

ein

hohes

persönliches

Interesse

an

der

Vollendung,

unter

Berücksichtigung einer praxisnahen und kostengünstigen Umsetzung, stand der daraus resultierende Mehraufwand selbstverständlich zu keiner Zeit in Frage.

Besonderen Dank gilt hierbei unseren betreuenden Fachlehrern Herrn Kaufmann und Herrn Stein, die zu jedem Zeitpunkt ein offenes Ohr, bzw. durch ihre hervorragende Fachkenntnis einen passenden Ratschlag hatten.

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2. Inhaltsverzeichnis 1.

VORWORT ......................................................................................................... 2

2.

INHALTSVERZEICHNIS.......................................................................................... 3

3.

ZIEL UND ABGRENZUNG DER ARBEIT .................................................................... 6

4.

RFID ................................................................................................................ 7 4.1

EINLEITUNG ................................................................................................ 7

4.1.1 THEMATISCHE EINFÜHRUNG UND FUNKTIONSWEISE ....................................... 7 4.1.2 HISTORISCHER ÜBERBLICK .......................................................................... 8 4.1.3 PRO UND CONTRA RFID ............................................................................ 10 4.2

THEMENBESCHREIBUNG / ARBEITSUMFANG ................................................. 11

4.3

UMSETZUNG ............................................................................................. 12

4.3.1 RFID STEUERPLATINE ............................................................................... 13 4.3.1.1 PROZESSOR ...................................................................................... 13 4.3.2 RFID LESEGERÄTE ................................................................................... 37 4.3.3 PROGRAMMIERUNG DER STEUERPLATINE .................................................... 40 4.3.4 VB6- PROGRAMM ..................................................................................... 43 4.4

INBETRIEBNAHME ...................................................................................... 52

5.

ERSTELLEN EINER INSTALLATIONSROUTINE......................................................... 53

6.

SPS................................................................................................................ 56

6.2

AUFBAU DES FERTIGUNGSSYSTEMS ............................................................... 57

6.2.1 FUNKTIONEN DER EINZELNEN STATIONEN .................................................... 57 6.2.2 SONDERFUNKTIONEN VON STATION 2 PALETTENERKENNUNG ....................... 58 6.2.2.1 SIGNALAMPEL .................................................................................... 58 6.2.2.2 ERKENNUNGSSENSOREN .................................................................... 58 6.3

PROBLEMSTELLUNG ETHERNET VERBINDUNG ................................................. 59

6.3.1 VERBINDUNGSMÖGLICHKEITEN ................................................................... 59 6.3.2 AUSWAHL DER VERBINDUNG ...................................................................... 60 6.4

FUNKTIONSWEISE DES FERTIGUNGSSYSTEM ................................................... 60

6.4.1 SCHUTZEINRICHTUNG ................................................................................ 61 6.4.2 GRUNDSÄTZLICHE FUNKTIONEN DER BÄNDER .............................................. 61 6.5

VERWENDETE PROTOKOLLE .......................................................................... 62

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6.5.1 ISO- ON- TCP VERBINDUNG ...................................................................... 62 6.5.2 S7-VERBINDUNG ....................................................................................... 62 6.6

VERBINDUNGSÜBERSICHT DER STATIONEN ..................................................... 63

6.7

AUFBAU DER ÜBERTRAGUNGSBAUSTEINE ....................................................... 64

6.7.1 BESCHALTUNG DES FUNKTIONSBAUSTEINS 112 ........................................... 64 6.7.2 AUSZUG AUS DEM FB 112.......................................................................... 65 6.7.3 AUFBAU DES DATENBAUSTEINS 111 ........................................................... 66 6.7.4 AUFBAU DES SENDE- UND EMPFANGSWORT ................................................ 66 6.8

BEDIENUNGSANLEITUNG ................................................................................ 67

6.8.1 INBETRIEBNAHME ...................................................................................... 67 6.8.2 BEDIENMÖGLICHKEIT DES FERTIGUNGSSYSTEMS ......................................... 68 6.8.3 BEDIENELEMENTE DES FERTIGUNGSSYSTEMS ............................................. 69 6.9

BESCHREIBUNG DES PROZESSABLAUFS .......................................................... 70

6.9.1 MONTAGEBETRIEB..................................................................................... 70 6.9.2 DEMONTAGEBETRIEB ................................................................................. 72 6.10

TOUCH- PANEL EINBINDEN ............................................................................. 74

6.10.1

VERBINDUNGEN ERSTELLEN ................................................................... 74

6.10.2

VARIABLEN ERSTELLEN UND ZUORDNEN................................................... 75

6.10.3

AUFBAU DER TOUCH- PANEL BILDER ....................................................... 76

6.11

OPC- SERVER EINBINDEN ............................................................................. 78

6.11.1

PROJEKTIEREN IM SIMATIC MANAGER ..................................................... 78

6.11.2

EINRICHTEN DER PC STATION ................................................................ 79

6.11.3

VERBINDUNGSTEST MIT OPC SCOUT ...................................................... 82

6.11.4

ABRUFEN DER OPC DATEN .................................................................... 83

6.12.1

STATION 1: PALETTENLAGER .................................................................. 84

6.12.2

STATION 2: PALETTENERKENNUNG.......................................................... 85

6.12.3

STATION 3: MAGAZIN UNTERTEILE .......................................................... 86

6.12.4

STATION 4: HANDLING HAUPTPROGRAMM ................................................ 87

6.12.4.1

STATION 4: HANDLING UNTERPROGRAMM GRUNDSTELLUNG ................. 88

6.12.4.2

HANDLING UNTERPROGRAMM DOSE EINLAGERN ................................... 89

6.12.4.3

STATION 4: HANDLING UNTERPROGRAMM DOSE AUSLAGERN ................ 90

6.12.4.4

STATION 4: HANDLING UNTERPROGRAMM MONTAGE ............................ 91

6.12.4.5

STATION 4: HANDLING UNTERPROGRAMM DEMONTAGE – TEIL 1 ............ 92 Seite 4


6.12.4.6

STATION 4: HANDLING UNTERPROGRAMM DEMONTAGE – TEIL 2 ............ 93

6.12.5

STATION 5: MONTAGE EINHEIT ............................................................... 94

6.12.6

STATION 6: DEMONTAGE EINHEIT ........................................................... 95

7.

ZEITEINSATZ .................................................................................................... 96

8.

ZEITPLAN ......................................................................................................... 98

9.

SCHLUSSWORT ................................................................................................ 99

10.

ABBILDUNGSVERZEICHNIS ........................................................................... 100

11.

TABELLENVERZEICHNIS ............................................................................... 101

12.

QUELLENVERZEICHNIS ................................................................................ 102

13.

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS .......................................................................... 103

14.

SOFTWAREVERZEICHNIS.............................................................................. 104

15.

(EIDESSTATTLICHE) ERKLÄRUNG .................................................................. 105

Seite 5


3. Ziel und Abgrenzung der Arbeit Das Ziel dieser Technikerarbeit war es, die SPS- gesteuerte Bänderanlage des Schulungsraumes 211 der Carl- Bosch- Schule in Heidelberg unter STEP 7 zu programmieren und um eine RFID unterstützte Palettenerkennung zu erweitern. Die Bänderanlage ist nun nach erfolgreicher Programmierung in der Lage, selbständig den aktuellen Zustand von max. 5 Paletten gleichzeitig zu erkennen und automatisch dem nächsten Produktionsschritt zu zuführen. Ein Touch Panel, unter WinCC Flexible programmiert, ermöglicht eine Fernbedienung der Fertigung. Durch

die

RFID-

Komponente

wird

eine

zusätzliche

Möglichkeit

zur

Palettendeklarierung und Ortung ermöglicht. Durch die Ethernet Anbindung der RFID Steuerplatine in Verbindung mit einem Visual Basic Programm ist eine Fernüberwachung über das Netzwerk ermöglicht worden. Die Arbeit wurde aufgrund des Umfanges und der Komplexität der verwendeten Systeme und deren Programmiersprachen in die zwei wie folgt beschriebenen Aufgabenbereichen unterteilt: RFID- System, Christian Löwe: •

Planung der Hardware.

•

Erstellen einer Mikrocontrollerplatine zur Steuerung des RFID- Systems.

•

Realisieren der Ethernet Anbindung des Mikrocontrollers (µC).

•

Programmieren des Mikrocontrollers in C.

•

Programmieren des Visual- Basic Programms.

•

Montage der Hardware an das Fertigungssystem.

Automatisierungssystem, Jan Arnold: •

Programmieren des Fertigungssystems.

•

Kommunikation der Stationen / des OPC – Servers über Ethernet.

•

Programmieren des SIMATIC Touch Panel TP177B von SIMENS.

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4. RFID 4.1

Einleitung

4.1.1

Thematische Einführung und Funktionsweise

Der Begriff Radio Frequency Identification kurz RFID, bedeutet im Deutschen Identifizierung mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen. Dahinter verbirgt sich ein System welches eine automatische Lokalisierung und Identifizierung von Objekten und Lebewesen ermöglicht. Die grundlegenden Bestandteile eines RFID- Systems (Abb. 1) sind zum einen der Transponder (TAG), dieser wird in der Regel an Gegenständen befestigt oder in Lebewesen implantiert und ein Lesegerät mit Antenne zum Auslesen der auf dem Transponderchip gespeicherten Daten. Zur weiteren Datenverarbeitung ist ein EDV- System mit entsprechenden Programmen notwendig.

Abb.1 Komponenten eines RFID Systems

Der Ablauf einer Kommunikation zwischen Leseeinheit und Transpondereinheit lässt sich wie folgt vereinfacht erläutern. Das

Lesegerät

erzeugt

über

die

Antenne

ein

elektromagnetisches

Hochfrequenzfeld, welches in der Regel durch Induktionspulen erzeugt wird. Die Seite 7


elektromagnetischen Wellen werden nun von dem Transponder erstens in Form von Daten mit der Aufforderung, die auf dem Chip abgespeicherten Informationen zu

senden,

und

Energieaufnahme

zum

zweiten

ermöglicht

es

als nun,

Energielieferant dass

der

aufgenommen.

Transponder

Die

überhaupt

zurücksenden kann, da dieser üblicherweise über keine eigene Stromversorgung verfügt. Diese kostengünstigen, nichtaktiven Transponder werden dort eingesetzt, wo es nicht notwendig ist, große Reichweiten zu erzielen, sondern vor allem die Größe eine wesentliche Rolle spielt. So werden z.B. RFID- Transponder so klein wie ein Stecknadelkopf speziell für Haustierimplantate produziert. Nur dort wo Kosten und Dimensionen zweitrangig sind und hohe Entfernungen zu überbrücken sind, werden aktive Transponder mit Reichweiten von bis ca. 100m eingesetzt. Die Energieversorgung erfolgt hierbei durch eine eingebaute Batterie.

4.1.2

Historischer Überblick

Im Jahre 1948, wurde durch Harry Stockman und seiner Veröffentlichung „Communication by Means of Reflected Power“ der erste Grundstein für die RFID Technologie gelegt. Für die allgegenwärtige Nutzung waren damals allerdings noch nicht die Voraussetzungen geschaffen. Erst durch die Entwicklung von Transistoren,

integrierten

Schaltkreisen,

sowie

Mikroprozessoren

und

Wirtschaftlichen Netzwerken gelang es zunehmend anspruchsvolle Produkte für die Wirtschaft zu entwickeln. Das Potential dieses Systems wurde allerdings sofort erkannt, denn es lassen sich erste primitive Anwendungen zum Ende des zweiten Weltkrieges nachweisen, hierbei wurde das System zur Freund- Feind- Erkennung eingesetzt. Flugzeuge, Panzer und Stellungen wurden mit Transpondern und Leseeinheiten ausgestattet um so „friendly- fire“ zu vermeiden. Wirtschaftlich fand das System, wie gesagt, erst Anfang der Siebziegerjahre, durch die Weiterentwicklung der elektronischen Komponenten ihren Platz. Es wurden

erste

Vorläufer

der

heute

weit

verbreiteten

elektronischen Seite 8


Warensicherung (EAS = Electronic Article Surveillance) auf den Markt gebracht, damals wurde das noch recht kostspielige System nur zur Sicherung von relativ teurer Ware genutzt. Die heutigen Waresicherungssysteme arbeiten immer noch nach dem gleichen Prinzip, die Hardware wurde allerdings deutlich verbessert und sehr viel preiswerter. SUN Microsystems schätzt, dass 80% aller Produkte bis zum Jahr 2015 einen RFID- Transponder aufweisen werden. Seit dem Ende der 70er Jahre wird die RFID- Technik in der Tiererkennung eingesetzt z.B. zur Kennzeichnung von Brieftauben und Nutzvieh. Hierbei wird dem Tier ein Transponder unter die Haut verpflanzt. Bis in die 80er Jahre fand eine weitere, weit verbreitete Anwendung durch die Firma Siemens mit ihrer Siemens Car Identification Lösung kurz SICARID, in der Lackierung der Automobil-/ und Eisenbahnindustrie, ihren Platz. Hierbei wurden alle zu lackierenden Teile mit einem beschreibbaren Transponder ausgestattet, der den aktuellen Stand des Prozesses senden konnte. Seit 2006 ist es möglich temperaturempfindliche Transponder in Metallischen Bauteilen (bis ca. 1000 C°) einzugießen, um während der Produktion den aktuellen Prozesszustand kontrollieren und steuern zu können. In den letzten Jahren hat diese Technologie Einzug in Wirtschaft, Wissenschaft und öffentlichen Einrichtungen gehalten, und zwar nicht nur in Form von primitiven Lösungen wie z.B. elektronische Zutrittskontrollen in Badeanstalten (z.B. Saunaarmband) oder Verwaltung von Buchbeständen in Bibliotheken, sondern auch Hochentwickelte- Systeme wie z.B. das Mautsystem oder die Eintrittskontrolle bei der WM 2006 in Deutschland(3). Die Weiterentwicklung ist im offenen Gange, die Zukunftsvision der Entwickler ist es z.B. einen gut gefüllten Einkaufswagen einfach aus dem Laden zu schieben, ohne Wartezeiten an der Kasse und ohne Bargeldverkehr. Erfasst werden hierbei die vom Kunden ausgewählten Artikel mittels RFID System automatisch am Ausgang, bezahlt wird per Funk mit der EC- Karte in der Hosentasche.

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4.1.3 Die

Pro und Contra RFID bisherigen

Erfahrungen

mit

den

Pilotversuchen

der

großen

Einzelhandelskonzerne wie Wal-Mart, der britischen Tesco und Metro wecken allerdings bei Bürgerrechtlern und Datenschützern auch bedrohliche Visionen. So erhielt die Metro A.G kürzlich von der Initiative FoeBuD (Verein zur Förderung des öffentlichen bewegten und unbewegten Datenverkehrs e. V. in Bielefeld (gegründet 1987))

den Big Brother Award für die in der Future- Store- Initiative gezeigten Ideen, denn durch diese Weiterentwicklung ist es möglicht mit versteckten Lesegeräten, jeder Zeit den Aufenthaltsort des Transponder- Trägers zu bestimmen. Dies wäre auch mit Tags möglich, die sich auf Waren befinden, die man zufällig bei sich trägt. Wenn man der Reportage(1) einer seriösen deutschen Rundfunkanstalt zum Thema RFID glauben schenken kann, hat Nikolas Rockefeller bereits Anfang 2001 dem Filmemacher Aaron Russo, unter anderem seine Vision des „gläsernen Menschen“ durch RFID veranschaulicht. Die Vorteile die er sich durch das Einpflanzen von Tags (Transpondern) bei allen Menschen der Erde verspricht sind in 2 Worten erklärt: „Absolute Kontrolle“!. Allein durch diese Aussage ist schon feststellbar, in wieweit diese Technologie Einfluss auf die Privatsphäre jedes einzelnen in Zukunft haben kann, wie schon erwähnt, wird Nutzvieh bereits seit Ende der 70er Jahre gekennzeichnet.

Da die Akzeptanz auch sehr von der Anwendung des Systems abhängig ist, wird im Bereich der Medizin klar. In Krankenhäusern werden seit 2004 wichtige Patienteninformationen

wie

Krankheiten,

Allergien,

Blutgruppe

oder

Medikamentenverträglichkeit auf Tags am Patienten (Armbänder) abgespeichert. Im Notfall garantieren diese Informationen eine individuelle Patientenbehandlung, und genau dieser Aspekt bewirkt die notwendige Toleranz des Systems(2).

1 Quelle :http://www.youtube.com/watch?v=pVEPlxwlzCE 2 Quelle :http:// de.wikipedia.org/wiki/RFID

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4.2

Themenbeschreibung / Arbeitsumfang

Mein Beitrag zu dieser Technikerarbeit bestand nun darin, die im Vorfeld abgegrenzten Themenbereiche deren Inhalt die RFID Implementierung, dessen Steuerung

und

Spannungsversorgung

sowie

Ethernetanbindung

zur

Fernüberwachung beinhaltete, umzusetzen. Um eine Struktur in die nötigen Arbeitabläufe und deren Umfang zu bekommen wurde das Projekt im Vorfeld in die folgenden Teilbereiche gegliedert: 1. Steuerung der RFID- Lesegeräte − Planen einer Mikrocontroller Platine − Punkt 2 und 3 abarbeiten − Verbesserungen einarbeiten und Steuerungsplatine erstellen − C- Programm schreiben und testen − OPC Server 2. Spannungsversorgung − Möglichkeiten gegenüberstellen − Prototyp bauen und testen 3. Ethernetanbindung − Kostengünstige Möglichkeit erörtern − In die Thematik einlesen − Prototyp bauen und testen 4. Visualisierung − Programm auswählen und einarbeiten − Programm schreiben und testen gegebenenfalls verbessern 5. Zusammenführung − Der Teilbereiche 1 und 4 − Zusammenführen der Teilprojekte

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4.3

Umsetzung

Um die Paletten während des ganzen Produktionsablaufs identifizieren und somit lokalisieren zu können, wurde unter jedem Station- Bandanfangsensor die Antenne einer Leseeinheit montiert. Die Anzahl der Leseinheiten ergab nun das Äquivalent zu den sechs Stationen.

Da die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund stand, wurden aufgrund der benötigten Anzahl, kostengünstige Lesegeräte, die im allgemeinen Bereich eingesetzt werden, verwendet. Durch zusätzliche Programmierung wurden diese für die Anlage optimiert.

Zur Steuerung und Kommunikation des Systems wurde eine Platine mit allen benötigten Komponenten selbst entworfen und realisiert. Es wurde bewusst auf ein Embedded- System verzichtet, da dieses mit circa dem doppelten an Kosten zu Buche geschlagen hätte (z.B. Fox- Board) und das Problem der Spannungsversorgung über die Anlage sowie die Anbindung der Leseinheiten trotzdem noch zu lösen gewesen wäre.

Bei der implementierten Ethernet Anbindung wurde ebenfalls auf eine den Anforderungen angepasste Lösung geachtet und somit auf unnötige Features, die Einsparungen ermöglichten, verzichtet.

Speziell bei der Spannungsversorgungskomponente wurde auf Green IT geachtet. Hierzu wurde eine Schaltung ausgewählt, die sowohl den benötigten Strom (3A) liefert als auch einen hohen Wirkungsgrad (ca. 90%) aufweist.

Das daraus resultierende Verbindungsmedium zwischen den Leseinheiten und EDV- System vereint alle benötigten Features auf einer Platine und konnte mit ca. 100€ realisiert werden.

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4.3.1

RFID Steuerplatine

In den folgenden Unterpunkten des Kapitels, werden die Verwendeten Hauptkomponenten der Steuerplatine im Einzelnen erläutert und dessen Auswahl begründet.

4.3.1.1

Prozessor

Der Prozessor war bei der Erstellung des Schaltplanes das Grundelement auf das alle weiteren Schaltungselemente abgestimmt wurden, hierbei fiel die Wahl relativ schnell auf den ATMEL 89C5131 (Abb.2) da dieser Bestandteil unserer AMKAusbildung war und von der Schule zur Verfügung gestellt werden konnte.

Abb.2 Prozessor

Der Prozessor ist das zentrale Herzstück der Platine, da dieser alle Funktionen und die Programmausführung steuert. Die Steuerung erfolgt durch einen Quarz mit einem Takt von 24MHz. Betrieben wird er mit 5V.

Das serielle Interface, Port 3.0 (RXD) und Port 3.1 (TXD), ist die für dieses Projekt benötigte Hauptkomponente des Prozessors. Die Kommunikation und der Datentransfer zwischen Leseeinheiten und Mikrocontroller, sowie zwischen Mikrocontroller über Ethernet- / RS232 Schnittstelle und PC erfolgt über diese Ports. Der Multiplexer welcher den Datentransfer koordiniert, wird über die Ports 2.0 – 2.2 angesteuert.

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4.3.1.2

Multiplexer / Demultiplexer

Um den hohen Datenverkehr zwischen Ein- und Ausgabegeräten zu koordinieren wurde ein Multiplexer / Demultiplexer in die Schaltung integriert. Über diesen IC werden sowohl alle Eingangssignale von den Leseeinheiten zeitlich nacheinander (Zeitmultiplexverfahren) an den Mikrocontroller weitergegeben, als auch alle Ausgangssignale vom Mikrocontroller über die jeweiligen Medien an den PC.

4.3.1.2.1 Funktionsweise Ein Multiplexer (Abb. 3) ist letztendlich ein Datenselektor, er hat die Aufgabe aus verschiedenen

angebotenen

Eingangsdaten

die

gewünschten

Daten

auszuwählen und an den Ausgang weiterzuleiten.

Abb.3 Multiplexer

Bei einem Demultiplexer (Abb. 4) werden die Daten je nach Befehl an einen bestimmten Ausgang durchgeschaltet.

Abb.4 Demultiplexer

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Zur Steuerung des Datenverkehrs sind die Steuerleitungen (S1 und S0) zuständig, diese bestimmen, welcher Eingang auf den Ausgang durchgeschaltet wird. Je nach Anzahl der zu selektierenden Kanäle erhöht sich auch die Anzahl der Datenleitungen. Die Auswahl des Einganges, bzw. Ausganges, erfolgt über eine festgelegte Dualzahl die in der Regel aus der Wahrheitstabelle des zugehörigen Datenblattes des verwendeten Bauteils zu entnehmen ist. So könnte die Wahrheitstabelle des beschriebenen 4- Bit zu 1- Bit Datenselektors wie u.a. dargestellt werden.

Schaltstufe

S1

S0

A=

1

0

0

E1

2

0

1

E2

3

1

0

E3

4

1

1

E4

Tabelle 1, Wahrheitstabelle eines Multiplexers

Die Steuerung des IC über die Datenleitungen wird im Kapitel 3.3 in der Programmbeschreibung näher erläutert.

4.3.1.2.2 HCF 4097B

Der in der Steuerplatine verwendete IC verfügt sowohl über die Möglichkeit des Multiplexens als auch des Demultiplexes. Die Implementierung dieses Bauteiles war

notwendig

gewesen,

da,

wie

eingangs

erwähnt,

der

verwendete

Mikrocontroller nur über ein serielles Interface verfügt. Der verwendete analog Multiplexer/Demultiplexer (HCF 4097B) ist durch entsprechende Programmierung in der Lage den Datentransfer der sechs Leseinheiten an den Mikrokontroller und vom Mikrocontroller an die Ethernet- / RS232 Schnittstelle, zu koordinieren.

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Abb.5 Portbelegung des verwendeten IC´s

Da der Read- und der Transmit- Port des jeweiligen Kanals zusammen durchgeschaltet werden, sind 8 Schaltstufen ausreichend. Die Schaltstufen (Tabelle 2)werden mit den Steuerleitungen A, B und C eingestellt. Schaltstufe A B C Kanal= 1

0

0

0

E0A0

2

1

0

0

E1A1

3

0

1

0

E2A2

4

1

1

0

E3A3

5

0

0

1

E4A4

6

1

0

1

E5A5

7

0

1

1

E6A6

8

1

1

1

E7A7

Tabelle 2, Wahrheitstabelle des verwendeten IC`s

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4.3.1.2.3 Prototyp GND Steuerleitungen +5V

RS232 XPort

Abb.6 Schaltplan für HTC 4097B

Nach dem obigen Schaltplan wurde der unten Abgebildete Prototyp erstellt und mit dem CBS- Board auf Funktion getestet.

Abb.7 Prototyp HTC 4097B

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4.3.1.3

Spannungsversorgung

Die Spannungsversorgung erfolgt über die Betriebsspannung von 24V des Fertigungssystems. Da alle Bauteile der Platine außer dem XPORT mit einer Spannung von 5V arbeiten, wurde diese mit Hilfe einer Abwärtswandlerschaltung angepasst.

4.3.1.3.1 Funktionsweise eines Abwärtswandlers Im Gegensatz zu einem Festspannungsregler der durch das teilweise Sperren eines Transistors die gewünschte Spannung liefert und den Rest in Wärme umwandelt, wird bei einem Schaltregler nur ein Teil der Eingangsspannung genutzt.

Dies

geschieht

durch

geregeltes

Ein

und

Ausschalten

der

Ausgangsspannung, ein Transistor übernimmt, als Schalterersatz, diese Funktion. Die Schaltrate wird von einem Oszillator in Verbindung mit einem Komperator gesteuert (Pulsweitenmodulation), und findet mehrere Tausend Mal in der Sekunde statt. Das Ergebnis ist nun eine „zerhackte“ Ausgangsspannung die von der nachfolgenden LC-Schaltung in eine „saubere“ Gleichspannung (U A )

gerichtet und geglättet wird.

Abb.8 Schaltregler LM 2576 in einem TO 220 Gehäuse

Funktion der Anschlusspins: Pin 1: V IN

Anschluss der Versorgungsspannung.

Pin 2: OUTPUT Anschluss der Ausgangsspannung. Pin 3: GND

Masseanschluss.

Pin 4: Feedback Rückführung der Ausgangsspannung zur Nachregelung. Pin 5: ON/OFF

Mit diesem Anschluss ist es möglich, in dem man z.B. durch einen Schalter die Eingangsspannung anlegt, einen Standby Betrieb zu realisieren. Im Normalbetrieb wird dieser auf GND geschaltet.

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Das Blockschaltbild stellt den internen Aufbau eines Abwärtswandlers in seinen einzelnen Baugruppen dar (US Darstellung).

1 2

3

4

Abb.9 Blockschaltbild des LM 2576

Funktion der Komponenten: 1.: Hier wird die Referenzspannung des Subtrahierers mit dem Feedback (U St ) verglichen und gegebenenfalls nachgeregelt. 2.: Erzeugung der Pulsweitenmodulation. 3.: Bei Reset wird die Pulsweitenmodulation abgeschaltet. 4.: Bei Überschreitung der Strom und Thermischen Begrenzung wird der Transistor gesperrt.

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Wie in Abbildung 4 dargestellt, wird die Steuerplatine bei geschaltetem Feldeffekttransistor ( 1 ) über die Eingangsspannung versorgt, und bei gesperrtem Transistor ( 2 ) durch die gespeicherte Energie der Induktivität.

Abb.10 Erzeugung der Ausgangsspannung

Die angelegte Eingangsspannung U E wird durch den Kondensator C E geglättet und gegebenenfalls gleichgerichtet. Der Transistor T1 schaltet für ca. 2µs (52 Khz Quarz, 1/f ) durch und die Spule L1 lädt sich auf. In dieser Zeit wird die Last, sprich die Steuerplatine, „direkt“ versorgt.

Sperrt nun der Transistor, so entlädt sich die gespeicherte Energie in der Induktivität L1 im Ersatzstromkreis über die Diode D1, und versorgt dabei weiterhin

die

Steuerplatine.

Die

Restwelligkeit

(Brummspannung)

der

Ausgangsspannung wird in beiden fällen über C A geglättet. Da die Schaltvorgänge des Transistors im µs Bereich stattfinden und die Spule die Stromschwankungen ausgleicht (dadurch bleibt U A konstant) wird auf der Verbraucherseite von dem Ein und Ausschaltvorgang nichts bemerkt. Diese Schaltung hat den Vorteil eines hohen Wirkungsgrades. Die damit geringe Verlustleistung bringt den weiteren Vorteil einer geringen Wärmeentwicklung.

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4.3.1.3.2 Prototyp

Abb.11 Abwärtswandlerschaltung

Nach dem obigen Schaltplan wurde der unten Abgebildete Prototyp erstellt und die Ausgangsspannung mit einem Oszilloskop auf ihre Oberwelligkeit hin getestet. Eine Funktionsüberprüfung mit dem CBS- Board in Verbindung mit einer Leseeinheit wurde ebenfalls durchgeführt.

Abb.12 Prototyp Abwärtswandler

Hierbei war zu beachten dass bei unterschiedlichen Spannungsversorgungen (CBS- Board über USB / Leseeinheit über Prototyp) ein gemeinsames Bezugspotential der RS232 Schnittstelle gewährleistet sein muss, da sonst kein Datenaustausch stattfinden kann.

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4.3.1.4

Ethernet Anbindung

Die Kommunikation zwischen PC und Steuerplatine via Ethernet wurde durch den XPort der Firma Lantronix ermöglicht.

Abb.13 Lantronix XPort

4.3.1.4.1 XPort

Der XPort ist zurzeit, das Kompakteste Modul zur Ethernet Anbindung auf dem Markt. Die Dimensionen übersteigen kaum die eines gewöhnlichen Ethernet Anschlusses. Integriert sind ein Web Server zur Konfiguration bzw. zur Abspeicherung einer Webseite und ein Signalumsetzer von RS232 zu Ethernet. Einsatzgebiete sind hauptsächlich Bereiche in denen Geräte mit RS232 Schnittstelle über Ethernet verbunden werden sollen.

4.3.1.4.2 Spannungsversorgung

Da der XPort eine Betriebspannung von 3,3V benötigt, wurde die durch den Abwärtswandler bereits auf 5V Heruntergeregelte Spannung, nochmals durch einen Längsregler (LF33CV) angepasst.

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4.3.1.4.3 Prototyp

Datenleitungen

Abb.14 Schaltplan XPort

Nach dem obigen Schaltplan wurde der unten Abgebildete Prototyp erstellt, konfiguriert und mit dem CBS- Board auf Funktion getestet.

Abb.15 Prototyp XPort

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4.3.1.4.4 Programm zur Konfiguration

Um eine Netzwerkverbindung herstellen zu können muss der XPort im Vorfeld konfiguriert werden. Hierzu ist es notwendig das Programm Lantronix DeviceInstaller zu installieren. Das Programm ist Freeware und kann von der Internetseite des Herstellers unter folgendem Link herunter geladen werden:

http://ltxfaq.custhelp.com/cgi-bin/ltxfaq.cfg/php/enduser/std_adp.php?p_faqid=644

In den folgenden Abschnitten wird die Installation des DeviceInstallers erläutert: Stecken Sie das eine Ende des Patchkabels in den XPort und das andere in Ihren PC, vergewissern Sie sich das der XPort über Ihren Computer erreichbar ist.

1. Öffnen Sie den DeviceInstaller.

Abb.16 Willkommensfenster DeviceInstaller

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2. Nach dem der Button „Next“ gedrückt wurde öffnet sich das folgende Fenster:

Abb.17 DeviceInstaller

3. Klicken Sie nun auf „Search“ um das Netzwerk nach XPort Geräten zu durchsuchen, gefundene Geräte werden wie oben Abgebildet angezeigt. Ein rot dargestelltes Gerät bedeutet, dass dieses mit der aktuellen IPEinstellung nicht zu erreichen ist. Klicken Sie auf das zu konfigurierende Gerät und anschließend auf „Assign IP“.

4. Geben Sie nun die neuen Netzwerkeinstellungen ein.

Abb.18 Fenster Netzwerkeinstellungen

5. Bestätigen Sie im nächsten Fenster die Einstellungen mit „Assign“. Nun ist das Gerät unter dieser IP- Adresse mit Telnet (Port 9999) oder einem Webbrowser (Port 0) erreichbar.

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4.3.1.4.5

XPort Konfiguration

Geben Sie die eingerichtete IP- Adresse in einen Webbrowser ein und das folgende Fenster öffnet sich:

Abb.19 Begrüßungsfenster Device Server Configuration Manager

Unter der Registerkarte „Network“ können weitere Netzwerkeinstellungen vorgenommen werden.

Abb.20 Registerkarte Network Settings

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In

der

Registerkarte

„Serial

Settings“

werden

verbindungsspezifische

Einstellungen für die Serielle Schnittstelle vorgenommen. Dabei ist darauf zu achten, dass die Baudrate, Datenbits, Parity- und Stoppbit mit dem seriellen Gerät übereinstimmt. Durch das Kreuz bei „Enable Packing“, werdenZeichen gesammelt und auf einmal versand. Der String gilt als vollständig empfangen wenn 12msec. Kein neues Zeichen empfangen wurde.

Abb.21 Fenster Serial Settings

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In „Connection“ wird der virtuelle Com-Port eingestellt.

Abb.22 Fenster Connection Settings

Das „Connect Protocol“ muss auf TCP eingestellt werden, da die Daten in einer gesicherten Übertragung gesendet werden sollen.

Der „Remote Port“ muss auf einen freien Port des Remote Systems eingestellt werden.

Alle Änderungen müssen auf der jeweiligen Seite mit OK bestätigt, und abschließend mit „Apply Settings“ gespeichert werden.

Seite 28


4.3.1.4.6 Verbindungsaufbau Um nun mit Programmen Daten von einer Seriellen Schnittstelle abrufen bzw. diese auswerten zu können muss ein COM- Port konfiguriert werden. Dies wird durch das Programm COM Port Redirector ermöglicht. Herunterzuladen unter: http://www.lantronix.com/device-networking/utilities-tools/com-port-redirector.html In folgende Abschnitten wird die Installation des COM Port Redirector erläutern: 1.

Öffnen Sie den Redirector und wählen Sie „COM Setup“ aus.

Abb.23 Comport Configuration Fenster

2.

Wählen Sie einen freien COM- Port aus und bestätigen Sie mit OK:

Abb.24 COM- Port Auswahlfenster

Seite 29


3. Klicken Sie auf „Search“, um funktionsfähige Geräte zu suchen.

Abb.25 Suche nach funktionsfähigen Geräten

4. Klicken Sie das entsprechende Gerät mit einem Doppelklick an und anschließend auf „Port Settings“.

5. Wählen Sie „Raw Mode“ aus, um die Daten der seriellen Schnittstelle unverändert zu erhalten.

Abb.26 Fenster Port Konfiguration

Nun können Sie mit jedem Programm über den entsprechenden COM- Port eine Verbindung aufbauen.

Seite 30


4.3.1.5

RS232 Schnittstelle

Die RS232 Schnittstelle wurde als Alternative zur Ethernet Anbindung eingeplant. Hiermit sollte gewährleistet werden, dass, im Fall eines Netzwerkausfalls, auch weiterhin Daten, über eine direkte Verbindung zwischen Platine und COM- Port eines PC´s, ausgewertet werden können.

Ebenso wie bei der Netzwerkanbindung bei der der Xport die Anpassung des Spannungspegels übernimmt, muss dieser auch hier angepasst werden. Die Signale Receive- Data und Transmit- Data, die der Mikrocontroller zur seriellen Kommunikation benötigt, haben entsprechend der Versorgungsspannung des IC’s TTL-Pegel, also zwischen 0 und 5V. Da die serielle Schnittstelle eines PC’s aber einen Pegel von +/- 3 bis +/-15V benötigt, wird diese Spannung durch den IC MAX232 und die dazu gehörigen Kondenstoren die übertragenen Signale auf den vorgeschriebenen Pegel umgesetzt.

Abb.27 Schaltplan MAX232

Hierfür wurde kein Prototyp erstellt da diese Komponente bereits auf dem CBSBoard vorhanden ist, und die Funktionalität im Vorfeld getestet werden konnte.

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4.3.1.6

Zusammenführung

Die Teilkomponenten der Platine wurden nun in einem Schaltplan vereint und ein Boardlayout erstellt. Die Platine wurde anschließend von einer Firma geätzt. 4.3.1.6.1 Schaltplan

Abb.28 Schaltplan RFID Steuerplatine

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4.3.1.6.2 Boardlayout

Abb.29 Boardlayout der RFID Steuerplatine

Abb.30 Boardlayout der RFID Steuerplatine in 3D Ansicht

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4.3.1.7

Implementierung der Platine in die Fertigungsstraße

4.3.1.7.1 Platine

Abb.31 Bestückte Platine

Um die maximale vorgeschriebene Leitungslänge von 1,5m zwischen den Leseeinheiten und der Steuerplatine nicht zu überschreiten, wurde diese Zentral in die Anlage integriert (Abb. 21).

Abb.32 Fertigungsstraße mit implementierten RFID System

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Da allerdings schon ein Leitungsstrang in diesem Bereich verlegt war, wurde aus einem Stück Thehalyt- Kabel- Kanal eine Erhöhung angefertigt. Das Ergebnis vereint nun die Möglichkeiten einer „sauberen“ Leitungsverlegung mit denen eines einfachen und schnellen Ausbaus der Platine. Nach vorherigem Abklemmen der Leitungen kann das Kanal Oberteil, auf dem die Platine befestigt ist, durch einfaches „herausklicken“ vom Kanal Unterteil entfernt werden.

Abb.33 Platine auf Kabelkanal

Alle Verbindungsleitungen wie Spannungsversorgung, Antennen zu Leseeinheit und Leseeinheit zu Steuerplatine wurden mit WAGO- Steck- Verbinder (Abb. 23) bestückt. Hierdurch wird ein schneller Ausbau bzw. Wechsel von defekten Bauteilen ermöglicht.

Abb.34 WAGO Steckverbinder

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4.3.1.7.2 Spannungsversorgung

Die Spannungsversorgung wird über den Laborplatz von Station 1 sichergestellt (Abb. 24). Durch die Kennzeichnung soll eine Verwechslung mit anderen vorhandenen Leitungen ausgeschlossen werden.

Abb.35 Spannungsversorgung

Um eine Spannungsfreiheit des RFID- Systems direkt an der Anlage zu ermöglichen, wurde am Ende von Band 5 ein Schalter angebracht (Abb. 25).

Abb.36 Schalter an Band 5

Seite 36


4.3.2

RFID Lesegeräte

4.3.2.1

Leser 1 Plus

Zur

Erfassung

der

Transponder-

Daten

wurden

RFID

Lesegeräte

mit

Antennenmodul der Firma CODATEX ausgewählt. Beim Leser 1 plus handelt es sich um eine Leser- Variante die ausschließlich als Lesekopf in Verbindung mit einem Steuergerät eingesetzt werden kann, dies bedeutet, dass das Modul über keinen eigenen Prozessor und Beschreibungsmöglichkeit der TAG`s verfügt.

Der Leser erfasst die abgespeicherten Daten auf dem Transponder, dekodiert sie und sendet diese über eine serielle TTL- Schnittstelle an die Steuerplatine.

Abb.37 Platine Leser1 plus

Verwendete Anschlüsse: 1. :+5V Versorgungsspannung 2. : 3. : 4. :Ausgang Daten, TX- TTL 5. :Eingang Daten, RX- TTL 6. :GND 7. : 8. :Antennenanschluss 1 9. :Antennenanschluss 2 Seite 37


Die Platinen der Leseeinheiten wurden in Gehäusen eingebaut (Abb. 27) und an den zugehörigen Bandabschnitten montiert. Um auch bei geschlossenem Gehäuse die Spannungsversorgung des Moduls überprüfen zu können, wurde im Deckel eine LED integriert.

Abb.38 Lesekopf im Gehäuse

Die Antennen wurden auf speziell dafür angefertigten Halterungen, aus Aluminiumlochblech,

montiert.

Um

die

Antennen

von

den

Halterungen

abzuschirmen, wurde Moosgummi, mit einer PVC Lage an der Unterseite, zwischengeschichtet (Abb. 28).

Abb.39 Antenne

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4.3.2.2

Transponder

Da

ausgewählten

die

Leseinheiten,

wie

schon

erwähnt,

über

keinen

Schreibmodus zur Speicherung einer ID auf den Transpondern verfügen, fiel die Wahl auf den Sokymat World Tag der Firma OPAL. Dieser Chip hat die erweiterte Bezeichnung Unique was bedeutet, dass dies ein Read Only Chip ist, der bereits vom Hersteller mit einer eindeutigen ID versehen wurde, die einmalig auf der Welt ist. Der Transponder arbeitet im 125kHz Bereich (+/- 6kHz) und wurde für den industriellen Einsatz gefertigt und in Polycarbonat eingegossen.

Abb.40 Transponder

Zur Befestigung an den Paletten wurde in diese jeweils eine Aussparung gefräst (Abb. 30), um den Transponder plan mit der Unterseite abschließen zu lassen, und

dadurch

mögliche

mechanische

Einflüssen

während

des

Fertigungsprozesses ausschließen zu können.

Abb.41 Palette mit integriertem Transponder

Seite 39


4.3.3

Programmierung der Steuerplatine

4.3.3.1.

Programmablaufplan

Seite 40


4.3.3.2.

Programmausschnitte

Die wichtigsten Programmabschnitte des C- Programms: Interrupt Service Routine RS232

Steht der Multiplexer auf Kanal 1-6 (RFID Leser) so wird das empfangene Zeichen auf ein „R“ überprüft. Ist dies der Fall werden die nachfolgenden 10 Zeichen in ein Array mit der dazugehörigen Lesernummer gespeichert. Unterfunktion Kanalwechsel Multiplexer

Das übermittelte Byte wird auf seinen Wert hin überprüft, befindet sich der Wert im Bereich zwischen 0-6, wird ein Kanal direkt durchgeschaltet. Der Wert 9 wird von anderen Unterprogrammen übergeben und es wird in den nächst höheren Kanal bis 7 gewechselt. Bei einem Wert von 8 wird automatisch wieder auf Kanal 0 zurückgeschaltet.

Seite 41


Unterprogramm Datenübertragen

Die serielle Übertragungsgeschwindigkeit wurde auf 56´400Bd erhöht, dies ist die höchste Baudrate bei der eine Datenkonsistenz gewährleistet ist. Es wurden höhere Geschwindigkeiten getestet, allerdings wurden die Zeichen nicht richtig übertragen. Die Baudrate zwischen RFID- Leser und Mikrocontroller konnte allerdings nicht höher als 9´600 Baud eingestellt werden

Das vollständige Programm, inklusive Beschreibung finden Sie auf der CD.

Seite 42


4.3.4

VB6- Programm

Das Programm stellt den Prozesszustand der einzelnen Paletten während des Montage bzw. Demontagebetriebs dar. Die Überwachung ist über jeden PC, der im gleichen Netzwerk wie der XPort ist, möglich. Voraussetzung hierbei, ist die Installation einer VM Ware, und das Einbinden der Virtuellen Maschine „Simatic Net“, in der das Programm RFID und OPC Auslesesoftware abgespeichert ist.

Damit die Arbeitsumgebung fortwährend Identisch ist, wurde die VM Ware Lösung gewählt. Das Programm RFID und OPC Auslesesoftware wurde darin so konfiguriert (Kapitel 4.4), dass alle nötigen Einstellungen angepasst sind, und es nur noch gestartet werden muss.

4.3.4.1

Willkommensfenster

Beim Starten der Auslesesoftware erscheint ein Willkommensfenster mit dem Logo der Technikerarbeit. Dieses Feature erscheint für ca. 7sec. und verschwindet danach wieder. Implementiert wurde es mit Hilfe meines Projektpartners Jan Arnold.

Abb.42 Willkommensfenster

Seite 43


4.3.4.2

Visual Basic RFID Formular

Nach dem Einblenden, unseres Logo`s, erfolgt der Start der RFID und OPC Auslesesoftware (Abb.32).

Abb.43 Visual Basic RFID Formular vor RFID und OPC Anbindung

4.3.4.3

Verbindungsaufbau zur RFID Steuerplatine

Um die RFID Steuerplatine einzubinden, muss nun eine Verbindungsart, durch das Setzen eines Hackens in der jeweiligen „Checkbox“, ausgewählt werden und auf den Command- Button „RFID verbinden“ geklickt werden. Hierbei ist zu berücksichtigen dass die Steuerplatine vor dem verbinden eingeschaltet sein muss, da sonst der Anfang des Strings nicht erkannt wird.

Abb.44 Verbindungsaufbau zur Steuerplatine

Seite 44


Wenn kein Hacken bei einer Verbindungsart gesetzt wurde und auf „RFID verbinden“ geklickt wurde erscheint folgendes Fenster:

Abb.45 Informationsfenster Verbindungsart auswählen

Wenn nach Ablauf von 5sec. keine Verbindung aufgebaut werden konnte, erscheint folgende Message Box:

Abb.46 Kritische Fehlermeldung RFID- Verbindungsfehler

Wenn die Verbindung aufgebaut wurde, und Paletten sich im Prozesszyklus befinden, kann nun im Frame „Aktuelle Auslesewerte“ die Palette durch ihre TAG Nummer geortet werden. In der folgenden Abbildung kann man nun herauslesen dass die Palette, mit der TAG Nummer 0415ACF7D7, in Station 3 befindet und vom Leser 2 ausgelesen wurde.

Abb.47 Frame Auslesewerte

Seite 45


4.3.4.4

Verbindungsaufbau zum OPC Server

Um den Aktuellen Prozesszustand der Palette, sowie deren Betriebsmodus, darstellen zu können werden Informationen vom OPC Server benötigt.

Der OPC Server, wird über den Command Button „OPC Verbinden“, verbunden.

Abb.48 OPC Verbindungsaufbau

Falls keine Verbindung aufgebaut werden kann erscheint sofort folgende Message Box:

Abb.49 Kritische Fehlermeldung OPC- Verbindungsfehler

Wenn die Verbindung zum OPC Server zwar vorhanden ist, aber beim auslesen der Daten einer Station ein Fehler auftritt, wird das folgende Fenster eingeblendet.

Abb.50 Kritische Fehlermeldung Auslesefehler Stationen

Seite 46


Durch die Kombination der Informationen, des OPC Servers und der RFID Platine, ist es nun möglich, pro Station, den Prozesszustand, die Palettennummer und den Betriebsmodus (Montage/Demontage) anzuzeigen.

Abb.51 Darstellung der Paletteninformationen an Station 1

In Abbildung 40 wird der Prozesszustand von Palette 6, die sich im Montagemodus und in Station 1 befindet, dargestellt. Die Farbgebung der „Shapes“ bedeutet, dass die Palette 6 nicht leer ist (orange), ein Dosenunter- und Dosenoberteil ist vorhanden (grün) und dass sich die Dose in einem verschlossen Zustand (grün) befindet.

In der folgenden Abbildung wird das RFID_VB Formular, bei Betrieb des Fertigungssystems, mit der maximalen Anzahl von Paletten, dargestellt.

Abb.52 Visual Basic RFID Formular bei Betrieb des Fertigungssystems

Seite 47


4.3.4.5

Programmausschnitte

In den folgenden Abschnitten werden die wichtigsten Unterprogramme erklärt.

Verbindungsaufbau zur RFID Platine

Beschreibung des Unterprogramms:

Über den Command Button „RFID Verbinden“ wird der Verbindungsaufbau initiiert. Wenn keine Verbindungsart ausgewählt wurde erscheint die MessageBox „Verbindung RFID“ mit dem Hinweis „Bitte eine Verbindungsart auswählen“. Wurde eine Auswahl getroffen, und auf „RFID verbinden“ geklickt wurde, wird eine Verbindung aufgebaut. Der Schriftzug „RFID verbinden“ wird durch „RFID trennen“ ersetzt. Die Frames „Network“ und „Seriell“, werden zum Schutz während der Verbindung, deaktiviert. Wenn die Checkbox „Network“ aktiviert ist, dann wird eine Verbindung über die IP- Adresse aufgebaut und der Timer „Network“ wird aktiviert, andernfalls wird eine Verbindung über die serielle Schnittstelle aufgebaut, und der zu verwendende Port, mit allen nötigen Einstellungen wie Baudrate, keine Parität usw., zugewiesen.

Seite 48


Wird die Verbindung, durch betätigen des Button „RFID trennen“, getrennt, so ändert sich der Schriftzug erneut in „RFID verbinden“. Alle deaktivierten Frames werden reaktiviert und der Timer „Network“ deaktiviert.

Datenauswertung

Da der String aus einer Bytekette von 74 Zeichen (Abb. 42) besteht, ist es nun notwendig, die gewünschten Informationen herauszufiltern. S und N stehen für Anfang und Ende des Frames, L1-L6 für die Lesernummer. Die 10stelligen Zahlen/Buchstabenkombinationen dazwischen sind die TAG- Nummern.

Abb.53 Empfangener Datenstring vom Testprogramm

Beim Empfang eines Datenstrings vom Unterprogramm CommEvent, werden die eingelesenen TAG- Nummern, die bereits den Lesern zugeordnet sind, ausgewertet. Bei der ersten UDI die durch Leser 1 empfangen wurde, wird einfach ab dem 4ten bis zum 14ten Bit ausgewertet. Um die restlichen Daten auszuwerten, wurde mit einer Formel gearbeitet. Hierbei wird der Aktuelle Wert der Variablen i, in den Schleifen 2-6, jeweils um eine Stelle Subtrahiert, danach mit dem Wert 12 Multipliziert und anschließend mit dem Wert 4 Addiert. Die folgenden 10 Bit, ab der errechneten Zahl, sind die UID des TAG.

In das Label Time werden Datum und Uhrzeit der letzten Aktualisierung eingetragen und das Unterprogramm „RFIDzuordnen“ wird aufgerufen.

Seite 49


Zuordnung der TAG- Nummern

In diesem Unterprogramm, werden die UDI´s der TAG´s Palettennummer zugeordnet, und in das Label „Palette“ der Stationen eingetragen. Hierbei wurden die Leser den Stationsnummern, im RFID und OPC Auslesesoftware, angepasst (Leser1 = Station6). OPC Kommunikation

Seite 50


Dieses Unterprogramm wird zur Auswertung der OPC- Daten benötigt. Die Kommunikation erfolgt direkt mit den jeweiligen Stationen. Es wird mit einer Kennung (192) gearbeitet, die für eine optimale Datenkonsistenz steht, diese wird automatisch mit den abgefragten Daten zugesandt. Wenn Fehler beim Auslesen einer Station auftreten, wird dies durch die Ausgabe einer Fehlermeldung angezeigt. In diesem Programmabschnitt, werden ebenfalls die Hintergrundfarben der Shape`s „Palette“, dem jeweiligen Prozesszustand einer Palette, angepasst. Nachdem eine Station wieder frei ist, werden Beschriftung im Label „Palette“, die Prozesszustände und die Anzeige des Betriebsmodus automatisch wieder gelöscht, und unsichtbar. Bei der OPC- Kommunikation wurde ich von meinem Projektpartner Jan Arnold unterstützt.

Das vollständige Programm, inklusive Beschreibung finden Sie auf der CD.

Seite 51


4.4

Inbetriebnahme

Um die RFID- Komponente in Betrieb zu nehmen sind folgende Punkte zu berücksichtigen:

1. Spannungsversorgung muss gewährleistet sein (siehe S. 36)  Leitungen an Laborplatz von Station 1 müssen eingesteckt sein  Schalter am Ende von Band 5 muss aktiviert sein

2. RFID und OPC Auslesesoftware muss gestartet sein (siehe S.44 – 47)  Verbindung zu RFID herstellen (IP 10.1.4.211)  Verbindung zu OPC herstellen

3. Automatisierungssystem starten, und ein Betriebsmodus einleiten.

4. Wenn alle Notwendigen Vorkehrungen (1-3) getroffen wurden, können Sie nun den Prozessablauf auf Ihrem PC- Bildschirm beobachten.

Seite 52


5. Erstellen einer Installationsroutine Beim erstellen von Programmen werden verschiedene Programmbibliotheken benötigt, z.B. die entsprechenden Runtimes, sowie OLE Objekte oder DLL Dateien von Drittanbietern. Bei einer Weitergabe des Programms ist nicht sichergestellt,

dass

die

entsprechenden

Dateien

auch

vorhanden

sind.

Erschwerend kommt hinzu, dass manche Bibliotheken zusätzlich in Windows registriert werden müssen, deshalb ist eine Installationsroutine unabdingbar. Das einbinden der so genannten „Merge Module“, wird von InstallShield zu großen Teilen erkannt, und eingebunden.

Bei dem Setup- Projekt wurde ein Basic MSI- Projekt erstellt.

Abb.54 Fenster InstallShield

Da das VB6 Programm bisher nur unter Windows XP und Vista getestet wurde, ist hier eine Einschränkung gesetzt.

Abb.55 Auswahlfenster zulässiger Betriebssysteme

Seite 53


Damit

der

Benutzer

die

Möglichkeit

hat,

eine

angepasste

Installation

durchzuführen, wurde die Installationsarchitektur angepasst.

Abb.56 Installationsarchitektur

Nun wird die Ordnerstruktur erstellt, sowie die entsprechenden Dateien hinzugefügt. Bei hinzufügen von exe und ocx Dateien, werden Abhängigkeiten zu anderen Bibliotheken automatisch überprüft und hinzugefügt

Abb.57 Ordner- und Dateistruktur

Seite 54


In Abbildung 47, werden die Zuordnungen der Installationsdateien zur Installationsarchitektur gezeigt. Zu Erkennen sind die bereits erwähnten „Merge Module“. Das Simatic NET OPCData OCX, sowie die Winsock- und MSComm Bibliotheken wurden nicht automatisch erkannt und mussten manuell hinzugefügt werden.

Abb.58 Installationsarchitektur der Dateien

Zuletzt wurden dem Projekt die Verknüpfungen zu den Installationsdateien hinzugefügt. Dabei wird ein Ordner im Startmenü- und eine Verknüpfung auf dem Desktop angelegt.

Abb.59 Verknüpfungen im Startmenü

Seite 55


6. SPS 6.1 Aufbau einer Simatic S7-300 Station mit Kommunikationsprozessor

Die verwendeten Simatic S7-300 Trainingsstationen sind alle Identisch aufgebaut. Von links nach rechts: • Netzteil PS 307 5A -

Eingangsspannung AC 120V / 230V

-

Ausgangsspannung 24V / 5A

-

Kurzschluss- und Leerlauffest

• CPU 315-2DB -

128 KB flüchtiger Arbeitsspeicher

-

SD-Kartenschacht für Programmspeicher Erweiterung

-

Integrierte MPI Schnittstelle (More Point Interface)

-

Profibus Schnittstelle (Process Field Bus)  DP Master / Slave fähig (Dezentrale Peripherie)

• Digitale 16 Bit Eingangskarte SM 321 -

LED Statusanzeige

-

Potentialgetrennt durch Optokoppler

• Digitale 16 Bit Ausgangskarte SM 322 -

LED Statusanzeige

-

Potentialgetrennt durch Optokoppler

-

Zulässiger Strom 500mA pro Ausgang, Max. 3A Summenstrom

• Analoge Ein-/Ausgabebaugruppe SM 334 -

12 Bit Auflösung inkl. Übersteuerungsbereich mit Vorzeichen

• Kommunikationsprozessor CP343-1 Advanced -

Ethernet Schnittstellen 10/100/1000 MBit/s

-

Max. 16 Verbindungen bei Verwendung von Send/Recive Bausteinen

-

CBA fähig (Component Based Automation) Seite 56


6.2 Aufbau des Fertigungssystems Dies ist eine Übersicht des Trainings Fertigungssystems von ElaboTS. Aufgebaut und verwendet in Raum 211 der Carl-Bosch-Schule in Heidelberg.

Abb.60 Aufbau des Fertigungssystems

6.2.1 Funktionen der einzelnen Stationen Station 1: Palettenlager

- Aufbewahren der nicht verwendeten Paletten - Einleiten des Betriebsmodus

Station 2: Palettenerkennung

- Überprüfen des Palettenzustandes - Aussortieren nicht erkennbarer Teile - Steuerung der Signalampel

Station 3: Magazin Unterteile

- Einsetzen der Unterteile

Station 4: Handling

- Lager für Unter-, Oberteile und fertige Dosen

Station 5: Montage Einheit

- Verschließen der Oberteile

Station 6: Demontage Einheit

- Öffnen der Dosen

Seite 57


6.2.2

Sonderfunktionen von Station 2 Palettenerkennung

6.2.2.1 Signalampel Die Signalampel mit Sirene informiert über die aktuellen Betriebszustände der Anlage.

Tabelle 3 Betriebszustände Signalampel

6.2.2.2

Abb.61 Signalampel

Erkennungssensoren

Lichttaster:

Erkennt Unterteile

Kapaz. Sensor: Erkennt Oberteile

Indukt. Sensor: Erkennt verschlossenes Oberteil

Abb.62 Erkennungssensoren

Seite 58


6.3 Problemstellung Ethernet Verbindung 6.3.1

Verbindungsmöglichkeiten

Beim etablieren der Ethernet Kommunikation der Stationen standen folgende Lösungswege zur Auswahl: • Austausch der Daten über Master-Station

Vorteil:

- Daten stehen zentral an einem Ort zur Verfügung. - Datenfindung wird vereinfacht. - Höhere Datenkonsistenz, speziell bei Sicherheitsfunktionen.

Nachteil:

- Zykluszeiten verlängern sich, da mehr Netzwerklast auftritt.

• Austausch der Daten über OPC- Server

Vorteil:

- Daten stehen zentral an einem Ort zur Verfügung. - Datenfindung und Anbindung von externen Programmen wird vereinfacht.

Nachteil:

- Anlage funktioniert nur bei bestehender OPC- Server Verbindung. - Höhere Ausfallwahrscheinlichkeit, da Einsatz von zusätzlicher Steuereinheit.

• Direkter Austausch der Daten unter den Stationen

Vorteil:

- Abhängigkeit von einer zentralen Steuereinheit entfällt. - Netzwerklast der einzelnen Stationen begrenzt sich auf durchschnittlich zwei Verbindungen.

Nachteil:

- Komplexere Verbindungsstruktur, da Daten weitergereicht werden müssen. - Verlängerte Signallaufzeit bei übertragen des Not-Aus Bits.

Seite 59


6.3.2 Auswahl der Verbindung Da der Betrieb des Fertigungssystem auch ohne OPC- Server, sowie der RFID Komponente möglich sein soll, wurde der direkte Austausch der Stationsdaten untereinander ausgewählt. Dies bietet die Möglichkeit die Kommunikation zu standardisieren, sowie die externe Kommunikation vom Touch Panel und das einbinden einer höheren Programmiersprache modular zu gestalten.

6.4

Funktionsweise des Fertigungssystem

Das Fertigungssystem ist in der Lage bis zu fünf Paletten unabhängig voneinander zu Montieren oder Demontieren. Die Anzahl der gleichzeitig im Umlauf befindlichen Paletten ist, aufgrund der Programmierung, begrenzt. Theoretisch könnten mehr Paletten eingesetzt werden, dies ist allerdings nicht Bestandteil dieser Technikerarbeit. Das Bediensystem wurde modular aufgebaut, so kann die Anlage allein durch betätigen der entsprechenden Tastern bedient, oder optional ein Touch Panel eingesetzt werden, dass weiteren Bedienkomfort bietet. Bei zusätzlichem Einsatz eines OPC- Server besteht die Möglichkeit mit höheren Programmiersprachen, wie zum Beispiel Visual Basic, aktuelle Prozesszustände zu erfassen oder verschiedene Betriebsmodi einzuleiten. Aufgrund der örtlichen Gegebenheit wurde für die Vernetzung der einzelnen Station Ethernet eingesetzt. Die Kommunikation erfolgt durch den SimaticNET Standard der Firma Siemens.

Seite 60


6.4.1 Schutzeinrichtung Da der Not-Aus-Kreis bestehend aus Not-Aus-Schalter und Lichtvorhang mit Station 6 verbunden ist, muss der Aktuelle Not-Aus Status an die anderen Stationen weitergeleitet werden. Da auch die Not-Aus Funktionalität bei Ausfall des Netzwerks oder einer Station gewährleistet sein muss, wurde eine EthernetSchleife implementiert. Dies bedeutet, dass eine Logische 1, beginnend bei Station 6, an die folgenden Stationen übertragen wird. Erst wenn diese wieder bei Station 6 ankommt und kein Not-Aus Ereignis vorliegt, wird das „Not-Aus Bit “ auf Logisch 1 gesetzt, und die Anlage in den Betriebsmodus eingeleitet. Bei einem Not-Aus Ereignis müssen alle Stationen in einen sicheren Zustand gebracht werden. Laut der IEC Norm 61508 muss dies durch ein- oder ausschalten entsprechender Aktoren auf der Hardware Seite realisiert werden. Eine entsprechende Schutzeinrichtung auf der Aktor Seite ist an der Trainingsanlage nicht gegeben.

6.4.2 Grundsätzliche Funktionen der Bänder Bei betätigen des Bandendesensors wird auf die Freigabe der folgenden Station gewartet, und anschließend durch senden des „Palette wird übergesetzt Bit“ der Übersetzungsvorgang initiiert. Bei betätigen des Bandanfang Sensor wird das „Palette erhalten Bit“ an die vorherigen Station gesendet. Nun ist die Station wieder bereit. Wurde der Bandanfangssensor zweimal betätigt, wird die Palette aufgrund der langsamen Auslesezeit der RFID Lesegeräte für eine Sekunde angehalten. Bei den Stationen eins und drei bis sechs wird, entsprechend der Betriebsmodi und des Palettenzustandes zusätzlich, ein Palettenstopper ausgefahren,

um

eine

genaue

Positionierung

der

Palette

an

der

Bearbeitungsposition zu ermöglichen.

Seite 61


6.5 Verwendete Protokolle

6.5.1 ISO- on- TCP Verbindung Dieser Verbindungstyp ist auf der Schicht vier im OSI- Modell angesiedelt. Das native TCP/IP Protokoll wurde mit einem Zusatz zur Datenblockung nach RFC 1006 erweitert, dies ermöglicht das Transferieren von Daten variabler Länge. Hierbei werden anstatt der üblichen Portnummern, TSAP Nummern (TCP Service Access Point) angegeben. Ein weiterer Vorteil besteht in der Routbarkeit der Datenpakete, da hier die IP- Adresse, im Vergleich zur ISO-Verbindung bei der die MAC- Adresse, verwendet wird. Die ISO- on- TCP- Verbindung ist eine projektierbare Verbindung. D.h. es werden für die Kommunikationsendpunkte Verbindungs- ID´s angelegt über die im Projekt, die zu übertragenden Daten dem Empfänger zugeordnet werden. Dies geschieht mit den Bibliotheksbausteinen FC5 zum Senden und FC6 zum Empfangen der Daten. Hierbei bietet sich der Vorteil das die Datenmenge, der Verbindungsaufbau und der Zeitpunkt

des

Datenversand vom Programm bestimmt werden können. Ein zusätzlicher Vorteil ist das Quittieren der empfangenen Daten, so dass Kommunikationsstörungen erkannt werden.

6.5.2 S7-Verbindung Die S7-Verbindung arbeitet bis zur Schicht sieben im OSI- Modell. Dies bedeutet eine langsamere Datenübertragung im Vergleich zur ISO- on- TCP- Verbindung. Ausgenommen sind S7- Hochverfügbarkeits- Verbindungen, für die allerdings spezielle Hardwarekomponenten erforderlich sind. Ein großer Vorteil allerdings ist, dass dies ein Standard Protokoll in der S7-Familie, sowie in neueren HMIGeräten (Human Machine Interface) ist. Dieses Protokoll kann zusätzlich auf dem MPI und Profibus angewendet werden. Der OPC- Server und das Touch Panel wurde mit der S7-Verbindung parametriert. Diese Verbindung benötigt keine Verbindungs- ID da hier direkt auf die Systemdaten der Kommunikationspartner zugegriffen wird.

Seite 62


6.6 Verbindungsübersicht der Stationen Abbildung 63 soll die Kommunikation der Stationen untereinander verdeutlichen. Die grünen Verbindungen sind für den regulären Datenaustausch unter den Stationen. Dabei werden Palettezustandsinformationen und Steueranweisungen übertragen. Die blauen Verbindungen dienen zur Visualisierung des aktuellen Betriebszustandes durch die Signalampel. Dabei sendet Station 4 Informationen über den Handlungsbedarf, sowie Station 6 den aktuellen Not-Aus Zustand. Da das Touch Panel nur vier Verbindungen zulässt, dient Station 6 als Gateway für die Stationen 3 und 5 (rote Verbindungen).

Abb.63 Verbindungsübersicht

6.6.1 Adressierung der Stationen Station

MAC- Adresse

IP- Adresse

Station 1 Palettenlager

00-0E-8C-81-76-C1

10.1.5.1

Station 2 Palettenerkennung

00-0E-8C-81-CF-86

10.1.5.2

Station 3 Unterteile Magazin

00-0E-8C-81-CF-A2

10.1.5.3

Station 4 Handling

00-0E-8C-81-CF-A4

10.1.5.7

Station 5 Montage Einheit

00-0E-8C-81-CF-8C

10.1.5.8

Station 6 Demontage Einheit

00-0E-8C-81-CF-41

10.1.5.9

Touch Panel

10.1.4.212

PC Station OPC- Server

10.1.4.210 Tabelle 4 Adressierung der Stationen

Seite 63


6.7 Aufbau der Übertragungsbausteine Innerhalb des FB 112 werden die empfangenen und die zu sendenden Daten den Speicherbereichen des DB 111 zugeordnet.

6.7.1 Beschaltung des Funktionsbausteins 112

Abb.64 Übertragungsbaustein FB 112

Seite 64


6.7.2 Auszug aus dem FB 112 Anhand der Abbildung 65 soll die Kommunikation einer Station mit der vorherigen verdeutlicht werden. In Netzwerk eins und zwei werden die zu übertragenden Bits dem Datenwort 10 von Datenbaustein 111 zugeordnet. Anschließend wird die Übertragung initiiert, und das komplette Wort übertragen. In Netzwerk vier wird das empfangene Wort der vorherigen Station dem Datenwort 12 im DB zugeordnet. In Netzwerk fünf wird das zweite Byte des Datenworts solange im Bytebereich

15

des

DB

aktualisiert,

bis

das

Übersetzen

der

Palette

abgeschlossen ist. In Netzwerk 15 wird überprüft, ob ein Kommunikationsfehler vorliegt, ist dies der Fall werden die empfangen Daten mit dem Wert Null überschrieben. Dies verhindert Dateninkonsistenzen, folglich wird die „EthernetSchleife“ unterbrochen, was eine auslösen der Not-Aus Funktion zur folge hat.

Abb.65 Auszug aus dem FB 112

Seite 65


6.7.3 Aufbau des Datenbausteins 111

Adresse

Symbol

Bedeutung

DBX0.0

ACT

Bei Signalzustand 1 werden Daten übertragen

DBX0.1

NDR

Signalzustand 1 bei erhalt von neuen Daten

DBX0.2

ERROR

Signalzustand 1 bei Übertragungsfehler

DBX0.3

DONE

Signalzustand 1 wenn Daten gesendet wurden

DBW2

LEN

Länge des Sende-/Empfangsbyte

DBW4

Status

Statuswerte über Kommunikation

DBW6

AGSENDNS

Sendedaten an nächst folgender Station

DBW8

AGRECVNS

Empfangesdaten von nächst folgender Station

DBW10

AGSENDVS

Sendedaten an vorherige Station

DBW12

AGRECVVS

Empfangesdaten von vorheriger Station

DBB14

AGRECVVSP

Gepufferte Daten von vorheriger Station

Tabelle 5 Übertragungsbaustein DB 111

6.7.4 Aufbau des Sende- und Empfangswort

Byte 1: 7

6

Not

Ethernet

Aus

Schleife

5

4

3

Frei

Frei

Frei

2

1

Palette wird

Palette

übergesetzt

erhalten

0 Freigabe

Tabelle 6 Sende- und Empfangswort Byte 1

Byte 2: 7

6

5

4

Frei

Frei

Frei

Frei

3

2

1

0

Oberteil

Oberteil

Unterteil

Demontage

verschlossen

vorhanden

vorhanden

Montage

Tabelle 7 Sende- und Empfangswort Byte 2

Seite 66


6.8 Bedienungsanleitung 6.8.1 Inbetriebnahme Bevor die Anlage in Betrieb genommen wird, ist folgendes zu beachten: •

Es dürfen sich keine Gegenstände auf den Transportbändern befinden.

•

Der Kompressor muss einen Druck von min. 5 Bar aufgebaut haben.

•

Alle Pneumatischen Ventile müssen geöffnet sein.

•

Alle Sicherheitseinrichtungen müssen funktionsbereit sein.

•

-

Der Lichtvorhang sollte bei Durchdringen des Vorhangs auslösen.

-

Die Not-Aus Schalter sollten sich leicht betätigen und entriegeln lassen.

Es muss mindestens eine Palette bzw. maximal fünf Paletten im Palettenlager vorhanden sein.

•

Bei Montagebetrieb : -

Sollte das Magazin Unterteile und die Handling Station mit ausreichend Unter- und Oberteilen bestückt , sowie entsprechend Platz im Lager für fertige Dosen vorhanden sein.

•

Bei Demontagebetrieb: -

Sollte entsprechend Platz in der Handling Station für Unter- und Oberteile bereit stehen, sowie das Magazin mit fertigen Dosen bestückt sein.

•

Arbeiten an der Anlage: -

Nur im ausgeschalteten Zustand.

-

Druckluft an den Stationen entlüften.

-

Ausgenommen: 

Auffüllen von Teilen im Magazin Unterteile.



An Handling Station nur bei aufleuchten der gelben Signallampe. Seite 67


6.8.2 Bedienmöglichkeit des Fertigungssystems

Schutzeinrichtungen

Not- Aus- Schalter Lichtvorhang

Touch Panel

Titelleiste

Station 6

Taster E1.0

Touch Panel

Titelleiste

Station 1

Taster E1.1

Touch Panel

Untermenü Palettenlager

Station 1

Taster E1.2

Touch Panel

Untermenü Palettenlager

Station 2

Taster E2.0

Touch Panel

Untermenü Palettenerkennung

Station 4

Taster E1.0

Touch Panel

Untermenü Handling Station

Station 4

Taster E1.1

Touch Panel


Station 4

Taster E1.2

Touch Panel


Rücksetzwerte ändern

Touch Panel


Station rücksetzen

Touch Panel

Jeweiliges Stationsuntermenü

Not-Aus auslösen

Not-Aus quittieren

Montagebetrieb

Demontagebetrieb

Palette neu erkennen

Zählerstand Magazin Oberteile rücksetzen

Zählerstand Magazin Unterteile rücksetzen

Zählerstand Magazin fertige Dosen rücksetzen

Tabelle 8 Bedienmöglichkeiten des Fertigungssystems

Seite 68


6.8.3 Bedienelemente des Fertigungssystems Alle Stationen können im Fehlerfall rückgesetzt werden. Dabei läuft die jeweilige Station wieder in Grundstellung an. Die Palette muss aus der Station entfernt werden bevor diese wieder freigegeben wird. Diese Funktion steht nur bei verwenden des Touch Panel zur Verfügung. Vor dem anfahren der Anlage müssen die Zählerstände des Lagers von Station 4 überprüft werden. Dies kann auf zwei Arten durchgeführt werden: -

Die entsprechenden Taster für Zählerstand rücksetzen an Station 4 betätigen und die Lagerstände entsprechend anpassen.

-

Im Touch Panel im Untermenü von Station 4 die Zählstände aktualisieren.

Station 1 Palettenlager Durch betätigen des entsprechenden Betriebsmodi wird die De-/Montage eingeleitet.

Station 2 Palettenerkennung Bei Erkennungsfehler kann durch betätigen des entsprechenden Tasters der Palettenzustand neu erkannt werden. Wird diese wieder nicht richtig erkannt, sollten die Dosenteile entfernt oder, wenn der Fehler ersichtlich ist, ausgetauscht werden. Treten Erkennungsfehler häufig ohne ersichtlichen Grund auf, müssen die Sensoren neu eingestellt oder getauscht werden.

Station 3 Magazin Unterteile Das Magazin kann im laufenden Betrieb neu befüllt werden, solange sich keine Palette zur Bearbeitung in der Station befindet. Zusätzlich ist darauf zu achten das die Plastikröhre vertikal herausgenommen wird, sonst kann ein ungültiger Füllstand interpretiert werden.

Station 4 Handling Bevor im Magazin Veränderungen vorgenommen werden, muss die gelbe Signallampe aufleuchten. Anschließend sind Aktualisierungen, der Zählerstände wie zu Beginn im Punkt „Grundsätzliches“ bereits beschrieben, vorzunehmen. Nach Übernahme der Werte, wird der Betrieb fortgesetzt. Seite 69


6.9

Beschreibung des Prozessablaufs

6.9.1 Montagebetrieb Allgemein:

Keine Störungen vorhanden, Anlage betriebsbereit

Station 1:

Mindestens eine Palette eingelagert

Station 3:

Mindestens ein Unterteil vorhanden

Station 4:

Mindestens ein Oberteil vorhanden Dosenlager unter vier Dosen

Station 1: Palettenlager (Montagebeginn) Nach Einleiten des Montagebetriebs wird eine Palette ausgelagert, diese wird bis zum Bandende transportiert. Station 2: Palettenzustandserkennung (1. Umlauf) Die Palette wird nun an die Prüfposition transportiert und hält kurzzeitig für die Erkennung des Palettenzustands an. Wurde die Palette korrekt erkannt, wird diese weiter an das Bandende transportiert. Station 3: Unterteile (1. Umlauf) Die Palette wird nun an die Bearbeitungsposition transportiert und durch einen Palettenstopper gestoppt. Ein Pneumatikzylinder, der mit einem Dauermagneten versehen ist, fährt aus und zieht ein Unterteil in die Palette, nach einer Sekunde Wartezeit fährt der Palettenstopper ein, die Palette wird weiter an das Bandende transportiert. Station 4: Sortierstation (1. Umlauf) Die Palette wird nun an die Bearbeitungsposition transportiert. Der Pneumatische Schwenkarm schwenkt zum Magazin und stoppt über dem Lager in dem sich die Oberteile befinden. Nun senkt sich der Sauger, an dessen Ende sich eine Venturidüse befindet. Nach dem Aufsetzen der Düse auf dem Oberteil baut diese ein Vakuum auf, um das Oberteil anzusaugen. Anschließend wird der Sauger gehoben und schwenkt zur Palette um das Oberteil abzusetzen, nach dem Absetzen wird das Vakuum abgebaut, der Sauger hebt sich und fährt in seine Grundstellung zurück. Befindet sich der Schwenkarm in seiner Ausgangsposition und der Palettenstopper ist eingefahren, wird die Palette weiter zum Bandende transportiert. Seite 70


Station 5: Montage Einheit (1. Umlauf) Die

Palette

wird

nun

an

die

Bearbeitungsposition

transportiert.

Der

Pneumatikzylinder mit dem Stempel fährt aus und verschließt die Dose. Der Palettenstopper wird eingefahren und die Palette wird weiter zum Bandende transportiert. Station 6: Demontage Einheit (1. Umlauf) Die Station pausiert im Montage betrieb und transportiert die Palette ohne Bearbeitung an das Bandende. Station 1: Palettenlager (2. Umlauf) Die Station pausiert und transportiert die Palette an das Bandende. Station 2: Palettenzustandserkennung (2. Umlauf) Der Palettenzustand wird erneut festgestellt und gegebenenfalls aktualisiert. Station 3: Unterteile (2. Umlauf) Die Station pausiert und transportiert die Palette an das Band Ende. Station 4: Sortierstation (2. Umlauf) Die Palette wird nun an die Bearbeitungsposition transportiert. Der Sauger senkt sich und saugt die fertige Dose an. Der Sauger hebt sich, und die Stopper für Lager Oberteile und Unterteile werden eingezogen. Der Schwenkarm schwenkt in das Magazin und stoppt über dem Lager für fertige Dosen und setzt die Dose ab. Befindet sich der Schwenkarm wieder in Grundstellung, werden die Stopper, der Palettenstopper eingefahren und die Palette weiter zum Bandende transportiert. Station 5: Montage Einheit (2. Umlauf) Die Station pausiert und transportiert die Palette an das Bandende. Station 6: Demontage Einheit (2. Umlauf) Die Station pausiert und transportiert die Palette an das Bandende. Station 1: Palettenlager (Montage beendet) Die Palette wird nun mit Hilfe eines Hubzylinders in das Magazin gehoben und einziehbare klinken verhindern hierbei ein herausfallen der Paletten. Nachdem der Hubzylinder und der Palettenstopper eingefahren sind, ist die Anlage bereit.

Seite 71


6.9.2 Demontagebetrieb Allgemein:

Keine Störungen vorhanden, Anlage betriebsbereit

Station 1:

Mindestens eine Palette eingelagert

Station 4:

Oberteilelager unter 10 Oberteile Unterteilelager unter 4 Unterteile Mindestens eine fertige Dose vorhanden

Station 1: Palettenlager (Demontage beginn) Nach einleiten des Demontagebetriebs wird eine Palette ausgelagert, diese wird bis zum Bandende transportiert. Station 2: Palettenzustandserkennung (1. Umlauf) Die Palette wird nun an die Prüfposition transportiert und hält kurzzeitig für die Erkennung des Palettenzustands an. Wurde die Palette korrekt erkannt wird diese weiter an das Bandende transportiert. Station 3: Unterteile (1. Umlauf) Die Station pausiert und transportiert die Palette an das Bandende. Station 4: Sortierstation (1. Umlauf) Die Palette wird nun an die Bearbeitungsposition transportiert. Die Stopper für Lager Oberteile und Unterteile werden eingezogen. Daraufhin schwenkt der pneumatische Schwenkarm zum Magazin und stoppt über dem Lager, in dem sich die Dosen befinden. Nun senkt sich der Schwenkarm, an dessen Ende sich eine Venturidüse befindet. Nach dem Aufsetzen der Düse auf der Dose baut diese ein Vakuum auf, um die Dose anzusaugen. Anschließend wird der Schwenkarm gehoben und schwenkt zur Palette um die Dose abzusetzen, nach dem Absetzen wird das Vakuum abgebaut, der Sauger hebt sich und der Schwenkarm fährt in seine Grundstellung zurück. Befindet sich der Schwenkarm in seiner Ausgangsposition werden die Stopper und der Palettenstopper eingefahren und die Palette weiter zum Bandende transportiert. Station 5: Montage Einheit (1. Umlauf) Die Station pausiert im Demontagebetrieb und transportiert die Palette ohne Bearbeitung an das Bandende.

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Station 6: Demontage Einheit (1. Umlauf) Die

Palette

wird

nun

an

die

Bearbeitungsposition

transportiert.

Der

Pneumatikzylinder mit dem Stempel fährt aus und öffnet die Dose. Der Palettenstopper wird eingefahren und die Palette wird weiter zum Bandende transportiert. Station 1: Palettenlager (2. Umlauf) Die Station pausiert und transportiert die Palette an das Bandende. Station 2: Palettenzustandserkennung (2. Umlauf) Der Palettenzustand wird erneut festgestellt und gegebenenfalls aktualisiert. Station 3: Unterteile (2. Umlauf) Die Station pausiert und transportiert die Palette an das Bandende. Station 4: Sortierstation (2. Umlauf) Die Palette wird nun an die Bearbeitungsposition transportiert. Der Sauger senkt sich und saugt das Oberteil an. Anschließend hebt sich dieser wieder und schwenkt zum Magazin, dort setzt er über dem Lager für Oberteile das Oberteil ab. Anschließend hebt sich der Sauger und schwenkt über die Palette, um das Unterteil anzusagen. Der Stopper für Oberteile senkt sich und der Schwenkarm schwenkt über das Lager für Unterteile. Der Sauger senkt sich, und setzt das Unterteil ab. Anschließend schwenkt dieser in Grundstellung. Die Stopper werden ausgefahren und der Palettenstopper wird eingezogen. Die Palette wird weiter an das Bandende transportiert. Station 5: Montage Einheit (2. Umlauf) Die Station pausiert und transportiert die Palette an das Bandende. Station 6: Demontage Einheit (2. Umlauf) Die Station pausiert und transportiert die Palette an das Bandende. Station 1: Palettenlager (Demontage beendet) Die Palette wird nun mit Hilfe eines Hubzylinders in das Magazin gehoben, einziehbare Klinken verhindern ein herausfallen der Paletten. Nachdem der Hubzylinder und die Palettenstopper eingefahren sind, ist die Anlage bereit.

Seite 73


6.10

Touch- Panel einbinden

Beim Erstellen eines Projekts kann mit Hilfe des Assistenten grundlegende Strukturen wie Verbindungstyp oder verwendetes Bediengerät eingestellt werden. Bei Verwenden des Bediengerät TP 177B 6“ Color müssen folgende Systemgrenzen beachtet werden: -

Maximal vier Verbindungen zu externen Geräten

-

Maximal 1000 Variablen pro Panel

-

Maximal 50 Variablen pro Bild

-

Projektgröße der kompilierten Datei auf zwei Megabyte begrenzt

-

Keine OPC Kommunikation möglich

6.10.1

Verbindungen erstellen

Zuerst müssen die Verbindungen erstellt werden, dabei hat man die Wahl zwischen verschiedenen Schnittstellen, zum Beispiel IF1B (wird eingesetzt bei MPI und Profibus) und Ethernet. Nachdem Ethernet eingestellt wurde muss nun der entsprechende Kommunikationstreiber „SIMATIC S7 300/400“ gewählt werden. Anschließend die IP- Adresse des Touch Panels einstellen. Der Zugangspunkt „S7ONLINE“ bedeutet, dass die Kommunikation über die Ethernet Schnittstelle abgewickelt wird.

Abb.66 WinCC Verbindungen erstellen

Bei der Station muss die IP- Adresse, sowie der Steckplatz / Baugruppenträger des Kommunikationsprozessors angegeben werden. Dies ist erforderlich da mehrere CP´s an eine S7-CPU angebunden werden kann.

Seite 74


6.10.2 Variablen erstellen und zuordnen Im zweiten Schritt werden die benötigten Variablen erstellt und dieser Verbindung, Datentyp und dessen Adresse zugeordnet. Der Erfassungszyklus gibt an, wie oft die Variable aktualisiert werden soll.

Abb.67 WinCC Variablen Zuordnung

Im dritten und letzen Schritt werden die Variablen den Bedienelementen zugeordnet, dabei ist darauf zu achten, dass der Variablen Typ zu dem Bedienelement passt.

Abb.68 WinCC Variablen verknüpfen

Seite 75


6.10.3 Aufbau der Touch- Panel Bilder Sämtliche Untermenüs sind identisch aufgebaut, so dass die EinarbeitungsPhase minimiert wird. Dabei wird in der Titelleiste links das Firmenlogo, in der Mitte der Menüname, sowie rechts die Bedienelemente für den Not-Aus Status angezeigt. Im Inhalts- Bereich werden wichtige Zustände wie Ethernet-Schleife, Station Status und Palettenzustand angezeigt. In der Navigationsleiste kann zum Hauptmenü, in das Stationsuntermenü, sowie zur vorherigen oder nächsten Station gewechselt werden.

Abb.69 Touch- Panel Menü

Station eins, zwei und vier haben im Stationsuntermenü Sonderfunktionen die entsprechend ihrer besonderen Funktionalität angepasst sind.

Station 1 Palettenlager

Abb.70 Touch- Panel Stationsuntermenü 1

Hier kann der Betriebsmodus eingeleitet werden Seite 76


Station 2 Palettenerkennung


Bei einem Erkennungsfehler, kann eine neuer Paletten Erkennungs- Vorgang ausgelöst werden

Station 4 Handling


Die Aktuellen Zustände der Lager können eingesehen werden, sowie neue Rücksetzwerte eingegeben werden. Durch betätigen des entsprechenden Rücksetzbuttons wird der dazugehörige Wert in den Prozess übernommen.

Seite 77


6.11

OPC- Server einbinden

6.11.1 Projektieren im Simatic Manager Im Projektmanager wird durch Rechtsklick eine PC Station hinzugefügt. Der Name muss mit bedacht gewählt werden, da dieser den Stationsnamen des OPC- Servers repräsentiert.

Abb.73 OPC- Projektieren im Simatic Manager

In der Hardwarekonfiguration müssen zwei Baugruppen eingesetzt werden. Erstens die Baugruppe IE Allgemein, diese repräsentiert die Netzwerkverbindung über Ethernet. Hier wird über Eigenschaften die IP- Adresse der PC Station eingetragen. An zweiter Stelle die Applikation OPC- Server. Damit höhere Programmiersprachen symbolisch auf Systemdaten zugreifen können, wird ein Haken im Register S7 bei „Symbole verwenden alle“ gesetzt.

Abb.74 OPC Server Eigenschaftsfenster

Seite 78


Nun müssen im NetPro die einzelnen Verbindungen zu den Stationen erstellt werden. Dies wird im Menü Neue Verbindung vorgenommen. Nachdem sich das Fenster geöffnet hat, wählt man die Station und deren CPU aus, und bestätigt dies mit OK.

Zuletzt

wird

Speichern beenden.

und Da

Systemdaten Stationen

NetPro

mit

übersetzen

sich

nun

der

einzelnen

geändert

die

haben,

müssen diese neu übertragen werden. Abb.75 OPC Verbindungspartner einrichten

6.11.2 Einrichten der PC Station Im Komponenten Konfigurator müssen auch wie bei STEP7 die verwendete Baugruppe und Applikation in der richtigen Reihenfolge hinzugefügt werden. Bei konfigurieren von IE Allgemein ist darauf zu achten, dass der richtige Netzwerkadapter ausgewählt wurde.

Abb.76 OPC hinzufügen Netzwerkschnittstelle

Abb.77 OPC hinzufügen Applikation

Seite 79


Am Ende wird der Stationsname eingegeben, auch hier ist auf die korrekte Schreibweise zu achten.

Abb.78 OPC hinzufügen Stationsname

Nun müssen die Systemdaten in die PC Station übertragen werden. Anschließend sollten grüne Haken in der Tabelle Run / Stop erscheinen.

Abb.79 OPC Komponenten Konfigurator

Seite 80


Zusätzlich sollte die Diagnose folgende Einträge aufweisen.

Abb.80 OPC Komponenten Konfigurator Diagnose

Zuletzt werden die Projektierten Stationsdaten

importiert. Hierbei muss die

entsprechende XDB Datei, aus dem Step7 Projektordner, auf die PC Station kopiert werden.

Anschließend sollte ein grüner Haken oder ein gelbes

Ausrufezeichen das erfolgreiche Importieren bestätigen. Das Ausrufezeichen bedeutet in diesem Fall, dass die MAC- Adresse von der projektierten Abweicht, dies kann ignoriert werden da die Verbindung über das IP- Protokoll hergestellt wird.

Abb.81 XDB Datei importieren

Seite 81


Zuletzt muss in der Konfigurations-Konsole von SimaticNET die entsprechenden Protokolle an- bzw. abgewählt werden. Das letztere damit Ressourcen des PCs eingespart werden.

Abb.82 OPC Protokolle auswählen

6.11.3 Verbindungstest mit OPC Scout Mit dem OPC Scout von SimaticNET kann die Verbindung überprüft werden. Dazu wurde eine Gruppe „Verbindungstest“ angelegt. Und ein Item „Schritt von Station 1“ angelegt. Im Auswertefenster wird die Qualität mit „gut“ bezeichnet, dies bedeutet die Verbindung besteht.

Abb.83 OPC Scout Verbindungstest

Seite 82


6.11.4 Abrufen der OPC Daten

Die Daten können entweder durch Direkte- oder Symbolische Adressierung abgerufen werden. Das folgende Beispiel verdeutlicht das Abrufen des aktuellen Palettenzustands von Station 1.

Direkte Adressierung: S7:[S7-Verbindung_1]DB111,B14, Value, Quality, Timestamp

Vorteile:

- Einzelne Bits können aus größeren Datentypen ausgelesen werden, z.B: …DB111,X14.0,… - Direkter Zugriff auch über IP- Adresse möglich

Nachteile:

- Daten erschwert aufzufinden

Symbolische Adressierung: Station1.CPU 315-2 DP.AGKommunikation.AGRECVVSP, Value, Quality, Timestamp

Vorteile:

- Einfaches auffinden der Daten.

Nachteile:

- Nur symbolisch adressierte Daten können abgerufen werden. - Bei neu symbolisch projektierten Daten, muss die PC Station aktualisiert werden.

Bedeutung der Variablen: Value

Gibt den ausgelesenen Wert zurück.

Quality

Enthält Informationen über den Verbindungsstatus. Wichtige Werte:

Timestamp

8

Keine Verbindung

64

Fehler bei der Übertragung

192

Verbindung in Ordnung

Zeitpunkt des ausgelesenen Werts.

Seite 83


6.12 6.12.1

Programmablaufpläne Station 1: Palettenlager

Seite 84


6.12.2

Station 2: Palettenerkennung

Seite 85


6.12.3

Station 3: Magazin Unterteile

Seite 86


6.12.4

Station 4: Handling Hauptprogramm

Seite 87


6.12.4.1

Station 4: Handling Unterprogramm Grundstellung

Seite 88


6.12.4.2

Handling Unterprogramm Dose einlagern

Seite 89


6.12.4.3

Station 4: Handling Unterprogramm Dose auslagern

Seite 90


6.12.4.4

Station 4: Handling Unterprogramm Montage

Seite 91


6.12.4.5

Station 4: Handling Unterprogramm Demontage – Teil 1

Seite 92


6.12.4.6

Station 4: Handling Unterprogramm Demontage – Teil 2

Seite 93


6.12.5

Station 5: Montage Einheit

Seite 94


6.12.6

Station 6: Demontage Einheit

Seite 95


7. Zeiteinsatz Im Folgenden wird der Zeitaufwand von der Planung bis zur Realisierung unserer Technikerarbeit in Themenbereiche gegliedert und aufgelistet. Die Zahlen dahinter sind in Stunden zu verstehen: Grundsatzüberlegungen (Möglichkeiten der Umsetzung)

6

RFID Einlesen in die Thematik

6

Suche nach passenden Bauteilen

5

Bestellung über CBS

3

Anpassung der Hardware und Einbau in die Gehäuse

4

Mikrocontroller: Erstellung des Schaltplanes

10

Erstellen des Board- Layout´s

6

Suchen nach den Passenden Bauteilen

6

Bestellung über CBS

1

Bau der Prototypen

10

Test der Prototypen

5

Fehlersuche

6

Bestückung der Platine

5

Test und Anpassung

8

Implementierung in die Anlage

16

XPORT Einlesen in die Thematik

4

Konfiguration der Schnittstelle

4

Visual Basic Definition der Programm Darstellung

4

Programmierung

18

Test und Anpassung

8

Seite 96


SPS Einarbeitung Ethernet Kommunikation

8

Programmierung

137

Test und Anpassung

6

Touch Panel Einarbeitung in WinCC Flexible 2008

8

Programmierung

16

Test und Anpassung

6

OPC Server Einarbeitung in SimaticNET inkl. OPC

16

Konfiguration

21

Test und Anpassung

6

Installationsroutine Einarbeiten in InstallShield 2009

8

Konfiguration

12

Test und Anpassung

2

Dokumentation Allgemeines

8

RFID

52

SPS

43

Seite 97


8. Zeitplan Der Nachfolgende Zeitplan wurde bei zu Beginn der Technikerarbeit festgelegt:

Zeitplan der Technikerarbeit Benötigte Hard- und Software aussuchen Hardware planen und aufbauen Erstellen der Vorpräsentation Software programmieren

Okt. Nov. Dez. Jan. Feb. Mrz. Apr. Mai X

X

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X X

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X

Inbetriebnahme Hard- und Software optimieren Erstellen der Endpräsentation Dokumentation

X

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X X

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X

X

Da das Projekt doch mehr Zeit in Anspruch genommen hat als ursprünglich angenommen wird in der reellen Zeitangabe dargestellt:

Zeitplan der Technikerarbeit Benötigte Hard- und Software aussuchen Hardware planen und aufbauen Erstellen der Vorpräsentation Software programmieren

Okt. Nov. Dez. Jan. Feb. Mrz. Apr. Mai X

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Inbetriebnahme Hard- und Software optimieren Erstellen der Endpräsentation Dokumentation

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9. Schlusswort Das Thema unserer Technikerarbeit, verschaffte uns die Möglichkeit unsere Kenntnisse, in der RFID- und SPS- Technologie, zu vertiefen.

Schritt für Schritt erreichten wir kleine Erfolge, die zum Ende hin ein Gesamtergebnis ergaben und uns so zum Ziel führten.

Seite 99


10. Abbildungsverzeichnis Abb.1 Komponenten eines RFID Systems ................................................................................ 7 Abb.2 Prozessor ................................................................................................................... 13 Abb.3 Multiplexer.................................................................................................................. 14 Abb.4 Demultiplexer ............................................................................................................. 14 Abb.5 Portbelegung des verwendeten IC´s ............................................................................. 16 Abb.6 Schaltplan für HTC 4097B ........................................................................................... 17 Abb.7 Prototyp HTC 4097B .................................................................................................. 17 Abb.8 Schaltregler LM 2576 in einem TO 220 Gehäuse ........................................................... 18 Abb.9 Blockschaltbild des LM 2576 ........................................................................................ 19 Abb.10 Erzeugung der Ausgangsspannung ............................................................................ 20 Abb.11 Abwärtswandlerschaltung .......................................................................................... 21 Abb.12 Prototyp Abwärtswandler ........................................................................................... 21 Abb.13 Lantronix XPort ......................................................................................................... 22 Abb.14 Schaltplan XPort ....................................................................................................... 23 Abb.15 Prototyp XPort .......................................................................................................... 23 Abb.16 Willkommensfenster DeviceInstaller ............................................................................ 24 Abb.17 DeviceInstaller .......................................................................................................... 25 Abb.18 Fenster Netzwerkeinstellungen ................................................................................... 25 Abb.19 Begrüßungsfenster Device Server Configuration Manager ............................................ 26 Abb.20 Registerkarte Network Settings .................................................................................. 26 Abb.21 Fenster Serial Settings .............................................................................................. 27 Abb.22 Fenster Connection Settings ...................................................................................... 28 Abb.23 Comport Configuration Fenster ................................................................................... 29 Abb.24 COM- Port Auswahlfenster ......................................................................................... 29 Abb.25 Suche nach funktionsfähigen Geräten ......................................................................... 30 Abb.26 Fenster Port Konfiguration ......................................................................................... 30 Abb.27 Schaltplan MAX232 ................................................................................................... 31 Abb.28 Schaltplan RFID Steuerplatine.................................................................................... 32 Abb.29 Boardlayout der RFID Steuerplatine ............................................................................ 33 Abb.30 Boardlayout der RFID Steuerplatine in 3D Ansicht ....................................................... 33 Abb.31 Bestückte Platine ...................................................................................................... 34 Abb.32 Fertigungsstraße mit implementierten RFID System ..................................................... 34 Abb.33 Platine auf Kabelkanal ............................................................................................... 35 Abb.34 WAGO Steckverbinder .............................................................................................. 35 Abb.35 Spannungsversorgung ............................................................................................... 36 Abb.36 Schalter an Band 5 .................................................................................................... 36 Abb.37 Platine Leser1 plus .................................................................................................... 37 Abb.38 Lesekopf im Gehäuse ................................................................................................ 38 Abb.39 Antenne ................................................................................................................... 38 Abb.40 Transponder ............................................................................................................. 39 Abb.41 Palette mit integriertem Transponder .......................................................................... 39 Abb.42 Willkommensfenster .................................................................................................. 43 Abb.43 Visual Basic RFID Formular vor RFID und OPC Anbindung .......................................... 44 Abb.44 Verbindungsaufbau zur Steuerplatine ......................................................................... 44 Abb.45 Informationsfenster Verbindungsart auswählen ............................................................ 45

Seite 100


Abb.46 Abb.47 Abb.48 Abb.49 Abb.50 Abb.51 Abb.52 Abb.53 Abb.54 Abb.55 Abb.56 Abb.57 Abb.58 Abb.59 Abb.60 Abb.61 Abb.62 Abb.63 Abb.64 Abb.65 Abb.66 Abb.67 Abb.68 Abb.69 Abb.70 Abb.71 Abb.72 Abb.73 Abb.74 Abb.75 Abb.76 Abb.77 Abb.78 Abb.79 Abb.80 Abb.81 Abb.82 Abb.83

Kritische Fehlermeldung RFID- Verbindungsfehler ...................................................... 45 Frame Auslesewerte.................................................................................................. 45 OPC Verbindungsaufbau ........................................................................................... 46 Kritische Fehlermeldung OPC- Verbindungsfehler ........................................................ 46 Kritische Fehlermeldung Auslesefehler Stationen ......................................................... 46 Darstellung der Paletteninformationen an Station 1 ...................................................... 47 Visual Basic RFID Formular bei Betrieb des Fertigungssystems .................................... 47 Empfangener Datenstring vom Testprogramm ............................................................. 49 Fenster InstallShield .................................................................................................. 53 Auswahlfenster zulässiger Betriebssysteme ................................................................ 53 Installationsarchitektur ............................................................................................... 54 Ordner- und Dateistruktur .......................................................................................... 54 Installationsarchitektur der Dateien ............................................................................. 55 Verknüpfungen im Startmenü ..................................................................................... 55 Aufbau des Fertigungssystems ................................................................................... 57 Signalampel.............................................................................................................. 58 Erkennungssensoren ................................................................................................. 58 Verbindungsübersicht ................................................................................................ 63 Übertragungsbaustein FB 112 .................................................................................... 64 Auszug aus dem FB 112 ............................................................................................ 65 WinCC Verbindungen erstellen................................................................................... 74 WinCC Variablen Zuordnung ...................................................................................... 75 WinCC Variablen verknüpfen ..................................................................................... 75 Touch- Panel Menü ................................................................................................... 76 Touch- Panel Stationsuntermenü 1 ............................................................................. 76 Touch- Panel Stationsuntermenü 2 ............................................................................. 77 Touch- Panel Stationsuntermenü 3 ............................................................................. 77 OPC- Projektieren im Simatic Manager ....................................................................... 78 OPC Server Eigenschaftsfenster ................................................................................ 78 OPC Verbindungspartner einrichten ............................................................................ 79 OPC hinzufügen Netzwerkschnittstelle ........................................................................ 79 OPC hinzufügen Applikation ....................................................................................... 79 OPC hinzufügen Stationsname................................................................................... 80 OPC Komponenten Konfigurator ................................................................................ 80 OPC Komponenten Konfigurator Diagnose .................................................................. 81 XDB Datei importieren ............................................................................................... 81 OPC Protokolle auswählen ........................................................................................ 82 OPC Scout Verbindungstest ....................................................................................... 82

11. Tabellenverzeichnis Tabelle 1, Wahrheitstabelle eines Multiplexers ........................................................................ 15 Tabelle 2, Wahrheitstabelle des verwendeten IC`s .................................................................. 16 Tabelle 3 Betriebszustände Signalampel ................................................................................ 58 Tabelle 4 Adressierung der Stationen ..................................................................................... 63 Tabelle 5 Übertragungsbaustein DB 111 ................................................................................ 66 Tabelle 6 Sende- und Empfangswort Byte 1............................................................................ 66 Tabelle 7 Sende- und Empfangswort Byte 2............................................................................ 66 Tabelle 8 Bedienmöglichkeiten des Fertigungssystems ............................................................ 68

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12. Quellenverzeichnis Wellenreuther, Günther 2008: Automatisieren mit SPS Theorie und Praxis. 3. Aufl., Vieweg Erlenkötter, Helmut 1999: C Programmieren von Anfang an. 2. Aufl., Rohwolt Taschenbuch Elektor Verlag (Hg.) 2003: C-Programmierung für die 8051er-Familie Bd. 1 - 3. Siemens AG (Hg.): Bedienungsanleitungen. http://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll?func=cslib.csinfo&lang=de &objID=10805045&subtype=133300 [11.03.2009] http://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler http://de.wikipedia.org/wiki/Multiplexer http://de.wikipedia.org/wiki/Radio_Frequency_Identification http://www.stv.ch/Projects/85/elektronikJOURNAL.%20Publikationsorgan%20der %20FAEL/FAEL-Corner%202007/FAEL_EL_10-07.pdf Abbildung 1 http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.unikassel.de/fb14/abfalltechnik/RFID-1.jpg&imgrefurl=http://www.unikassel.de/fb14/abfalltechnik/RFID.html&usg=__PKqTZ0bw5LmJ1rq76NP5N3t2m 4o=&h=285&w=603&sz=39&hl=de&start=33&um=1&tbnid=zdYLqCLsRfegZM:&tb nh=64&tbnw=135&prev=/images%3Fq%3Drfid%26ndsp%3D21%26hl%3Dde%26 rlz%3D1W1GCNV_de%26sa%3DN%26start%3D21%26um%3D1 (Abbildung wurde allerdings geändert!)

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13. Abkürzungsverzeichnis

CBA CP CPU DB DLL DP EXE FB FC Hz ID IF IP ISO LED mA MPI MSI OCX OLE OPC OSI PC Profibus RFID S7 TAG TCP usw. Ver z.B.

Component Based Automation Communication Processor Central Processor Unit Datenbaustein Dynamic Link Library Decentralized Peripheries Executable Function Block Function Hertz Identification Interface Internet Protocol International Standard Organization Light Emitting Diode Mill Ampere More Point Interface Microsoft Installer Ole Custom Control with ActiveX Object Linking and Embedding Ole for Process Control Open System Interconnection Personal Computer Process Field Bus Radio Frequency Identifikation Simatic 7 zu Englisch Etikett Transmission Control Protocol Und so weiter Version Zum Beispiel

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14. Softwareverzeichnis

Microsoft Visual Basic 6.0 Professional

Ver. 6.0.8176

Microsoft Word 2003

Ver. 11.8237.8221 SP3

Microsoft Visio 2007

Ver. 12.0.6300.5000

Raisonance Kit Ride DIE

Ver. 6.10.22

Siemens Simatic Step 7 Professional

Ver. 5.4.0.0_13.7.0.1

Siemens WinCC Flexible 2008 Advanced

Ver. 1.3.0.0_1.83.0.1

Siemend Simatic NET

Ver. 6.4 Build 3280

VMWare Workstation

Ver. 6.0.5

Acresso InstallShield 2009 Premier Evaluation

Ver.15 SP 2

CADSoft Eagle

Ver.5.0.0

Matwei Eagle 3D

Ver. 1.0.5

POV- Ray

Ver. 3.6

Seite 104


15. (Eidesstattliche) Erklärung Wir erklären hiermit dass wir die vorliegende Arbeit selbstständig und nur mit Hilfe der genannten Quellen erstellt haben. Diese Technikerarbeit wurde in gleicher oder ähnlicher Form keiner anderen Prüfungsbehörde vorgelegt und auch nicht veröffentlicht.

Heidelberg den 15.06.2009

Christian Löwe

Jan Arnold

[email protected]

[email protected]

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