Hilfe Prüf- und Messstand

Guten Tag liebes allwissendes Forum.

Kurz zu mir.

Bin Student der Mikrosystemtechnik und dies im 5ten Semester. In diesem absolviere ich momentan ein Praktikum und gleichzeitig meine Projektarbeit.

Die Firma, ein kleines mittelständisches Unternehmen, hat auch direkt ein Projekt laufen in welchem in involviert bin.

Es ist eine Anlage in Planung in der mit Hilfe von Referenzmessgeräten eine neue Baugruppe kalibriert werden soll. Die verwendeten Geräte liefern dabei Messwerte an eine schon fertige, vom Hersteller geschriebenes Konfigurationsprogramm, grafische Oberfläche.

Es werden mehrere Messgeräte verwendet. Diese werden mit davor befindlichen Ventilen geschaltet.

Es gibt im Grunde nur 6 mögliche Ventilschaltzustände, die aber vom Messwert abhängen. Meine Idee bisher wäre eine einfache µC Ansteuerung per Taster und den entsprechenden Relais.

Jetzt kommt das schwierige. Es wurde in den Raum geworfen ob man dies nicht per SPS realisieren könnte.

Eine SPS für nur 6 Schaltzustände finde ich persönlich zu Oversized.

Aber was mich beschäftigt (und was ich prüfen sollte ob es machbar wäre) ist, ob man ein fertiges Konfigurationsprogramm so ohne weiteres in eine SPS einbinden könnte. Quasi die Messwerte an diese auch weitergibt und somit dann den geforderten, je nach Messwert, Schaltzustand der Ventile ansteuert? Die Messgeräte haben neben USB auch eine RS 485 Modbus und 2 frei programmierbare Digitalausgänge sowie einen Analogausgang 4-20 mA.

Ich bin im Thema SPS ein Neuling.

Vielen Dank für Anregungen oder Ideen

Gruß Jury

Hallo,
also erstmal läßt sich alles, dass man als Aufgabe formulieren kann auch als Programm umsetzen.
Um da jetzt aber konkreter werden zu können müßte ich mal (ggf. an einem Beispiel) wissen, was du genau machen willst - deine Beschreibung war mir etwas zu allgemein ...

Gruß
Larry

Wir haben drei parallel geschaltete Messgeräte, welche einen Durchfluss erfassen und an ein Programm (vom Hersteller zur Verfügung gestellt) per USB senden. Die Werte werden in Form einer Grafik und Zahlenwerten angezeigt.
Je nach Durchflussmessbereich wird eines dieser Geräte durchströmt. Also von 0 - 15 liter Messgerät 1 und 10 bis 300 Gerät 2 und ab 350 Gerät drei.
Somit kann jeder gewünschte Messwert als Referenz genommen werden. Vor jedem Messgerät ist ein Magnetventil positioniert (24 V / DC 20 Watt) und soll somit den Volumenstrom auf das gewünschte Messgerät umleiten.
Insgesamt werden 5 Ventile benötigt (Nr. 4 für eine Bypassleitung und Nr.5 als komplettspeere).
Wir erhalten somit 6 Schaltzustände

1 Standby
2 Bypass
3 Entleerung
4 Volumenstrom 1 0 < x < 15 Messgerät 1
5 Volumenstrom 2 10 < x <300 Messgerät 2
6 Volumenstrom 3 250 < x 2000 Messgerät 3

Jetzt kommt ja die Frage auf wie man dies Automatisieren kann. Wäre SPS eine Möglichkeit ja oder nein. Vor allem muss man ja je nach Volumenstrom, der von den Messgeräten erfasst wird, die gewünschten Ventile ansteuern.

Meine bisherige Idee ist ja ein kleines Bedienpult. Man sieht dann im Konfigurationsprogramm der Transmitter und somit der Messgeräte den Volumenstrom. Dann justiert der Bediener den Volumenstrom neu (sind ja überschneidungsbereiche da), schaltet auf das gewünschte Messgerät und drücke auf den für den Volumenstrom vorgesehenen Taster. Damit werden die nötigen Ventile geschaltet und das gewünschte Messgerät wird durchströmt.

Die Geschäftsführung fragte nur nach ob auch eine Steuerung per SPS möglich wäre.

Da du ja schon im ersten Post gesagt hast, dass die Messgeräte ebenfalls den aktuellen Durchfluss in Form eines Analogsignals herausgeben, wäre es somit gar kein Problem, dies mittels einer SPS zu realisieren, Modbus wird ebenfalls vielerseits unterstützt. Es sei dabei dahin gestellt, mit welchem Hersteller, ob Siemens, Beckhoff, Wago etc, das sind im Prinzip keinerlei schwere Aufgaben für ein Automatisierungsgerät.

Bei mir hapert es wohl eher bei dem Gedanken, wenn ein Wert als Analoges Signal gesendet wird, muss dieses doch auch richtig übersetzt werden oder nicht.

Bei Modbus handelt es sich ja um ein Protokoll bei dem Bytes übertragen werden. 1tes Byte Adresse, 2tes Byte Funktion danach folgen die Daten (also der Messwert) und ein CR-Check (Prüfsummenbildung).

So, wie du es beschreibst, würde ich generell veersuchen ganz ohne die Messgeräte zu arbeiten sondern mit Sensoren, deren Messwerte ich direkt in der SPS verarbeiten kann.
Mittels der SPS könnte man dann die Messwerte normieren (rechnen kann sie ja) und entsprechend reagieren.
Auf Basis der meißten SPS-Systeme läßt sich das Ganze dann auch visualisieren und bedienbar machen.

Gruß
Larry

Da ist der Knackpunkt...gemessen soll nach dem Coriolisprinzip.

Kurze Erklärung zur Funktionsweise der Messgeräte

Ein Rohrchen wird in Schwingung versetzt. Durch den durchfließenden Volumenstrom wird dieses Röhrchen in ihrer Amplitude und Frequenz durch die Corioliskraft des Volumenstroms ausgelenkt. Die nun neu entstandene Schwingung ist (ich sag jetzt mal Vorsichtig) proportional zum Volumenstrom.
Andere Sensoren sind von ihrer Messunsicherheit leider nicht akzeptabel und das Unternehmen, in welchem in mein Praktika ausübe, hat nicht das Know-How um Sensoren selber zu entwickeln oder zu gestalten. Man müsste bei einem bekannten Volumenstrom die Auslenkung einer Schwingung Kapazitiv oder eben Induktiv (weiß jetzt nicht genau wie die Messgeräte dich erfassen) erfasst werden.
Das dies so machbar wäre ist mir bewusst, da ich ja dann im Grunde jedem Analogwert einen Volumenstrom zuordne.

Also sind deine Sensoren Schwingungssensoren und der Durchfluß ist im Grunde das Ergebnis einer FFT-Analyse ?

Um hier sinnvoll Vorschläge machen zu können müßtest du wesentlich konkreter werden ...

Ich nehme es an, dass Hersteller wie Krohne und Co. dies mit einer FFT realisieren.
Jedoch verraten diese es nicht so einfach wie deren Messumformer funktionieren oder die gemessenen Werte umrechnen.
Es Sind ja keine Sensoren die ich benutze oder benutzen kann. Dazu müsste man dann Reverse-Engineering betreiben und sich selber ein Coriolismessgerät zusammen bauen. Aber dies würde den Zeit- sowie Kostenrahmen sprengen.

Falls es was hilft ist hier der Link zu einem Datenblatt.

http://cdn.krohne.com/dlc/TD_OPTIMASS3400_de_161220_4005568301_R01.pdf

Deine Messgeräte können doch problemlos an eine SPS angeschlossen werden.
Anschluß, Einlesen und Ablauf sind nicht das Problem.
Wie müssen die Messwerte dargestellt und ausgewertet werden?

Jury90 schrieb:

Die Messgeräte haben neben USB auch eine RS 485 Modbus und 2 frei programmierbare Digitalausgänge sowie einen Analogausgang 4-20 mA.

Zum Vergrößern anklicken....

Erst einmal würde ich schauen, ob diese Digitalausgänge nicht einfach so parametriert werden können, dass sie bei erreichen eines Grenzwertes (z.B. max Messwert des Messgerätes) schalten können. Somit könntest du die Ventile (Schaltleistung der Digitalen Ausgänge beachten, evlt. Koppelrelais dazwischen setzen) direkt von den Messgeräten schalten lassen.

Geht das nicht, könntest du z.B. eine Siemens Logo nehmen, die Analogausgänge der jeweiligen Messgeräte einlesen. Ich gehe davon aus, dass die Analogausgang 4-20mA = Messbereichsanfang - Messbereichsende (z.B. 0-15l) entspricht. Diesen eingelesenen Wert dann in der Siemens Logo ebenfalls so skalieren, die Schaltpunkte generieren wann umgeschaltet werden soll und entsprechend die Ventile mit den Ausgängen der Logo schalten. Das wäre dann kein Hexenwerk



Gruß

Chris

Anmerkung zur Genauigkeit:
> Analoges Signal .. richtig übersetzt werden
ich hatte mal eine Messmaschine mit Volumenstrom.
Der Messwert zum Volumenstrom war dabei nicht linear, sondern eine Quadratische Funktion 4..6 Ordnung.
Die "Ordnungsparameter" mussten auch erstmal ermitelt werden, milttels Windmessgerät und einer riesiegen Formel.

Morgen Blockmove

Gewünscht wäre eine grafische Oberfläche an der man den Volumenstrom jeweils als Graph(Volumenstrom, Massenstrom und Zeit) und als Zahlenwert ablesen kann. Am Ende soll eine Datei im CSV-Format gebildet werden die alle Kalibrierpunkte enthält sowie auch weitere Werte (Dichte, Temperatur, Medium, Benutzer, Geräte-ID (Das kalibrierte)).

Also könnte man bei 4-20mA und bekanntem Durchflussbereich von Gerät 1 (0,09 l/h - 36 l/) 35,91 l/h und bei 10 Bit = 1024 Zuständen [n] (wenn es möglich ist) eine Skalierung und Auflösung von 0,035 [l/h]/n erreichen und das wären dann 0,0156mA/n

Das ist eine ziemlich kleine Stromstärke. Da muss man doch dann bestimmt auf die Kabellänge achten oder?

Der analoge Ausgang würde aber dann nur eine Messgröße wiedergeben. Die verwendeten Geräte können aber auch Massenstrom [kg/h] (Das wäre eine leichte Umrechnung), Volumenstrom [m³/h], Dichte und Temperatur messen.

Müsste ich dann doch lieber auf ein Bitprotokoll wie Modbus über die RS485 für die Wertedarstellung zurückgreifen?