Variable Gestaltung

Ulrich Speidel, Applikations-Entwickler Client-Server, Projektleiter ATEC GmbH Automatisierungstechnik, Freiburg

Ein internationaler Konzern entwickelt und fertigt in einem deutschen Werk Scheibenwischermotoren für Kraftfahrzeuge. In der Entwicklungsphase und auch parallel zur Produktion unterzieht das Unternehmen die Elektromotoren Dauer- und Lebenszeitprüfungen. Dabei werden beispielsweise die Funktionen zu Beginn und nach einer bestimmten Anzahl von Motorenumdrehungen überprüft. Während eine erste Prüfanordnung allein den Wischermotor über eine Belastungssimulation testet, prüft die zweite Anordnung die gesamte Wischeranlage im Nass- und Trockenlauf.

Die Software für diese Prüfplätze wurde von der ATEC GmbH, Freiburg i. Br., erstellt und implementiert. Sie steuert, überwacht und verwaltet die Dauerlauf- und Lebenszeitprüfung der Produkte. Überdies gestattet die Software über grafische Editoren, die Prüfabläufe spezifisch zusammenzustellen. Die Überwachung des Prüfablaufs umfasst alle sicherheits- und qualitätsrelevanten Parameter. Sämtliche anfallenden Messdaten werden protokolliert und zyklisch an ein übergeordnetes Host-System weitergeleitet. Dazu ist der Prüfplatz über ein Netzwerk mit einem Server verbunden. An Arbeitsplatz-PCs – ebenfalls mit dem Rechner des Prüfplatzes verbunden – lässt sich der Prüfablauf konfigurieren und verfolgen. Ein Prüfsystem besteht aus einem Steuerungsrechner und bis zu 12 Prüfplätzen.

Um die Kosten des Prüfbetriebs niedrig zu halten und die Prüfabläufe so effizient und einfach wie möglich durchzuführen, wurden bei der Software-Erstellung folgende Anforderungen umgesetzt:

Die Software zur Simulationsbelastung des Scheibenwischermotors und jene für den Nass- und Trockenlauftest sind ähnlich aufgebaut. Beide ermöglichen eine Vielzahl von Optionen, die vom Anwender über einen Prüfprogramm-Editor individuell zusammengestellt werden. Je nach Automobilhersteller ergeben sich dabei ganz unterschiedliche Anforderungen. Dies betrifft etwa die Zahl der notwendigen Wischvorgänge, die Umgebungsbedingungen und die Grenzwerte für einzelne Parameter. Weiterhin werden die zu erfassenden Verwaltungsdaten (Motorparameter) und die Dokumentation der Ergebnisse entsprechend der Kundenanforderungen konfiguriert. Dies alles erfolgt über selbsterläuternde Bildschirmmasken; Programmierkenntnisse sind nicht erforderlich.

Der Prüfablauf lässt sich mit der Software sehr variabel gestalten und beliebig erweitern. So lassen sich neue Wischermotoren-Typen und zusätzliche Elemente in der Prüfanordnung, etwa eine Klimakammer, einbinden und konfigurieren. Ist schließlich die Konfiguration einer bevorstehenden Dauerlaufprüfung beendet, testet die Software das erstellte Prüfprogramm automatisch auf logische Fehler. Hohe Flexibilität ergibt sich für die Software auch durch eine von der Hardware unabhängigen Schicht, die zwischen dem Steuerungs-PC und den Bus-Systemen als Software-Schnittstelle eingefügt ist und die einzelnen Befehle übersetzt. Deshalb erfolgt die Konfiguration des Prüfablaufs unabhängig von der eingesetzten Hardware. Das hat beispielsweise den Vorteil, dass auch dann nur einmal konfiguriert werden muss, wenn für verschiedene Prüfplätze unterschiedliche Hardware zum Einsatz kommt.

Entsprechend der individuellen Konfiguration steuert die Software den Prüfablauf. Bei der Aktorik betrifft dies etwa das Schalten der einzelnen Elektro-Motoren, Wasserventile und Magnetbremsen sowie zusätzliche Komponenten (z.B. Klimakammer). Für die Sensorik veranlasst die Software, dass z.B. Strom, Spannung, Drehmoment, Temperatur, Motordrehzahl und Wischwinkel gemessen werden. Zur Impuls- und Datenübertragung stehen digitale und analoge Ein- und Ausgänge zur Verfügung. Zusätzlich zu den Eingabe/Ausgabe-Komponenten enthält das System für schnelle Vorgänge einen Inline-Controller mit eigenen E/A-Komponenten. Ganz gleich, wie ausgelastet der Steuerungs-PC auch sein mag: Der Inline-Controller gibt zum richtigen Zeitpunkt Signale und nimmt Daten auf, die dann über den Interbus an den Steuerungs-PC geleitet werden.

Anhand der erhaltenen Messdaten überwacht die Software den Prüfablauf. Dazu vergleicht sie für ausgewählte Parameter die Ist-Werte mit den frei einstellbaren Grenzwerten. Wird ein Grenzwert erreicht, erhöht die Software je nach Konfiguration das Messintervall oder schaltet die Prüfanlage ab und gibt eine Fehlermeldung aus (mehrstufige Grenzwertüberwachung). Wichtige Ereignisse wie Start, Fehler und Bedienereingriffe (z.B. Änderung von Grenzwerten oder am Prüfablauf) protokolliert das System.

Auf dem Steuerungs-PC des Prüfplatzes werden die Messdaten laufend zwischengespeichert. In vorgegebenen Zeitabständen erfolgt die Sicherung und Archivierung der Daten. Dazu ist der Steuerungs-PC des Prüfplatzes über das Ethernet mit einem zentralen Server verbunden. Die Datensicherung erfolgt also nicht auf dem Steuerungs-PC, sondern innerhalb des Windows-Firmen-Netzwerks. Unternehmensspezifische Verwaltungsdaten wie Motor-Nummer oder Prüfungs-Nummer werden mit den Daten der Prüfung verknüpft. Das Ergebnis sind ASCII-Dateien, die sich einfach in Excel importieren lassen.

Software-Lösungen, die auf herkömmlichen Betriebssystemen basieren, führen in vielen Fällen zu eingeschränkter Stabilität und mangelnder Betriebssicherheit der automatisierten Qualitätsprüfung. Fehlende Echtzeitfähigkeit kann ein weiterer Nachteil sein. Aus diesen Gründen haben sich der Hersteller der Scheibenwischermotoren und ATEC entschieden, den Steuerungs-PC mit dem Betriebssystem QNX auszustatten.

Mit der vorgestellten Lösung kann das Unternehmen die Dauerlaufprüfung seiner Scheibenwischermotoren automatisch und deshalb permanent überwachen. Das Betriebssystem QNX ermöglicht dabei eine hohe Prozessstabilität und Datensicherheit. Flexibilität ergibt sich, weil mit der erstellten Software verschiedene Prüflinge getestet werden können, wobei sich unterschiedliche Anforderungen berücksichtigen lassen. Die Ergebnisse der Prüfungen werden in Prüfprotokollen festgehalten und grafisch dargestellt. Vielerlei Optionen und Parameter können von einem Windows-Arbeitsplatz-PC konfiguriert und gesteuert werden.

Die ATEC GmbH als ausgewiesener Partner für individuelle Software-Lösungen in den Bereichen Qualitätssicherung und Automatisierungstechnik hat in diesem Projekt nicht nur die Software erstellt und implementiert, sondern ebenfalls maßgeblich das Bus-Konzept mitentworfen. Das Unternehmen besitzt langjährige Erfahrung in kundenspezifischen Projekten für mittelständische Betriebe und internationale Konzerne. Dies gibt den Kunden die Sicherheit, die für sie passende Lösung zu erhalten. Das Angebot reicht von der Beratung über die Planung bis hin zur Realisierung (in Zusammenarbeit mit Partnerunternehmen auch im Hardware-Bereich). Wartung, Pflege und Weiterentwicklung bestehender Anlagen sowie Schulungen gehören ebenfalls zum Leistungsspektrum der ATEC GmbH.

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