Erschienen am: 08.02.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 1+2 2018

Lenkgetriebesensoren über Ethercat kalibrieren

Sensorkalibrierung

Durch die Entwicklung zweier neuer cRIO-Module in Kombination mit einem Ethercat-Slave-Chassis konnte die Firma CGS ihre Lenkgetriebesensoren über Ethercat kalibrieren.


Die beiden auf cRIO basierenden Sensor-Calibration-Module: links das Spannungs- und Strommessmodul, rechts das Sensorkalibriermodul.
Bild: CGS GmbH

Bei der Integration von Lenkgetriebesensoren müssen nach einer Referenzfahrt des gesamten Lenkgestänges, über ein herstellerabhängiges Protokoll des Sensorelementherstellers, Kalibrierdaten im Sensor hinterlegt werden. Vor dem Schreibvorgang erfolgt dabei über das Sent-Protokoll die Einlesung von Werten einer Referenzfahrt. Der komplette Vorgang wird über Ethercat gesteuert, da Beckhoff-Systeme in der Produktion als Standard eingesetzt sind. Die aufgenommenen Sent-Werte dienen anschließend der Berechnung der Kalibrierwerte auf das spezifische Lenkgestänge und müssen zum Abgleich in den Sensor geschrieben werden. Zudem müssen Sensorstrom und -spannung zusätzlich überwacht werden, um eine korrekte Programmierung zu gewährleisten. Ursprünglich kam dabei eine Lösung mit einem externen USB-Programmiergerät zum Einsatz. Bedingt durch den Aufbau gab es aber keine gemeinsame Zeitbasis von Lenkgetriebe- und Referenzsensor, welcher als Referenz für den Abgleich des im Lenkgetriebe verbauten Sensors dient. Dies führte dazu, dass in bestimmten Punkten während des Verfahrens das System angehalten werden musste, um zeitgleich Werte der beiden Sensoren aufzunehmen, was zu erheblichen zeitlichen Verzögerungen führte. Zur Lösung wurden zwei cRIO-Module von der CGS GmbH entwickelt. Ein Spannungs- und Strommessmodul, welches parallel auf acht Kanälen Strom und Spannung aufnimmt, sowie ein Sensorkalibriermodul, das gleichzeitig auf vier Kanälen Sensoren mit Sent-Protokoll ausliest, und sequenziell auf vier Kanälen die Sensoren nach dem proprietären Protokoll des Sensorherstellers (Infineon) programmiert (Beschreiben des EEPROM mit den Kalibrierwerten). Die Kombination der neuen cRIO-Module mit eigenem FPGA und dem Ethercat-Chassis von National Instruments sowie einer speziellen Labview FPGA Software ermöglicht es dem Kunden, seine Kalibrierfahrt in der Produktion schnell und zuverlässig durchzuführen. Durch die gemeinsame Zeitbasis, welche durch die Verwendung des cRIO-Chassis möglich ist, kam es zudem zu einer erheblichen Zeitersparnis. Das Lenkgestänge kann ohne Anhalten in spezifischen Punkten in der Referenzfahrt verfahren werden und dabei kontinuierlich Werte des Lenkgetriebe- und des Referenzsensors erfassen. Dadurch ergibt sich ein deutlich höherer Durchsatz in der Produktion und eine genauere Möglichkeit der Kalibrierung. Zudem wurden im Modul alle vom Sensorhersteller geforderten Überprüfungen hinsichtlich des Programmiervorganges realisiert (Margin-Check usw). Dies wäre mit einer anderen Lösung, welche ohne eigenen FPGA arbeitet, nicht möglich gewesen. Da die Komponenten/Module des eingesetzten cRIO-Systems schnell austauschbar sind, verringert dies bei einem Defekt die auftretenden Standzeiten der Produktionslinie signifikant. Das System trägt somit auch durch seine Ausfallsicherheit und schnelle Verarbeitungsgeschwindigkeit zur Gesamtsicherheit der Produktionsanlage bei.

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