Programmierung und Inbetriebnahme eines Motorkabelbaum Prüfstandes

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Vorwort
1.2 Unternehmen

2. Projektbeschreibung
2.1 Kurzbeschreibung
2.1.1 Istzustand der Anlage
2.1.2 Sollzustand der Anlage
2.2 Aufgabenstellung

3. mechanischer Aufbau
3.1 Zustand zu Projektbeginn
3.2 Mechanische Umbauten

4. elektrischer Aufbau
4.1 Zustand zu Projektbeginn
4.2 Elektrische Umbauten

5. TwinCAD Programm
5.1 Zustand zu Projektbeginn
5.2 Programmierung mit TwinCAD

6. Prüfprotokoll
6.1 Aufbau des Prüfprotokolls
6.2 Programmierung in Excel

7. Problemstellungen

8. Quellen

9. Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung

1.1 Vorwort

Diese Dokumentation entstand im Rahmen einer schulischen Weiterbildung zum staatlich geprüften Techniker für Mechatronik am Beruflichen Schulzentrum in Amberg. Der Schwerpunkt der Ausbildung liegt im Bereich der Automatisierungstechnik.

In den Sommerferien zwischen dem ersten und zweiten Schuljahr erfolgt die Durchführung einer praktischen Projektarbeit. Diese hat die Wertigkeit eines Unterrichtsfaches und wird auf dem Zeugnis entsprechend ausgewiesen.

Das der Dokumentation zu Grunde liegende Projekt befasst sich mit der automatischen Prüfung, der in der Firma eigens angefertigten Motorkabelbäumen.

Die Durchführung des Projektes hatte eine Dauer von 3 Wochen und fand im Zeitraum vom 21.07.2014 – 08.08.2014 statt.

Ein vorrangegangener Tag in den Pfingstferien wurde dazu genutzt um die vorhandenen Gegebenheiten genauer zu betrachten und um ein Lastenheft für dieses Projekt zu verfassen.

1.2 Unternehmen

Die Firma B. GmbH ist ein Mittelständisches Unternehmen mit einer Mitarbeiterzahl von rund 300 Mitarbeitern. Der Hauptsitz des Unternehmens liegt in in der Oberpfalz.

Ein BHKW ist eine Anlage welche mit dem Prinzip einer Kraft-Wärme-Kopplung arbeitet und sowohl Strom als auch Wärme produziert. Diese Art der Energieerzeugung ist überall rentabel wo über das ganze Jahr hinweg sowohl die Energie in Form von Strom sowie auch die Thermische Energie genutzt werden kann wie zum Beispiel in Hotels, Wohnanlagen, Schwimmbädern oder Firmen mit Heizbedarf. Als einer der führenden Hersteller von Blockheizkraftwerken bietet die Firma B. energiesparende und umweltschonende Energieversorgungen ihren Kunden an.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 BHKW mit MAN Motor und angebautem Generator

2. Projektbeschreibung

2.1 Kurzbeschreibung

2.1.1 Istzustand der Anlage

Vor Beginn der Projektarbeit erfolgte die Prüfung der Motorkabelbäume händisch, unter Zuhilfenahme eines zweipoligen Spannungsprüfers wurde jeder einzelne Pin auf seine richtige Verdrahtung hin überprüft. Das Motorkabel besitzt 16 Stecker und insgesamt 54 Adern. Für einen durchschnittlichen Prüfvorgang wurden ca. 10-12 Minuten benötigt. Auch die Fehlerträchtigkeit dieses Prüfverfahrens ist vergleichsweise hoch, da es leicht passieren konnte, dass man mit dem Spannungsprüfer mehr als nur einen Pin berührt hat und so eine sichere Pin Belegung nicht mehr gegeben war.

2.1.2 Sollzustand der Anlage

Der Prüfer muss zu Beginn der Prüfung sich mit seinem Passwort einloggen, damit eine falsche Bedienung von nicht unterwiesenen Personen ausgeschlossen werden kann. Anschließend soll der Kabelbaum auf die Prüftafel aufgesteckt werden, auf dem Touch-Display muss die Prüfung ausgewählt und gestartet werden. Wenn ein Fehler auftritt, soll die Anlage die Prüfung stoppen und den Fehler im Display anzeigen. Nach behobenem Fehler muss die Prüfung neu gestartet werden. Abschließend soll ein Excel Dokument als Prüfprotokoll erstellt werden und die Seriennummer des Kabels ausgedruckt werden.

2.2 Aufgabenstellung

Bei einer vorrangegangen Besprechung des Projektes wurden einige Punkte festgelegt welche der Prüfstand erfüllen muss um einen sicheren Prüfvorgang zu gewährleisten. Ebenso wurde zu diesem Termin eröffnet welche Sonderfunktionen noch gewünscht werden. Nach der Besprechung wurde ein Lastenheft mit den geforderten und gewünschten Punkten von mir erstellt und dieses anschließend dem zuständigen Meister übergeben, um sicherzustellen dass auch alles geforderte in schriftlicher Form festgehalten wurde.

Gefordert wurde:

- Den Mechanischen Aufbau zu optimieren, gegebenenfalls erweitern wenn nötig
- Einen Schaltplan erstellen
- Die elektrische Verdrahtung anhand des Schaltplanes aufbauen
- Ein Programm zur Prüfung des Kabels schreiben
- Eine automatische Abspeicherung des erstellten Prüfprotokolls realisieren
- Einen automatischen Ausdruck der Seriennummer des Kabelbaumes erzeugen

3. mechanischer Aufbau

3.1 Zustand zu Projektbeginn

Zu Projektbeginn war bereits ein gewisser Grundaufbau vorhanden in Form eines rollbaren Gestelles mit schräggestellter Arbeitsplatte auf welcher bereits ein Touch-Display und die benötigten Buchsen angebracht waren.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2 Prüfstand zu Projektbeginn

3.2 Mechanische Umbauten

Da am Prüfstand ein Drucker installiert werden musste, der die aktuelle Seriennummer für das Motorkabel ausdrucken sollte, musste dafür eine Halterung entworfen und gefertigt werden. Es handelte sich um einen Brother P-Touch 2430PC. Dieser sollte ergonomisch platziert werden und wurde deshalb neben das Touch-Display geplant. Da hierfür aber keine gerade Fläche gegeben war musste eine Halterung von mir mit dem Programm Autodesk Inventor 2014 gezeichnet und anschließend gebogen werden.

Die Schale wurde so bemessen, dass nach den Angaben auf der Seite des Herstellers, das Gerät nur wenig Spiel von 3mm hat und dennoch leicht zu entnehmen ist. Da bei einer häufigen Prüfung ein hoher Bandverbrauch des Druckers vorherrscht, und somit das Band oft getauscht werden muss. Als Ausgangsstoff diente ein 1,5mm starkes Alu-Blech, dieses wurde nach meinen Maßen ausgeschnitten, welche ich zuvor ermittelte. Anschließend wurden die 2 Bohrungen für die Befestigung an der Tischplatte angezeichnet und gebohrt. Jetzt konnte das Blech in seine Form gebogen werden und anschließend verschweißt werden.

Ein weiterer Punkt war die Anbringung eines weiteren Schaltschrankes für den Mini-PC um diesen vor Beschädigungen zu schützen. Als erstes musste ein passender Schaltschrank ausgesucht werden in welchem der Mini-PC Platz hatte. Nachdem ich den Mini-PC erstmals in Betrieb genommen hatte war sofort klar, dass ein geschlossener Schaltschrank einen zu großen Hitzestau erzeugen würde und somit musste der Schaltschrank umgebaut werden um eine Überhitzung des PC‘s zu vermeiden. Eine Entscheidung war schnell getroffen, es musste sowohl oben als auch unten ein Ausschnitt hinein um einen sauberen Luftaustausch zu ermöglichen. Da an der Unterseite bereits eine Aussparung vorgesehen war wurde diese genutzt jedoch ein wenig durch Kabeldurchführungskämme abgeschottet dass nicht zu viel Staub in das Innere des Schaltschrankes kommen kann. An der Oberseite wurde direkt oberhalb des Mini-PCs eine Aussparung herausgetrennt, sauber entgratet und die Kanten mit Rostschutzfarbe versiegelt. Hier wurde ebenfalls ein Kabeldurchführungskamm angebracht um Schmutz ab zu wehren. Anschließend wurden noch die Befestigungslöcher gebohrt, mit welchen der Schaltschrank am Tisch befestigt werden konnte.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3 Zeichnung des Schaltschrankes

Des Weiteren mussten noch 4 kleine Abstandhalter gedreht werden für die Befestigung des Mini-PCs da dessen Grundplatte nicht eben war, mussten 15mm starke Distanzbuchsen mit einem Durchmesser von 8mm und einer Bohrung von 4,2mm gedreht und gebohrt werden. Diese wurden anschließend mit vier M4er Schrauben auf der Grundplatte des Schaltschrankes befestigt und der PC an diesen aufgehangen.

4. elektrischer Aufbau

4.1 Zustand zu Projektbeginn

Zu Beginn der Projektarbeit war die Verdrahtung von den Buchsen auf dem Steckbord bis in den Schaltschrank gegeben. Die Drähte wurden auch bereits auf die Ein/Ausgangskarten der Beckhoff CX9000 gesteckt, jedoch ohne Schaltplan. Der Stromanschluss des Prüfstandes war auch bereits vorhanden und angeschlossen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

4 Beckhoff CX1000 mit Ein/Ausgangsklemmen

4.2 Elektrische Umbauten

Als erstes wurde die vorangegangene Verdrahtung aus den Karten der CX9000 entfernt um diese von Grundauf neu aufzubauen. Vorangegangen waren meine Überlegungen wie die Ein- und Ausgänge beschalten werden sollten und in welcher Reihenfolge. Anhand dieser ersten Überlegungen habe ich einen Schaltplan angefertigt und begonnen jeden Draht per Durchgangsprüfer zuzuordnen um diese dann anhand meines Schaltplanes in die Ein und Ausgangskarten zu stecken. Hierbei wurde schnell klar, dass einige der vorhandenen Drähte viel zu kurz bemessen wurden, somit musste ich diese nach und nach ersetzen. Bis eine vollständige Verdrahtung gegeben war.

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