Kundenspezifische Elektronik und Steuerungen für die Industrieautomation

Wann ist eine kundenspezifische Platine neben der SPS sinnvoll?

Diese Option kann die Entwicklungszeit verkürzen, wenn der Bedarf mit einem vorgefertigten Erweiterungsmodul PLC gedeckt wird. Ein spezielles elektronisches Design wird in Betracht gezogen, wenn es notwendig ist, das gleiche Ein-/Ausgabe-Layout in einer wiederholten Maschinenfamilie zu sammeln, spezielle Sensoren zu handhaben, in ein enges Volumen zu passen oder eine Kommunikationsfunktion hinzuzufügen, die im Standardmodul nicht verfügbar ist. Die Entscheidung wird nicht nur anhand der Stückkosten der Platine getroffen; Planungsaufwand, Montage, Tests, Ersatzteile und Wartung vor Ort werden ebenfalls berücksichtigt.

Beispielsweise kann die Spezialkarte in einer Maschine, deren Hauptbewegungen durch PLC gesteuert werden, nur Mess- und Kommunikationsaufgaben übernehmen. Der in einem anderen Projekt festgelegte Arbeitsablauf kann mit der eingebetteten Software auf der Platine ausgeführt werden. Sicherheitsrelevante Funktionen und Steuerungsverantwortlichkeiten werden zunächst mit den zuständigen Systemteams geklärt. Somit weiß die neue Einheit, unter welchen Bedingungen sie selbstständig arbeiten wird und unter welchen Bedingungen sie auf die Entscheidung des übergeordneten Controllers wartet.

• Vergleich von fertigem Modul und kundenspezifischem Design bei gleichem Umfang
• Wiederverwendungs- und Revisionsplan je nach Maschinenfamilie
• Klare Definition der Kontroll- und Sicherheitsverantwortung

Leitfaden zur Entscheidung für kundenspezifische Platinen in Automatisierungssystemen →

Wir entwickeln industrielle I/O- und Sensorschnittstellen für die Bedingungen vor Ort

Ein 24-V-Digitaleingang, ein PNP/NPN-Sensor, ein 0–10-V-Spannungssignal, eine 4–20-mA-Stromschleife und ein Encoderanschluss benötigen unterschiedliche Eingangsschaltungen. Für jeden Kanal werden elektrischer Signaltyp, Messbereich, Abtastanforderungen, Kabellänge und Anschlussanordnung definiert. Die Auslegung richtet sich bei analogen Messungen nach Genauigkeit und Kalibrierung, bei Impulseingängen nach Frequenz und kürzester Impulsdauer und bei Ausgängen nach Laststrom und Schaltverhalten.

Es wird bewertet, wie die Messschaltung in derselben Umgebung wie Motoren, Schütze und Ventile im Schaltschrank arbeitet. Versorgungsschwankungen, mögliche Fehlanschlüsse, Verpolung, Isolationsanforderungen und über Kabel eingekoppelte Einflüsse fließen in die Hardwarearchitektur ein. Die Steckerbelegung wird gemeinsam mit dem Kabelbaum der Maschine betrachtet. Ein abgetrennter Sensor oder ein ungültiger Messwert wird in Software und Bedienanzeige als eigener Zustand von normalen Prozessdaten unterschieden.

• Analoge Messung, digitaler Eingang und Impulszählung
• Für die Last geeignete Treiber- und Ausgabeschnittstellen
• Versorgung, Schutz, Isolierung und Servicezugang

Sinnvolle Integration von Modbus, CAN und Maschinendaten

Eine RS485-Verbindung allein gewährleistet noch keine Verständigung zwischen Geräten. Bei Modbus RTU oder Modbus TCP werden Adressen, Registerbelegung, Datentypen, Skalierungen und Schreibrechte festgelegt. Auch in einem CAN-basierten System werden Anwendungsprotokoll und Nachrichtenverzeichnis gesondert definiert. Einheit, Gültigkeit und Aktualisierungszeitpunkt eines Sensorwerts sind ebenso wichtig wie der Zahlenwert selbst; unterschiedliche Einheiten unter derselben Bezeichnung können Integrationsfehler verursachen.

Bei Projekten, die Maschinendaten an einen Server übertragen, werden lokale Gateways, Ethernet, Wi-Fi oder Mobilfunk entsprechend den Bedingungen vor Ort bewertet. Das Senden eines Befehls, sein Empfang durch das Gerät und seine physische Ausführung sind getrennte Ereignisse. Bestätigungs- und Ergebnisinformationen müssen diese Unterscheidung abbilden. Die Schnittstellendokumentation legt außerdem fest, wie Daten bei Verbindungsverlust gespeichert und ältere Befehle nach dem Wiederaufbau der Verbindung behandelt werden.

• Entwicklung von Protokollkonvertern und benutzerdefinierten Gateways
• Datenwörterbuch, Timeout- und Fehlerzustände
• Lokale Datenspeicherung, Server-API und Nachverfolgung der Befehlsergebnisse

Wir verifizieren industrielle Automatisierungssoftware mit realen Maschinen

Die Steuerungssoftware beschreibt nicht nur den normalen Zyklus. Auch Einschalten, Laden von Parametern, Sensorbereitschaft, Anhalten und Wiederanlauf nach einem Fehler werden definiert. Sollen Rezepte oder Maschinenparameter gespeichert werden, werden gültige Wertebereiche und der Zeitpunkt festgelegt, zu dem eine Änderung wirksam wird. Für die Wartung werden Softwareversion, Platinenrevision, Gerätekennung und Fehlerhistorie zugänglich gemacht.

Die Vorgänge, die der Bediener über die Schaltfläche, die Anzeige, den Bildschirm oder die HMI-Schnittstelle ausführen kann, sind von den Einstellungen getrennt, auf die das Wartungsteam zugreifen kann. Anstelle eines vagen Fehlercodes wird angezeigt, welche Eingabe nicht erwartet wird und welche Prüfung durchgeführt werden kann. Die Position des Bildschirms und der Tasten wird zusammen mit dem mechanischen Layout getestet. Nutzungsdetails wie Handschuhe, Blickwinkel und Arbeitsabstand tragen zur einfachen Nutzung eines technisch korrekten Systems im Feld bei.

• Zustandsmaschine und Verhalten nach einer Unterbrechung
• Parameter-, Rezept- und Serviceschnittstellen
• Für den Bediener verständliche Fehler- und Prozessinformationen

Entwicklung eingebetteter Software für Steuerung und Kommunikation →

Wir passen die elektronische Leiterplatte an den mechanischen Aufbau der Maschine an

Platinengröße, Anschlussrichtung und Befestigungslöcher werden nicht erst im Endstadium festgelegt. Durch den Einsatz im Schaltschrank, die Montage am Maschinenkörper oder einer eigenständigen Schnittstellenbox entstehen unterschiedliche mechanische Anforderungen. Der Kabelbiegeraum, die Belüftung, die Reihenfolge der Entnahme im Servicefall und der Zugang zum Programmieranschluss werden im Innenlayout geregelt. Bei Bedarf werden Platine, Stecker und Kabelbaum gemeinsam am 3D-Prototyp bewertet.

Der parallele Fortschritt der Entwicklung elektronischer Prototypen und des mechanischen Designs reduziert Wiederholungen vor der Produktion. Auch die Anordnung, Beschriftung und mechanische Befestigung, die eine Verwechslung gleichartiger Steckverbinder verhindert, dient dem Wartungsprozess. Staub-, Feuchtigkeits-, Vibrations- oder Temperaturziele werden aus den Nutzungsbedingungen abgeleitet; Die Probe und der Test, mit denen diese Ziele überprüft werden, sind im Projektplan dargestellt.

• CAD-Anordnung passend zu Schaltschrank, Gehäuse und Maschine
• Kabelbaum, Stecker und Montagezugang
• Prototypenbewertung entsprechend der realen Nutzungsumgebung

Vom ersten Prototyp bis zur Pilotmaschine und Produktionstests

Auf der ersten Platine werden Stromversorgung, Eingänge, Ausgänge und Kommunikation getrennt betrieben. Anschließend werden Szenarien mit realen Sensoren und Lasten ausprobiert. Situationen wie Stromausfall, Kommunikationsverlust, Sensorbruch und Parametergrenzen sind in der Testliste enthalten. Während die Schleife und die Verkabelung an der Pilotmaschine überprüft werden, werden die Ergebnisse mit der Hardware-Revision und der Software-Version aufgezeichnet. Das Akzeptanzkriterium ist nicht nur, dass das Gerät eingeschaltet ist, sondern auch, dass es die definierte Aufgabe unter den festgelegten Bedingungen ausführt.

Zur Vorbereitung der Produktion werden Stücklisten, Lieferalternativen, Programmierschritte und Funktionstests erstellt. Die Designüberprüfung und Kontrolle jeder produzierten Platine sind separate Prozesse. Testpunkte und Vorrichtungszugänge werden entsprechend geplant. PCB Schnelle Musterproduktion und Unterstützung bei der Montage elektronischer Komponenten sind nur ein Teil der von VOMRO entwickelten Kundenprojekte; Es wird nicht als nicht projektbezogener allgemeiner PCB oder Bestellservice für Baugruppen elektronischer Komponenten angeboten.

• Auf den Bedarf abgestimmte Abnahmetests
• Pilotintegration und nachvollziehbare Revisionen
• BOM, Programmier- und Produktionskontrollplan

Vertraulichkeit, Übergabe der Quelldateien und erstes Projektgespräch

Bevor Sie die Arbeitsweise Ihrer Maschine und ihre besonderen technischen Details teilen, unterzeichnen wir auf Wunsch eine Geheimhaltungsvereinbarung (NDA). Das Kundenprojekt wird nicht in einen eigenen Produktkatalog von VOMRO überführt. Projektbezogene Quellcodes, elektronische und mechanische Konstruktionsdateien sowie technische Unterlagen werden am Projektende übergeben. Bearbeitbare Quellformate, Build-Umgebung und Übergabeliste werden zu Beginn festgelegt; die Lizenzbedingungen von Drittanbieterkomponenten werden gesondert erläutert.

Beim ersten Gespräch können Sie mitteilen, was die Maschine macht, den vorhandenen PLC oder Controller, die Sensor- und Lastliste, die Versorgungsbedingungen und die Funktion, die Sie hinzufügen möchten. Auch die angestrebte Produktionsmenge, die Layoutgrenze und der Zugriff auf die Pilotmaschine klären den Umfang. Sollten die Zeichnungen noch nicht fertig sein, erstellen wir gemeinsam die Anforderungen basierend auf dem Nutzungsszenario. Der Vorschlag wird so vorbereitet, dass die Entwicklungsergebnisse und deren Akzeptanz sichtbar sind.

• Auf Anfrage vor technischen Details NDA
• Übergabe von Quellcode, EDA-/CAD-Dateien und technischen Unterlagen
• Konkreter Projektumfang über Signalliste und Pilot