Standardisierung der Funktionstester bei Siemens IS EDM
Ausgangssituation und Aufgabenstellung
Die ständig neuen und komplexen Anforderungen an den Funktionstest mit unterschiedlichen Hardwareschnittstellen haben im Jahr 2005 bei Siemens IS EDM zu dem Entschluss geführt, eine einheitliche Tester-Lösung für alle Standorte zu erarbeiten.
Die Aufgabe von NOFFZ bestand darin, ein flexibles, modulares und Hersteller unabhängiges Testsystem für heutige und künftige Anforderungen an Prüffelder zu definieren, das über einen einheitlichen Aufbau der Mess- und Stimuli-Geräte, sowie der Adapterschnittstelle für kleine und mittlere Stückzahlen verfügt. Produktbezogene Prüfplätze für große Stückzahlen mit kontinuierlicher Auslastung sollten ebenfalls realisierbar sein.
Programmiersprache und Bedieneroberfläche waren zu vereinheitlichen. Gängige Software-Schnittstellen und Plattformen mussten beherrscht werden. Kalibrierung und Wartung mussten wirtschaftlich und ohne Produktionsausfall möglich sein. Die Integration in das bestehende QM-System und Traceabillity musste gegeben sein. Das externe Erstellen von Testprogrammen sollte ebenfalls möglich sein.
Umsetzung und Herausforderung
Der Funktionstester wurde als 19" Standard-Schaltschrank ausgeführt und beinhaltet das gesamte Messequipment mit universellem Adapter, Universal AC Power Supply, Controller-Einheit, Digital Multimeter, Relaismodul, DC-Analogausgangskarte, Funktionsgenerator, RS232 Interface, Digitalem I/O Modul sowie 8-Kanal-Digitizer.
Die Pylon-Schnittstelle zur Ankopplung der Prüfadapter bietet die nötige Flexibilität für künftige Projekte und Baugruppen. An der Schnittstelle stehen alle im Schaltschrank vorhandenen Signale zur Verfügung. Es wurden Signal-, Hochstrom-, Koax-, Pneumatik- und Vakuum-Kontakte integriert.
Es wurden Standard-Schrägpultadapter vorgesehen, die den prüflingsspezifischen Aufbau beinhalten. In ihnen wurden zusätzliche Komponenten wie Interfaceelektronik, USB-8451 zum Flashen der WAGO-Module und die LED-Inspektion verbaut.
Die LED-Inspektion erfolgt über Lichtwellenleiter und ermöglicht die Bewertung von Wellenlänge und Intensität. Die Interface-Elektronik beinhaltet die umfangreichen prüflingsspezifischen Konditionierungen wie Präzisionswiderstände, Lasten, verschiedene Schutzmaßnahmen für den Prüfling oder das Messsystem und die Verteilung der Signale der Pylon-Schnittstelle.
Durch Adaptererkennung in der Interfaceelektronik wird die korrekte Kombination von Adapter und Prüfsequenz sichergestellt. Zusätzliche Sicherheit ist durch die Erkennung des eingelegten Prüflings und des Schließens der Prüfkammer gewährleistet. Die Leiterplatte kann vom Adapter getrennt werden und z.B. durch eine neue Version ersetzt werden.
Die ständig neuen und komplexen Anforderungen an den Funktionstest mit unterschiedlichen Hardwareschnittstellen haben im Jahr 2005 bei Siemens IS EDM zu dem Entschluss geführt, eine einheitliche Tester-Lösung für alle Standorte zu erarbeiten.
Die Aufgabe von NOFFZ bestand darin, ein flexibles, modulares und Hersteller unabhängiges Testsystem für heutige und künftige Anforderungen an Prüffelder zu definieren, das über einen einheitlichen Aufbau der Mess- und Stimuli-Geräte, sowie der Adapterschnittstelle für kleine und mittlere Stückzahlen verfügt. Produktbezogene Prüfplätze für große Stückzahlen mit kontinuierlicher Auslastung sollten ebenfalls realisierbar sein.
Programmiersprache und Bedieneroberfläche waren zu vereinheitlichen. Gängige Software-Schnittstellen und Plattformen mussten beherrscht werden. Kalibrierung und Wartung mussten wirtschaftlich und ohne Produktionsausfall möglich sein. Die Integration in das bestehende QM-System und Traceabillity musste gegeben sein. Das externe Erstellen von Testprogrammen sollte ebenfalls möglich sein.
Umsetzung und Herausforderung
Der Funktionstester wurde als 19" Standard-Schaltschrank ausgeführt und beinhaltet das gesamte Messequipment mit universellem Adapter, Universal AC Power Supply, Controller-Einheit, Digital Multimeter, Relaismodul, DC-Analogausgangskarte, Funktionsgenerator, RS232 Interface, Digitalem I/O Modul sowie 8-Kanal-Digitizer.
Die Pylon-Schnittstelle zur Ankopplung der Prüfadapter bietet die nötige Flexibilität für künftige Projekte und Baugruppen. An der Schnittstelle stehen alle im Schaltschrank vorhandenen Signale zur Verfügung. Es wurden Signal-, Hochstrom-, Koax-, Pneumatik- und Vakuum-Kontakte integriert.
Es wurden Standard-Schrägpultadapter vorgesehen, die den prüflingsspezifischen Aufbau beinhalten. In ihnen wurden zusätzliche Komponenten wie Interfaceelektronik, USB-8451 zum Flashen der WAGO-Module und die LED-Inspektion verbaut.
Die LED-Inspektion erfolgt über Lichtwellenleiter und ermöglicht die Bewertung von Wellenlänge und Intensität. Die Interface-Elektronik beinhaltet die umfangreichen prüflingsspezifischen Konditionierungen wie Präzisionswiderstände, Lasten, verschiedene Schutzmaßnahmen für den Prüfling oder das Messsystem und die Verteilung der Signale der Pylon-Schnittstelle.
Durch Adaptererkennung in der Interfaceelektronik wird die korrekte Kombination von Adapter und Prüfsequenz sichergestellt. Zusätzliche Sicherheit ist durch die Erkennung des eingelegten Prüflings und des Schließens der Prüfkammer gewährleistet. Die Leiterplatte kann vom Adapter getrennt werden und z.B. durch eine neue Version ersetzt werden.
Die bisher eingesetzten Programmiersprachen wurden durch LabVIEW und LabWindows/CVI abgelöst. Der Einsatz einer einheitlichen Software erleichtert die Arbeit der Planungs- und Testabteilungen. Daher wurde die Test Management Software TestStand als Testsequenzer eingesetzt. Mittels einheitlicher Benutzeroberfläche werden Einarbeitungszeiten und Fehlerquellen reduziert und der Bedienkomfort erhöht.
Die Geräte werden direkt über TestStand oder über integrierte LabVIEW, LabWindows/CVI/C++-Testfunktionen eingebunden. Das Operator-Interface liefert alle wichtigen Informationen und ermöglicht den Zugriff auf sämtliche Parameter des Testers und des Prüflings.
TestStand bietet eine Plattform für die Ablaufsteuerung, Verzweigung, Berichterstattung und Datenbankintegration und ermöglicht die Anbindung an alle gängigen Entwicklungsumgebungen die bei Siemens IS EDM, WAGO oder NOFFZ Verwendung finden.
Fazit und Ausblick
Dieses Testsystem soll an den Standorten der Siemens IS EDM als Standardsystem für unterschiedliche Projekte eingesetzt werden. Aufgrund eines abstrahierten Softwarebaukasten und flexibler Messhardware konnten bereits Synergieeffekte genutzt werden. Dies führte zu Kosten- und Zeitersparnis durch einen hohen Grad an Widerverwendbarkeit von Software & Hardware.
Durch die große Zahl von Instrumenten der Firma National Instruments und anderer Hersteller wurde ein zukunftssicheres, modulares System aufgebaut. Für die Standardanwendung wurde eine einheitliche Adapterschnittstelle definiert. Somit wird eine Verlagerung der Produktfertigung innerhalb der Standorte erleichtert.
Seit 2007 sind PXI-Prüfplätze bei Siemens IS EDM im Einsatz, Prüfplaner aller Standorte werden in LabVIEW, WindowsCVI und TestStand geschult.
Die Geräte werden direkt über TestStand oder über integrierte LabVIEW, LabWindows/CVI/C++-Testfunktionen eingebunden. Das Operator-Interface liefert alle wichtigen Informationen und ermöglicht den Zugriff auf sämtliche Parameter des Testers und des Prüflings.
TestStand bietet eine Plattform für die Ablaufsteuerung, Verzweigung, Berichterstattung und Datenbankintegration und ermöglicht die Anbindung an alle gängigen Entwicklungsumgebungen die bei Siemens IS EDM, WAGO oder NOFFZ Verwendung finden.
Fazit und Ausblick
Dieses Testsystem soll an den Standorten der Siemens IS EDM als Standardsystem für unterschiedliche Projekte eingesetzt werden. Aufgrund eines abstrahierten Softwarebaukasten und flexibler Messhardware konnten bereits Synergieeffekte genutzt werden. Dies führte zu Kosten- und Zeitersparnis durch einen hohen Grad an Widerverwendbarkeit von Software & Hardware.
Durch die große Zahl von Instrumenten der Firma National Instruments und anderer Hersteller wurde ein zukunftssicheres, modulares System aufgebaut. Für die Standardanwendung wurde eine einheitliche Adapterschnittstelle definiert. Somit wird eine Verlagerung der Produktfertigung innerhalb der Standorte erleichtert.
Seit 2007 sind PXI-Prüfplätze bei Siemens IS EDM im Einsatz, Prüfplaner aller Standorte werden in LabVIEW, WindowsCVI und TestStand geschult.