Messungsversuch 1 – Analogschnittstellen

Einleitung
Im ersten Teil der Messserie wird es um die analogen Schnittstellen der Spritzgussmaschine gehen.
In dem folgenden Abschnitt über die ersten beiden Testmessungen werden unter anderem auch folgende Arbeitsschritte ausführlicher erläutert.

  1. Analyse der analogen und digitalen Schnittstellen der Spritzgussmaschine Arburg Allrounder 270C
  2. Erstellung des Belegungsplanes des D-Sub 55 (Stecker) anhand der Schaltpläne der Arburg Allrounder 270C
  3. Berechnung der optimalen Kabellänge mit dem Ziel des geringsten Datenverlustes und die nachfolgenden Lötarbeiten
  4. Inbetriebnahme des CEBO-LC 16-Bit Multi-I/O USB Messlabors
  5. 1. Messung mit der CEBO-LC 16-Bit Multi-I/O USB Messlabor der analogen Schnittstellen [10.04.2017]
    1. Auswertung der 1. Testmessung
  6. 2. Messung mit der CEBO-LC 16-Bit Multi-I/O USB Messlabor unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Fehleranalyse der ersten Messung vom 10.04.2017

Zu den ersten Schritten der vorbereitenden Arbeiten gehörte die Analyse der unten abgebildeten Schaltpläne. Hierbei mussten die analogen Schnittstellen von den digitalen Schnittstellen getrennt werden, da diese Schnittstellen sich in ihrer Messmethode und -ausgabe unterscheiden. Während bei den analogen Schnittstellen die Messgröße durch eine eindeutige und stetige Anzeigegröße dargestellt wird1, werden die Messgrößen bei den digitalen Schnittstellen in festgelegten Schritten quantisierter Anzeigegrößen dargestellt. Hierbei werden die analogen Schnittstellen durch den Ausgeber in einer Skala Anzeige und die digitalen Schnittstellen in Form einer Bildschirmausgabe realisiert.
Auch die Spannungsgrenzen der beiden Schnittstellen unterscheiden sich erheblich. Eine analoge Schnittstelle hat eine Spannung von 0 V bis 10 V. Dagegen besitzt eine digitale Schnittstelle Spannungen von 0 Vbis 24 V.
Mit einer extra Beschriftung der Schaltpläne wurde die Anzahl der benötigten Leitungen ermittelt. Jede Schnittstelle und GND besitzt somit eine Leitung in Form einer Kupferlitze.

Analoge Messpunkte

Schaltplan analoge Messpunkte

Digitale Messpunkte

Schaltplan digitale Messpunkte

In den Schaltplänen, der zu untersuchenden analogen und digitalen Schnittstellen der Arburg Allrounder 207C, findet sich auch der Belegungsplan für den D-Sub 55. Der Belegungsplan wurde mit Hilfe der Schaltpläne erstellt und stand im späteren Verlauf der Messungen als Belegungs- und Auslesehilfe zur Verfügung.

Belegungsplan der Messpunkte

Nummer

Bezeichnung

24V

digital

analog

GND

AGND

1

Einspritzen 1

 

X

 

X

 

2

Einspritzen 1

         

3

Nachdruck 1

 

X

     

4

Nachdruck 1

     

X

 

5

Drucksollwert Schnecke 1

   

X

   

6

Bezugsmasse Druck-Sollwert

       

X

7

Differenzdruck Istwert Schnecke

   

X

   

8

Bezugsmasse Druck-Istwert

       

X

9

Weg-Istwert Schnecke 1

   

X

   

10

Bezugsmasse Weg Istwert
Schnecke 1

       

X

11

Geschwindigkeits-Istwert Schnecke 1

   

X

   

12

Bezugsmasse Geschwindigkeits-Istwert
Schnecke 1

       

X

13

Modulsignal 1 Innendruck oder Temperatur

   

X

   

14

Bezugsmasse Modulsignal 1

       

X

15

Modulsignal 2 Innendruck oder Temperatur

   

X

   

16

Bezugsmasse Modulsignal 2

       

X

17

Weg Istwert Werkzeug

   

X

   

18

Bezugsmasse Weg Istwert
Werkzeug

       

X

21

Einspritzen 1 oder
Nachdruck 1

     

X

 

22

Einspritzen 1 oder
Nachdruck 1

 

X

     

26

Düse 1

 

X

     

27

Düse 1

     

X

 

28

Schließeinheit
in Wechselposition

 

X

     

29

Schließeinheit
in Wechselposition

     

X

 

30

Kundenausgang 1

 

X

     

31

Kundenausgang 1

     

X

 

32

Drehzahl Istwert Schnecke

   

X

   

33

Bezugsmasse Drehzahl Istwert Schnecke

       

X

34

Galvanische Trennung

X

       

35

Galvanische Trennung

     

X

 

Im nächsten Schritt musste die optimale Länge der einzelnen Leitungen ermittelt werden. Für diesen Schritt wurden die allgemeinen Formeln zur Berechnung des Leistungsverlustes aus der Elektrotechnik verwendet. Diese finden sich in jedem Buch der Grundlagen der Elektrotechnik und werden in den nachfolgenden Schritten angewendet.

Für die Berechnung der optimalen Länge der Leistungen standen die, in der untenstehenden Tabelle, Daten zur Verfügung. Die angefallenen Nebenrechnungen werden nicht in einzelnem mit in die Beschreibung der Messserie angegeben

Berechnungen

Bei den Berechnungen wurden zwei Längen der Leitungen berechnet um hier einen Vergleich in den Leistungsverlusten zu bekommen. Für die Berechnungen wurden zum einem eine Länge von 10 m in Betracht gezogen und eine Länge von 5 m. Für die Messungen wurde anhand der erstellten Berechnungen eine Leitungslänge von 5 Metern festgelegt., da hier der Leistungsverlust und somit auch der Datenverlust am geringsten ist.
Die anschließenden Lötarbeiten an dem D-Sub 55 wurden mit Hilfe des bereits angefertigten Belegungsplanes durchgeführt. Nach jedem Lötdurchgang einer Leitung wurden diese mit einem Multimeter gemessen um eine Nullleitung auszuschließen. Kam es zu keinem Durchlasswert der Leitung, mussten die Arbeiten wiederholt werden. Jedes Kabel wurde mit seiner Belegungsnummer und seiner Schnittstellenart gekennzeichnet.
Nach Abschluss der Lötarbeiten wurden alle Leitungen, zur Stabilisierung und zur Verhinderung von Kabelbrüchen, gebündelt in einen Reisverschlussschlauch gezogen. Die enden der Leitungen wurden in zehnerschritten an Lüsterklemmen befestigt.

1 Elektrische Messtechnik – Analoge, digitale und computergestützte Verfahren 7. Auflage, Reinhard Lerch, Springer-Verlag, 1.5.2 Analog – Digital, Seite 8
2 Elektrische Messtechnik – Analoge, digitale und computergestützte Verfahren 7. Auflage, Reinhard Lerch, Springer-Verlag, 1.5.2 Analog – Digital, Seite 8