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IDR 39 (2005) Nr. IV

Prozessdaten-Verwaltungin der modernen

DiamantwerkzeugproduktionG. Weber, P. Irmler

Die zunehmende Globalisierung erfordert einen schnellenZugriff auf Prozessparameter und eine sichere Qualitätskon-trolle bei den Prozessen zur Herstellung von Diamantwerk-zeugen. Dies hat die Dr. Fritsch Sondermaschinen GmbH,Fellbach, in ihrer neuen Maschinen-PC-Verbindung reali-siert.

Moderne Maschinen erforderneine zeitgemäße Bedienung.

Bei einem modernen Maschinen-park ist es oft sinnvoll, die Prozessemit einem Computer zu überwa-chen und zu visualisieren. Auch dieFestlegung der Prozessparameterbzw. Programmabläufe der Maschi-ne geschieht meistens nicht mehr ander Maschine selbst, sondern aneinem angeschlossenen PC.

Auf diesem PC werden die Pro-duktionsdaten auch oft aus Grün-den der Qualitätssicherung archi-viert, so dass die gesamte Produkt-herstellung lückenlos dokumentiertwerden kann.

Die Produktionsmaschine (z.B.eine Sinterpresse oder eine Laser-schweißmaschine) wird dazu überEthernet mit dem Firmennetzwerkoder einem einzelnen Computerverbunden. Wie jeder andere Netz-werkteilnehmer auch bekommt dieMaschine durch den Netzwerkver-walter eine eigene Adresse. Nunkann von jedem Computer auf dieMaschine zugegriffen werden. Dazumuss auf dem PC eine Softwarenamens IPA (Industrielle PC Anbin-dung) installiert sein.

Die IPA-Software ist modular auf-gebaut. Momentan sind zwei Modu-le realisiert, weitere sind in der Pla-nung. Der sogenannte Monitor istfür das Prozessdatenhandlingzuständig. Hier werden hauptsäch-lich die von der Maschine kommen-den Prozessparameter des laufen-den Prozesses visualisiert und

gespeichert. Der "Organizer" ist fürdie Arbeitsprogramme der Produk-tionsmaschine zuständig. Offline-Programmierung, Programmver-waltung und Programm-Übertra-gung sind die Hauptaufgaben die-ses Moduls.

Die Funktion des IPA-Monitors im Detail

Die Hauptaufgabe des IPA-Moni-tors ist es, Daten zu sammeln. ZurAufzeichnung von Messwertenmüssen die Maschine und der PCvorbereitet sein.

Jede Maschine, die mit IPA ver-netzt wird, bekommt eine feste IP-Adresse zugeordnet. In der Maschi-ne wird der Umfang der Datenauf-zeichnung festgelegt, d.h. welcheDaten (Achsen, z.B. Druck, Tempe-ratur) in welchen Einheiten darge-stellt werden sollen. Die von derMaschine gesendeten Daten werdendann visualisiert (Kurven) und inder Datenbank abgespeichert.

Die Sampling-Rate (Zeitintervall,in dem die Daten von der Maschinegelesen werden), kann je nach Pro-zessanforderung eingestellt werden;die Standardgröße ist 1 Sekunde.

Außer den Prozessdaten werdenim IPA-Monitor auch Status-, Feh-ler- und Störmeldungen im Klartextangezeigt.

Ein automatisches Aufzeichnenund Abspeichern des Datenflussesin die Datenbank ist möglich. Mitdem Modul IPA-Monitor könnenauch mehrere Maschinen gleichzei-

1 Aufzeichnung eines Sinterprozesses mit dem IPA-Monitor

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tig aufgezeichnet werden. Bei einemProzesswechsel an der Maschinewird der Prozess automatisch in derDatenbank gespeichert. Der neueProzess wird im Prozessfenster wei-ter dargestellt.

Durch diesen Automatismus ist eszum Beispiel möglich, mit einem PCdauerhaft alle Prozesse aufzuzeich-nen und in die Datenbank abzuspei-chern. Die abgespeicherten Datenkönnen dann später kontrolliert undfalls gewünscht ausgedruckt wer-den.

Ein weiteres Feature ist das auto-matische Wiederverbinden. Hierbeiist der Leitgedanke, die Prozesskon-trolle so zu automatisieren, dasskeine manuellen Eingriffe notwen-dig sind.

Der Anwender kann individuelldie Darstellung der Diagramme wieFarbauswahl, Linienstärke, Aus-wahl der Messdaten einstellen(grundsätzlich werden alle von derMaschine gesendeten Daten in derDatenbank abgespeichert).

Selbstverständlich kann die Be-dienoberfläche in die gängigenSprachen angepasst werden. EineOnline-Hilfe, Druck- und Zoom-funktionen, wie es heutzutage beiWindows-Programmen Standardist, sind ebenfalls vorhanden.

Bei der Darstellung der Messwer-te kann zwischen Kurvenansichtund Tabellenansicht gewählt wer-den. Mit Hilfe eines Prozesszeigerskann jeder Zeitpunkt des Prozessesanalysiert werden. Hierbei wirdauch genau festgehalten, wann eineStörung aufgetreten ist und zu wel-chem Zeitpunkt diese behobenwurde. Zur weiteren Auswertungkönnen die Prozessdaten exportiertwerden (Excel-Format, XML-For-mat).

Die Funktionen des Organizers

Die Aufgabe des IPA-Organizersist die Verwaltung von Parameter-sätzen. Durch die Parametersätzewerden die Sollwerte und Prozess-parameter für einen Programm-ablauf festgelegt.

Mit dem Organizer können Para-metersätze von der Maschine gela-den und in die IPA-Datenbank abge-speichert werden. Ebenso könnenParametersätze aus der Datenbank

direkt zur Maschine gesendet wer-den. Nach Auswahl eines Parame-tersatzes wird dieser in einermaschinenspezifischen Eingabe-maske dargestellt. Dort könnendiese Daten verändert werden.

Wie beim IPA-Monitor wird dieStruktur und der Aufbau der Para-metersätze durch die Maschinebestimmt. Je nach Maschinentypwird durch das gleiche Programm-modul der Parametersatz jeweilsmaschinenspezifisch dargestellt.Dadurch erfolgt bei der Eingabe vonDaten auch gleich eine Überprüfungauf eine korrekte Eingabe. WerdenEingabegrenzen verletzt, wird dasentsprechende Feld farblich gekenn-zeichnet, eine Übertragung zurMaschine ist in diesem Fall nichtmöglich. So ist gewährleistet, dassnur korrekte Parametersätze an dieMaschine geschickt werden und dieMaschine in ihrer Funktion nichtbeeinträchtigt wird.

Neben den Manipulationen wieEinfügen, Kopieren und Löschenvon Programm-Segmenten, kannder Verlauf der Solldaten zur Kon-trolle grafisch dargestellt werden.Kenngrößen wie Anzahl der Seg-mente, Prozessdauer und maximaleWerte können auf einen Blick erfasstwerden.

Durch die Abspeicherung derParametersätze in der Datenbankgibt es im Prinzip keine Speicher-begrenzung, während der Pro-grammspeicher in der Maschinebegrenzt ist. Zudem können zu

jedem Parametersatz Zusatzinfor-mationen in der Datenbank abgelegtwerden. Der Ausdruck eines Para-metersatzes kann zusätzlich zurDokumentation der Produktherstel-lung verwendet werden.

Mit einem integrierten Skript-generator können Verflechtungenzwischen den Eingabegrößen direktnach der Eingabe dargestellt wer-den. Beispielsweise kann aus einemgeänderten Wert für die Formen-größe automatisch die Einträge fürKraft und Flächenpressung in die-sem Segment aktualisiert werden.So werden bei einem erstellten Sin-terprogramm nur durch die Ände-rung der Sinterfläche automatischdie Druckwerte für jedes Segmentneu berechnet.

Trotz der Eigenständigkeit dereinzelnen Module ist das jeweiligeLayout nach dem gleichen Musteraufgebaut. Ähnlich wie im Win-dows-Explorer sind die einzelnenMaschinen jeweils als übergeordne-te Elemente vorhanden (wie Lauf-werke bzw. Ordner). Darunter sinddie den Maschinen zugeordnetenAufträge mit ihren Prozessen bzw.die Parametersätze.

Beim IPA-Organizer gibt es zweiVerwaltungseinheiten: die Online-Ansicht auf die Maschine und dieOffline-Ansicht auf die Datenbank.Hier können auch direkt Parameter-sätze zwischen Maschine undDatenbank kopiert werden, ohneden Parametersatz erst zu öffnen.

2 Erstellung eines Sinterprogramms mit dem IPA-Organizer

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Ausblick

Nach Dokumentation und Visu-alisierung (Monitor) sowie Pro-gramm-Handling (Organizer) sindals nächstes die Module Produk-tionsplanung und Service in Vorbe-reitung. So soll in der Zukunft dieProduktion (Maschine) und die Pro-duktionsplanung (Computer) nochweiter zusammenwachsen.

Bildnachweis: Dr. Fritsch Sonder-maschinen GmbH, Fellbach.

3 Prozess Verwaltung am Beispiel IPA-Monitor

Dipl.-Ing. Gerhard Weber istGeschäftsführer der Dr. FritschSondermaschinen GmbH, Fell-bach.Peter Irmler ist Elektronikentwick-ler und PC-Programmierer beiDr. Fritsch.