Volgsysteem voor kinderzitjes op basis van RFID en TBEN-S

AUTOMOBIL

Details: Gepubliceerd: 24.04.2019; Laatst bijgewerkt: 18.01.2023; Hits: 9058

De Kirschenhofer Maschinen GmbH ontwikkeld voor Britax Romeinen een systeem voor productiecontrole en kwaliteitsborging bij de productie van kinderzitjes. Beide bedrijven hebben dit zonder SPS gerealiseerd en zelfs meer dan RFID-Tags en TBEN-S Ethernet multiprotocol modules van Turck in combinatie met Labview.

Iedereen die ooit een kinderzitje in een auto heeft moeten passen, waardeert de zegen van de Isofix-standaard. Click-clack en het zitje is veilig bevestigd in elke auto met een Isofix-houder. Het idee: de stoel heeft twee vaste ankers, waardoor deze in de Isofix-ogen van het voertuig worden vergrendeld. We hebben deze verzachting te danken aan een samenwerking tussen de kinderzitjesfabrikant Britax Römer Kindersicherheit GmbH en VW, die samen de standaard uit de doop hebben gehaald. Inmiddels is het een internationale vereiste voor auto's en kinderzitjes geworden.

De veiligheid van kinderveilige producten is een grote zorg voor zowel klanten als fabrikanten. Productiefouten zijn hier niet acceptabel en moeten voor zover mogelijk worden uitgesloten. Fabrikanten hebben het echter vaak niet eens in eigen hand, vooral wanneer leveranciers defecte componenten leveren. Daarom is het tweede doel een snellere, soepelere product recall.

Slank systeem op basis van Labview

Britax Römer vroeg advies aan de automatiserings- en speciale machinefabrikant Kirschenhofer Maschinen GmbH voordat hij zijn productielijn voor het kinderzitje "Advansafix IV" opzette. De verantwoordelijken aan beide kanten hadden al snel een vergelijkbaar beeld van hoe de grotendeels handmatige productie van de nieuwe kinderzitjesfamilie kon worden geautomatiseerd. Het systeem moest worden gecontroleerd op basis van Labview, een veel gebruikte systeemontwikkelingssoftware voor test-, meet- en besturingsapplicaties, en om RFID-gegevensdragers als een database te gebruiken. Het voordeel: Britax Römer bespaart grote productieconversies en investeringen in infrastructuur.

Het productieproces van de Advansafix IV bestaat uit 16 enkele stappen. Voor elk van deze stappen is er een functie die kan worden gecontroleerd. Dit begint met de constructie van de stoelbasis, de zogenaamde basis, en eindigt met de verpakking van de stoel in een doos. Elke succesvolle productiestap moet afzonderlijk worden gedocumenteerd als "OK" (IO). Als een station is weggelaten of niet met succes kan worden voltooid, blijft deze functie gemarkeerd als "Niet OK" (NIO).

Volgsysteem zonder PLC en database

Nico Dreher, Process Engineer bij Britax Römer en projectmanager, wilde een systeem dat ook onderweg zou kunnen worden gebruikt om stoelen bij dealers te identificeren. Kirschenhofer ontwikkelde een volledig nieuwe systeembenadering die aan beide vereisten kon voldoen: procescontrole met een RFID-systeem dat alle gegevens op het gegevensmedium op het product opslaat.

Igus glijlagers op tour Kleine onderhoudsvrije glijlagers van kunststof reizen de wereld rond

Dit klinkt in het begin niet spectaculair, maar is nog niet gerealiseerd voor een productiespoorsysteem in deze vorm. Gewoonlijk gebruiken volgsystemen alleen de ID van de gegevensdrager en slaan de bijbehorende productiegegevens op in een database waartoe alle relevante proceslocaties toegang hebben. Maar Kirschenhofer wilde zijn klant precies die serverinfrastructuur besparen - tenslotte zou elke dealer ook toegang moeten hebben tot de database. Een gedecentraliseerd systeem zonder permanente databaseverbinding en zonder PLC heeft zijn voordelen: mobiliteit en onafhankelijkheid, evenals de kosten. Een kleine beperking ligt in de beperkte opslagcapaciteit van de gegevensdragers. Je moet jezelf beperken tot de relevante informatie en functies.

Vijf centrale processtappen als een proof of concept

Toen de ruwe schets eenmaal was gemaakt, moesten de vijf sleutelposities van de productie in 16 fasen worden geïmplementeerd in een pilootsysteem als een "proof of concept". Bij het eerste station wordt de datadrager in de bodemplaat gelijmd van wat later de stoel wordt. Een RFID-lees-/schrijfkop controleert of deze goed zit door de vers aangebrachte tag te lezen en deze samen met het procesbeeld te schrijven. Als tweede station is gekozen voor een robottestcel, waarin de grotendeels afgewerkte stoel visueel wordt gecontroleerd op de 16 productiekenmerken.

Als later stoelvarianten in kaart moeten worden gebracht, kan de testrobot via de gegevensdrager op de stoel een alternatieve testprocedure met andere kenmerken selecteren. Het derde station controleert de Isofix-functie. Voordat de voltooide stoel wordt ingepakt, controleert het vierde station of alle voorgaande processtappen als IO op de gegevensdrager zijn gedocumenteerd. Het vijfde station is het herwerkstation, waar stoelen gemarkeerd als NOK worden herwerkt.

Kettcar voor volwassenen biedt een bereik tot 200 km

Het gehele proces wordt in kaart gebracht op de RFID-datadrager. Er is slechts één toegestane reeks productiestappen. Het systeem zorgt voor de juiste volgorde door na een succesvolle montagefase bij elk van de vier stations de bijbehorende functie op OK te zetten. Na station 1 (tag plakken) kan alleen station 2 volgen. Op station 2 wordt gecontroleerd of station 1 met succes is uitgevoerd op de betreffende stoel. Pas daarna gaat het proces verder.

Klevende schijf met 320-bytegebied

Kirschenhofer vond het geschikte medium hiervoor bij Turck. Omdat de dag direct in de stoel is geplakt, mag deze niet te groot zijn. Bovendien moet het relatief goedkoop zijn omdat het op het product blijft. Turck was in staat om een datadrager aan te bieden die aan alle eisen voldeed met het slimme label TW-L36-18-F-B320. De sticker met het formaat van miniaturen met 320-byte heeft zelfs meer dan de minimale grootte van het gegevensgeheugen en kan dus ook uitbreidingen van het latere systeem in kaart brengen, als zelfs doelmeetbereiken worden toegewezen of extra stations worden toegevoegd.

Slanke oplossing: Tablet vervangt PLC

Voor dergelijke volg- en testsystemen is eigenlijk geen PLC nodig. De processen zijn niet tijdkritisch en kunnen ook worden vastgelegd met klassieke kantoorhardware. De interfaces zijn echter vaak het probleem. RFID-interfaces zijn meestal ontworpen voor aansluiting op industriële Ethernet-netwerken en kunnen daarom niet gemakkelijk communiceren met de toepassingen op pc's of mobiele apparaten.

Craig Craill, managing partner en PLC-programmeur bij Kirschenhofer, was op zoek naar een oplossing die de werking van een RFID-systeem zonder een PLC mogelijk zou maken. Het brandpunt was het rework station. De operator ziet alle nodige informatie op een tablet-pc. Het geeft aan welke functie defect is en geeft de doelstatus van assemblage in het uiteindelijke systeem op één afbeelding weer.Dit systeem is gebaseerd op standaardsoftware, zodat Britax zelf afbeeldingen en teksten kan invoeren zonder re-integratiekosten. Kirschenhofer gebruikt het nabewerkingsstation Labview. Omdat de software echter geen verbinding had met het RFID-systeem moest er een oplossing worden gevonden.

Interface tussen Labview en Ethernet / IP

Voor het systeem bij Britax Römer koos Kirschenhofer voor compacte TBEN-S-RFID-interfaces en, afhankelijk van het station, verschillende lees- / schrijfkoppen van Turck. De TBEN-S-module kan de RFID-gegevens van de lees- / schrijfkoppen, voorgefilterd via Profinet, Ethernet / IP of Modbus TCP, naar systemen van een hoger niveau sturen, meestal naar controllers. Craill besloot om een directe interface tussen Labview en Ethernet / IP te programmeren om de omweg via een controller te vermijden. Hij verwacht een positieve ontwikkeling van het protocol: "Ethernet / IP heeft veel potentie omdat het de voordelen heeft van een industrieel Ethernet-netwerk, maar in tegenstelling tot Profinet is het volledig open en werkt het zonder licentiekosten."

De programmeur beoordeelt ook het potentieel van de interface tussen Ethernet / IP en Labview zo hoog als de software een quasi-industriestandaard is voor testbanken. Craig Craill en zijn collega's in Kirschenhofer hebben maandenlang een aantal manpagina's van 900 doorgenomen, diep ingegraven in de Ethernet / IP-codes en een Labview apparaatbeschrijvingbestand gemaakt dat lijkt op een stuurprogramma. De eerdere ervaring met het pilootsysteem bevestigt de goede werking van de interface en biedt zo ruimte voor vervolgprojecten voor Kirschenhofer.

Een ander voordeel van het systeem is dat Britax Römer zelf extra functies kan definiëren die kunnen worden aangevuld en gecontroleerd op de gegevensdrager. Het systeem is zo open dat je het kunt aanvullen zonder programmeerkennis. Bovendien kunnen de werknemers van de stoelfabrikant zich aanpassen aan uitgebreide productieprocessen, de productie van een andere stoelvariant of zelfs een ander product.

Schijfgebaseerd systeem bespaart PLC en geld

Craig Craill mikt op een prijsvergelijking tussen PLC-oplossing en Windows-tablet: "Dankzij de oplossing zonder PLC konden we enkele duizenden euro besparen op het Rework Station. Een eenvoudige Windows Surface Tablet vervangt een PLC, het scherm en een extra IPC voor databasebeheer. "De testrobot wordt nog steeds bestuurd door een PLC in de huidige configuratiefase. Nogmaals, Craill kan zich voorstellen dat het zonder SPS werkt. "Momenteel is het nog niet vanwege de veiligheidssignalen. Maar ik heb de veiligheidsmodule TBPN van Turck al getest. Dit kan ook een controle van de testrobot zijn zonder PLC-opstelling. "

Lichtere hoofdsteun met organisch laken voor het autostoeltje

Maar niet alleen aan de kostenkant, het project is overtuigend. De processen, vooral bij herwerken, zijn nu efficiënter en veiliger. "In het verleden moest u handmatig opschrijven wat het defect was op het product na de test, of zelfs elke functie van het nabewerkstation zelf testen. Vandaag plaatsen we de stoel in het station en zien op het display welke functie verkeerd is. Dat is een groot voordeel omdat het sneller en veiliger is dan vroeger, "zei Nico Dreher, overtuigd van de oplossing.

Voor het nabewerkingsstation koos Kirschenhofer de langwerpige lees / schrijfkop TNLR-Q80L400 omdat er geen vaste ankerpunten voor de stoel zijn en de lees / schrijfkop een groter gebied moet bedekken. "Met de lange lees / schrijf-kop wordt de dag betrouwbaar geregistreerd in alle posities. Hierdoor kan het station mobiel worden gebruikt en kunnen de stoelen in gesloten dozen worden vastgelegd ", zegt Craig Craill, die de keuze van de 80 x 400 mm RFID-lezer uitlegt.

Efficiënte productlogistiek tot aan de dealer

Uiteindelijk eindigen de met succes gerenoveerde stoelen zoals de anderen bij het end-of-line station. Hier wordt eindelijk gecontroleerd of alle functies IO zijn. Alleen dan krijgt de stoel zijn goedkeuringslabel met een uniek serienummer. Vervolgens wordt het verpakt in een doos zodat de gegevensdrager door het karton kan worden gelezen zonder de doos te openen.

"We kunnen zelf een mobiel reworkstation implementeren. We hebben alleen nog een tablet, een reader, de switch en een Labview-licentie nodig. Dan zouden we operationeel zijn en in geval van een fout naar de dealers rijden en de stoelen controleren. Dat zou veel meer haalbaar zijn dan eerst, "zegt Nico Dreher. Tot dusverre moesten in een dergelijk geval alle stoelen uit de dozen bij de dealer worden gehaald om ze duidelijk te kunnen identificeren. Elke stoel moest vervolgens worden teruggebracht naar de exacte verpakking.

Nu is het tijd om uit te rollen naar andere stations. Van de Turck-componenten is Craig Craill niet alleen overtuigd sinds dit project. "Kirschenhofer gebruikt de TBEN-S al heel lang. Wij waren een van de eersten die de I / O-modules testten en behoorden tot de eersten die de RFID-modules gebruikten. Het concept met meerdere protocollen overtuigt ons omdat dit betekent dat we slechts één module hoeven in te slaan. We zijn ook overtuigd van de verscheidenheid aan lees / schrijfkoppen en gegevensdragers. Zo'n pakket is alleen te vinden op Turck. "

De auteur Ralf Moder is een verkoopspecialist bij Turck.