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@@ -79,6 +79,9 @@ Die Lebensdauer einer industriellen Maschine hängt stark von der Qualität der
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\item[DC] Direct Current; Gleichstrom
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\end{description}
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+\setlength\parindent{0pt}
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\section{Einleitung}\label{einleitung}
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@@ -338,10 +341,10 @@ kann dadurch beispielsweise vor Ort auf einem industriellen Box-PC, oder
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auch über eine Netzwerkverbindung aus einem entfernten Datenzentrum
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durchgeführt werden. Aus sicherheitstechnischen Gründen darf die
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verwendete Plattform nur lesend über die erhobenen Messwerte verfügen
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-und nicht in den Prozessablauf der Anlage eingreifen. Das in Abbildung \ref{fig:datenfluss} dargestellte Programm \emph{PLC-Connector} ist eigens für diese Zweck entwickelt worden und wird in Kapitel \ref{verarbeitungssoftware} näher erläutert.
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+und nicht in den Prozessablauf der Anlage eingreifen. Das in Abbildung \ref{fig:datenfluss} dargestellte Programm \emph{PLC-Connector} ist eigens für diesen Zweck entwickelt worden und wird in Kapitel \ref{verarbeitungssoftware} näher erläutert.
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Die Datenverarbeitung findet in zwei Schritten statt. Zunächst wird
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-periodisch mit den datenübermittelnden Komponenten des
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+periodisch mit den datenüber-mittelnden Komponenten des
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Aufbaus kommuniziert, um dann anschließend die erhaltenen Datensätze für
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die weitere Verarbeitung bereitzuhalten. Diese abzufragenden Komponenten können zum
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Beispiel die zentrale Steuerung der Kernschießmaschine, einzelne
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@@ -603,7 +606,6 @@ Steuerung von Siemens oder Allen-Bradley zu übermitteln.
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Für die Erfassung der Kleinstspannungskreise wird ein 24V-Strommesssystem eingesetzt. Dieses kann direkt im Netzteil, in den Untersicherungen oder als separate Einheit vor den Potenzialklemmen der Anlage platziert werden. Je nach Anordnung können so mehr oder weniger aufgeteilte Ströme erfasst werden. Die Messung der Spannung ist bei allen drei Varianten nur einmal notwendig, da es auf den kurzen Wegen im Schaltschrank zu keinen signifikanten Spannungsabfällen kommt. Mit Hilfe der Spannung und der Stromstärke kann die Leistungsaufnahme der einzelnen Komponentengruppen hinter den Stromsensoren berechnet werden. Wie bei der Messung der Einspeisung sind verschiedene Messsysteme in Betracht gezogen worden. Die Auswahlkriterien sind dabei die gleichen wie bei der Messung der Einspeisung. Die Messsysteme, die in Betracht gezogen wurden, sind in Tabelle \ref{24v_supplier} aufgeführt. Die Messsysteme sind in der Tabelle nach den Kriterien aufgelistet, die für die Integration in die bestehende Potenzialverteilung in LMS Kernschießanlagen wichtig waren.
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-\newpage
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\begin{longtable}[]{@{}lllllll@{}}
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\toprule
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\begin{minipage}[b]{0.06\columnwidth}\raggedright
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@@ -823,7 +825,7 @@ Instrumentierung der elektrischen Einspeisung mit dem AI-Energy-Meter von Siemen
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Die Strommessung der
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\(24\mathrm{V}\)-Ebene wird durch einen digitalen Leitungsschutzschalter von
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-IFM übernommen. Dieser besteht einem Kopfmodul (Typ DF2101) und bis zu
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+IFM über-nommen. Dieser besteht einem Kopfmodul (Typ DF2101) und bis zu
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16 daran angereihten Sicherungskanälen. Am Kopfmodul kann eine \(24\mathrm{V}\)-Versorgung mit bis zu $40\mathrm{A}$ Nennstrom angeschlossen werden. Es besitzt auch die IO-Link Schnittstelle, mit der die Werte der Versorgungsspannung und der Ströme der einzelnen Sicherungskanäle abgefragt werden können. Das Kopfmodul DF2101 ist in diesem Versuch direkt an das zentrale
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\(24\mathrm{V}, 40\mathrm{A}\) Netzteil der Anlage (links am Rand des
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Fotos im Anhang \ref{img_ifm}) angeschlossen. Die 8 Sicherungsmodule vom Typ DF2220 mit je zwei Kanälen, welche individuell zwischen \(1\) und \(10\mathrm{A}\) einstellbar sind, übernehmen die Funktion der ursprünglich eingesetzten
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@@ -852,7 +854,7 @@ einem dreipoligen Leitungsschutzschalter (LS) mit \(6\mathrm{A}\)
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Nennstrom abgesichert. Der LS ist rechts vom Trenner montiert.
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Die AI-Energy-Meter-Karte ist auf einen sekundärseitigen Strom von
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-\(5\mathrm{A}\) und auf die Messung von drei L-N-Spannungen à
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+\(5\mathrm{A}\) und auf die Messung von Spannungen à
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\(400\mathrm{V}\) eingestellt. Zur Fixierung des Sternpunktes der
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Spannungen ist zusätzlich zu den drei Leitern auch der Neutralleiter
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der Einspeisung verbunden.
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@@ -1033,7 +1035,7 @@ Beim Versuch an der LFB65 wurden insgesamt über 70.000.000 Datenpunkte über 7
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\label{fig:400v_total_power}
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\end{figure}
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-Abbildung \ref{fig:400v_total_power} zeigt die Leistungsaufnahme der LFB65 über die ersten Stunden des Betriebszeitraums. Zur Überlappung der Zeitachse wurden die von der SPS aufgenommenen Statusbits herangezogen und der Verlauf jeweils bei Beginn eines neuen Zykluses zurückgesetzt. Dazu ergänzend zeigt Anhang \ref{raw_measurements_one_cycle} die rohen Strommessungen der Einspeisung und der jeweiligen 24V Kanäle zusammen mit den entsprechenden SPS-Statussignalen über einen einzelnen Maschinenzyklus. In Anhang \ref{time_analysis} sind von diesem einen Zyklus die einzelnen Phasen des Zyklusablaufs in der LFB65 aufgeführt.
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+Abbildung \ref{fig:400v_total_power} zeigt die Leistungsaufnahme der LFB65 über die ersten Stunden des Betriebszeitraums. Zur Überlappung der Zeitachse wurden die von der SPS aufgenommenen Statusbits herangezogen und der Verlauf jeweils bei Beginn eines neuen Zykluses zurückgesetzt. Dazu ergänzend zeigt Anhang \ref{raw_measurements_one_cycle} die rohen Strommessungen der Einspeisung und der jeweiligen $24\mathrm{V}$ Kanäle zusammen mit den entsprechenden SPS-Statussignalen über einen einzelnen Maschinenzyklus. Daneben sind auch von diesem einen Zyklus die einzelnen Phasen des Zyklusablaufs in der LFB65 aufgeführt.
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Die größte Leistungsaufnahme der Gesamtanlage tritt beim Öffnen der Seitenteile auf, gefolgt vom Heben und Senken des Hubtisches. Das ist dadurch zu erklären, dass das dafür verwendete hydraulische Aggregat mit der größte Verbraucher der Maschine ist. Der Grundverbrauch der Gesamtanlage im betriebsbereiten Zustand beträgt rund $20\mathrm{A}$, was zusammen mit der dreiphasigen $400\mathrm{V}$ Netzspannung der folgenden Mindestleistungsaufnahme entspricht: $$ I_L \cdot \frac {U_{LL}} {\sqrt{3}} \cdot 3 = 20\mathrm{A} \cdot 400\mathrm{V} \cdot \sqrt{3} \approx 14\mathrm{kVA}$$
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Im Plot ist auch ein Drift in der Leistungsaufnahme zu erkennen. Dieser ist auf die Veränderung der Netzspannung zurückzuführen. Die Netzspannung schwankt im Bereich von $390\mathrm{V}$ bis $405\mathrm{V}$, was zu einer Veränderung der Leistungsaufnahme führt. Die Leistungsaufnahme der LFB65 ist also nicht nur vom programmierten Zyklus, sondern auch von der Netzspannung abhängig. Eine Änderung der Spannung führt auch zu einer Änderung der Taktzeit. Die Taktzeit schwankt in einem Bereich von $33$ bis $34\mathrm{s}$, wobei die schnellere Taktzeit mit der höheren Netzspannung einhergeht. Dies kann zum Beispiel durch das schnellere Erreichen von Endlagen der Aktoren erklärt werden. Alle 5 Minuten ist ein kurzer Ausfall der Stromstärke aufgezeichnet worden. Dieser ist auf eine Fehlfunktion der Datenübertragung zurückzuführen, da der Ausfall nur einzelne Werte der Stromstärke der Einspeisung betrifft. Der numerische Wert der Ausfälle ist immer exakt $0,00\mathrm{A}$, wodurch eine reale Ursache ausgeschlossen werden kann.
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@@ -1051,7 +1053,7 @@ Bezüglich der Qualität der Daten gibt es auch einige Besonderheiten. Auf den M
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\section{Fazit}
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-Das erstellte System zur Erfassung und Auswertung von Energieverbrauchswerten in einer Produktionsanlage hat sich als sehr nützlich erwiesen. Die Messdaten können in Echtzeit aufbereitet und visualisiert werden. Die PC-basierte Datenbank bietet eine gute Möglichkeit, die Messwerte zu speichern und zu analysieren. Eine Anlage konnte im Versuch mit den gewonnenen Informationen verbessert werden; insbesondere wurde ein Problem aufgedeckt, welches zu irregulären Überstromereignissen in der $24\mathrm{V}$ Unterverteilung führte. Die Messdaten können auch für die Dokumentation der folgenden Anlagen verwendet werden, indem das System während der Qualitätskontrolle eingesetzt wird.
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+Das erstellte System zur Erfassung und Auswertung von Energieverbrauchswerten in einer Produktionsanlage hat sich als sehr nützlich erwiesen. Die Messdaten können in Echtzeit aufbereitet und visualisiert werden. Die PC-basierte Datenbank bietet eine gute Möglichkeit, die Messwerte zu speichern und zu analysieren. Eine Anlage konnte im Versuch mit den gewonnenen Informationen verbessert werden; insbesondere wurde ein Problem aufgedeckt, welches zu irregulären Überstromereignissen in der $24\mathrm{V}$ Unterverteilung führte. Die Messdaten können auch für die Dokumentation neuer Anlagen verwendet werden, indem das System während der Qualitätskontrolle eingesetzt wird.
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In Zukunft können durch den modularen Aufbau der Software weitere Anlagentypen unterstützt werden und weitere Middleware-Module zur Datenanalyse und -aufbereitung entwickelt werden.
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%-------------- Literaturverzeichnis
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@@ -1073,6 +1075,9 @@ In Zukunft können durch den modularen Aufbau der Software weitere Anlagentypen
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\subsection{Änderungen an der LFB65 Anlage}
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\label{eplan_lfb65}
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+Modifizierter EPLAN der LFB65 Anlage mit den Änderungen, die für die Messung der Energieverbrauchswerte notwendig waren. Die originalen Zeichnungen wurden von einem anderen Mitarbeiter der LMS erstellt.\cite{EPLAN_113638_LFB65}
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(nächste Seite)
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\includepdf[angle=90,scale=0.9]{eplan-lfb65/p20.pdf}
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\includepdf[angle=90,scale=0.9]{eplan-lfb65/p21.pdf}
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@@ -1152,11 +1157,8 @@ In Zukunft können durch den modularen Aufbau der Software weitere Anlagentypen
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\subsection{Messergebnisse eines Anlagenzykluses an der LFB65}
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\label{raw_measurements_one_cycle}
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-\includegraphics[width=10.5cm]{diagrams/raw-measurement-lfb65-rotated.png}
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-\subsection{Zeitliche Analyse des Anlagenzyklus}
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-\label{time_analysis}
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-\includegraphics[angle=90,width=6.5cm]{out/diagrams/hengli-timing/Hengli-Timing.png}
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+\includegraphics[width=10cm]{diagrams/raw-measurement-lfb65-rotated.png}
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+\includegraphics[angle=90,width=6cm]{out/diagrams/hengli-timing/Hengli-Timing.png}
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\newpage
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\subsection{PLC Tags der LL20 Kernschießmaschine}
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