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Lichtschranke mit integriertem Mikrokontroller als Stau- bzw. Mangel-Sensorsystem

IP.com Disclosure Number: IPCOM000125329D
Original Publication Date: 2005-Jun-20
Included in the Prior Art Database: 2005-Jun-20
Document File: 3 page(s) / 247K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die Effizienz von Produktions-, Fertigungs- und Verpackungslinien wird auf Basis einer Ist-Analyse ermittelt. Dabei sind bestimmte Zustaende der Anlage zu erfassen. Wichtige Zustaende hierbei sind Stau und Mangel vor bzw. nach einer Maschine der Linie bzw. Stau/Mangel auf einem Foerderband allgemein. Bisher sind keine einfachen und kostenguenstigen Mittel bekannt, zuverlaessig und fruehzeitig eine Stauung bzw. einen Mangel zu erkennen. Bisher sind die Maschinen einer Linie oft nur ueber Lichtschranken (LS) miteinander ā€˛verbunden". Die Maschine startet, falls die Lichtschranke vor der Maschine ein ankommendes Produkt signalisiert (bei laengeren Pausen zwischen den Produkten, z.B. bei einem Mangel, geht die Maschine immer wieder in Stopp). Aehnliches gilt nach der Maschine: Meldet dort die LS nicht innerhalb einer bestimmten Zeit den Abtransport des bearbeiteten Produktes, so geht die Maschine in Stopp. An ein ueberlagertes BDE (BetriebsDatenErfassungs) System wird nur die Eigenstoerung der Maschine gemeldet, nicht aber der Stau bzw. Mangel, der wahrscheinlich dazu gefuehrt hat. So kann es zu einem ungewollten Stop- and Go-Betrieb kommt, da der Stau bzw. Mangel nicht rechtzeitig erkannt wird. Ein Stop- and Go-Verhalten ist im Hinblick auf eine reibungslose Produktion zu vermeiden. Es wird vorgeschlagen, in die Lichtschranke eine Verarbeitungseinheit (z.B. kostenguenstiger Mikrokontroller) zu integrieren. Dadurch laesst sich durch einen relativ einfachen Algorithmus (siehe unten) eine gute Stau- bzw. Mangelvorhersage treffen. Wird ein Stau bzw. ein Mangel erkannt, so wird dieser Zustand an die uebergelagerte Steuerung bzw. BDE System gemeldet. Zur Verbesserung der Erkennung bzw. zum frueheren Erkennen von Stau bzw. Mangelzustaenden (Vorwarnung), koennen zusaetzliche Standardlichtschranken an das hier beschriebene Messsystem angeschlossen und in dessen Auswertung mit einbezogen werden. Zusaetzlich zur Aufgabe der Stau- bzw. Mangelerkennung kann das hier beschriebene Messsystem auch Stueckzaehlungen oder darauf basierende weitere (statistische) Berechnungen (durchschnittliche Foerdermenge, usw.) durchfuehren und diese Werte ebenfalls bei Bedarf an ein uebergelagertes System/Steuerung melden bzw. auf Anfrage liefern. Dies bringt eine zusaetzliche Entlastung des ueberlagerten Systems.

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Lichtschranke mit integriertem Mikrokontroller als Stau- bzw. Mangel- Sensorsystem

Idee: Joachim Scharnagl, DE-Nuernberg

Die Effizienz von Produktions-, Fertigungs- und Verpackungslinien wird auf Basis einer Ist-Analyse ermittelt. Dabei sind bestimmte Zustaende der Anlage zu erfassen. Wichtige Zustaende hierbei sind Stau und Mangel vor bzw. nach einer Maschine der Linie bzw. Stau/Mangel auf einem Foerderband allgemein. Bisher sind keine einfachen und kostenguenstigen Mittel bekannt, zuverlaessig und fruehzeitig eine Stauung bzw. einen Mangel zu erkennen.

Bisher sind die Maschinen einer Linie oft nur ueber Lichtschranken (LS) miteinander "verbunden". Die Maschine startet, falls die Lichtschranke vor der Maschine ein ankommendes Produkt signalisiert (bei laengeren Pausen zwischen den Produkten, z.B. bei einem Mangel, geht die Maschine immer wieder in Stopp). Aehnliches gilt nach der Maschine: Meldet dort die LS nicht innerhalb einer bestimmten Zeit den Abtransport des bearbeiteten Produktes, so geht die Maschine in Stopp. An ein ueberlagertes BDE (BetriebsDatenErfassungs) System wird nur die Eigenstoerung der Maschine gemeldet, nicht aber der Stau bzw. Mangel, der wahrscheinlich dazu gefuehrt hat. So kann es zu einem ungewollten Stop- and Go-Betrieb kommt, da der Stau bzw. Mangel nicht rechtzeitig erkannt wird. Ein Stop- and Go-Verhalten ist im Hinblick auf eine reibungslose Produktion zu vermeiden.

Es wird vorgeschlagen, in die Lichtschranke eine Verarbeitungseinheit (z.B. kostenguenstiger Mikrokontroller) zu integrieren. Dadurch laesst sich durch einen relativ einfachen Algorithmus (siehe unten) eine gute Stau- bzw. Mangelvorhersage treffen. Wird ein Stau bzw. ein Mangel erkannt, so wird dieser Zustand an die uebergelagerte Steuerung bzw. BDE System gemeldet. Zur Verbesserung der Erkennung bzw. zum frueheren Erkennen von Stau bzw. Mangelzustaenden (Vorwarnung), koennen zusaetzliche Standardlichtschranken an das hier beschriebene Messsystem angeschlossen und in dessen Auswertung mit einbezogen werden. Zusaetzlich zur Aufgabe der Stau- bzw. Mangelerkennung kann das hier beschriebene Messsystem auch Stueckzaehlungen oder darauf basierende weitere (statistische) Berechnungen (durchschnittliche Foerdermenge, usw.) durchfuehren und diese Werte ebenfalls bei Bedarf an ein uebergelagertes System/Steuerung melden bzw. auf Anfrage liefern. Dies bringt eine zusaetzliche Entlastung des ueberlagerten Systems.

Eine Stau- bzw. Mangelerkennung erfolgt nach folgendem Algorithmus:

Steigende und anschliessend fallende Flanke der Lichtschranke (je nach LS-Typ auch umgekehrt) signalisiert ein transportiertes Produkt.

Dabei werden die Zeiten zwischen den Flankenwechseln, die zu einer Produktzaehlung fuehren (hier als "Produktbreiten-Tastzeit" bezeichnet) gemessen...