PressePi

Allgemein

Der Pressepi ist ein Gerät zur Datenerfassung und Steuerung einer Doppeldruck Bolzenpresse. Der Pressepi wird über ein Netzteil mit 12V Gleichstrom versorgt. Der zugehörige Eingang ist als 4 poliger Stecker ausgeführt. Der Pi hat zusätzlich eine BNC-Buchse für den Anschluss des piezoelektrischen Sensors, jeweils einen Anschluss für den Drahtendschalter und den Taktsensor sowie für die Maschinenabschaltung.

Funktionen

Stückzahlzähler

Der Pressepi ist in der Lage, die gefertigte Stückzahl an das übergeordnete System zu melden. Hier werden genau genommen die Hübe der Maschine gezählt.

Drahtende Erkennung

Der Pressepi ist in der Lage, zu erkennen, ob der Draht an der Maschine zu Ende ist. Ist dies der Fall, wird die Maschine abgeschaltet.

Prozesskraftüberwachung

Der Pressepi verfügt über eine Prozesskraftüberwachung, welche den Kraftverlauf während des gesamten Prozesses überwacht.

Maschinenabschaltung

Der Prozesspi ist in der Lage, die Maschine abzuschalten. Damit ist es möglich, auf Fehler automatisch zu reagieren oder nach einer bestimmten Zeit das System autonom zu stoppen, um z.B. eine mannlose Fertigung zu ermöglichen (Geisterschicht)

Sensoren

Folgende Sensoren sind notwendig, um den Pressepi zu betreiben. Sind einzelne Sensoren nicht verfügbar, so ist ein Teil der Funktionalität nicht möglich. Deshalb ist dafür Sorge zu tragen, dass alle Maschinen mit einer passenden Sensorik ausgestattet sind.

Drahtendschalter

Um das Drahtende zu erkennen, wird ein Eaton Positionsschalter vom Typ LS-11S/S eingesetzt. Dieser wird im Bereich des Drahteinzugs an der Maschine montiert. Ist der Draht zu Ende geht der Schalter in die Nullstellung zurück und löst damit das Draht Ende Signal aus

Taktsensor

Als Taktsensor wird ein kapazitiver Näherungsschalter verwendet, welcher je nach Maschine unterschiedlich positioniert sein kann. Der Sensor sollte je produziertem Teil nur einmal auslösen, eine Montage im Bereich der Abschereinheit ist zu empfehlen.

piezoelektrischer Sensor

Um die Prozesskraft zu messen, wird ein piezoelektrischer Messdübel eingesetzt, welcher die Kraft radial misst. Dafür wird der Messdübel in die Druckplatte hinter der Matrizenaufnahme eingebaut.

Aktoren

Maschinenabschaltung

Der Pressepi besitzt ein Relais, welches als Öffner (NC Anschluss) in den Haltekreis eingefügt ist. Schaltet das Relais, wird der Haltekreis unterbrochen und die Maschine hält an.

Anschlüsse

X1 - Stromversorgung

Am Gehäuse eine 4-polige Wandsteckdose mit Pinkontakten. Die Belegung ist folgendermaßen:

Pin1: GND

Pin2: +12V

Die Versorgung sollte mindestens 1A liefern können. Über einen DC/DC Wandler wird aus der Versorungsspannung die Spannung von 5V für den Raspberry Pi erzeugt. Der Taktsensor wird mit der externen Spannung von 12V versorgt.

X2 - Taktsensor

Am Gehäuse eine 4-polige Wandsteckdose mit Buchsenkontakten. Die Belegung ist folgendermaßen: Pin1: GND Pin2: +12V Pin3: Signaleingang

Es wird erwartet, das der Taktsensor die Eingangsspannung bei Auslösung durchschaltet. Intern wird diese Spannung durch einen Spannungsteiler auf 3,3V reduziert und direkt in einen GPIO gespeist.

X3 - Drahtendschalter

Am Gehäuse eine 4-polige Wandsteckdose mit Buchsenkontakten. Die Belegung ist folgendermaßen: Pin1: 3.3V Pin2: Signal

X4 - Prozesskraft

Am Gehäuse eine BNC-Buchse. Hier kommt das Signal vom piezoelektrischen Sensor direkt an. die Signalaufbereitung findet im Pressepi statt.

X5 - Maschinenabschaltung

Am Gehäuse eine 4-polige Wandsteckdose mit Steckkontakten. Die Belegung ist folgendermaßen: Pin1: Haltekreis Pin2: Haltekreis

X6 - Raspberry Pi Netzwerk/USB

Der Raspberry Pi ist von außen erreichbar und der Netzwerkanschluss wird benötigt, um den Pressepi mit dem lokalen Netzwerk zu verbinden. Die USB Anschlüsse sind aktuell ungenutzt.

interne Komponenten

Der Pressepi enthält im Gehäuse folgende Komponenten:

Raspberry Pi 3 Model B+

Der Raspberry Pi erfasst die Messdaten und meldet diese an das übergeordnete System. Außerdem kann er vom übergeordneten System Befehle empfangen.

DC/DC Wandler

Der DC/DC Wandler erzeugt aus der 12V Versorgungsspannung die 5V für den Raspberry Pi und den AD-Wandler für die Erfassung des Prozesskraftsensors

Spannungsteiler für Taktsensor

Der Spannungsteiler ist in Form eine Dehpotentiometers ausgeführt, mit dem das Signal des Taktsensors auf 3.3V für den GPIO Eingang des Raspberry Pi konditioniert wird

AD-Wandler Platine

Die AD-Wandler Platine enthält die Auswerteelektronik und die Signalkonditionierung des Piezosignals. Auf der Eingangsseite wird das Signal von X2 durch den AD-Wandler digitalisiert und dann per SPI an den Raspberry Pi übertragen.

Software

Die Software für den Einsatz des Pressepi ist im Repository graph-it/presse-pi enthalten. Weitere Informationen zur Software findet sich unter [1].