[Suche] Sensor zur Geschwindigkeitsmessung mit anschließender Funkübertragung

021aet04

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Servus Community,

ich habe den Auftrag bekommen (Firmenintern) eine Maschine neu zu bauen. Die Mechanik bleibt gleich, elektrisch wird alles neu gebaut.

Aktuell funktioniert das ganze so:
Versorgung geht über Schleifringe auf eine rotierende Welle und von Dieser, wieder über Schleifringe, auf einen "stehenden" Teil.
Der "stehende" Teil ist auf der Welle "aufgehängt" (Wiege). Die Maschine ist ausgelegt, das sich die Welle bis 2000U/min dreht, wir fahren aber nur mit einer maximalen Wellendrehzahl von 1200-1300 U/min. Solltet ihr das nicht verstehen wie ich das meine, kann ich schauen ob ich eine Zeichnung finde bzw. fertige ich eine Skizze an.

Auf diesem aufgehängten Teil befindet sich ein kleines Netzteil, das aus der Versorgung +/- 15V erzeugt, das auf einen Sender (hergestellt vom Originalhersteller) geht.
An diesem Sender ist eine normale Gabellichtschranke angeschlossen, die mittels Zahnscheibe Impulse zählt (64Imp/m).

Dieser Sender sendet diese Impulse über ca. 70-80mm an den Empfänger (muss sich direkt gegenüber befinden, sonst keine Verbindung).

Der Empfänger gibt die Umpulse an einen speziellen Meterzähler weiter. Gleichzeitig erzeugt dieser eine Spannung von 0..-10V bzw. 0..+10V (aktuelle Geschwindigkeit) als Rückmeldung für den Stromrichter. Diese Maschinen produzieren mit max ca. 200-250m/min.

Die Sender/Empfänger sind Eigenentwicklungen vom Maschinenhersteller und sehr alt (unsere Maschinen sind Ende 1980er Jahre bis Anfang 1990er Jahre).
Diese Sender/Empfänger gibt es noch, jedoch nur beim Hersteller.

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Ich möchte das jetzt Umbauen, jedoch weiß ich nicht wie ich das am Besten machen soll.

Ich möchte als Steuerung eine S7-1200 mit ET200SP oder ET200SP-CPU verwenden, steht noch nicht fest.
Als Bus habe ich somit Profinet zur Verfügung. Gleichzeitig baue ich noch einen IO-Link Master ein, dadurch steht mir das auch zur Verfügung.
Bei der Geschwindigkeit würde ich mit 300m/min rechnen (zur Sicherheit).
Somit komme ich bei dem aktuellen System auf: 300m/min x 64Imp/m = 19200Imp/min = 320Imp/sec = 320Hz

Mein Plan ist:
Versorgung (24V) wie jetzt auch über die Schleifringe übertragen.
Diese Versorgung für alle Komponenten verwenden (Sensoren, Funk & "I/O-Verteiler").
Die Sensoren gehen auf den "Verteiler" und dieser sendet per Funk die Signale an die SPS.

Wenn ich die Impulse des Sensors direkt übertrage komme ich mit der Geschwindigkeit nicht zusammen (Bus ist zu langsam bzw. Zykluszeit SPS).
Wie würdet ihr das lösen? Kennt jemand ein System, das hier funktionieren könnte?
Es darf keine Ausfälle der Verbindung geben, da auch der Motor über diese Signal geregelt wird.

Ich würde auch noch andere Signale übertragen (bidirektional).
1) Risssensor falls die Umfliegung reißt (Sensor vorhanden, wird aber nicht übertragen, ist nur aufgebaut)
2) ein Schalter ob eine Verriegelung geschlossen wurde (gibt es aktuell nicht bzw. wird über Schleifringe übertragen)
3) Ansteuerung einer Bremse (wird aktuell über weitere Schleifringe übertragen)

Auf dieser Wiege befindet sich auch ein DC-Scheibenläufermotor. Diesen wollen wir aber gegen etwas Anderes tauschen, da es diese nicht mehr neu gibt (bzw. sehr schwer). Da holen wir allerdings noch eine Firma, da alle DC-Motoren mit Thyristorsteller gegen Drehstrom mit FU getauscht werden sollen.


Ich habe schon geschaut was es für Übertragungssysteme gibt.
1) Datenkupplung (https://products.spinner-group.com/...-time-full-duplex-24-v-dc-300-w-bn637493C0004) würden aber 2 Stk davon benötigen, die sind allerdings sicher nicht ganz billig.
2)Profinet WLAN Übertragung
3) Balluff IO/Link Koppler (da ist der max. Abstand zu gering, da ich ca. 70-80mm benötige, verringern geht nicht).


Somit nocheinmal meine Fragen.

Wie würdet ihr das lösen?
Welchen Geschwindigkeitssensor (Drehgeber, Lichtschranke,...) würdet ihr verwenden.
Wie würdet ihr das Signal weiterverarbeiten?
Wie würdet ihr das Signal übertagen, welches System kennt ihr?

MfG
Hannes
 
Aktuell funktioniert das ganze so:
Versorgung geht über Schleifringe auf eine rotierende Welle und von Dieser, wieder über Schleifringe, auf einen "stehenden" Teil.
Der "stehende" Teil ist auf der Welle "aufgehängt" (Wiege). Die Maschine ist ausgelegt, das sich die Welle bis 2000U/min dreht, wir fahren aber nur mit einer maximalen Wellendrehzahl von 1200-1300 U/min. Solltet ihr das nicht verstehen wie ich das meine, kann ich schauen ob ich eine Zeichnung finde bzw. fertige ich eine Skizze an.
Zeichnung/Foto wäre vllt nicht schlecht.
Verstehe ich das richtig, dass der Bereich/Schaltkasten hier irgendwie in Bewegung ist?
Wenn ja: mit welchen Vibrationen/Beschleunigungen ist zu rechnen?

Welchen Geschwindigkeitssensor (Drehgeber, Lichtschranke,...) würdet ihr verwenden.
Die genannten 320Hz sollten die meisten Lichtschranken packen.
Wird eher wegen der Mechanik interessant.
Irgendeine spezielle Bauform gewünscht?
Kontaktlos fällt mir leider nur der speedMate von Wachendorf ein, der macht aber bei 135m/min Feierabend.

Wie würdet ihr das Signal weiterverarbeiten?
Dezentrale Baugruppe vor Ort, evtl ne ET200AL oder ET200SP.
Je nach Belastung und Umgebung.
Eine normaler DI wird die 320Hz wohl nicht ganz packen => HSC-Modul notwendig?
Ne 1200er CPU hätte HSC-Eingänge direkt onboard.

Wie würdet ihr das Signal übertagen, welches System kennt ihr?
Wlan
Solange die Teilnehmer QoS, LLDP und DCP tolerieren, ist es aber im Prinzip egal was du nimmst.
Der 30€ Access-Point von TP-Link tuts, je nach Situation, auch.
(Was ich in einem Industrie-Umfeld aber vllt. lassen würde)
 
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Danke für die sehr schnelle Antwort.

Hier ein paar Fotos:

Unter der Rohrleuchte ist der Lagerbock, durch diesen geht die Welle, die sich mit bis zu 2000U/min dreht.
Man sieht auch dort den Empfänger (quadradisches Kästchen) und gegenüber den Sender.
Weiter rechts sieht man das Messrad mit der Zahnscheibe und dem Lichtschranken.
Der Bügel (gebogenes Teil) rotiert um die Wiege, das ist das Teil mit der Spule, dem Motor und das Messrad.
1.jpg

Hier sieht man den Sender & Empfänger (unter dem Sender befinden sich die Schleifringe).
Das gelbe Teil links und das V-förmige Teil mit den schwarzen GFK Bügel rotiert.
2.jpg

Hier ist noch eine Zeichnung aus der Mappe einer Maschine.
3.jpg

Welche Vibrationen/Beschleunigungen auftreten, kann ich leider nicht beantworten.

Als Sensor hätte ich aktuell eine Lichtschranke von IPF in Planung (muss noch meinen Vertreter kontaktieren, da ich sowieso mehrere Sensoren brauche). Ich hätte mir eher gedacht ob jemand z.B. Absolutgeber empfiehlt, da ich dort die Geschwindigkeit und Position direkt auslesen kann.
Lieber ist mir aber der Lichtschranken.


Ich setzte aktuell nur S7-1215 mit ET200SP oder ET200eco PN (6ES7 147-6BG00-0AB0) ein.
Habe geschaut, es gibt auch die ET200eco PN als TM PosInput. Muss schauen ob das Modul geeignet wäre (Zählen, DI, DO).

Für ein anderes Projekt habe ich einmal Phoenix Contact FL BT EPA 2 bestellt. Die habe ich noch hier, da das Projekt bis jetzt immer weiter nach hinten geschoben wurde (es gab einen provisorischen Umbau und funktioniert aktuell). Das werde ich testen.


MfG Hannes
 
Ich versuche so günstig wie möglich zu bleiben, aber was es kostet, das kostet es.

Zum Einsatz kommt.
Insevis HMI 15Zoll
SPS wird entweder eine 1215 dcdcdc mit ET200SP oder 1500 CPU als ET200SP
Phoenix Gerätesicherung mit IO-LINK
IFM IO-LINK Master
Siemens PSU 300 20A
IFM Sensoren
Nidec Antriebe
Was noch so kommt ergibt sich

MFG Hannes
 
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Für die Drehzahlerfassung in Kombination mit IO-Link bietet sich von IFM der DP2122 an: https://www.ifm.com/de/de/product/DP2122
Ich werfe mal IO-Link Wireless in den Raum von Balluff: https://www.balluff.com/de-de/io-link-wireless-technologie damit habe ich aber keine Erfahrung, und es ist auch nicht das schnellste wenn ich das auf den ersten Blick so überfliege.
Man könnte vlt. IO-Link über den Schleifring übertragen, aber auch da habe ich keine Erfahrung, ein Kunde von uns führt über Schleifringe Profibus allerdings haben die eine extrem geringe Drehzahl, ob das mit IO-Link bei 2000 1/min zuverlässig funktioniert..😬
 
Die Signale möchte ich von den Schleifringen weg bringen. Bei einer ähnlichen Maschine wurde das Drehgebersignal auch über die Schleifring übertragen. Es gab nur Probleme (wenn man den Bügel bewegt hat, hat der Meterzähler gezählt und die Geschwindigkeit hat nicht gepasst)

Das IO-LINK Wireless habe ich mir auch schon angeschaut. Das ist aber viel teurer als das Phoenix Contact WLAN Modul, das ich oben gepostet habe?

Bei der oben erwähnten Maschine mit den DG Problemen wurde das bereits auf Funk umgebaut.
Impulse auf PR-electronics F/U Wandler, das Spannungssignal per Phoenix Contact Funkmodul (weiß nicht wie das heißt, müsste schauen) übertragen. Gleichzeitig wird das Metersignal mittels digitalen Eingang eingelesen und übertragen. Auswendig kenne ich da keine näheren Daten. Das System möchte ich nicht verwenden, da es relativ teuer ist.

Mfg Hannes
 
Das ist aber viel teurer als das Phoenix Contact WLAN Modul, das ich oben gepostet habe?
Schon, aber, wenn ich das richtig sehe, könntest du mir dem Balluf WLAN IO-Link Master und nem IO-Link Drehgeber davon kommen.
Wobei...der Phoenix Wlan-Adapter + ein Profinet-Drehgeber dürften auch schon Recht günstig sein.
Mit beidem würdest du die Notwendigkeit für SPS Peripherie + schnelle DI-Baugruppe eliminieren & minimierst die Notwendigkeit für einen Klemmkasten im Inneren der Konstruktion.

Den Balluf-Link von @HolzigerBambus würde ich mir trotzdem mal näher ansehen.
Die haben anscheinend jetzt auch induktive Leistungskoppler, vllt als Alternative zu den 24V Schleifringen interessant.
 
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Die IO-Link Wireless von Balluff habe ich mir schon angeschaut.

Alleine der IO-Link Wireless Master kostet über 1000€. Dann kommt noch die Gegenseite und der Sensor.

Die induktiven Koppler habe ich mir auch bereits angeschaut. Die hätte ich genommen, leider ist der max. Abstand viel zu gering.
Ich benötige 70-80mm, der Koppler kann max. 10mm überbrücken. Das lässt sich auch nicht verringern, leider.

Ich werde vermutlich den ET200eco PN PosInput nehmen. Da ich aber nur Tia V16 habe werde ich mit der GSDML arbeiten müssen.

Ich werde mir ein PosInput bestellen und damit testen.

MfG Hannes
 
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