HAJAUTETTU KONENÄKÖSOVELLUKSEN LOGIIKKAOHJAUS JA OPC-LIITYNTÄ MAVI PROJECT 2009 Kirjasto: Tiedosto: D:\Inssityö\Aihe 2. Requirements\ SUUNN1100_Vaatimusmäärittely Versio: 1.0 Tila: luonnos [x] ehdotus [] hyväksytty [] Muutoshistoria: Versio Pvm Tekijä Huomautus 0.1 29.5.2009 Riku Laaksonen Pohja 0.2 30.5.2009 Riku Laaksonen Rakennemuutos 1.0 04.6.2009 Riku Laaksonen JAKELU: muut Projektin johtoryhmä Riku Laaksonen Jussi Kuosa (ohjaaja) Teemu Purmonen, Janne Kautonen
1. LYHENTEET... 3 2. JOHDANTO... 4 3. TOIMINNALLISET VAATIMUKSET... 4 4. ORGANISAATIO JA AIKATAULUT... 6 5. RAKENTEELLISET VAATIMUKSET... 7 5.1 Koko... 8 5.2 Paino... 8 5.3 Ulkonäkö, väri, kilvet... 8 6. YMPÄRISTÖVAATIMUKSET... 9 6.1 Lämpötila-alue... 9 6.2 Kosteus, testit käyttöpaikan korkein sallittu korkeus merenpinnasta (ilmanpaine, jäähdytys) 9 6.3 Ilman epäpuhtaudet... 9 6.4 Tärinä, testit... 9 6.5 Kuljetus... 9 6.6 Iskukoe korroosiotestit... 9 6.7 Muut epäpuhtauskaasutestit... 9 6.8 EMC-vaatimukset... 10 7. TURVALLISUUSVAATIMUKSET... 10 8. KÄYTETTÄVYYSVAATIMUKSET... 10 8.1 Asennusvaatimukset... 10 8.2 Luotettavuusvaatimukset... 10 8.3 Elinkaarivaatimukset... 10 8.4 Huollettavuusvaatimukset... 10 8.5 Kuljetusvaatimukset... 11 8.6 Kierrätys ja hävittäminen... 11 9. KUSTANNUSVAATIMUKSET... 11 10. HYVÄKSYNNÄT... 11
1. LYHENTEET OPC = OLE for Process Control eli avointa liitettävyyttä avoimilla standardeilla. LABVIEW = National Instrumentsin ohjelma, jota käytetään mittausohjelmistona projektissa. MTBF (Mean Time Between Failures) = on keskimääräinen aika laitteen vikaantumiseen sen edellisestä alkuperäiseen kuntoon saattamisesta. MTTR (Mean Time To Repair) = Keskimääräinen korjausaika. PLC = Programmable logic controller eli ohjelmoitava logiikka. EMC = electromagnetic compatibility eli sähkömagneettinen yhteensopivuus. CE-merkintä = tuotemerkintä, jolla valmistaja osoittaa tuotteen olevan direktiivien mukainen.
2. JOHDANTO Teemme Pohjois-Karjalan ammattikorkeakoulussa laadunvalvonta konenäkösovellusta. Työ tulee PKAMK:n muovi- ja konetekniikan laboratorion käyttöön asiakastuotteiden laaduntarkasteluun sekä opetuskäyttöön. Kehitystyön lähtökohtana on ottaa huomioon alueellisen kappaletavara automaation kehitystrendit sekä mahdolliset kaivannaisteollisuuden konenäkösovellukset esim. vesiprosessien valvonnan yhteydessä. Työn tavoitteena on kehittää konenäkösovellukselle hajautettu logiikkaohjaus- ja OPC-liityntä logiikan ja mittausohjelmiston välille (Labview). Konenäkökameralla tai jollain muulla tunnistus menetelmällä tunnistetaan mitattava tuote ja tuotteen tiedot välitetään OPC-rajapinnan kautta mittausohjelmistolle. Vastaavasti mittausohjelmiston säätö- ja ohjausparametrit välitetään logiikalle OPC-rajapinnan kautta. 3. TOIMINNALLISET VAATIMUKSET Projektissa pyritään saamaan toimiva kokonaisuus mikä sisältää Labview liitännäisen kameran, logiikalla ohjattavan moottoriohjaimen sekä tiedonsiirtoyhteyden (esim. Profibus DP ja OPC). Kappaleen tunnistetaan ennen kameralle tuloa esim. viivakoodinlukijalla tai RFID-tunnistimella ja tuotetieto välitetään OPC-rajapinnan välityksellä Labview-ohjelmalle tai kappaleen valinta tehdään ohjelmalla. Logiikalla käynnistetään Labview konenäkösovellus Logiikalla ohjataan moottoria useaan määriteltyyn asentoon ja tämä tieto välitetään Labview:lle OPC:n kautta. Logiikalla tehdään moottoriohjaukset sekä logiikka toimii masterina järjestelmälle ohjaten mittauksen etenemistä. Logiikka antaa käyntitiedon Labview-ohjelmalle sekä toimii
paikkatiedon mittaajana mitaten pulssianturilta tulevaa pulssitietoa. Logiikalla voidaan toteuttaa valaistuksen säätö sekä mahdolliset muut kameraan liittyvät ohjaustoiminnot. Teholähteenä toimii kaksi virtalähdettä, joihin on määriteltyinä virranrajoitukset. Beckhoffin I/O palikoille 100mA ja moottorille 2A virranrajoitus. Logistiikka käsittää paletin tunnistuksen, joka tapahtuu viivakoodinlukijalla. Moottorinohjausella tarkoitetaan kappaleen siirtämistä oikeaan kohtaan moottorilla. Hajautettu I/O:ta käytetään hajauttamaan järjestelmään. Tuotepalettiin tehdään paikat kappaleille ja se kiinnitetään kuljettimeen, jota liikutetaan kameran ohitse. Tuotteen tunnistus tapahtuu ennen kameraa, jotta ohjelmassa menee kappaletta koskevat säädöt päälle ja kamera vertailee oikeita kappaleita keskenään. Tuotteen tunnistukseen voidaan käyttää esim. viivakoodinlukijaa tai RFID-tunnistinta Kehitysympäristö Labview ohjelmisto toimii prosessissa mittalaitteena ja käyttöliittymänä. Siemensin S7 ohjelmalla tehdään käyttöliittymä ja moottorisohjaukset. Kamera esim. Cognex DVT 530 Legend tulee laadunvalvontakäyttöön. Valo esim. Cognex Smart light käytetään kameran valaistuksessa. Hajautettuja I/O moduuleita käytetään hajauttamaan järjestelmää. Voidaan käyttää esim. Beckhoffin moduuleja.
4. ORGANISAATIO JA AIKATAULUT Tässä osiossa kuvataan projektinorganisatiosta ja karkeatyöaikataulu. Johtaja Jyrki Kankkunen Koulutus ja kehittämispäällikö Kim Wrange Ohjaaja Jussi Kuosa Laboratiohenkilökunta Projekti Insinööri Janne Niemi Entinen muovipuolen koulutusjohtaja Kari Mönkkönen Labview-asiantuntija Janne Kautonen Muovipuolen opiskelijat Projektinryhmän jäsen Riku Laaksonen Logistiikka, moottorinohjaus ja hajautettu I/O, tuotepaletti, tuotteen tunnistus Projektinryhmän jäsen Teemu Purmonen Kameratekniikka rakenne ja toimintaparametrit (rakennekuvat, tuotetietokanta & mittausparametrit), käyttöliittymä, kuva-analyysi (labview) Kuva 1. Kuvaus projektiorganisaatiosta.
Kuva 2. Karkea aikataulu 5. RAKENTEELLISET VAATIMUKSET Peryhdytään projektin rakennellisiin vaatimuksiin ja ulkoisiin mittoihin ja ulkonäköön. Kuva 3. Rakenteellinen kuva
Runko Runkoon kuuluu X-pöytä, moottoriohjain, tunnistin sekä kamea laatikko että jalusta. Hajautettu I/O Hajautettu I/O käsittää I/O moduulit, OPC-rajapinnan ja PLC:n Käyttöliittymä Labview ohjelma ja käyttöliittymä. Kuva 4. Kameran paikka ja mistä kameraan saadaan sähköt. 5.1 Koko Kooltaan laitteen pitää mahtua muovipuolen muovipurikoneen viereen ja tarkoitus on että se olisi helposti liikuteltava, jotta sitä voisi tarpeenmukaan liikutella laboratorioissa. 5.2 Paino Painoa ei saa olla paljoa koska prosessia on oltava mahdollista siirtää helposti. 5.3 Ulkonäkö, väri, kilvet Prosessissa on musta kameralaatikko ja metallin harmaasta alumiini kiskosta rakennettu pöytä. Rakenteenseen liittyvät standardit lisätään myöhemmin.
6. YMPÄRISTÖVAATIMUKSET Kappaleessa mietitään mitä ympäristövaatimuksia on projektilla. 6.1 Lämpötila-alue Käyttölämpötila-alue on 5-40 C Varastointiläpötila-alue välillä -10 60 C 6.2 Kosteus, testit käyttöpaikan korkein sallittu korkeus merenpinnasta (ilmanpaine, jäähdytys) Käyttötilan kosteus voi olla 35 85% Varastointiläpötilan kosteusalue 35 85% 6.3 Ilman epäpuhtaudet Ei ole oleellisen suurta. Ei vaikuta prosessiin. 6.4 Tärinä, testit Tärinä ei ole oleellisen suurta. Ei vaikuta prosessiin. 6.5 Kuljetus Kuljetuksen ajaksi prosessin voi kääntää kylelleen, jolloin pääsee matalemmista tiloista ohi. Kuljettamiseen käy hydraulinen pumppukärry. Kuljettamisen aikana pitää varoa moottoria. Tarkennetaan vielä projektin edetessä. 6.6 Iskukoe korroosiotestit Otetaan kantaa myöhemmin. 6.7 Muut epäpuhtauskaasutestit Otetaan kantaa myöhemmin.
6.8 EMC-vaatimukset Ei ole tarvetta antistaattiselle laitteelle. Muihin EMC-vaatimuksiin otetaan kantaa myöhemmin. 7. TURVALLISUUSVAATIMUKSET Perehdytään projektin edetessä. 8. KÄYTETTÄVYYSVAATIMUKSET 8.1 Asennusvaatimukset Kaapelit tuodaan yläkautta prosessille. Kaapeleiden tarvitsee kestää moottorille tulevan maksimissaan 5A virran. Käytettävät kaapelit selvitetään myöhemmin. 8.2 Luotettavuusvaatimukset Perehdytään projektin edetessä. o MTBF (Mean Time Between Failures) o MTTR (Mean Time To Repair) 8.3 Elinkaarivaatimukset Tarkennetaan vielä projektin edetessä. Päivittäiselle käyttömäärälle ei ole rajoituksia moottorin osalta. Elinkaarenpituus noin 5 vuotta. 8.4 Huollettavuusvaatimukset Huoltoon riittää tuntemus laitteista. Tarkoituksena on että prosessia voi huoltaa paikanpäällä. Varaosapoliitiikka on että uusi osa rikkoutuneen tilalle.
Huoltovaatimuksia lisätään projektin edetessä 8.5 Kuljetusvaatimukset Kuljetuksen ajaksi olisi syytä irroittaa kamera, jottei se kärsisi mahdollisia vahinkoja. Prosessi on sen verran iso, että sitä on hankala siirtää ilman hydraulista pumppukärryä, tätä suositellaan koulun sisällä tapahtuviin siirtoihin. Pitemmät siirrot voivat tapahtua esim. pakettiautolla. 8.6 Kierrätys ja hävittäminen Alumiini kiskot voidaan ottaa uusio käyttöön. Moottoriyksikkö voidaan ottaa opetuskäyttöön. Kamera laatikko voidaan laittaa metallin keräykseen. Lisätään projektin edetessä. 9. KUSTANNUSVAATIMUKSET Kuntannusten on arvioitu alla olevan taulukon mukaan. Eur ajalle Henkilötyökustannukset (2 hlö) 2*750e =1500e 18.5.-1.11.2009 Laitteistokustannukset ja ohjelmistokustannukset kamera + valo = 3500e 18.5.-1.11.2009 10. HYVÄKSYNNÄT CE-merkintä Lisätään projektin edetessä.