Steuerkonsole für Vakuum Anlage bauen

NeoCortex

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Hallo Leute,
Ich hab zu meinem aktuellen Projekt schonmal in einem anderen Bereich hier was gefragt, aber jetzt geht es an die Planung der Umsetzung zumindest auf Hardware Seite.

Vorab noch kurz mein Projekt:
Ich möchte hobby mäßig eine Anlage bauen, mit der ich verschiede Beschichtungsprozesse unter hohem Vakuum durchführen kann. Dazu möchte ich mir eine Anlage bestehend aus einer Kammer, einer Turbomolekular Pumpe, einer Drehschieberpumpe und mindestens 2 Vakuumfühlern bauen. Damit alle Teile korrekt arbeiten können und nicht beschädigt werden können muss es dann noch ein paar Ventile geben. Die Ventile werden entweder pneumatisch, oder direkt elektrisch gesteuert, jenachdem was ich günstiger bekomme.

Das mit den Ventilen erwähne ich extra, da dann vielleicht noch ein kleiner kompressor dazu kommt.

Alles in allem rechne ich mit 4 Last Relais oder kleinen schützen für die pumpen, die Netzteile der Sensoren und ggf den Kompressor.
Zusätzlich noch 3 kleine relais um potential freie Eingänge anzusteuern, ein paar analogeingänge und Un ein paar digitaleingänge.

Gestwuert von einer Sps mit einem Hmi zur Bedienung. Natürlich werde ich mich bemühen um ein analoges Backup der Messgeräte zu bekommen und möglichst die Anlage auch ohne sps manuell betreiben zu können.

Die Anlage soll auf einem Gestell aus Alu profilschienen aufgebaut werden und ich möchte die Steuereinheit direkt da dran haben. Weil ich keinen fixen Platz dafür habe muss die Anlage auf Rollen stehen und sich transportieren lassen.


Jetzt mein Problem:
Da man meistens sitzt wenn man die Anlage bedient, möchte ich eine Art Pult, also einen Teil so schräg, damit es einfacher ist die anzeigen und das hmi im Sitzen zu sehen und zu erreichen.

Ich hab aber keine fertigen Schränke und Gehäuse gefunden, die so aussehen.

Es wird zwei Schaltschränke geben, auch wenn das unglaublich übertrieben viel Platz ist für das was ich brauche. Der eine soll "Hinten" also vom Benutzer abgewandten Seite montiert werden und alle 230V Verkabelung, sowie alle Netzteile enthalten. Pumpen und kompressor behalten ihre normalen schuko Stecker und da werden Steckdosen aus dem Schaltschrank heraus gelegt. Den Teil lasse ich von einer Elektro Fachkraft machen. Ich selbst werde nur die 24V Seite anfassen, die im Vorderen Schrank untergebracht ist.

Wenn ich jetzt einfach ein blech nehme, das auf einen Rahmen aus Alu Profil schraube und da meine Taster und das hmi durch stecke, hab ich ja hinten noch Kabel. Wäre das okay, oder sollte ich vllt einen 3. Schaltschrank nenhmen, den so schräg montieren und da meine Bedienelemente rein bauen?

Wie würdet ihr ein schräge Pult bauen wenn es professionell aussehen soll?
 
Meine Haupt frage ist, was ihr empfehlen würdet wie ich das mache wenn ich mich entscheide einfach Bleche auf ein Gestell aus Alu profilschienen zu Schrauben.

Oder ob man irgendwo günstig so konsolengehäuse kaufen kann.
 
Wenn du schon mit AL Profilen arbeitest, dann kannst du auch einen Rahmen daraus bauen und dann einfach AL Bleche draufschrauben -> also Tischkonsole nach Maß.

Innen würde ich eine separate Montageplatte vorsehen oder du ordnest die AL Profile so an das du da die Tragschienen mit befestigen kannst (sonst wird die Rückwand durchlöchert und es stehen dort Schrauben/Köpfe raus.

Ich würde auf alle Fälle Raten eine horizontale Fläche zu haben und nur fürs HMI, . . . was geneigtes (Kopfteil).
Klemmen, . . . unter die Tischfläche (die man aufklappen kann) Relais, SPS, HMI im "Kopfteil"
 
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Ich denke ich werd es wie gesagt aus Alu Profilen bauen. Zumindest das Kopfteil.

Ich hab für das Kopfteil nur das HMI, eine Ethernet Buchse, die Taster zu manuellen Bedienen der Anlage und die Analogen Messgeräte vorgesehen.

Ich denke ich werde die Alu Platten mit Hammermuttern und Senkkopfschrauben außen drauf Schrauben und mir eine Hutschiene für Reihenklemmen von innen auf die Profile Schrauben.

Ich hab noch keine richtige Konstruktion dafür, aber wenn im Kopfteil genug Platz ist, dann wäre es bestimmt eine gute Idee die Sps und alles andere mit 24v ins Kopfteil zu bewegen. Dann Wäre unter dem Kopfteil Platz für weiteren Kram, oder die Vorpumpe.

Mein Plan ist, dass das Steuerpult 19 Zoll breit oder ein bisschen breiter ist. Dann kann ich die Steuerung für meine Turbopumpe die im 19 Zoll rack Format ist direkt dort rein Schrauben.

Der schräge Teil wird nur HMI und Taster mit einem Schema von der Anlage haben. Ich will aber oben noch einen vertikalen Teil mit einem Modulträger eingebaut, dann kann ich da die Analogen Messgeräte einbauen, weil die fast alle da rein passen.

Ich muss mal schauen wie viele Aluprofile in welchen Größen ich auftreiben kann ohne mein Budget zu killen. Ich hatte vor den Äußeren Rahmen, der die Last für den Vakuumkram trägt auf 40er oder 60er Profilen bauen, wenn ich die finde. Die Aufbauten für das Pult würde ich mit 20er bauen. Das Blech ist wahrscheinlich das am schwersten zu finden.

Ich denke da schau ich mal auf den lokalen Schrottplätzen nach Profilen, Blech und wenn ich finde auch Tragschienen. Vielleicht finde ich da auch noch ein paar andere interessante Sachen.
 
Einen 19 Zoll Teil vorzusehen ist nicht verkehrt. Neben der TMP gibt es auch UHV-Sensoren deren Auswerteelektronik 19 Zoll hat.
Wenn du pneumatisch gesteuerte Vakuumventile vorsiehst, dann würde ich dir noch einen kleinen Druckspeicher für den Notfall empfehlen.
Nichts Schlimmeres als undefinierte Zustände in einem UHV-System.
Eine TMP stibt schnell und es macht auch keinen Spass wenn mann Wasserdampf oder Ölnebel aus der Vorpumpe im System hat.

Ich hab früher UHV-Systeme gebaut ... Da ist manches schwarze Magie oder Alchemie ;)
 
Zwar auch nicht ganz so günstig, daraus lässt sich aber alles mögliche als Baukasten bauen.
Wir nehmem immer den Profiltyp-I in 8. Aber das ist ja dir überlassen. Musst nur schauen das die Komponenten zusammen passen.

https://easy-systemprofile.de/

-chris
 
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Das stimmt. Ich habe gebrauchte inficon Sensoren gekauft. Ein bpg 400 und ein pcg 400-s. Die geben alle analoge Signale im Bereich 0-10v aus und werden direkt mit der SPS gelesen denke ich. So spare ich mir die Kosten für die separaten Auswerter, die dann für mich nichts weiter machen als das Signal in eine lineare Spannung umzuwandeln.

Am liebsten würde ich zwar elektronische Ventile benutzen, aber ich denke ich kann mir das nicht leisten. Ich hab nen kleinen kompressor mit Puffer Tank im Keller. Ich werde mal bei Gelegenheit ne Konstruktion machen und hier updaten.
 
Das stimmt. Ich habe gebrauchte inficon Sensoren gekauft. Ein bpg 400 und ein pcg 400-s. Die geben alle analoge Signale im Bereich 0-10v aus und werden direkt mit der SPS gelesen denke ich. So spare ich mir die Kosten für die separaten Auswerter, die dann für mich nichts weiter machen als das Signal in eine lineare Spannung umzuwandeln.
Naja die analoge Auswertung ist da schon etwas anspruchsvoll. Die Ausgangsspannung ist logarithmisch zum Messwert. Nur so kann man ja diesen weiten Bereich in 0-10V abdecken. Da musst du schon ne Betrachtung machen wieviel Bit-Auflösung die Analogeingangskarte braucht. Mit den einfachen integrierten AI einer 1200er-Steuerung mit 10Bit kann es eng werden. Ausserdem sind die Teile auch noch recht hochohmig und somit empfindlich gegen Störeinflüsse. Und für Störeinflüsse sorgt gerne die TMP mit ihrem Controller.

Am liebsten würde ich zwar elektronische Ventile benutzen, aber ich denke ich kann mir das nicht leisten.

Rein elektrische Vakuumventile sind eigentlich auch die Ausnahme. Die pneumatischen Ventile haben auch den Vorteile, dass das Schaltverhalten meist einstellbar ist und du Druckschläge verhindern kannst.

Was willst du Beschichten?
 
Naja die analoge Auswertung ist da schon etwas anspruchsvoll. Die Ausgangsspannung ist logarithmisch zum Messwert. Nur so kann man ja diesen weiten Bereich in 0-10V abdecken. Da musst du schon ne Betrachtung machen wieviel Bit-Auflösung die Analogeingangskarte braucht. Mit den einfachen integrierten AI einer 1200er-Steuerung mit 10Bit kann es eng werden. Ausserdem sind die Teile auch noch recht hochohmig und somit empfindlich gegen Störeinflüsse. Und für Störeinflüsse sorgt gerne die TMP mit ihrem Controller.
Da hast du recht. Ich hab vor, da ich selbst ein bisschen mit Elektronik baue mir eine schaltung mit einem oder mehreren Operationsverstärkern zu bauen, die aus dem Signal zum Beispiel auch noch einen digitalen Fehler Ausgang machen kann, wenn ich will. Außerdem wollte ich auch ne ai Karte benutzen. Nach dem Modell muss ich nochmal in Ruhe schauen.

Außerdem muss ich mir für die Pumpen sowieso noch was überlegen. Ich dachte die TMP und die Vorpumpe bekommen eine Abschirmung aus Blech, aber da muss ich mir das Layout noch mal überlegen.

Rein elektrische Vakuumventile sind eigentlich auch die Ausnahme. Die pneumatischen Ventile haben auch den Vorteile, dass das Schaltverhalten meist einstellbar ist und du Druckschläge verhindern kannst.
Ich weiß, aber das würde mir die Komplexität von einem zusätzlichen Hydraulik, oder Pneumatik System ersparen, das ich überwachen und steuern muss. Ich hab aber auch mal geschaut:
Die Pneumatische Ventile und Schieber sind meistens Welten billiger als rein elektrische.

Was willst du Beschichten?
Mein finales Ziel ist, dass ich Indium-Zinn-Oxid oder transparente, leitende Schichten auf Glas auftragen kann und wenn das klappt soll es weiter gehen Richtung Halbleiter. Ich würde gerne eigene, kleine und simple Chips herstellen können.

Ich weiß dass das ziemlich ambitionierte Ziele sind, aber es geht ja um basteln und ausprobieren.

Einen 19 Zoll Teil vorzusehen ist nicht verkehrt. Neben der TMP gibt es auch UHV-Sensoren deren Auswerteelektronik 19 Zoll hat.
Ich hab gehofft mir die unverschämt teuren uhv gauge controller sparen zu können, da die gauges selbst ja schon relativ saubere Signale rausgeben und man sich die Controller ganz gut selbst bauen kann. Mein Gedanke war zum Teil auch den Eigenbau durch Logik in der SPS ersetzen zu können, aber ein 19-Zoll Teil ist auch vorgesehen.

Wenn du pneumatisch gesteuerte Vakuumventile vorsiehst, dann würde ich dir noch einen kleinen Druckspeicher für den Notfall empfehlen.
Das ist ein guter Tipp jetzt wo ich schon ein bisschen Material shoppen war. Aber mir geht langsam ein bisschen der Platz in meinem ursprünglichen Bauplan aus. Also muss das ganze Ding größer werden als ich dachte.

Eine TMP stibt schnell und es macht auch keinen Spass wenn mann Wasserdampf oder Ölnebel aus der Vorpumpe im System hat.
Ich weiß, aber ich weiß noch nicht genau wie man einen guten ölabscheider und Filter findet, denn die beiden die ich bisher hatte waren nahe nutzlos, oder so schlecht, dass ich einen zweiten Filter bräuchte.

Ich hab früher UHV-Systeme gebaut ... Da ist manches schwarze Magie oder Alchemie ;)
Ja, das hab ich auch mitbekommen.

Zwar auch nicht ganz so günstig, daraus lässt sich aber alles mögliche als Baukasten bauen.
Deswegen ja der Schrottplatz als Bezugsquelle für Profile und manche Sachen.

Wir nehmem immer den Profiltyp-I in 8. Aber das ist ja dir überlassen. Musst nur schauen das die Komponenten zusammen passen.
Ich hab vor den ramen aus 60x60, oder dem zu bauen was ich in die Richtung in die Hände bekomme.
Die Konsole und die Teile die nicht so mechanisch belastet werden wollte ich der Kosten und dem Platz halber aus 40x40 und 20x20 bauen.

Ich würde auf alle Fälle Raten eine horizontale Fläche zu haben und nur fürs HMI, . . . was geneigtes (Kopfteil).
Ja, das hab ich vor. Schon allein, damit ich zum Beispiel den Laptop oder so drauf abstellen kann. Ich werde auch noch einen kleinen vertikalen Teil vorsehen, damit ich meine analogen Backup Messgeräte einbauen kann.
Ich möchte gern Backup probes haben, weil ich die Anlage zur Not auch manuelle herunterfahren können möchte sollte mit der SPS mal was schief laufen.

Klemmen, . . . unter die Tischfläche (die man aufklappen kann) Relais, SPS, HMI im "Kopfteil"
Meinst du die ganze Tischfläche aufklappen? Ich bin am überlegen, ob ich die Schräge und den horizontalen Teil nach vorne aufklappbar mache und mir für den vertikalen Teil hinten eine Tür einbaue.
 
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Das war ein ziemlich langes, kleines Update zum Projekt. Ich möchte jetzt aber trotzdem nochmal ne kleine periphär relevante Frage stellen.

Ich hab jetzt mal ein paar Taster und Leuchten bestellt, die ich verbauen möchte alle sind Eaton/Moeller Rmq Titan in 22mm. Ich hab jetzt rausgefunden, dass eaton dafür auch smartwire DT Module anbietet. Zumindest die Teile die keine Funktion für den Handbetrieb haben könnte ich mir da ein bisschen Aufwand beim verkabeln sparen, wenn ich die halbwegs billig finde. Oder wenn man die Teile hinten auf normale kontaktelemente drauf setzen kann. Mal schauen.

Aber was ich eigentlich fragen wollte ist:
Gibt es da einen genormten, oder vom VDE empfohlenen Weg, wie man Kabel bezeichnet und beschriftet? Ich hab zwar einen Brother Drucker der auf Schrumpfschlauch drucken kann, aber ich finde das ein bisschen aufwändig.
Und ich frage nach einem Standard für die Bezeichnung von Kabeln, weil die clips die man in großen Startersets kaufen kann alle nur zahlen sind.
 
Smartwire würde ich nicht unbedingt verwenden. Das System ist bei standardisierten Pulten gut und spart auch Aufwand.
Bei Änderungen hast du dafür wieder mehr Aufwand in der Software.

Standard für Bezeichnungen ... 10 Konstrukteure 40 Meinungen. :p
Es muss einfach nachvollziebar sein. Ich kenn auch Anlagen bei denen jede Ader, jedes Kabel einfach nur ne Nummer hat. Nicht mein Favourite, aber solagen der Plan stimmt, kann man damit leben. Wenn es die billigste Lösung für dich ist, dann ist das schon ok.
 
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Smartwire würde ich nicht unbedingt verwenden. Das System ist bei standardisierten Pulten gut und spart auch Aufwand.
Bei Änderungen hast du dafür wieder mehr Aufwand in der Software.
Stimmt eigentlich, aber ich arbeite in einem Betrieb wo sowas zum Teil eingesetzt wird mit smartwire nach IP Gateways, um mit der SPS 500m weiter zu kommunizieren und da ich eigentlich Softwareentwickler bin, aber auch IT Support und Troubleshooting für alle Arten von Netzwerkproblemen mache dachte ich, da ich das ganze nur als Hobby mache kann ich mich mit dem Zeug ein bisschen vertraut machen damit ich im Zweifel zurecht komme.

Standard für Bezeichnungen ... 10 Konstrukteure 40 Meinungen. :p
Eigentlich wie bei allem was man im Handwerk, oder der Industrie macht.

Es muss einfach nachvollziebar sein. Ich kenn auch Anlagen bei denen jede Ader, jedes Kabel einfach nur ne Nummer hat. Nicht mein Favourite, aber solagen der Plan stimmt, kann man damit leben. Wenn es die billigste Lösung für dich ist, dann ist das schon ok.
Also ist das egal, Hauptsache es ist konsistent...
Ich hab Schaltpläne Lesen und auf Papier zeichnen in der Schule damals gelernt, also bin ich da ein bisschen eingerostet. Ich werd wahrscheinlich für die Planung dann qelectrotech benutzen, weil ich zu geizig bin mir für so ein Projekt extra eplan, oder was anderes zu kaufen. Ich werd mal schauen was da der standard ist und das einfach übernehmen denke ich.
 
Für meine kleinen Heimprojekte nutz ich SPlan zum Zeichnen der Schaltpläne.
qelectrotech schau ich mir auch immer mal wieder an, werd aber nicht so richtig warm damit.
Ist aber schon interessant was die im Lauf der Jahre auf die Beine gestellt haben.

Zusätzliche analoge Messgeräte … Naja, sicherlich nützlich. Aber:
Ein Grundsatz bei UHV ist so wenig Anschlüsse und Verbindungen wie möglich.
Und ein zweiter Grundsatz ist so wenig undefinierte Volumen wie möglich.
Daher einfach mit Sensoren mit Anzeigen oder zusätzliche Prozessanzeigen nehmen.
Mich hat ein undichter Sensor schon Tage an Fehlersuche gekostet. War im Prinzip eine interne Undichtheit und dadurch eigentlich „nur“ ein zusätzliches Volumen. Wenn die TMP dann aber 40s anstelle von 7s braucht, dann ist es nervig.
Das selbe Thema bei Schweißnähten. Ein Chef von mir wollte mal Geld sparen und hat ne Prüfkammer schweißen lassen.
Haben wir langfristig nie richtig dicht bekommen. Nach einigen Jahren wurde die Kammer doch wieder aus dem Vollen gefräst.
 
Für meine kleinen Heimprojekte nutz ich SPlan zum Zeichnen der Schaltpläne.
qelectrotech schau ich mir auch immer mal wieder an, werd aber nicht so richtig warm damit.
Ist aber schon interessant was die im Lauf der Jahre auf die Beine gestellt haben.
Splan hab ich mir noch nicht angeschaut. Ich weiß aber auch garnicht ob das auf Linux läuft. Bei mir ist Linux das Haupt Ding und ich hab ein Windows 10 als vm auf dem Rechner für tia und die anderen automatisierungssachen. Mal schauen ob ich wirklich Bock hab im Zweifel auf der vm zu arbeiten.

Zusätzliche analoge Messgeräte … Naja, sicherlich nützlich.
Ich bin am überlegen ob ich mir nicht gauges kaufe die zusätzlich profibus, profinet, rs485, canopen, gpib oder was anderes sprechen, dann könnte die sps an den Bus beklemmt werden und das normale interface bleibt mir für einen oder mehrere Eigenbau Controller. Aber da ist devicenet das einzige was ich günstig auf ebay finden kann.

Es geht mir insgesamt darum, dass ich meine Anlage noch immer fahren kann wenn die SPS doch mal scheiße machen sollte und da alte, analoge Messgerät ziemlich billig sind dachte ich das sei ne gute idee.

Daher einfach mit Sensoren mit Anzeigen oder zusätzliche Prozessanzeigen nehmen.
Du meinst also nen Gauge controller, oder ein Gauge mir display eingebaut? Das wäre beides sehr geil, aber ich bin relativ sicher das ich sowas nicht ohne weiteres von Ebay bekomme. Das UHV Zeug ist selbst Gebraucht schon ziemlich heavy für den Geldbeutel und neu muss ich 6-8 Monate auf jedes gauge sparen.

Haben wir langfristig nie richtig dicht bekommen. Nach einigen Jahren wurde die Kammer doch wieder aus dem Vollen gefräst.
Sowas ist für mich leider unobtanium mangels fräsmaschine und mangels großer Alu Blöcke....

Und ein zweiter Grundsatz ist so wenig undefinierte Volumen wie möglich.
Ich fürchte da hast du mich mit Fachbegriffen abgehängt.
 
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Ich hab grad noch eine eher periphär Sache zu fragen. Ich find dieses Sammelschienensystem von Abb (Smissline TP) ziemlich cool, weil so schön clean und einfach und ich weiß dass es vollkommen übertrieben ist das für 5 Sicherungen, und eventuell Motorschutzschalter für die vorpumpe und den Kompressor so ein System einzuführen zumal ich wahrscheinlich nicht mal 3 Phasen haben werde, weil an dem Ort wo das aufgebaut wird nur eine Phase liegt.

Es sei dazu gesagt, ich kaufe das nicht extra dafür, sondern ich hab es mal besoffen bestellt und es liegt seit dem nur in der Ecke und verstaubt.

Denkt ihr sowas kann man unter eine Abdeckung packen, so dass ich die ganzen Sicherungen und das idealerweise in einen kleinen Sicherungkasten installieren kann, anstatt einen Schaltschrank zu benutzen?
 
Ich hab schon "professionelle" Anlagen aus dem Bereich gesehen, die überhaupt keinen Schaltschrank hatten.
Da war die gesamte Elektrik auf ein paar Hutschienen wild im Maschinengestell verteilt. Gesamte Anlage war verkleidet und somit - laut Hersteller - sicher und normgerecht.
Wenn du die Vorschriften zum Berührungsschutz einhältst, dann spricht nix gegen nen Sicherungskasten. Die Steuerspannung würde ich als Schutzkleinspannung ausführen.
Bei solchen Anlagen gibt es immer irgendwelche Kompromisse in Sachen Elektrik.
Ich vermute mal, dass beim Beschichten auch noch Hochspannung ins Spiel kommt und da werden auch irgendwelche Spezialfälle auftauchen.
 
Ich hab schon "professionelle" Anlagen aus dem Bereich gesehen, die überhaupt keinen Schaltschrank hatten.
Da war die gesamte Elektrik auf ein paar Hutschienen wild im Maschinengestell verteilt. Gesamte Anlage war verkleidet und somit - laut Hersteller - sicher und normgerecht.
Wenn du die Vorschriften zum Berührungsschutz einhältst, dann spricht nix gegen nen Sicherungskasten. Die Steuerspannung würde ich als Schutzkleinspannung ausführen.
Bei solchen Anlagen gibt es immer irgendwelche Kompromisse in Sachen Elektrik.
Ich vermute mal, dass beim Beschichten auch noch Hochspannung ins Spiel kommt und da werden auch irgendwelche Spezialfälle auftauchen.
Da ich das ganze als Privatperson und vollkommen experimentell aufbaue muss ich mich ggf nicht an alle Vorschriften halten und würde wahrscheinlich auch mit einem frei fliegenden Aufbau klarkommen. Aber ich hab Spaß daran sowas zu bauen und neue Sachen zu lernen, weswegen ich das besonders hübsch machen möchte.

Worum sich meine Frage drehte war, dass ich wissen wollte ob ich die smissline tp sammelschiene unter die Abdeckung von einem normalen Sicherungskasten bekommen würde, oder ob ich da lieber einen Schaltschrank nehmen sollte. Ich mein es gibt ja auch von Hager solche Abdeckungen, die man einfach anpassen kann so dass das funktioniert.

Nicht dass ich jetzt Geld für einen Sicherungskasten ausgeben und festellen muss dass der nicht funktioniert denn das wäre Verschwendung wenn ich dann nen Schaltschrank kaufe und der Sicherungskasten steht nur rum.
 
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