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Die Erfindung betrifft ein Testverfahren zur Überprüfung von berührungslos arbeitenden Sensoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Im Stand der Technik wird zum Beispiel in der
DE 10 2018 102 905 A1 beschrieben, dass berührungslos arbeitende Näherungssensoren im Bereich einer Fertigungsstraße Verschmutzungen durch Öl, Späne oder dergleichen ausgesetzt sein können. Zur Überprüfung von Näherungssensoren wird ferner nach der
DE 10 2018 119 107 A1 ein Verfahren eingesetzt, mit dem eine Fehlerbedingung basierend auf einem Vergleich zwischen aktuellem und vorherigem Signal in Abhängigkeit von Parametern bestimmbar ist. Zu den Parametern zählt zum Beispiel der zu erwartende Rauschpegel des Signals.
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Zudem ist aus der
DE 10 2018 129 944 A1 ein Verfahren zur Überwachugn eines Automatisierungssystems bekannt, bei dem ein erster Sensor Automatisierungsdaten und mind. ein zweiter Sensor Umgebungsdaten misst, wobei unter Verwendung der Umgebunsdaten die Einstellungen des ersten Sensors geändert werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Testverfahren vorzuschlagen, mit dem die Qualität in einem Fertigungsprozess unter Verwendung berührungsloser Sensoren verbessert werden kann.
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Die Aufgabe wird, ausgehend von einem Testverfahren der eingangs genannten Art, durch die die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
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Das erfindungsgemäße Testverfahren dient der Überprüfung berührungslos arbeitender Sensoren, vor allem induktiver Sensoren. Es kann aber auch für andere berührungslos arbeitende Sensoren wie kapazitive Sensoren, optische Sensoren, Magnetsensoren bzw. Sensoren, die über Magnetowiderstandseffekte arbeiten, usw. eingesetzt werden.
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Das Verfahren ermöglicht eine digitale Automatisierung und stellt hierfür ein Testsystem bereit, das als IO-Link-System ausgebildet ist, um auch die Kommunikation zwischen Sensoren und Kontrollvorrichtung, d.h. Steuerung und/oder Regelung, zu realisieren. Das IO-Link-System umfasst einen IO-Link-Master zur Weiterleitung und Übertragung der Kommunikation zwischen IO-Link-Geräten bzw. -Sensoren und der Steuerung. Der IO-Link-Master bildet daher die Schnittstelle zur Steuerung und einem Datenlogger. Ein wesentlicher Vorteil besteht auch darin, dass das IO-Link-System bei fehlgeschlagener Kommunikation auch erneut Signale wiederholen und dadurch die Datenübertragung sicherstellen kann. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch mit anderen Kommunikationssystemen als IO-Link betrieben werden und eine Anbindung von Sensoren und/oder Aktoren oder dergleichen an ein Automatisierungssystem bewerkstelligen.
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Zudem zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren gerade dadurch aus, dass als IO-Link-Geräte in dem System entsprechend auch IO-Link-Sensoren statt einfachen binären Sensoren verwendet werden. Vorgeben ist ein Messwertbereich für die zu erwartenden Messwerte, der für die Auswertung relevant ist, die mit dem Testverfahren betrieben wird.
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Eine weitere Besonderheit des Testverfahrens besteht darin, dass die Messdaten über ein Zeitintervall mittels eines Datenloggers gespeichert werden, der mit dem IO-Link-Master verbunden ist. Damit ist es möglich, auch größere Datenmengen, die bei einem Fertigungsprozess generiert werden, zu verarbeiten. Das erfindungsgemäße Testverfahren macht sich dies zunutze, weil diese Datenmenge wichtige Anlageninformationen über den Fertigungsprozess, dessen Ausführung und den Zustand der Geräte beinhaltet. Die Auswertung ermöglicht daher nicht nur eine besondere Qualitätssicherung und Prozesssicherheit, sondern es können auch Wartungsintervalle präziser und auf den Einzelfall abgestimmt werden. Eine vorbeugende Instandhaltung kann aus einer solchen Auswertung gern, der Erfindung initiiert werden.
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Gespeichert werden die Daten zum Beispiel im Datenlogger, wenn dieser einen auslesbaren Speicher besitzt. Der Datenlogger kann je nach Ausführungsform mit einem Wechselspeicher, etwa einer SD-Karte oder USB-Stick ausgerüstet sein. Eine solche Ausführungsform bietet sich an, wenn der Wechselspeicher für spätere Auswertungen entnommen werden soll. Denkbar ist auch, dass eine Anbindung an einen weiteren Rechner mit einem Speicher, insbesondere die Anbindung an eine Cloud vorgesehen ist, sodass die Datenmenge dort abgelegt und gegebenenfalls weiter ausgewertet werden kann. Die Verarbeitung großer Datenmengen kann in vorteilhafter Weise von einem IO-Link-System mit Datenlogger auch bei fortlaufender Erhebung der Daten durchgeführt werden. Auch eine Echtzeitauswertung ist möglich.
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Allgemein sieht das erfindungsgemäße Testverfahren vor, dass eine Auswerteeinrichtung bereitgestellt wird, um die Daten auszuwerten. Als Auswerteeinrichtung kann der Datenlogger bzw. die speicherprogrammierbare Steuerung, die direkt mit dem Port eines IO-Link-Masters verbunden ist, dienen. Der Datenlogger kann auch als Controller oder Zusatz-Steuerung ausgebildet sein, bzw. die Daten können auch über einen Datensplitter oder dergleichen an eine weitere Steuerung geleitet werden. Denkbar ist zudem, dass die Steuerungen eine Recheneinheit zur Auswertung aufweisen. Darüber hinaus können die Daten auch an eine Cloud übermittelt werden, um dort gegebenenfalls über ein Rechenzentrum bzw. eine Großrechenanlage die Daten auszuwerten.
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Erfindungsgemäß wird mit dem Sammeln bzw. Speicher von Messdaten ein Prozessverlauf protokolliert, d.h. es wird eine Menge an Daten im zeitlichen Verlauf dargestellt. Durch die Auswertung können somit auch Trends in den Prozessverläufen ermittelt werden. Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft ermitteln, ob sich zum Beispiel nicht nur der Zustand eines Werkzeugs bei der Fertigung verändert hat, sondern auch, ob sich zum Beispiel der Zustand eines Sensors geändert hat, mit dem der Prozessablauf überwacht bzw. vermessen wird. Überwacht werden kann aber anstelle eines Werkzeugs grundsätzlich genau auch ein Werkstückhalter. Zum einen kann sich freilich bei einem Fertigungsprozess der Zustand eines Werkzeugs ändern, sei es durch Abnutzung, Verschmutzung oder -bei rotierenden Werkzeugen oder Werkstückhalterungen einer Werkzeugmaschine- durch Änderung seines Planlaufverhaltens (etwa durch Unwucht nach Abnutzung).
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Ein Sensor überwacht in einem Fertigungsprozess zum Beispiel die Position oder das Bewegungsverhalten von Werkzeugen oder Werkstücken. Zum anderen ist nun aber auch der Sensor im Fertigungsprozess Abnutzungen und Verschleiß, insbesondere aber auch Verschmutzungen ausgesetzt, welche seine Messung beeinflussen können. Da die Sensor-Messdaten für die Steuerung bzw. Regelung des Prozesses benutzt werden, bedeutet dies, dass die Prozessqualität, etwa bei der Fertigung, unmittelbar von den Sensordaten abhängen kann, etwa bei der Positionierung eines Werkzeugs relativ zum zu bearbeitenden Werkstück. Das erfindungsgemäße Testverfahren versucht zu berücksichtigen, dass die Sensoren unter dem Einfluss des Fertigungsprozesses stehen und auch bei im Grunde gleichen Umgebungsbedingungen die Messwerte aufgrund des veränderten Sensorzustands (etwa durch Verschmutzungen außen am Sensor) abweichen können. Bei berührungslos arbeitenden Sensoren macht sich dieser Einfluss, was erfindungsgemäß angewandt wird, in einem Trend bemerkbar, indem die Messwerte zum Beispiel mit der Zeit in einer bestimmten Richtung driften.
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Liegen die Messwertabweichungen in einem bestimmten Toleranzbereich, so sind sie möglicherweise durch statistische oder systematische Fehler bedingt. Ein Trendverhalten in einer bestimmten Richtung spricht aber im Allgemeinen meistens dagegen, dass die Abweichung rein statistisch bedingt ist.
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Zudem treten sogenannte Out-of-Range-Werte, die also außerhalb des hinterlegten, zu erwartenden Messbereichs liegen, auch immer wieder im regulären Betrieb auf, wenn bei einer Serienfertigung ein Einzelprozess abgeschlossen ist. Zum Beispiel wird ein Werkzeug relativ zum Werkstück bewegt und vorübergehend in eine Ruheposition verfahren, die außerhalb des eigentlichen Bearbeitungsbereichs liegt. Wird also eine solche Out-of-Range-Position angefahren, so bedeutet dies gleichzeitig, dass das Ende des überwachten Einzelprozesses angezeigt wird.
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Die Zeitdauer eines Einzelprozesses kann also so definiert werden, dass sie zwischen zwei Out-of-Range-Positionen liegt. Die Out-of-Range-Positionen können natürlich auch genauer festgelegt sein und einen speziellen Wert des zu erwartenden Messbereichs darstellen.
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Im Rahmen der Erfindung hat sich herausgestellt, dass, sobald derartige Einzelprozesse immer langsamer ablaufen, dies ein Zeichen für einen anstehenden Wartungsbedarf ist. Neben der Zeitdauer können aber auch andere Messdaten hierfür grundsätzlich verwendet werden. Sie liefern eine Charakteristik für den Ablauf eines Produktionsprozesses.
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Eine Auswertungsmöglichkeit besteht darin, eine betragsmäßige Abweichung der Messdaten eines oder mehrerer Einzelprozesse jeweils von einem gespeicherten Mittel- oder Erwartungswert zu bestimmen und mit einem vorgegebenen Grenzwert zu vergleichen. Aufgrund statistischer bzw. systematischer Fehler kann es zu Abweichungen bei den Messdaten für charakteristische Messwerte bei Einzelprozessen kommen, und zwar sowohl bei der Messung als auch bei der maschinellen Ausführung des Prozesses. Zudem kann es zu tatsächlichen Abweichungen kommen, die nicht nur durch die Ungenauigkeit der Messung selbst verursacht sind, sondern Fehler im Prozessablauf darstellen. Treten diese aber nur vereinzelt auf oder sind nur sehr gering, sodass angesichts des Prozessergebnisses eine gewisse Toleranzgrenze nicht überschritten wird, so muss gegebenenfalls nichts unmittelbar unternommen werden. Wird eine Toleranzgrenze aber überschritten, so ist ein Eingreifen notwendig. Denkbar wäre es, zwei Toleranzgrenzen zu definieren:
- - eine niedrigere Schwelle, bei der z.B. kein unmittelbares Eingreifen notwendig ist, aber ab der eine Wartung der Anlage innerhalb eines bestimmten Zeitraums fällig wird;
- - eine höhere Schwelle, bei der ein baldiges oder sofortiges Eingreifen notwendig wird, etwa eine Säuberung des Sensors.
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Fehler, die typischerweise bei derartigen Prozessen, insbesondere Fertigungsprozessen auftreten können, sind z.B. durch Verschmutzen von Sensoren durch Späne, Schmierstoffe bzw. Kühlschmierstoffe bedingt, welche beim Bearbeiten von Werkstoffen, gerade bei der spanenden Bearbeitung, auftreten.
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Als Grenzwert oder Schwelle kann z.B. ein 90%-Konfidenzband eingesetzt werden. Denkbar ist auch, die Standardabweichung oder Varianz für die Definition eines Grenzwertes festzulegen. Die Wahl hängt unter anderem davon ab, welche Toleranzgrenzen bei den Einzelprozessen verlangt werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird dann ein Warnsignal abgegeben, insbesondere ein Wartungsbedarfssignal, wenn die Messdaten, die im zeitlichen Verlauf aufgezeichnet werden, im Vergleich mit einer Sollwert-Kurve, die vorgegeben ist, um einen bestimmten Grenzwert mindestens zweimal abweichen, damit keine Verwechslung mit statistischen Ausreißern erfolgt. Eine solche Sollwert-Kurve kann vor allem dann verwendet werden, wenn der Prozess z.B. einen zeitlichen Verlauf mit unterschiedlichen Parametern bzw. Messdaten vorsieht, sodass ein Vergleich der Datenkurven und nicht eines Einzelwertes notwendig ist, um beurteilen zu können, ob Abweichungen relevant sind.
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Um im Allgemeinen eine aussagekräftige Statistik zu erhalten, ist in der Regel die Erhebung möglichst großer Datenmengen notwendig. Erfindungsgemäß werden vor allem zeitliche Verläufe eines Prozesses bzw. die Entwicklung von Messgrößen im zeitlichen Verlauf aufgezeichnet. Eine der Hauptanwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht entsprechend auch darin, kontinuierlich betriebene Fertigungsprozesse zu überwachen. Daher sind Zeitintervalle von mindestens einem Tag, insbesondere von einem Monat typischerweise geeignet, um statistisch relevante Daten zu erhalten, statistische oder systematische Fehler abschätzen zu können und um auch abschätzen zu können, wie eng oder breit ein Konfidenzband gewählt werden darf, um Fehler, einen Wartungsbedarf oder dergleichen rechtzeitig erkennen zu können.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der anhand von aufgezeichneten Messdaten mitverfolgte Prozess in Einzelprozesse aufgeteilt. Diese Aufteilung kann anhand der Messdaten allein durchgeführt werden, indem die Abschnitte zwischen den regelmäßig auftretenden Out-of-Range-Werten als Einzelprozesse gewertet werden. Auf diese Weise entsteht eine Vielzahl an Einzelprozessen, bei denen im Vergleich zueinander jeweils die gleichen Arbeitsschritte durchgeführt werden. Daher sind die Einzelprozesse jeweils miteinander vergleichbar und sollten im Grunde zur Beibehaltung eines konstanten Qualitätsergebnisses und einer konstanten Produktionsleistung gleich ablaufen. Neben statistischen Abweichungen sorgen aber Verunreinigungen, Abnutzungen und sonstige durch den Betrieb bedingte Beeinträchtigungen dafür, dass die Einzelprozesse gerade nicht gleich ablaufen. Zum Beispiel können gerade Trend-Verläufe Anzeichen sein, dass nach einer gewissen Zeit Wartungen bzw. Instandhaltungen notwendig sind. Hierzu können Grenzwerte festgelegt werden, die auch bei einem kontinuierlichen Trend nicht überschritten werden sollen, ohne dass es ein Eingreifen (unmittelbare Reparatur, Austausch von Teilen, Reinigung, Wartung usw.) zur Folge hätte.
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Bei manchen Fertigungsprozessen kann es als Anzeichen für eine fällige Wartung angesehen werden, wenn die Einzelprozesse zur Durchführung eines Prozessschrittes im Trend-Verlauf immer länger und länger dauern, z.B. weil ein Näherungssensor, der für die Positionierung eines Objekts (z.B. eines Werkstücks oder Werkzeugs) zuständig ist bzw. diese überwacht, längere Zeit benötigt, um das Objekt zu erfassen und dessen Position festzustellen. Zuweilen erfolgt die eigentliche Messung dann auch ungenauer.
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Bei einer Ausführungsvariante der Erfindung kann auch die Wahrscheinlichkeitsverteilung für das Auftreten bestimmter Messdaten über die Zeit bestimmt werden. Da zu Beginn bzw. am Ende eines Einzelprozesses mit einem bestimmten Messwert bzw. bestimmten Messdaten zu rechnen ist, der sonst in der Regel nicht vorkommt, kann auch aus der Wahrscheinlichkeitsverteilung bestimmt werden. Als Werkzeug kann hierfür ein Kerndichteschätzer verwendet werden, d.h. es wird mit statistischen Methoden eine Wahrscheinlichkeitsverteilung einer Zufallsvariablen abgeschätzt. Denkbar ist je nach Vorgang, den Bereich zwischen zwei Minima der Wahrscheinlichkeitsverteilung als Einzelprozess festlegen zu können, zum Beispiel, weil die Out-of-Range-Werte gegebenenfalls nur dort auftreten.
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Je nach Ausführungsbeispiel der Erfindung können verschiedene Verschaltungen realisiert werden:
- Das IO-Link-System umfasst zunächst stets einen IO-Link-Master, der die Schnittstelle zwischen der Steuerung und den angeschlossenen Sensoren darstellt. Erfindungsgemäß erfüllt diese Steuerung, die unmittelbar an den IO-Link-Master angeschlossen ist, die Funktion des Datenloggers.
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Diese Steuerung als Datenlogger kann vorzugsweise als PLC (programmable logic controller), also als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgebildet sein. Als Datenlogger kann bei einer weiteren Ausführungsvariante auch ein Controller eingesetzt werden.
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Die Sensoren können direkt an die Ports des IO-Link-Masters angeschlossen sein. Die Schaltung sieht demensprechend dann vor, dass der IO-Link-Master einerseits mit dem Datenlogger über einen separaten Anschluss (hier z.B.; Ethercat-Port) verbunden ist, andererseits über einen separaten Anschluss als Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit dem IO-Link-Sensor bzw. den IO-Link-Sensoren. Die Datenübertragung vom Sensor zum Datenlogger erfolgt über den IO-Link-Master. Der Datenlogger kann einen Wechseldatenträger (z.B. eine SD-Karte) umfassen, um die Daten zu speichern. Eine Ausprägung mit internem Speicher ist auch denkbar. Die Kommunikation erfolgt über den IO-Link-Master über einen Daten-Bus, hier z.B. Ethercat. Der Datenlogger kann eine oder mehrere IODDs (Geräteinformationsdateien), das/die z.B. auf der SD-Karte gespeichert ist/sind, in den eigenen Speicher laden und so die für das Sammeln und Speichern notwendigen Gerätedaten erhalten. Zudem ist ein Programm vorinstalliert, z.B. wie es unter dem Handelsnamen „Codesys“ bekannt ist, um dem Anwender eine integrierte Entwicklungsebene schaffen zu können, in der eine Oberfläche für Automatisierungsvorgänge schaffen kann.
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Sofern bei einem Ausführungsbeispiel die IO-Link-Sensoren bereits in der Anlage verwendet werden, welche aber nur für die Erfassung des binären Schaltsignals genutzt werden, kann für die Erfassung der IO-Link-Daten ein Datensplitter genutzt werden. Der Datensplitter ist dann unmittelbar am IO-Link-Master angeschlossen. Der Datensplitter umfasst eine Art Weiche in Form z.B. eines Y-Kabels: Er empfängt vom Sensor, der an den Datensplitter angeschlossen ist, die IO-Link-Daten. Gleichzeitig umfasst der Datensplitter einen binären Schaltausgang zu einer weiteren Maschinensteuerung hin. Die Stromversorgung des IO-Link-Sensors wird über diese Verbindung zwischen dieser Steuerung und dem entsprechenden Sensor durch diese Steuerung übernommen.
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Der IO-Link-Datensplitter ermöglicht eine Auskopplung von Sensorinformationen bzw. Daten über den IO-Link-Master. Die IO-Link-Daten, die vom Sensor herrühren, werden aufgetrennt und es können parallel IO-Link-Daten zum Datenlogger und ein einfaches binäres Schaltsignal zur vorhandenen Steuerung (PLC) geschickt werden. Diese Steuerung kann weiterhin entsprechend die höheren Kontrollfunktionen (eigentliche Steuerung und/oder Regelung anhand der Sensordaten) übernehmen.
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Die Verwendung eines Datenloggers in Kombination mit IO-Link-Sensoren bietet eine Reihe von Vorteilen:
- - Anschließen, Austauschen und Ergänzen von Sensoren, Aktoren oder sonstigen Geräte erfolgt per Plug&Play, was die Flexibilität erhöht,
- - durch das Datenloggen können auch Daten schnell ablaufender Prozesse erfasst und gespeichert werden, was die Maschinensteuerung entlastet.
- - Es ist möglich, den Wechseldatenträger zu entnehmen oder die Daten an eine Cloud zu übertragen und anschließend separat auswerten zu lassen.
- - Die Daten enthalten grundsätzlich Informationen über den Zustand einer Maschine bzw. Anlage sowie über die Produktionszeiten, insbesondere die Zeitdauer von Einzelprozessen.
- - Zeitersparnisse und Vereinfachung für Wartungsarbeiten und Geräteaustausch sind hiermit ableitbar.
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Die Stromversorgung des IO-Link-Masters erfolgt bei einer Ausführungsform direkt über ein separates Netzteil (in Regel 24V DC Versorgungsspannung), an welches zusätzlich aber auch der Datenlogger angeschlossen sein kann.
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Bei einem Nachrüsten bzw. Umrüsten auf das erfindungsgemäße Testverfahren können zum Beispiel vorhandene binäre Sensoren vorteilhafterweise durch IO-Link-Sensoren am gleichen Ort ausgetauscht werden, was aufgrund der in der Regel vergleichbaren Baugröße meistens möglich sein sollte, solang z. B. der Schaltabstand einhaltbar ist. Bestehende IO-Link-Sensoren können in vorteilhafter Weise im Allgemeinen weiterverwendet werden.
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Ausführungsbeispiele:
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend unter Angabe weiterer Einzelheiten und Vorteile näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
- 1: ein schematischer Schaltungsaufbau zur Realisierung des Testverfahrens gem. der Erfindung mit einer PLC als Datenlogger,
- 2: ein schematischer Schaltungsaufbau zur Realisierung des Testverfahrens gem. der Erfindung mit einer PLC als Datenlogger und einer weiteren Steuerung, welche binäre Schalteingänge benötigt,
- 3: eine Darstellung einer Datenerhebung über einen bestimmten Zeitraum mit Unregelmäßigkeiten,
- 4: eine Darstellung der Häufigkeitsverteilung von Einzelprozess-Längen, sowie
- 5: die Darstellung eines Konfidenzbandes mit Prozessvergleich.
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1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Schaltung 1 mit einem Datenbus 2 (Ethercat), der wie folgt aufgebaut ist:
- Ein Ethercat-Port eines IO-Link-Masters 3 ist mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung 4 (PLC) verbunden, die als Datenlogger dient. Der Datenlogger 4 ist mit einer möglichen SD-Karte 5 ausgestattet, um die zu erhebenden Datenmengen speichern zu können. Außerdem sind auf der SD-Karte 5 oder in der PLC 4 die IODDs gespeichert, die der Steuerung 4 die notwendigen Geräteinformationen der Schaltung zur Verfügung stellen, und zwar zu bestehenden Geräten als auch gegebenenfalls bezüglich weiterer Geräte, die etwa an ein Ethercat-Port des IO-Link-Masters 3 angeschlossen werden.
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An weiteren Ports des IO-Link-Masters 3 sind Sensoren S1, S2, S3, S4 angeschlossen. Der Master 3 übernimmt die Kommunikation und Datenübertragung zwischen Steuerung / Datenlogger 4 und Sensoren S1, S2, S3, S4.
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Zur Stromversorgung ist ein Netzteil 6 vorgesehen, das selbst an das Stromnetz (230-V-Wechselspannung) angeschlossen ist und der Master 3 und den Datenlogger 4 mit einer 24-V-Versorgungspannung (DC) versorgt.
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2 hingegen zeigt einen ähnlichen Schaltungsaufbau 11 wie 1. Grundsätzlich besteht auch der gleiche Aufbau einer Kommunikationsverschaltung in Form eines Bus 2, bei dem an einem Port des IO-Link-Masters 3 eine speicherprogrammierbare Steuerung als Datenlogger 4 angeschlossen ist. Diese wiederum weist eine SD-Karte als Speicher auf, welche aber auch die IODDs in gespeicherter Form umfasst, um der Steuerung bzw. dem Datenlogger 4 Geräteinformationen übermitteln zu können.
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Außerdem ist eine Stromversorgung in Form eines Netzteils 6 für den Master 3 und den Datenlogger 4 vorgesehen.
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Die Sensoren werden bei der Ausführungsvariante nach 2 aber nicht direkt mit den entsprechenden Ports des Masters 3 verbunden, sondern an einem Port des Masters 3 ist lediglich ein Datensplitter 7 angeschlossen; dieser ist mit einem Y-Kabel 8 verbunden, um einerseits Daten vom IO-Link-Sensor S1 zu erhalten, andererseits an eine bestehende PLC 9 (speicherprogrammierbare Steuerung) Daten umgewandelt für einen binären Schaltungseingang parallel weiterzuleiten. Die Kontrolle der durch die Sensoren S1 überwachten Anlage übernimmt also die Steuerung / PLC 9. Praktischerweise kann über die bestehende Leitung die PLC 9 auch die Stromversorgung der Sensoren S1 übernehmen.
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In 3 ist ein über einen Zeitraum t von 24 Stunden eine Datenerhebung vorgenommen worden, wobei die Häufigkeit r der Zeitstempel für bestimmte Ereignisse eingetragen und über die Liniendichte in diesem Bereich sichtbar sind. Am 18. Februar, ca. um 18:00 Uhr herum ist eine längere Pause entstanden, die als Lücke in dem Diagramm sichtbar ist. Dieses einmalige Ereignis E sticht aus dem üblichen Ablauf heraus und fällt aus den Erwartungsvorgaben eines Konfidenzintervalls heraus. Vielleicht wurde hier der Prozess absichtlich unterbrochen (Teilewechsel), ansonsten liegt vielleicht ein vorübergehender Ausfall vor, der eine Wartung nach sich ziehen muss.
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4 zeigt die absolute Häufigkeit von Zeitintervalllängen zwischen zwei Out-of-Range-Messungen in Minuten. Die Maxima und Minima treten bei regelmäßigen Abständen auf, was auf regelmäßige, gleich lange Einzelprozesse hindeutet.
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5 zeigt im zeitlichen Verlauf t ein Konfidenzband um einen Mittelwert M der Messdatenherum. Die tatsächlich gemessenen Daten D weichen zwar über weite Zeitbereiche vom Mittelwert M ab, jedoch erst zum Zeitpunkt Tc ist eine deutliche, spontane Abweichung zu verzeichnen, die den Prozess als kritischen Prozess kennzeichnet. Es ist ein Wartungs- oder Alarmsignal auszugeben.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Schaltungsaufbau
- 2
- Datenbus
- 3
- IO-Link-Master
- 4
- Steuerung / Datenlogger
- 5
- SD-Karte
- 6
- Netzteil
- 7
- Datensplitter
- 8
- Y-Kabel
- 9
- PLC
- D
- gemessene Daten
- E
- Ereignis
- M
- Mittelwert
- r
- Häufigkeit / Rate
- S1, S2, S3, S4
- IO-Link-Sensoren
- t
- Zeit
- Tc
- Abweichung bei kritischem Prozess
