Praktijkevaluatie op een machine

Transcriptie

1 Praktijkevaluatie op een machine KHBO, Hobufonds RFSYS Ing. Dieter Degrendele Grad. Jeremy Rayée

2 1. DOELSTELLING BESCHRIJVING PRAKTIJKVOORBEELDEN MAAIDORSER LUMINISCOOPREGELING ECG TOESTEL UITGEVOERDE TESTEN SERIËLE DIAGNOSEPRINTER LUMINISCOOPREGELING ECG TOESTEL VERGELIJKING DRAADLOOS VS. BEKABELD SERIËLE DIAGNOSEPRINTER LUMINISCOOPREGELING ECG TOESTEL BESLUITEN WP 3.4 Praktijkevaluatie op een machine 1

3 1. Doelstelling In dit werkpakket worden een aantal voorbeelden van draadloze datacommunicatie in de praktijk uitgevoerd. Aan de hand van de praktijkresultaten worden de labotesten getoetst aan de praktijk. In combinatie met deze testen zullen ook een aantal vergelijkingen gemaakt worden tussen een draadloos systeem en een bekabeld systeem. In theorie is het heel moeilijk een algemeen standpunt in te nemen over de vooren nadelen van beide systemen. Het zal telkens afhankelijk zijn van de situatie (efficiëntie kostprijs, flexibiliteit, ) of er al of niet voor een draadloos systeem kan geopteerd worden. Factoren zoals flexibiliteit en efficiëntie zijn in veel gevallen moeilijk te kwantiseren. 2. Beschrijving praktijkvoorbeelden De praktijkvoorbeelden worden uitgewerkt in samenwerking met een aantal leden van de gebruikerscommissie Maaidorser Op de huidige maaidorsers worden allerhande sensoren gebruikt om de toestand van de machine en onderdelen te identificeren en bij te regelen. De sensoren worden gekoppeld aan een netwerk (CAN). Dit netwerk laat toe om op een efficiënte en veilige manier de informatie te verwerken en te versturen. Deze informatie wordt gebruikt om de machine te regelen maar ook om de gebruiker op de hoogte te brengen. Deze gebruikersinformatie wordt aan de gebruker zichtbaar gemaakt met behulp van een boordcomputer (zie fig. 1). diagnoseaansluiting Fig. 1 : Boordcomputer maaidorser Deze boordcomputer laat ook toe om de resultaten op papier af te drukken. Het afdrukken gebeurt met behulp van een seriële printer met een datasnelheid van 9600 Baud. De printer kan aangesloten worden via de diagnoseaansluiting op de boordcomputer. Een draadloze communicatie kan toelaten om gegevens op afstand (buiten de bestuurderscabine) af te drukken. De testen zullen moeten uitwijzen of het afdrukken, onderhevig aan een aantal storende invloeden, naar behoren uitgevoerd wordt. WP 3.4 Praktijkevaluatie op een machine 2

4 2.2. Luminiscoopregeling In een aantal grote autofabrieken worden de voorlichten van de wagens automatisch geregeld. Het regelen van de lichten wordt uitgevoerd gebruikmakend van 1 of 2 luminiscopen (zie fig. 2). De luminiscopen bepalen de richting van de lichtstralen. Al naar gelang de lichtstraalrichting moeten de voorlichten bijgeregeld worden. Het bijregelen wordt uitgevoerd met elektrische schroevendraaiers. Deze schroevendraaiers worden gestuurd vanuit de stuureenheid. Het stuursignaal wordt uitgestuurd aan een datasnelheid van Baud. Om dit alles naar behoren uit te voeren moet de positie van de wagen ten opzichte van de luminiscopen exact bepaald worden. De positie van de wagen wordt bepaald met behulp van druksensoren. De druksensoren worden bevestigd onder rijplaten. Het systeem voorziet 4 rijplaten (2 vooraan en 2 achteraan). rijplaten luminiscoop Fig. 2 : Voorlichtregeling personenwagen De sensorsignalen worden verwerkt met behulp van een regelaar (fig. 3). De regelsystemen kunnen uitgevoerd worden met 2 of 4 drukgesenseerde rijplaten. Bij 4 rijplaten worden 2 regelaars gebruikt. De signalen worden via een seriële poort uitgestuurd naar de stuureenheid aan een datasnelheid van 9600 Baud. Fig. 3 : Regelaar druksensoren In figuur 4 wordt een schema weergegeven hoe deze componenten aan elkaar gekoppeld worden. WP 3.4 Praktijkevaluatie op een machine 3

5 luminiscoop regelaar rijplaat Stuureenheid Fig. 4 : Automatische voorlichtregeling Er zal een studie gemaakt worden rond het draadloos uitvoeren van de sensorregelaar. De eventueel optredende fouten kunnen gecontroleerd worden via software. In de praktijk wordt de sensorregelaar gemonteerd onder de rijplaten en afgeschermd door metalen platen (zie fig. 2). De stuureenheid wordt vaak op een afstand van de rijplaten geplaatst (ander verdiep). Het systeem zal eerst getest worden in het labo om daarna in een autofabriek de resultaten te toetsen aan de praktijk. De elektrische schroevendraaier zou ook draadloos uitgevoerd kunnen worden maar hierbij is het moeilijk om foutdetectie uit te voeren ECG toestel Het ECG toestel (fig. 5) wordt gebruikt in heel wat dokterspraktijken. Via dit ECG toestel kan de fysische toestand van de patiënt in beeld gebracht worden. Er worden sensoren op de huid van de patiënt bevestigd. Deze sensoren worden met het ECG toestel verbonden. De sensordata wordt via een glasvezelkabel en een seriële poort naar de computer gestuurd met een datasnelheid van Baud. In de praktijk levert deze glasvezelkabel soms problemen (breuk). Omwille van deze reden lijkt de keuze voor draadloze communicatie aangewezen. Seriële aansluiting Fig. 5 : ECG toestel Glasvezelkabel WP 3.4 Praktijkevaluatie op een machine 4

6 3. Uitgevoerde testen De beschreven toepassingen zullen in specifieke industriële omstandigheden getest worden. De doelstelling is om aan de hand van de reeds uitgevoerde testen een voorspelling te doen van de mogelijkheden van de verschillende systemen Seriële diagnoseprinter De seriële diagnoseprinter zal, in veel gevallen, in een gesloten ruimte geplaatst worden. Deze gesloten ruimte kan een kantoor zijn maar ook een zwaardere industriële omgeving. Hierbij zal rekening moeten gehouden worden met eventueel andere aanwezige communicatiesystemen maar ook met de uitstraling van andere machines. Daarnaast zullen hindernissen in de propagatieweg (muren, deuren, poorten, gebouwen, voertuigen, ) ook een belangrijke rol spelen. Uit de testen is reeds gebleken dat bepaalde communicatiesystemen een goede werking hebben onder dergelijke omstandigheden (electromagnetische belasting, lange afstanden en effect deuren en muren). Toch zal het altijd moeilijk blijven voorspellingen te maken onder dergelijke omstandigheden. Er zijn immers heel wat parameters (afstanden, gebouwen, ) die invloed hebben op de communicatie en die moeilijk in te schatten zijn. Het Bluetooth systeem kan niet getest worden daar specifieke software vereist wordt. Ook het Micro Hopper 900 systeem kan niet getest worden door een te klein data input buffer. De 3 andere systemen kunnen wel getest worden met de seriële printer. De andere 2 systemen zullen getest worden met de algemene labotestopstelling (seriële communicatie tussen 2 computers). In de cabine van de maaidorser wordt de zender verbonden met de seriële uitgang van de diagnose unit. De ontvanger wordt in de laadbak van de bestelwagen geplaatst. In fig. 6 wordt de testopstelling weergegeven. Het is een overzichtsplan van hoe de geteste machine opgesteld staat ten opzichte van een gebouw en de ontvanger. TX RX Algemene testopstelling Opstelling zender in de cabine Opst. ontvanger in de bestelwagen WP 3.4 Praktijkevaluatie op een machine 5

7 rolpoorten 4 werkplaats werkplaats 60m 5 bureau 2 1 cabine maaidorser 3 20m Fig. 6 : Overzichtsplan testopstelling maaidorser Alle testen worden uitgevoerd met ingeschakelde schudder. De testresultaten worden hieronder in tabelvorm weergegeven. Uit de testen is gebleken dat communicatie onder deze omstandigheden goed lukt. De ontvanger wordt vast opgesteld in de laadbak van de bestelwagen. De metalen laadbak is voor de communicatie geen voordeel. Dit bleek ook uit bepaalde testen. Het al of niet gesloten zijn van de deur kan in bepaalde gevallen invloed hebben op het al of niet goed functioneren van de systemen. Het goed functioneren van de verschillende modules is ook hier weer afhankelijk van het uitgezonden vermogen. Het is ook hier moeilijk te voorspellen wat het gedrag van de communicatie zal zijn onder verschillende omstandigheden (bv. ontvanger opgesteld in positie 4). De Siemens Gigaset functioneert goed als de deur van de bestelwagen geopend wordt. Dit zijn zaken die op voorhand moeilijk te voorspellen zijn. Om toch een idee te krijgen van de mogelijkheden zullen in dergelijke gevallen in-situ testen moeten uitgevoerd worden. WP 3.4 Praktijkevaluatie op een machine 6

8 Systeem Opstelling Opmerkingen Resultaat Bestelwagen Siemens Gigaset M101 Data 1 deur open OK Silver Data Stream 1 deur open OK BiM Evaluation kit 1 deur open OK Bluetooth Training and Appl. Kit 1 deur open geen connectie mogelijk / Micro Hopper deur open Communicatie wordt onderbroken / Bluetooth Training and Appl. Kit 2 deur open OK deur gesloten geen connectie mogelijk / Siemens Gigaset M101 Data 3 deur gesloten OK Silver Data Stream 3 deur gesloten OK BiM Evaluation kit 3 deur gesloten storingen vooral bij uitschakelen schudder NOK Siemens Gigaset M101 Data 4 deur gesloten NOK Silver Data Stream 4 deur gesloten geen connectie mogelijk / BiM Evaluation kit 4 deur gesloten geen connectie mogelijk / Siemens Gigaset M101 Data 4 deur open OK Silver Data Stream 4 deur open NOK BiM Evaluation kit 4 deur open geen connectie mogelijk / Siemens Gigaset M101 Data 5 deur open rolpoort dicht OK Silver Data Stream 5 deur open rolpoort dicht OK BiM Evaluation kit 5 deur open rolpoort dicht NOK BiM Evaluation kit 5 deur open rolpoort open NOK / = geen connectie mogelijk OK = goede communicatie NOK = er zijn fouten opgetreden tijdens de communicaties 3.2. Luminiscoopregeling Het gehele regelsysteem bevindt zich meestal op het einde van de transportband. Bijgevolg zal de electromagnetische belasting van het gehele systeem waarschijnlijk niet te groot zijn. Wel moet rekening gehouden worden met eventueel andere aanwezige communicatiesystemen. De regelaars van het systeem bevinden zich meestal in een put. Deze put wordt afgedekt met metalen platen. De stuureenheid staat meestal in de onmiddellijke omgeving van de regelaar (enkele meters). De eenheid kan zich wel op een ander verdiep bevinden. Vanuit de reeds uitgevoerde testen (hoogteverschil, lange afstanden en aanwezigheid metaal) kan verwacht worden dat communicatie mogelijk is onder deze omstandigheden. Dit wil niet zeggen dat er geen beperkingen zullen zijn. Om deze beperkingen te bepalen moeten in-situ testen uitgevoerd worden. De samenwerking van de verschillende communicatiesystemen en het regelsysteem is reeds uitgetest in het labo. De Siemens Gigaset en de Silver Data Stream functioneren goed. De BiM Evaluation kit kan niet getest worden daar het regelsysteem een duplex communicatiesysteem vereist. De BiM Evaluation kit (de interface PCB) is uitgevoerd als een simplex systeem. De Bluetooth Training and Application kit kan niet gebruikt worden daar specifieke software vereist wordt. Bij het testen van de Micro Hopper 900 treden problemen op die tot op heden niet zijn opgelost. Op het ogenblik van schrijven van dit verslag zijn nog geen in-situ testen uitgevoerd. De testen worden voorzien op een latere datum afhankelijk van de productietoestand in het betreffende bedrijf ECG toestel Het ECG toestel en het draadloos communicatiesysteem zullen volledig (zender en ontvanger) gebruikt worden intern een kantoorruimte. Dit is een weinig belastende omgeving voor de draadloze communicatiesystemen. Er moet wel rekening gehouden worden met eventueel andere aanwezige draadloze communicatiesystemen. De beperkingen van de systemen zullen vooral te maken hebben met effecten van muren en deuren. WP 3.4 Praktijkevaluatie op een machine 7

9 Het ECG systeem vereist een datasnelheid van Baud. Dit heeft als gevolg dat de volgende systemen niet in aanmerking komen door hun te lage datasnelheid: de BiM Evaluation kit en de Micro Hopper 900. De Bluetooth Training and Application kit kan niet gebruikt worden tenzij specifieke software geschreven wordt. Vanuit de reeds uitgevoerde testen kan verwacht worden dat de systemen Micro Hopper 900, Siemens Gigaset M101 Data en de Silver Data Stream onder dergelijke omstandigheden (lange afstanden, effect deuren en muren) een goede werking zullen hebben. Voor de andere systemen (BiM Evaluation kit en Bluetooth Training and Application Toolkit) zullen waarschijnlijk beperkingen optreden op vlak van afstand en hindernissen in de propagatieweg (muren en deuren). 4. Vergelijking draadloos vs. bekabeld In deze paragraaf wordt geprobeerd om de keuze voor het al of niet draadloos uitvoeren van het communicatiesysteem te motiveren. Dit zal gebeuren aan de hand van de hierboven vermelde testopstellingen. Hierbij zal vooral aandacht gevestigd worden op kostprijs, flexibiliteit, betrouwbaarheid, vereiste datakwaliteit, onderhoud en datasnelheid. De kostprijs zal in veel gevallen een bepalende factor zijn in de keuze voor een al of niet draadloze uitvoering. Kostprijs betekent niet alleen de kostprijs van het systeem maar omvat eveneens installatiekosten, onderhoudskosten, aanpassen van eventuele handleidingen,. Met flexibiliteit wordt bedoeld de wijze waarop het communicatiesysteem in het gehele systeem kan opgenomen worden. Flexibiliteit is een zekere vorm van comfort voor het systeem of de gebruiker. Zo kan een verplaatsbare bedieningspost de werkomstandigheden van de gebruiker ten goede komen. Draadloze sensoren kunnen de mogelijkheden van de systemen uitbreiden. Flexibiliteit is een factor die niet altijd even gemakkelijk te kwantiseren is en dus meestal een objectieve beoordeling zal vereisen. De factoren betrouwbaarheid en vereiste datakwaliteit zullen in de praktijk altijd invloed hebben op elkaar. Bij het veranderen van één van de twee factoren zal de andere factor automatisch beïnvloed worden. Wanneer de vereiste datakwaliteit laag is wordt geen hoge betrouwbaarheid vereist. Omgekeerd zal bij een strenge datakwaliteit de betrouwbaarheid hoog moeten zijn. De 2 factoren worden eveneens gekoppeld aan de factor veiligheid. Afhankelijk van de toepassing wordt de datasnelheid bepaald. Bepaalde toepassingen vereisen lage of hoge datasnelheden. De datasnelheid kan invloed hebben op de werkingssnelheid maar ook op de eindkwaliteit van de toepassing Seriële diagnoseprinter De beoordeling van de verschillende factoren zal afhankelijk zijn van het gebruik van de diagnosewaarden. De diagnosewaarden kunnen louter als info gebruikt worden. Daartegenover kunnen de diagnosewaarden ook gebruikt worden voor gegevensverwerking (bv. fakturatie). De beoordeling zal gemaakt worden rekening houdend met de strengste eisen (verwerking van de diagnosewaarden). De vergelijking wordt gemaakt van een bekabeld systeem ten opzichte van een draadloos systeem en wordt in onderstaande tabel weergegeven. WP 3.4 Praktijkevaluatie op een machine 8

10 Factor Beoordeling Opmerkingen Kostprijs / De kostprijs van een bekabeld systeem (RS-232) zal meestal goedkoper zijn ten opzichte van een draadloos systeem. Flexibiliteit hoog Bij het gebruik van een bekabeld systeem zijn er beperkingen op gebied van operationele afstand, ongeveer 15m. Meestal is deze afstand onvoldoende om een flexibele werksituatie te creëren. Betrouwbaarheid hoog Bij het verwerken van de diagnosewaarden zal een exacte informatieoverdracht vereist worden (bv. fakturatie). Datakwaliteit hoog Zie factor betrouwbaarheid. Onderhoud en robuustheid laag De eisen op gebied van onderhoud en robuustheid van een bekabeld systeem en draadloos systeem zijn dezelfde. Datasnelheid 9600 Bd Dit is een datasnelheid die tot de mogelijkheden van de huidige gangbare draadloze systemen behoort. Rekening houdend met de hierboven vermelde argumenten en de mogelijkheden van de draadloze systemen kan de keuze voor een draadloos systeem aanvaardbaar worden genoemd. De kostprijs van een draadloos systeem zal duurder zijn maar de flexibiliteit van het systeem zal er wel door verhogen. Zoals reeds eerder vermeld is het moeilijk deze factor te kwantiseren. Het draadloos uitvoeren van het communicatiesysteem zal de werktijd onderdrukken maar is moeilijk in kostprijs uit te drukken (afhankelijk van de toestand) Luminiscoopregeling De vergelijking wordt gemaakt van een bekabeld systeem ten opzichte van een draadloos systeem en wordt in onderstaande tabel weergegeven. Factor Beoordeling Opmerkingen Kostprijs / De kostprijs van een bekabeld systeem (RS-232) ten opzichte van een draadloos systeem is hier moeilijk te voorspellen. Het is afhankelijk van de toestand (bv. moeten er kabelgoten gemonteerd worden, stuureenheid op een ander verdiep, )waarin het systeem geïntegreerd wordt. Flexibiliteit laag Op gebied van flexibiliteit worden weinig eisen gesteld aan het systeem. Wel kan vermeld worden dat de montage van een draadloos systeem in een afgedekte put voordelen zal bieden. Deze factor wordt gekoppeld met de factor kostprijs. Betrouwbaarheid hoog Rekening houdend met de hedendaagse strenge kwaliteitseisen zal een hoge betrouwbaarheid gewenst worden. Het verkeerd doorgeven van informatie heeft op gebied van veiligheid weinig invloed maar een goede kwaliteit van het voertuig moet gegarandeerd blijven. Datakwaliteit hoog Zie factor betrouwbaarheid. Onderhoud en robuustheid laag De eisen op gebied van onderhoud en robuustheid van een bekabeld systeem en draadloos systeem zijn dezelfde. Datasnelheid 9600 Bd Dit is een datasnelheid die tot de mogelijkheden van de huidige gangbare draadloze systemen behoort. WP 3.4 Praktijkevaluatie op een machine 9

11 Rekening houdend met de bovenvermelde argumenten en de mogelijkheden van de communicatiesystemen is het draadloos uitvoeren van het regelsysteem goed mogelijk. Of de keuze voor een draadloos systeem economisch aanvaardbaar is moet in een meer gedetailleerde studie bekeken worden. Zonder een nadere beschrijving van de toestand waarin het systeem zal gebruikt worden is deze factor moeilijk te beoordelen ECG toestel De vergelijking van een bekabeld systeem ten opzichte van een draadloos systeem wordt weergegeven in onderstaande tabel. De factoren worden objectief beoordeeld en gequoteerd met laag, midden of hoog. Factor Beoordeling Opmerkingen Kostprijs / De kostprijs van een systeem met glasvezelkabel zal in veel gevallen lager zijn dan een draadloos systeem (afhankelijk van het systeem). Flexibiliteit midden Het ECG toestel zal flexibel moeten kunnen opgesteld worden ten opzichte van de positie van de patiënt en de aangesloten PC. Betrouwbaarheid hoog De meetresultaten geven de fysische toestand van de patiënt weer. Bijgevolg zal een hoge betrouwbaarheid vereist worden. Datakwaliteit hoog Zie factor betrouwbaarheid. Onderhoud en robuustheid hoog Glasvezelkabel is weinig robuust. Breuk van de glasvezelkabel kan vrij gemakkelijk optreden (toeslaan van deuren, struikelen over de kabel, ). Datasnelheid Bd Dit is een datasnelheid die tot de mogelijkheden van de huidige gangbare draadloze systemen behoort. Rekening houdende met de bovenvermelde argumenten en de mogelijkheden van de draadloze systemen zou de keuze voor een draadloos systeem aanvaardbaar zijn. De factor kostprijs zal hier waarschijnlijk de beslissende factor vormen. De datakwaliteit en betrouwbaarheid worden hoog gequoteerd. Hieruit zal een communicatiesysteem met gepaste codering of technologie vereist worden. Dit heeft gevolgen voor de kostprijs van het systeem. 5. Besluiten Uitgaande van de praktijkresultaten kan gesteld worden dat aan de hand van de uitgevoerde testen (in werkpakket 2.3) al heel wat voorspellingen kunnen gemaakt worden. De voorspellingen hebben in de praktijk een goed resultaat opgeleverd. Toch zullen de testresultaten uit werkpakket 2.3 in bepaalde omstandigheden onvoldoende zijn om goede voorspellingen te maken. In dergelijke gevallen moeten in-situ testen oplossing bieden. Ook zal de factor ervaring op gebied van propagatietesten een belangrijke rol spelen. Aan de hand van opgedane praktijkervaringen moeten de mogelijkheden van RF propagatie in industriële omgevingen duidelijker worden. Bij het vergelijken van de verschillende systemen naar bekabelde of draadloze uitvoering is duidelijk geworden dat geen algemeen standpunt kan ingenomen worden. Een bekabelde of draadloze uitvoering heeft elk zijn vooren nadelen. Deze voor- en nadelen zijn erg situatiegebonden en dus moeilijk te voorspellen indien de exacte situatie niet is gekend. WP 3.4 Praktijkevaluatie op een machine 10