Collaudo schede tramite PLC

[lelerelele]

Buongiorno.

Mi è stato chiesto, dalla ditta presso cui lavoro, (progettista cad 3d, è una delle mie mansioni ), di realizzare un circuito di controllo a microcontrollore per testare le schede che utilizziamo.

Considerato che lo farei a tempo perso, ci impiegherei un sacco per ealizzarlo e il PCB lo farei tutto artigianalmente, mentre qua vogliono il tutto funzionante in settimana!

Pensavo perciò se poteva essere una strada usare un PLC industriale, che non conosco e non ho mai usato perciò chiedevo se fosse una strada percorribile, e magari avere una qualche dritta su cosa andare a prendere.

Il linea generale ho bisogno di 4/6 uscite digitali per controllare la tastiera della scheda sotto prova, ed anche magari 4/6 od anche ingressi che userei per andare eventualmente a leggere sia le uscite di potenza che eventuali uscite di segnale. Una scheda in particolare usa un encoder incrementale per le vaie funzioni, dovrei quindi generare i due segnali sfasati per simularne la rotazione, è possibile con il PLC?

Saluti.

[MarcoD]

Per un apparecchietto di collaudo vedrei bene un vituperato arduino opportunamente inscatolato.
Se servono uscite/ingressi isolati con
opto o relè, e non si vuole costruire interfaccia, allora è meglio un PLC.
Tutto è discutibile, anche un PC con I/O via USB può essere una soluzione.

[WALTERmwp]

(...) è possibile con il PLC?

è possibile.
Però, un banco di prova, per quanto semplice, non lo metti in piedi in pochi giorni, per più motivi.
Per la premessa cha hai fatto, dal mio punto di vista, le difficoltà sono appunto relative alle tempistiche, poi certamente incidono altri fattori.

Saluti

[lelerelele]

Per un apparecchietto di collaudo vedrei bene un vituperato arduino opportunamente inscatolato.
Se servono uscite/ingressi isolati con opto o relè, e non si vuole costruire interfaccia, allora è meglio un PLC.
Tutto è discutibile, anche un PC con I/O via USB può essere una soluzione.

Farlo direttamente da Controllore so che sarebbe il top, sia per la ampia disponibilità di ingressi/uscite dedicate sia per il costo....ma non ho voglia di perdere un mese per una cosa che magari mi viene pagata una cotica. Appunto valutare di usare hardware pronto sarebbe gia qualcosa, non conoscendo cio che offe il mercato mi risulta difficile orientarmi.
Non avevo pensato all'uso del PC, con interfaccia USB, sarebbe una bella sfida da fare, credo che potrei farlo, certo che il tempo perso sarebbe notevole. Ci penserò.

(...) è possibile con il PLC?

è possibile.
Però, un banco di prova, per quanto semplice, non lo metti in piedi in pochi giorni, per più motivi.
Per la premessa cha hai fatto, dal mio punto di vista, le difficoltà sono appunto relative alle tempistiche, poi certamente incidono altri fattori.


Saluti

Infatti, la settimana scarsa che mi avrebbero proposto è una assurdità, ma qua, li ho abituati troppo bene, sono tanti anni che mi studio varie cose, e quando poi mi propongono la cosa da fare in un minuto la faccio, essendo gia avanti con le conoscenze necessarie, questo alla fine è un male!
Ringrazio MarcoD,WALTERmwp per il supporto.
saluti.

[WALTERmwp]

Prego, figurati, per quel che vale.

(...) e quando poi mi propongono la cosa da fare in un minuto la faccio, essendo gia avanti con le conoscenze necessarie (...)

essere veloci è un vantaggio ma non è sufficiente, non avendo tu quella conoscenza specifica, cercare di fare in fretta potrebbe portare a sbattere da qualche parte.

Presupposte come ben note le specifiche funzionali del banco di prova(a prescindere da una sua presunta semplicità), devi individuare un produttore di riferimento, stabilire il modello di PLC, ordinare le schede necessarie, attrezzarti con il relativo ambiente di sviluppo, assemblarlo, capire come "farlo andare", pensare all'interfacciamento con l'hardware da testare, sviluppare il programma e provarlo, verificare che il tutto, una volta messo insieme, si comporti come atteso e poi, forse, il banco di prova inizia a fare la sua parte.
Penso, per te, sia tutto fattibile, ma, riscrivo, non avviene in tempo zero.
Però è una situazione che solo tu puoi valutare.

Saluti

[MarcoD]

CondividoWALTERmwp, che mi ha preceduto

Una scheda in particolare usa un encoder incrementale per le vaie funzioni, dovrei quindi generare i due segnali sfasati per simularne la rotazione, è possibile con il PLC?

Non ho mai programmato i PLC,
ma, sapendo che di solito dispongono di tre linguaggi di programmazione tipo:
schemi a relè
schemi a blocchi
linguaggio testuale subset del BASIC / C++

con il linguaggio testuale puoi sicuramente scrivere un algoritmo/funzione che genera due onde quadre in quadratura frqa loro. Il problema può essere il tempo di ciclo (periodicità) di esecuzione del programma, che cautelativamente può essere di 10 ms , quindi i segnali sarebbero limitati a una frequenza massima di 25 Hz, forse basta, ma dipende dai requisiti.
Per l'impegno e il tempo di progetto, non la farei semplice: prima si scrivono i requisiti su cosa deve fare l'apparato, poi si progetta, si ordinano i materiali, si prova, si valida, si modifica,..direi almeno
100 ore di lavoro, se sai farlo, se devi studiare,,,è indefinito.
Se scrivi i requisiti puoi chiedere una offerta a un fornitore.

[venexian]

Io credo che l'impegno sia stato molto sottostimato (*). In una settimana sarebbe un successo scrivere solo le specifiche.

A me sembra di vedere altri problemi.

- Con un PLC, probabilmente non hai i livelli di tensione in ingresso e in uscita che ti servono. Ci saranno certamente PLC con periferiche adatte, ma quelli più comuni hanno ingressi e uscite a tensioni da quadro elettrico, di solito 24 V.

- Con una scheda a microcontrollore, che sia Arduino o anche qualcosa di più serio, non hai protezioni sugli ingressi e sulle uscite. Non so come ti connetterai alla scheda sotto test, ma la possibilità di connessioni errate o cortocircuiti imprevedibili mettono a rischio l'elettronica di test.

- Connesso al problema sopra c'è quello ESD. Se un operatore deve lavorare ciclicamente, la possibilità di far arrivare una scarica all'elettronica di test è molto probabile.

- I cavi di connessione non sono una cosa trascurabile. Se chi genera le uscite è un micro con fronti molto ripidi, fare un mazzo di cavi che dalla macchina di test vanno alla scheda sotto test è il metodo migliore per avere tutti i casini di diafonia si possano immaginare.

- Le connessioni sono un altro punto critico. Quante schede bisogna testare? Se sono 100 forse va tutto bene, ma se diventano anche solo 500, i connettori devono essere adatti e bisogna pensare a delle connessioni sostituibili con semplicità

Ci sarebbe altro, come tutta la parte relativa a come scrivere il programma di test e come renderlo manutenibile, ma non si finirebbe più.

Per esperienza personale posso dirti che la realizzazione dell'hardware e del software per il test di una scheda elettronica di produzione di serie è spesso più impegnativo della progettazione della scheda stessa. Considerarlo un lavoro marginale genera costose constatazioni di fatto.


(*) Come fatto notare un po' da tutti qui sopra.

[SandroCalligaro]

- I cavi di connessione non sono una cosa trascurabile. Se chi genera le uscite è un micro con fronti molto ripidi, fare un mazzo di cavi che dalla macchina di test vanno alla scheda sotto test è il metodo migliore per avere tutti i casini di diafonia si possano immaginare.

"Diafonia", che bel sinonimo italiano di "cross-talk"! Me lo segno e mi ripropongo di usarlo.

PS: scusate l'intervento OT.

[banjoman]

Quoto venexian in pieno e anche gli interventi precedenti.
Progettazione di sistemi di collaudo automatico per schede e' una delle mie attivita'.
Chiedere un sistema di collaudo chiavi in mano in una settimana? Non si sa nemmeno che cosa si intende per "collaudo".

Si tratta di una "scheda" d'accordo. Che funzionalita' ha? Cosa deve essere verificato? Grandezze elettriche? Presenza e/o assenza fisica di determinati componenti? Funzionalita' di interfaccia umana (tastire, pulsantiere ecc..)?

Se la scheda e' dotata di microcontrollore, generalmente viene prevista una routine interna apposita, attivabile mediante una particolare sequenza di I/O, che permette all'operatore esterno di procedere al collaudo in maniera piu' o meno agevole.

Se trattasi di pochi pezzi al giorno, il collaudo puo' farlo un operaio addestrato, mediante connettori , pulsanti, levette e spie led. Trattasi ovviamente di una verifica ON/OFF, funziona/non funziona.

Se i pezzi da collaudare sono da qualche decina a qualche centinaio al giorno, occorre una apparecchiatura piu' o meno automatizzata.
Ovviamente non e' pensabile che l'operatore attacchi e stacchi connettori e similia. Le schede vengono inserite in un adatto supporto, detto fixture, dotato di un letto d'aghi che consente un contatto elettrico simultaneo su tutte le piazzole ove devono essere misurate le grandezze e inviati gli opportuni segnali di controllo.

Anche qui, la procedura puo' ancora, entro certi limiti, essere manuale, ovvero controllata da un operatore, oppure completamente automatizzata: l'operatore appoggia e fissa la scheda sul letto d'aghi, e fa partire la procedura di collaudo con un click di mouse e premendo un tasto.
Il collaudo puo' essere gestito da PC, oppure da un micro a bordo della fixture, oppure da schede simil-arduino, ecc.. dipende tutto dalla complessita' del collaudo.

Se e' gestito da PC esso dovra' avere a bordo adatte schede di acquisizione e I/O (National, Advantech per citarne un paio). Occorre sviluppare il programmma che controlla e gestisce tutti i segnali da e verso la fixture di collaudo.
Se e' gestito da un micro a bordo fixture, si dovra' prevedere una interfaccia utente minimale, al limite qualche pulsante e un display LCD. Oppure potrebbe essere collegata via USB a un PC host, che funge solo da sinottico per esaminare i vari passi di collaudo e i PASS/FAIL rilevati, salvare i log di collaudo per future analisi statistiche eccetera.

Sono coinvolte quindi diverse fasi progettuali: meccanica, per la fixture vera e propria che dovra' supportare la o le schede da collaudare (la fixture potrebbe collaudare simultaneamente due, tre o piu' schede per volta).
Elettronica, per definire i segnali da e verso il computer host che gestisce il collaudo vero e proprio.
Elettrica, per definire tutti i colegamenti necessari, le alimentazioni necessarie eccetera, nel pieno rispetto delle normative vigenti e della compatibilita' elettromagnetica.
Progettazione del o degli eventuali PCB necessari
Software, per implementare il programma che implementa tutte le funzionalita' richieste per il collaudo, oltre alle varie segnalazioni (PASS/FAIL), circuiti di controllo e interfaccia con l'operatore, eventuale stampa di tagliandino di collaudo da applicare sulle schede, stampa e slavataggio di log e report e cosi' via.

Tutto cio' detto, il cliente deve sapermi dire con esattezza "cosa" e "come" vuole effettuare il collaudo. Al limite io lo guido e lo consiglio. Questo per evitare recriminazioni future del tipo "oh, si potrebbe mica anche verificare questo segnale qua o la'...Vorrei che la fixture controllasse se sono stati saldati i connettori... vorrei che la fixture misuri la nuvolosita' esterna e faccia anche il caffe' quando l'operaio e' stanco..."

Per farla breve, una fixture di collaudo automatico richiede svariate settimane di lavoro. Una settimana almeno per definire con esattezza "cosa" deve essere collaudato e "come". Il progettista della scheda da collaudare va ovviamente coinvolto e sara' sua la responsabilita' di fornire i dati di collaudo.
Per un sistema chiavi in mano siffatto, generalmente io impiego due/tre mesi di lavoro.
In piu' ovviamente c'e' la fase di debug sul campo, per correggere imperfezioni ed eseguire piccole modifiche o aggiunte, sia sw che hw. QUesto perche' la fixture di collaudo, a regime, deve lavorare senza incepparsi mai, altrimenti le schede da collaudare si accumulano e la catena produttiva si interrompe.....


Max

[venexian]

Per caso mi è capitato in mano il riepilogo costi di un progetto a cui ho partecipato l'anno scorso.
E' una scheda elettronica utilizzata nel settore dell'automazione. La riporto condensata per dare un'idea del peso della parte test. (Valori in migliaia di Euro)

Costo totale 165
Ricerca 55
Sviluppo 40
Certificazioni 25
Test 45

Il Test pesa più dello sviluppo del prodotto ed è secondo solo all'attività di ricerca (pluriennale). Il costo del test è suddiviso circa al 50% tra costo dell'hardware dedicato e dello sviluppo del programma di test.

In questo caso è un vero ATE con test parametrico e funzionale su ogni componente, ma può dare l'idea di quanto sia il budget dedicato a questa attività.

Pensare di risolvere la questione con un PLC o una scheda Arduino fa un po' sorridere.