Arbeitsbericht aus den Use Cases 4 und 5 (AP4 und 5) – Datenerfassung in AKKORD
Dieser Bericht gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Verwendung des Edge-Gateways ARENDAR in verschiedenen Szenarien des Forschungsprojekts AKKORD.
UC 4: Herausforderungen in der Produktion
Im Use Case 4 von Polymerge besteht im Bereich der Datenerfassung das Problem, dass die Daten für die Auswertung in höherer Frequenz aus dem Prozess ausgelesen werden müssen, als die SPS sie bereitstellen kann. Hier wurde von Arendar ein Plan zur schnelleren Datenerfassung aufgestellt. Dieser sieht vor, sich mit einem Switch und einem Profinet Gateway der Klasse 2 an den IO-Link-Master im Prozess zu hängen. Das Edge-Gateway ARENDAR soll dann über MQTT auf die Daten des Profinet Gateways zugreifen. Um diesen Weg zu testen, wurden Komponenten recherchiert, besorgt und zusammen mit dem ARENDAR in ein Testszenario integriert (s. Abbildung 1). Alle Komponenten wurden entsprechend konfiguriert und die Datenerfassung und Weitergabe getestet. Zudem wurde ein TIA-Programm erstellt, das zyklisch auf die Sensoren zugreift.
Abbildung 1: Testaufbau zur Datenerfassung im Use Case von Polymerge
Leider konnte zum derzeitigen Zeitpunkt noch keine Bestätigung der Idee vermeldet werden. Aufgrund einer irreparabel beschädigten Komponente im Szenario, die wegen derzeitiger Lieferschwierigkeiten des Herstellers nicht ersetzt werden kann, musste statt auf externe Sensorik auf die Erfassung interner Sensorik der Spannungsversorgung im Testszenario umgeschwenkt werden. Hierbei wurde ein Fehler in der Software des Herstellers entdeckt, der den weiteren Fortschritt derzeit aufhält.
UC 5: Zweiter Prototyp der Lernstation
Im Bereich der Kompetenzentwicklung wurde der erste Prototyp der entwickelten Lernstation erweitert. Die größte offensichtliche Änderung an der Station im Vergleich zum Vorgänger (vgl. Beschreibung im ersten Arbeitsbericht) ist die eigens konstruierte und im 3D-Druck-Verfahren hergestellte Kühlung für den Stirling Motor (s. Abbildung 2). Die Kühlung behebt das Problem, dass sich bei längerem Betrieb die obere Platte so stark erhitzt, dass der Motor zum Stillstand kommt (dieser läuft nur bei ausreichendem Temperaturgefälle zwischen der oberen und unteren Platte). Durch die Kühlung ergeben sich auch weitere Übungsszenarien in Bezug auf Regel-Algorithmen. Zudem wurde zusätzliche Sensorik und Potis integriert, um mehr Werte erheben zu können.
Entsprechend der Änderungen in der Station wurde auch die SPS-Programmierung, die Visualisierung, die ARENDAR-Konfiguration und die ARENDAR-Software angepasst. Bei der SPS hatte das eine komplette Erweiterung der Regelung und die Hinzunahme der Kühlung zur Folge, dadurch ergeben sich zwei Regelkreise für den Stirlingmotor: Heizung und Kühlung. Der Elektromotor wurde im ersten Prototyp über einen Drehknopf bedient. Im zweiten Prototypen ist die Drehzahl als Erweiterung über die SPS steuerbar (PWM-Regelung). Dies ermöglicht, den Motor über die SPS und von außen über den ARENDAR zu bedienen bzw. zu steuern. Zudem wurden weitere Wechselschalter an die SPS angebunden, wodurch sich auch hier mehr Spielraum in Use Case Szenarien ergibt.
Abbildung 2: 2. Prototyp der Lernstation
Der Lehrstuhl Berufspädagogik in den technischen Fächer (BtF) arbeitet derzeit an einem Lernkonzept zum Einsatz der Station in Berufsschulen.
Demonstrator: Carrera-Bahn
Für den Einsatz des ARENDAR im Carrera-Bahn-Demonstrator wurden zunächst Recherchen zur Kommunikation des ARENDAR mit der Bahn getätigt. Es wurde ein Python Script zur Ansteuerung der Control-Unit gefunden. Weiterhin wurde die Datenweitergabe vom ARENDAR an die Software von Contact über MQTT ermöglicht und sowohl dem IPS als auch dem VPE ein ARENDAR für Testzwecke und für den Einsatz in den Demonstratoren zur Verfügung gestellt. Zudem wurde das Gateway prototypisch dafür aufgerüstet, Daten in eine Influx-Datenbank auszuleiten.
Der ARENDAR ist in diesem Demonstrator dafür vorgesehen, zusätzliche, externe Sensorik zu erfassen. Damit soll das Thema „Retrofitting“ mit dem Demonstrator adressiert werden können.
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