HØGSKOLEN I ØSTFOLD. Avdeling for ingeniørfag Postadresse: 1757 Halden Besøksadresse: KG Meldahls vei 9, 1671 Kråkerøy

Transkript

1 HØGSKOLEN I ØSTFOLD Avdeling for ingeniørfag Postadresse: 1757 Halden Besøksadresse: KG Meldahls vei 9, 1671 Kråkerøy Telefon: Telefaks: E-post: post-ir@hiof.no PROSJEKTRAPPORT Prosjektkategori: Forprosjekt Fritt tilgjengelig Omfang i studiepoeng: 15 Fritt tilgjengelig etter: Fagområde: Hovedprosjekt Digital elktronikk Tilgjengelig etter avtale X med samarbeidspartner Rapporttittel: Forprosjektrapport Forfattere: Jon Fredrik Johansen, Fredrik Solhaug Bakken, Joakim Myren Svendsen Dato: Antall sider:8 Antall vedlegg: 4 Veileder: Åge Johansen Avdeling / linje: Høgskolen i Østfold, digital elektronikk Prosjektnummer: H11E07 Utført i samarbeid med: Nexsans Kontaktperson hos samarbeidspartner: Terje Dunset Ekstrakt: Overvåking av trådtrekke maskin Oppgaven går ut på å finne en teknisk løsning til en maskin som spinner kobbertråd sammen til en tykk kabel på Nexans i Halden. 3 emneord: Adresserbart system Proof of concept Data bus m/hensyn på Støy

2 Forord Vi er en gruppe på 3 studenter som går siste året på digital elektronikk ved høgskolen i Østfold. Vi tok på oss oppgaven, gitt av Nexans i Halden, der vi skal se på overvåkning på en av deres trådtrekkemaskiner. Hensikten for oss ingeniørstudenter er å få et innblikk i hvordan en faktisk arbeidsoppgave for en ingeniør gjennomføres og løses. Prosjektet vil styrke vår faglige kompetanse og vil øke vår vurderingsevne når det kommer til utvikling av systemer. Prosjektet gir oss en mulighet til å spesialisere oss innenfor et snevert fagfelt samt gi oss erfaring i prosjektarbeid som er en svært vanlig arbeidsmetode. Sammendrag Dette er en forprosjektrapport i oppstarten av et hovedprosjekt ved Høgskolen i Østfold. Prosjektet er tenkt gjennomført i samarbeid med Nexans Norway AS. Hovedprosjektet er å utvikle et overvåkingssystem for en trådtrekkemaskin som Nexans bruker for å spinne kobbertråder til kabler. Maskinen er i dag utstyrt med 94 sneller med kobbertråd, og hver av disse har tre sensorer. Vår oppgave er å lage et system som kan detektere når noen av disse sensorene slår ut for så å stoppe maskinen. Det er også ønskelig at vi identifiserer hvilken sensor og respektive snelle som har blitt utløst. Prosjektgruppa skal i grove trekk se på en del andre aspekter som: Støyanalyser ved overføring og BER Forskjellige typer busser og bussteknologier Tilfredstillende EMC krav Økonomi I forprosjektrapporten er det nedsatt en plan over tidsaspektet til selve prosjektet. Det blir estimert økonomiske kostnader ved behov, i tillegg er det satt milepæler og rammer for prosjektet. 2

3 Innhold Forord... 2 Sammendrag Prosjektbeskrivelse Systemet i dag Brytere Trådbruddsensor Snellelås og mengdemåler Prosjektbegrensing Foreløpig plan Milepæler og rammer Milepæler Rammer Prosjektorganisering Prosjektdeltakere Økonomi Tidsplan... 8 Vedlegg 1 Grafisk beskrivelse av systemet... 9 Vedlegg 2 Standardavtale Vedlegg 3 Bilder Vedlegg 4 Frister

4 1 Prosjektbeskrivelse Hovedprosjektet er å utvikle et overvåkingssystem for en trådtrekkemaskin. Nexans bruker maskinen for å spinne kobbertråder til kabler. Maskinen løsningen skal lages for inneholder flere kabelsneller som alle har individuelle brytere, bremser og kontrollsignaler. Maskinen er i dag utstyrt med 94 sneller med kobbertråd fordelt på 4 bur. Det største buret har 32 sneller, og hver av disse snellene har tre sensorer. Vår oppgave er å lage et system som kan detektere når noen av disse sensorene slår ut for så å stoppe maskinen. Det er også ønskelig at vi identifiserer hvilken sensor og respektive snelle som har blitt utløst. Overvåking skal kunne detektere dersom det oppstår brudd på kabel, dersom en snelle går tom eller dersom en snelle låser seg. Også muligheten for å lokalisere hvilken snelle problemet oppstår i. Planen for prosjektet i førsteomgang er å se på ulike tekniske løsninger. Vi må evaluere og teste hvilken teknologi som vil fungere best. Vi ser da for oss å opprette en skalert modell som simulerer det miljøet løsningen vil bli benyttet i dersom den tas i bruk. Det går ut på ulike overføringsmedier samt frekvenser og verdier på signaler, for å se hva som kreves for at kravene som er satt skal bli oppfylt. Den skalerte modellen skal fremvises på EXPO. 1.1 Systemet i dag I dag funger systemet slik at når en av de tre sensorene er utløst så starter ikke maskinen, eller stopper hvis den er i drift. Snellelås og mengdemåler er i dag koblet i serie gjennom hele maskinen, dette medfører at de ikke vil få informasjon om hvilken snelle som har utløst. Vi forutsetter at signalene og spenningen går gjennom 5 stk. sleperinger for hver snelle illustrert på tegningene under, for så og samles i et punkt. Vi vil ta utgangspunkt i den eksisterende kablingen som er montert på systemet. 1.2 Brytere 1.2.1Trådbruddsensor Magnetfelt Induktiv giver Sleperinger Trådbrudd er en induktiv giver som lager et magnetfelt. (vedlegg 3 fig. 2) Magnetfeltet forandrer seg i forhold til en skive med fordypninger som er plassert på snellen. Og når den induktive giveren leses resulterer dette i et pulstog. (vedlegg 3 fig. 2) Det benyttes 3 stk. sleperinger for å overføre signal og spenning over de roterende aksene. (vedlegg 3 fig. 4) 4

5 1.1.2 Snellelås og mengdemåler Snellelås Mengdemåler Sleperinger Snellelåsen overvåker at snellen er spent fast på maskinen. Den er koblet i serie med Mengdemåleren som overvåker mengde av kobber på snellen. (vedlegg 3 fig. 1 og 3) Det benyttes 2 stk. sleperinger for overføring av signal. (vedlegg 3 fig. 4) 1.3 Prosjektbegrensing Vi har planlagt å begrense prosjektet til en "proof of consept" i førsteomgang. Dette for å kunne ha fokus først og fremst på å finne den beste løsningen på vår problemstilling, slik at løsningen tilfredstiller Nexans strenge krav til driftsikkerhet og støyskjerming. Dersom vi har tilstrekklig med tid etter at vi har kommet til en løsning som tilfredstiller Nexans krav, så vil vi vurdere en videre plan for å realisere prosjektet. Vi vil i førsteomgang begrense oss til at prosjektet kun omhandler kommunikasjon mellom snellene og en sentral enhet(prioritet 1 i vedlegg1). Nexans ønsker også å utvikle et kontrollpanel(prioritet 3) for å overvåke situasjonen på snellene men dette vil ikke bli prioritert i denne hovedoppgaven. Derfor vil heller ikke kommunikasjonen mot kontrolpanelet(prioritet 2) bli lagt fokus på. 1.4 Foreløpig plan Vi tenker å utvikle en system basert på mikrokontrollere. Det vi tenker er at hver snelle har en egen mikrokontroller, disse mikrokontrollere skal håndtere brytersignalene for hver snelle. De skal så kommunisere med en sentral enhet som også inneholder en mikrokontroller, som videre skal være koblet opp mot et kontrollpanel. Hvert bur skal ha en sentral enhet. Det vi tenker er at vi skal undersøke og teste hvilke buss- systemer som vi kan bruke som kommunikasjon mellom mikrokontrollerene. Vi må vurdere kvalitet på bussen ånngående støyegenskaper, hastighet og topologi. 5

6 2 Milepæler og rammer 2.1 Milepæler Levering av forprosjektrapport 7.april Bestilling av utstyr 14. april Ferdig utviklet prototype av systemet 20.mai Levering av hovedprosjektrapport 6.juni Expo-utstilling juni 2.2 Rammer Prosjektet vil i hovedsak foregå på Høgskolen i Østfold avdeling Fredrikstad, der har vi tilgang til labutstyr som vi kan bruke til å utvikle prosjektet. Prosjektet hadde oppstart den 24.mars og hovedprosjektrapporten skal innleveres mandag den 06.juni, prosjektet skal framføres på EXPO den 08. juni. Siden oppgaven er såpass stor og den er begrenset på tid så vil oppgaven gå ut på å bevise konseptet med våres løsning. Vi har ikke tilgang til maskinen for å utføre målinger og tester. 3 Prosjektorganisering Prosjektorganisasjonen består av en studentgruppe med medlemmer fra Ingeniør avdelingen ved Høgskolen i Østfold, en veileder fra høgskolen samt en kontakt hos Nexans som har utdelt oppgaven. 3.1 Prosjektdeltakere Prosjektleder:Jon Fredrik Johansen Økonomiansvarlig: Joakim Myren Svendsen Webdesign og referent: Fredrik Solhaug Bakken Veileder: Åge Johansen Kontaktperson ved Nexans: Terje Dunseth 6

7 4 Økonomi Beskrivelse Beløp i kr Arbeid: 400 timer pr gruppemedlem, 1200 timer 0 Innkjøp til "proof of concept" inkludert microkontroller og CAN-bus 5000 SUM

8 5 Tidsplan 8

9 Vedlegg 1 Grafisk beskrivelse av systemet 9

10 Vedlegg 2 Standardavtale 10

11 11

12 Vedlegg 3 Bilder Fig.1 Pilen indikerer trykkknappen som sjekker at snellelen med riktig satt på plass. Fig.2 Pilen viser den induktive giveren som sammen med bremseskiven forteller om det er et trådbrudd eller ikke. Fig 3 Pilen viser føleren som merker hvor mye tråd det er igjen på en snelle. Fig 4 Pilen viser sleperingene som overfører informasjon fra hver snelle. 12

13 Vedlegg 4 Frister Nr. Oppgave Frist Ansvarlig 1 Web side oppe 07.apr Fredrik 2 Forprosjektrapport 07.apr Jon Fredrik 3 Innmelding av ønsker til stand 08.apr Joakim 4 Innlevering av matriell til EXPO 15.apr Joakim 5 Pressemelding (Webside + sendt ut til media) 20.mai Fredrik 6 levering av hovedprosjektrapport for gjennomgang 27.mai Jon Fredrik 7 Levering av hovedprosjekrapport 06.jun Jon Fredrik, Fredrik, Joakim 8 Opprigging til EXPO 07.jun Jon Fredrik, Fredrik, Joakim 9 EXPO utstilling jun Jon Fredrik, Fredrik, Joakim Jon Fredrik, Fredrik, 10 Nedrigging av EXPO 10.jun Joakim 13