Ampel-Demonstrator Erweiterung

Abbildung 1: Ampeldemonstrator

Autoren: Thomas Datche, Mohamed Soliman
Betreuer: Prof. Dr. Mirek Göbel & Marc Ebmeyer

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Einleitung

Im Rahmen des Studiengangs Mechatronik an der Hochschule Hamm-Lippstadt wird im 7. Semester das Praktikum in der Produktionstechnik absolviert. Dieses Praktikum ist Teil der Vertiefungsrichtung Global Production Engineering.

In diesem Praktikum geht es darum, die von den anderen Studenten durchgeführte Arbeit am mechatronischen System mit Hilfe einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) von Siemens fortzusetzen. Diese SPS soll mit induktiven und kapazitiven Sensoren zur Erkennung von Autos und auch von Personen mit Fahrrädern ergänzt werden. Außerdem sollte herausgefunden werden, wie die Ampeln in der Nähe eines Einsatzwagens (Polizei, Feuerwehr, Krankenwagen...) sofort grün werden können, wenn die Straße, auf der der Einsatzwagen fährt, rot ist.

Aufgabenstellung

Da die vorherigen Studenten die Ampel bereits gebaut hatten, wie in Abbildung 1 dargestellt, hatten sie auch bereits die Programmierung so vorgenommen, dass der Verkehrsfluss für Autos, Fußgänger und Radfahrer bereits geregelt war. Die Aufgabe des Praktikums bestand also darin, die Ampel mit Näherungssensoren auszustatten, d. h. mit kapazitiven und induktiven Sensoren zur Erkennung von Autos und Radfahrern.Bei der Bearbeitung dieses Projekts müssen die folgenden Punkte beobachtet, bearbeitet und dokumentiert werden:

• Der Ampeldemonstrator muss mit Löchern versehen werden, um die verschiedenen Sensoren, d. h. induktive und kapazitive Sensoren, zu befestigen.
• Der Verdrahtungsplan und die Programmierung müssen so durchgeführt werden, dass die Sensoren reagieren und funktionieren können, wenn sie ein Auto oder einen Radfahrer erkennen.
• Es ist auch wichtig, die Programmierung so vorzunehmen, dass, wenn ein Auto oder ein Radfahrer von einem der Sensoren erkannt wird, ein Signal erzeugt wird (z.B. durch einmaliges Blinken der gelben LED), das anzeigt, dass sich ein Fahrzeug oder ein Radfahrer in der Warteschlange befindet.
• Die Verkabelung aller elektronischen Komponenten muss realisiert werden.
• Die Verwendung eines Infrarot-Empfängersensors zum Empfang des vom Einsatzwagen gesendeten Signals und damit zum sofortigen Umschalten der Ampel auf Grün.

• Die Dokumentation des gesamten Projekts in SVN und in Form von Wiki-Artikeln muss erstellt werden.

Vorgehensweise nach V-Modell

Abbildung 2: V-Modell

Um eine strukturierte Vorgehensweise bei der Bearbeitung des Projekts zu gewährleisten, wurde das Projekt nach den Richtlinien des V-Modells durchgeführt (siehe Abbildung 2). Der folgende Link führt zum Speicherort der Daten, die in diesem Projekt verwendet wurden TortoiseSVN.

Anforderungen

In der Anforderungsdefinition werden konkrete Eigenschaften des Systems definiert. Dies können beispielsweise Eckdaten wie Gewicht, räumliche Abmessung oder Ähnliches sein. Außerdem wird festgelegt, was die Aufgabe des Systems ist.

Geometrie und Gewicht : Die maximalen Abmaße sind: Breite 50cm, Länge 70cm,max Höhe 35cm. Das Gewicht des Kreuzungsdemonstrators bleibt unter 10kg.

Aufbau: In jede Fahrtrichtung werden zwei Ampeln aufgestellt. - Jede Straße besitzt einen Fußgängerüberweg und einen Fahrradüberweg, welche von beiden Seiten überquert werden können.

- Grün für Fußgänger muss per Tastsignal angefordert werden.

- Induktive Näherungssensoren reagieren auf Auto

- Kapazitiver Näherungssensoren reagieren auf Fahrräder.

- Alle Kabel werden sauber in einem Kabelkanal verlegt.

- Alle Kabel müssen für ein einfaches Verkabeln beschriftet werden.

- IR Empfänger werden auf jeder Ampel montiert und reagieren auf das Signal des IR Sender

Schnittstellen: - Die SPS muss an einem Standard-Steckdosen-Anschluss an 230V AC mit 50Hz (Deutschland) angeschlossen werden können.

- SPS-Display wird mit SPS per 24V DC und LAN verbunden.

- Verbindung zwischen Kreuzung und SPS mittels mehrpoliger Steckverbindung.

- Die elektrischen Kreuzungskomponenten werden mittels Reihenklemmen zusammengefasst.

Software: - Versuchsaufbau muss mit Standardwerkzeugen montierbar sein.

- SPS wird mit dem aktuellen TIA-Portal programmiert.

Dokumentation: "Versuch muss dokumentiert werden mit dem Mindestinhalt: - Beschreibung des Ablauf

- Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Bedienung

- Funktionsplan für Schaltplan und Verkabelung

- Wiki-Seite erstellen"

Dokumente:

Literatur

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