Forprosjektrapport - Høgskulen i Sogn og Fjordane

hisf.no

Forprosjektrapport - Høgskulen i Sogn og Fjordane

STUDENTARBEID

Prosjekt fôrvogn

H02-300 Hovedprosjekt

Forprosjekt

av

Torbjørn Yndestad

Skjalg Oppedal

Arne Veimo

Avdeling for Ingeniør og Naturfag

H02-300 Hovedprosjekt Vår 2012


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

STUDENTRAPPORT

Boks 523 , 6803 FØRDE. Tlf: 57722500, Faks: 57722501 www.hisf.no

TITTEL RAPPORTNR DATO

Forprosjektrapport

Fôrvogn

01 16.02.2012

PROSJEKTTITTEL TILGJENGE TAL SIDER

Fôrvogn Open 25 (utan vedlegg)

FORFATTARAR

Arne Veimo

Torbjørn Yndestad

Skjalg G. Oppedal

STYRINGSGRUPPE

Joar Sande

Olav Sande

Marcin Fojcik

OPPDRAGSGJEVAR

Jørgen Wiik

SAMANDRAG

Bacheloroppgåve – Konstruksjon av ny styring til eksisterande fôrvogn. Oppgåva

blir utført som den avsluttande delen av utdanning ved HiSF, avdeling for

ingeniør og naturfag våren 2012. Prosjektet er eit samarbeid mellom Jørgen Wik

og prosjektgruppa.

Forprosjektrapporten omfattar budsjett, løysingar for ny styring, og undersøking

av kva regelverk ombygginga av fôrvogna går under .

Målet med forprosjektrapporten er å få eit budsjett for ombygginga av fôrvogna,

og å undersøke om prosjektgruppa har moglegheit til å gjennomføre

konstruksjonen.

Prosjektgruppa har kome fram til at prosjektet er gjennomførbart innanfor gitte

rammer, og vil avvente svar frå oppdragsgivar om han vil investere i prosjektet.

EMNEORD

Fôrvogn, automatisering, PLS, HMI, berøringsskjerm, maskindirektivet, sensor,

posisjonering.

1


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

Forord

Siste semesteret ved automasjonslinja på Høgskulen i Sogn og Fjordane skal

studentane gjennomføre eit hovudprosjekt. Det oppfordras til enten å velje oppgåve

sjølv, eller finne ein ekstern oppdragsgjevar. I prosjektet vårt er oppdragsgjevar

Jørgen Wik, som er gardbrukar i Askvoll kommune.

”Prosjektet skal vere praktisk og/eller teoretisk, helst eit utviklings- eller

utgreiingsprosjekt for industrien/næringslivet eller offentleg forvaltning.

Hovudprosjektet omfattar planlegging, kostnadsoverslag, litteraturstudiar,

prosjektering, konstruksjon, større målingar/undersøkingar og utvikling av eventuell

prototype. Det blir lagt stor vekt på utarbeiding av dokumentasjon og kvalitetssikring

av resultatet. Det vert lagt opp til oppgåver i nært samarbeid med verksemder i fylket.

I samband med utviklingsarbeidet er det aktuelt å lese utvalde forskingsartiklar under

rettleiing.”

[Frå emneomtale H02-300]

Gruppene skal bestå av to til fire personar, kvar person skal legge ned rundt 500

arbeidstimar. Hovudprosjektet gir 20 studiepoeng.

Gruppa består av:

Torbjørn Yndestad

Skjalg G. Oppedal

Arne Veimo

Prosjektleiar

Student

Student

Styringsgruppe for prosjektet:

Joar Sande

Prosjektansvarleg

Olav Sande

Rettleiar

Marcin Fojcik

Rettleiar

Jørgen Wik

Rettleiar/oppdragsgivar

Førde 17.02.2012

Torbjørn Yndestad Skjalg G. Oppedal Arne Veimo

Nettside: http://prosjekt.hisf.no/~12forvogn

2


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

Innhaldsliste

Forord .................................................................................................................................................... 2

1.0 Samandrag .................................................................................................................................... 5

2.0 Innleiing .......................................................................................................................................... 6

3.0 Rammer .......................................................................................................................................... 7

3.1 Helse, miljø og tryggleik ........................................................................................................... 7

3.2 Økonomi ..................................................................................................................................... 8

3.3 Krav frå oppdragsgivar ............................................................................................................. 8

3.4 Kritiske suksessfaktorar ........................................................................................................... 8

4.0 Tekniske løysingar ........................................................................................................................ 9

4.1 Styreskap ................................................................................................................................... 9

4.2 PLS ........................................................................................................................................... 10

4.3 Berøringsskjerm ...................................................................................................................... 10

4.4 Straumforsyning ...................................................................................................................... 11

4.5 Lengdemåling .......................................................................................................................... 11

4.6 Induktive givarar ...................................................................................................................... 12

4.7 Endebrytarar ............................................................................................................................ 12

4.8 Motorar ..................................................................................................................................... 13

4.9 Brytarar ..................................................................................................................................... 13

4.10 Varsling ved feil ..................................................................................................................... 14

4.10.1 GSM-sendar ................................................................................................................... 14

4.11 Automatisk påfylling av kraftfôr ........................................................................................... 15

4.11.1 Systemet i dag ............................................................................................................... 15

4.11.2 Forslag til automatisk påfylling ..................................................................................... 15

4.11.3 Påfyllingssekvens .......................................................................................................... 16

4.11.4 Kraftfôrsensor ................................................................................................................. 17

5.0 Minstekrav til styring ................................................................................................................... 18

5.1 Generelt .................................................................................................................................... 18

5.2 Tryggleik ................................................................................................................................... 18

5.3 Grovfôrmodus .......................................................................................................................... 19

5.4 Kraftfôrmodus .......................................................................................................................... 19

5.4.1 Generelt om kraftfôrmodus ............................................................................................. 19

5.4.2 Metodar for levering av kraftfôr ...................................................................................... 20

6.0 Konklusjon ................................................................................................................................... 21

3


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

6.1 Mål for hovudprosjekt ............................................................................................................. 21

7.0 Organisering ................................................................................................................................ 22

7.1 Prosjektgruppe ........................................................................................................................ 22

7.2 Styringsgruppe ........................................................................................................................ 22

7.3 Oppdragsgjevar ....................................................................................................................... 22

7.4 Tidsbruk .................................................................................................................................... 22

7.5 Framdriftsplan .......................................................................................................................... 23

7.6 Møter ......................................................................................................................................... 23

7.7 Milepælar .................................................................................................................................. 23

7.8 Nettside .................................................................................................................................... 24

8.0 Økonomi ....................................................................................................................................... 24

9.0 Referanseliste .............................................................................................................................. 25

9.1 Kjelder ....................................................................................................................................... 25

9.1 Figur og tabelliste .................................................................................................................... 26

10.0 Vedlegg ...................................................................................................................................... 26

4


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

1.0 Samandrag

Dette forprosjekt omhandlar løysingar til konstruksjon av ny styring til ei automatisk

fôrvogn. Dette er eit forprosjekt til hovudprosjekt, som vert utført som avsluttande del

av utdanninga ved HiSF, avdeling for ingeniør og naturfag våren 2012.

Idéen til prosjektet kjem frå Jørgen Wik, som er gardbrukar i Askvoll kommune. Wik

kom med ein førespurnad til høgskulen om å lage ei ny styring til fôrvogna hans, som

leverer både kraftfôr og grovfôr. Prosjektgruppa tok på seg oppgåva om å undersøkje

kva ei slik ombygging kom til å koste, og om det ville være gjennomførbart som

hovudprosjekt.

Forprosjektrapporten omfattar kva løysingar vi har funne, kva deler som trengs og

budsjett for ombygginga. Gruppa føreslår å bruke ein Siemens PLS til styring og ein

berøringsskjerm som brukargrensesnitt. I tillegg er det utarbeida eit forslag for

automatisk påfylling av kraftfôrtank. Det er lagt fokus på tryggleik, med mellom anna

nye naudstoppbrytarar, blokkeringsstopp og fjernvarsling ved feil.

Budsjettet for hovudprosjektet er på 34 500 kroner. Ved oppsetting av budsjett er det

ikkje tatt høgde for at noko av eksisterande styring kan brukast opp att, og oppgitte

prisar er listeprisar som normalt sett er litt høgre en reelle prisar.

Basert på denne rapporten og samtalar med rettleiarar har prosjektgruppa kome fram

til at prosjektet er mogleg å gjennomføre som hovudprosjekt innanfor gitte rammer.

På bakgrunn av denne rapporten vil oppdragsgjevar avgjere om han vil investere i

prosjektet.

5


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

2.0 Innleiing

Hausten 2011 tok Jørgen Wik, ein gardbrukar frå Askvoll kommune, kontakt med

høgskulen i Førde i samanheng med eit mogleg prosjekt. Wik har ei fôrvogn i fjøsen

sin som trengte ei ny styring.

Ei fôrvogn er ei teknisk innretning installert i ein fjøs for å lette arbeidet med fôring. Ei

vanleg fôrvogn heng i løpekattar som går langs ei skinne i taket. Vogna går fram og

tilbake i fôrgangen, gangen mellom dyra, og stoppar undervegs slik at dyra kan ete

rett frå vogna. I tillegg leverer vogna ut kraftfôr via to kraftfôrskruar, ein på kvar side.

Vogna til Wik har ein kapasitet på ca 170 kilo med kraftfôr og ca to rundballar

(grovfôr). Vogna er i dag dels styrt av relé og av tidsur, desse gir brukaren lite

fleksibilitet og ingen varsling ved feil. I fjøset får vogna tøff behandling av dyra, og

miljøet som styringa skal plasserast er forureina av mykje støv og skitt.

Det er mange fordelar med ei fôrvogn, det blir mindre fysisk arbeid, mindre støy sidan

dyra ikkje lenger forbinder gardbrukar med fôring og det blir meir fleksibel arbeidstid.

Etter ynskje frå Wik starta gruppa arbeidet med å sjå på løysningar for ny styring til

vogna. Gruppa hadde eit prosjekt hausten 2011 der vi laga ein modell og ei enkel

styring for denne. Denne modellen gav oss oversikt over kva som er naudsynt for å

gjennomføre en fullskala automatisering av ei fôrvogn. Mykje av tida som vert brukt i

prosjektet haust 2011 gjekk med på å auke forståinga av programmering av PLS,

berøringsskjerm og korleis desse samhandlar.

Vidare planlegg gruppa å utføre dette i fullskala som eit hovudprosjekt. Den nye

styringa skal ha fleire funksjonar, eit enklare grensesnitt, meir tryggleiksordningar og

lang levetid.

Oppgåva dekker eit stort område innan utdanninga vi har tatt, og inneheld både

programmering, sensorar, motorar og andre praktiske koplingar.

Figur 2.0 – Fôrvogna til Wik

6


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

3.0 Rammer

3.1 Helse, miljø og tryggleik

Hovudprosjekt vil utføras med omsyn til gjeldande lovar og reglar.

Tryggleiksstandarden i industrien er nivået som skal haldas. Mellom anna er forskrift

om maskiner” og “forskrift om bruk av arbeidsutstyr” viktige. Arbeidet vårt skal leggjas

til rette i høve til desse forskriftene.

I “FOR 2009-05-20 nr 544: Forskrift om maskiner” blir maskin definert som:

“Med maskin menes:

- en enhet som er utstyrt med eller beregnet til å utstyres med et drivsystem, som

ikke kommer fra direkte drivkraft fra mennesker eller dyr, og som består av

sammensatte deler eller komponenter, hvor minst en del er bevegelig og som er

sammensatt for et bestemt bruk, (…)”

[Kjelde: www.lovdata.no]

I “FOR 1998-06-26 nr 608: Forskrift om bruk av arbeidsutstyr” blir arbeidsutstyr

definert som:

“Med arbeidsutstyr menes tekniske innretninger o.l. som maskiner, løfteredskap,

sikkerhetskomponenter, beholdere, transportinnretninger, apparater, installasjoner,

verktøy og enhver annen gjenstand som nyttes ved fremstilling av et produkt eller

ved utførelse av arbeid.”

[Kjelde: www.lovdata.no]

7


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

3.2 Økonomi

Kostnadsrammer frå oppdragsgivar på dette prosjektet er ca. 30 000 kroner. Alle

deler som skal brukast på prosjektet bør være industristandard. Deler som held

industristandard har som regel ein del høgre pris, så det er vanskeleg å finne deler

som held denne standarden, og i tillegg er rimelege. Alt utstyr som skal være montert

i driftsbygget må være laga for å tåle dei påkjenningar dette fører med seg.

Utfordringane i budsjettet er å finne kvalitetsprodukt, og samstundes halde seg

innanfor budsjettet. Prosjektgruppa vil prøve å få gode prisar gjennom ulike bedrifter

som leverer automatiseringsutstyr i Førde.

3.3 Krav frå oppdragsgivar

- Vogna skal kunne levere ut både kraftfôr og grovfôr.

- Vogna skal varsla ved feil.

- Vogna skal tåle korte straumbrot.

- Vogna skal vere trygg for operatøren og dyra.

- Montert utstyr skal tåla å brukast i eit fjøs.

- Vogna skal ha lang levetid.

- Monteringstida skal være kortast mogleg.

3.4 Kritiske suksessfaktorar

Planlegginga er svært viktig for å skape forståing for oppgåva. At forprosjektet gir oss

god nok innsikt i utfordringane er essensielt, og er såleis ein kritisk suksessfaktor.

Programmering vil vere ein stor del av jobben ved eit hovudprosjekt, og der er

erfaringa vår minst. At vi klarar å kome opp på eit nivå der vi klarar å produsere ei

styring som vil fungera i lang tid er ein kritisk suksessfaktor.

Overgangen frå testing på lab til montering i fjøs vil vere viktig. Utstyret bør være

tilpassa såleis at dei tåler det utfordrande miljøet dei skal operere i. Denne

overgangen er ein kritisk suksessfaktor. Sjå risikovurdering vedlegg 1.

8


4.0 Tekniske løysingar

H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

Sidan gruppa allereie har laga ei modell for testing vil denne bli brukt i eit eventuelt

hovudprosjekt, og gruppa har gjennom å lage denne modellen fått god oversikt over

oppgåva og dei nødvendige komponentane. I dette kapittelet tar vi for oss

komponentane og dei ulike løysningane.

Under er ein figur som viser korleis fôrvogna er oppbygd.

Figur 4.0 – Teikning av fôrvogn

Alt utstyret som skal bli montert i ute i driftsbygningen skal ha kapslingsgrad på

minimum IP65. IP grad (international protection rating) angir utstyrets evne til å tåle

inntrenging av støv (første tal) og vatn (andre tal). IP65 betyr at utstyret er støvtett og

tåler spyling frå alle kantar. Kablar og utstyr må være montert for å kunne tåle alle

påkjenningar som eventuelt kan oppstå.

4.1 Styreskap

Det vil bli montert eit nytt styreskap. Dette skal ha kapslingsgrad IP65 eller høgare.

Alt av utstyr utanom sensorar og brytarar vil bli montert inni dette skapet. Det utstyret

som blir montert inni skapet treng då ikkje halde like høg kapslingsgrad.

Figur 4.1 – Illustrasjonsbilete av styreskap med kapslingsgrad 66.

9


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

4.2 PLS

PLS vil bli montert inni skapet. Denne vil få signal frå sensorane og gje ut signal til

rele som styrer kraftfôrskruane og framdriftsmotoren.

Føreslått PLS er ein Siemens ET 200S. Denne er valt på grunn av pris, pålitelegheit

og fordi prosjektgruppa har tidlegare erfaring med siemens sitt programmeringsspråk

for PLS. Ettersom PLS skal være i bruk 24 timar i døgnet og 365 dagar i året i mange

år framover, er det viktig med ein PLS av høg kvalitet med høg driftstryggleik.

Figur 4.2 – Siemens ET 200S konfigurert til prosjektet.

4.3 Berøringsskjerm

Føreslått berøringsskjermen er ein Siemens KTP600 Mono. Dette er ein 6”

berøringsskjerm utan fargar (berre gråtonar). Denne er kompatibel med PLS og vil

kommunisere via Ethernetkabel. Denne skjermen vart valt på grunn av kvalitet, enkel

tilkopling, og at prosjektgruppa har tidlegare erfaringar med programmeringsspråket

til denne skjermen. Berøringsskjermen vil bli montert i døra på skapet for enkel

tilgang.

Figur 4.3 - HMI Simatic KTP600 Mono ProfiNet.

10


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

4.4 Straumforsyning

Det er fleire deler i styringa som treng 24V DC (likespenning). Dette løysast ved å

montere ei straumforsyning som omformar frå 230V AC (vekselspenning) til 24V DC.

Det er og nødvendig å ha ein UPS (uninterruptible power supply) for å kunne ha

spenning på prosessoren til PLS ved straumbrot, slik at programmet kan fortsette når

straumen kjem tilbake.

Føreslått til dette formålet er ein Phoenix kombinert 24V DC straumforsyning og

UPS. Batteriet som er valt er eit Phoenix 7,2Ah 24V batteri. Ved straumbrot vil alle

operasjonar i PLS bli avbroten, men PLS vil framleis være aktiv. Slik vil fôrvogna

kunne fortsette fôringa frå den posisjonen den var i før straumbrotet når straumen

kjem igjen.

Prosessoren til PLS har eit straumforbruk på 200mA. Dermed vil PLS kunne være

operativ ved straumbrot i ca 30 timar og være klar til å fortsette når straumen kjem

tilbake.

Figur 4.4 – Phoenix TRIO-UPS 230V/24VDC og Phoenix 24V 7.2Ah batteri.

4.5 Lengdemåling

For å vite kvar vogna er, føreslår gruppa å bruke ein sensor for å måle kor langt

vogna har gått i frå utgangsposisjon (den sida i fjøsen vogna starta gange frå). For å

kunne måle dette vil det bli brukt eit hjul med ei metallskive som har fleire knastar

som stikk ut. Det vil bli montert ein induktiv givar som vil registrere desse knastane.

Ved å telle desse kan ein vite kor langt vogna har gått. Det vil og bli montert ein

induktiv sensor som registrer ei metallplate midt i driftsbygningen. Denne vil

kontrollere teljaren i tilfelle den har kome ut teljinga grunna oksar som stangar i

vogna eller liknande.

Føreslått lengdesensor er den TKS (produsent av fôrvogner) brukar på sin nyaste

fôrvognmodell (Sjå figur 4.5 neste side). Denne er laga for å kunne brukast i dei

forholda som er i ein driftsbygning. Hjulet er montert på ein arm, som ligg i press mot

sida av fôrvognskinna ved hjelp av ei fjør. Dette fører til at hjulet heile tida har god

friksjon mot skinna, og dermed måler lengd, uansett om det er støv eller liknande på

skinna.

11


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

Figur 4.5 – Sensorhjul med monteringsarm med fjør..

4.6 Induktive givarar

Det vil bli nytta induktive sensorar for å registrere når vogna er i endeposisjonane og

midt i driftsbygget. Desse vil registrere ei metalløyre montert på skinna, og gi signal

til PLS.

Figur 4.6 – Illustrasjonsbilete på induktive sensorar.

4.7 Endebrytarar

Det vil bli montert ein eller fleire endebrytar på vogna. Desse vil hindre at vogna går

utanfor skinna, som ein ekstra tryggleik om vogna går forbi endepunkta der dei

induktive givarane skal gje signal for å stoppe vogna.

Figur 4.7 – Illustrasjonsbilete av endebrytar.

12


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

4.8 Motorar

Dei originale kraftfôrskruemotorane og framdriftsmotoren vil bli brukt.

Kraftfôrmotorane vil bli styrt av PLS via rele. Framdriftsmotoren vil og bli styrt av PLS

via to kontaktorar, for å kunne snu køyreretning på vogna. Det vil bli montert eit

motorvern på tilførselen til framdriftsmotoren for å unngå at skade på motor.

Relea/kontaktorane vil ha tilbakemelding til PLS, slik at ein veit om kontaktorane er

aktive.

Figur 4.8 – Eksisterande framdriftsmotor.

4.9 Brytarar

Det vil bli montert ein naudstoppbrytar på kvar sida av vogna. Gruppa føreslår å

monterte eit brytarpanel på den sida av vogna styreskapet ikkje står. På

brytarpanelet vil det bli montert ein brytar for auto/manuell/av, ein brytar for å køyre

vogna fram/tilbake, og ein impulsbrytar for å køyre vogna tilbake til startposisjon. Det

er og mogleg å montere ein summer på skapet, for å kunne varsle alarmar og varsle

før vogna set i gong etter straumbrot, slik at personell som oppheld seg i nærleiken

blir åtvara.

Figur 4.9 – Illustrasjonsbilete brytarpanel, tryggleiksbrytar og summer

13


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

4.10 Varsling ved feil

For at eigar skal ha kontroll og bli varsla ved eventuelle feil har gruppa sett på ulike

løysingar for dette. Alternativa har vært å enten kople PLS opp mot trådlaust nettverk

for sending av E-post ved feil, eller å kople opp mot GSM-modul for sending av SMS.

Oppkopling mot trådlaust nettverk har vist seg å være eit kostbart alternativ, ny

trådlaust router må settast opp i fjøs for å kommunisere med router i bustad og

trådlaust nettverksmodul må kjøpast til PLS, og moglegheitene for feil på overføring

og kommunikasjon er store, ved til dømes straumbrot. Gruppa har derfor konkludert

med at GSM-modul er det beste alternativet, både kostnadsmessig og praktisk sett.

4.10.1 GSM-sendar

Vårt forslag er å bruke ein GSM-modul frå produsenten Telic (sjå fig. 4.10). Denne er

tenkt plassert i skap med PLS, forsynt frå UPS (24V), og kan sende opptil to ulike

meldingar til brukars telefon ved signal inn frå PLS, til dømes ”Driftsstopp. Kontroller

vogn.” og ”Normal drift”. Sidan denne sendaren berre har mogelegheit for å sende

ulike meldingar må eigar, etter å ha mottatt SMS, kontrollerte berøringsskjerm for

meir informasjon om eventuell feil. GSM-modulen kan konfiguerast enten ved bruk av

enkle kodar via SMS, eller ved å kople seg til GSM-modulen med ei datamaskin. Det

er to utgangar på kortet, slik at brukar kan sende SMS og aktivere opp til to

funksjonar på PLS, til dømes sende ei melding for å få fôrvogn til å køyre til base.

GSM-modulen har moglegheit for å sende ut SMS til fem telefonnummer.

Figur 4.10 – GSM-modul frå Telic

GSM-modulen treng eit SIM-kort for oppkopling mot nett, mellom anna er Telenor

Mobil sitt abonnement ” M2M Total” egna til dette. ”M2M Total” har ingen

etableringsavgift, ein månadspris på 20 kroner og ein SMS-pris på 0,59 kr. pr. SMS.

14


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

4.11 Automatisk påfylling av kraftfôr

I løpet av ein dag vil kraftfôrtanken trenge påfyll to gonger, og etter ønskje frå kunde

har gruppa sett på måtar for automatisk påfyll av kraftfôr. Hovudutfordringa med

automatisk påfylling er å posisjonere vogna under utløpsrøyr frå kraftfôrtank. I dag

blir dette gjort manuelt.

Gruppa har besøkt Arve Tefre, ein lokal gardbrukar, som har ei fôrvogn med

automatisk påfylling og sett på korleis dette er løyst der.

4.11.1 Systemet i dag

Kunde køyrer vogn manuelt til base og set i gang kraftfôrskruen frå kraftfôrtank ved

hjelp av eit tidsrelé. Eit tidsrelé er brukt for å hindre at påfyllinga blir gløymt som

resulterer i at heile kraftfôrbehaldninga blir tømt i fjøsen. I dag går tidsreleet i seks

minutt ved aktivering og for å fylle kraftfôrtanken. Om den er heilt tom må dette

gjerast to gonger.

4.11.2 Forslag til automatisk påfylling

Vårt forslag er å montere og kople til to sensorar til eksisterande tidsrelé. På denne

måten treng ein ikkje direkte kommunikasjon mellom fôrvogn og releet. Ein induktiv

givar, montert på skinna, detekterar eit påmontert ”øyre” på fôrvogn, og veit på denne

måten at vogna er posisjonert under utløpet. Vidare gir denne signal, på same måte

som ein trykker på startknappen på eksisterande tidsrelé, om at påfylling kan starte

(Sjå fig 4.11). Det er viktig at vogna stoppar og står i denne posisjonen, dette er tenkt

løyst ved at påfylling blir flytta slik at den er over tanken når vogna står i base. Lar

dette seg gjere vil en kunne bruke endebrytar på vogn for posisjonering. Om ikkje

dette er mogleg treng ein sensor for posisjon på vogna. Det er mogleg at

eksisterande tidsrelé ikkje har dei tilkoplingsmogelegheitene som er nødvendige, i dei

tilfelle må nytt relé kjøpast og installerast.

Figur 4.11 – Kraftfôrtank

15


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

4.11.3 Påfyllingssekvens

1. Vogna kjem til base, stoppar minimum 10 min. Dette kan løysast med at kvar

gong etter kraftfôrlevering køyrer vogn til base for påfylling. Sensor for

posisjon ser at vogna står i posisjon, startar tidsrelé.

2. Påfylling startar. Tida tidsreleet ligg inne må kanskje endrast.

3. Stopp av påfylling skjer på ein av følgjande måte:

a. Sensor for kraftfôr (kapasitiv givar) detekterar fôr i røret, tanken er full,

stopp signal blir gitt.

b. Tidsrelé bryt etter gitt tid.

c. Vogn flytter seg, sensor for posisjon mister kontakt, stopp signal blir gitt.

På denne måten kan vogna køyre ut av base før kraftfôrtanken er full,

t.d. ved manuell køyring.

Manuell køyring til base vil også starte påfylling av kraftfôr.

Om tanken blir fylt heilt opp vil det ligge at kraftfôr inne i løpet. Dette vil, når vogna

beveg seg, fordele seg ned på ei av sidene. Det er derfor tenkt at påbygget skal

være rektangulært slik at fôret bygger seg opp i løpet før det har fylt påbygget i

lengderetning (Sjå fig 4.11.2). Høgde av utløpet bør derfor kunne justerast og

sensoren for kraftfôr bør plasserast så lavt som mogleg for å hindre at kraftfôr endar

på golvet.

Figur. 4.11.2 – Kraftfôrtank sett frå side

16


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

4.11.4 Kraftfôrsensor

Det vil bli montert sensor for kraftfôrpåfyllinga, som hindrar at kraftfôrtanken blir

overfylt. Ein kapasativ følar registrerer alt som kjem framfor sensorhovudet. Den

automatiske påfylling gruppa har sett på nyttar ein kapasitiv sensor. Denne har vært i

bruk utan problem i lengre tid.

Figur 4.11.3 – Illustrasjonsbilete på kapasativ sensor.

17


5.0 Minstekrav til styring

H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

I samarbeid med kunde er det sett opp eit minstekrav til styring. Denne er sett opp

punktvis i dette kapittelet, og delt inn i ulike kategoriar.

I beskrivinga er ”base” definert som ende der ein fyller på vogna med kraftfôr. Ingen

oksar rekk vogna når den står i base. X står for verdiar som kan endrast.

5.1 Generelt

- Vogna skal kunne styrast manuelt med brytarar. Kva funksjonar brytarane skal

ha er enno ikkje bestemt, men eit forslag er:

o Ein av/auto/manuell brytar

o Ein brytar for å køyre fram/tilbake

o Ein impulsbrytar for retur til base.

- Posisjon av vogna blir styrt av rotasjonsgivar, denne vil bli nullstilt/kontrollert

ved endane og midt i fjøsen.

- Ved korte straumbrot må vogna gå tilbake i drift etter at straumen kjem att,

dette løysast ved bruka av ein UPS. Foreslått UPS i budsjett vil halde PLS i

gang i ca. 30 timar.

5.2 Tryggleik

- Alarmar skal varslast på ein av følgjande måte:

o Berøringsskjerm og lyd

o Berøringsskjerm , SMS og lyd. Dette inneber at ein GSM modul må

kjøpast.

• Kva nummer SMS blir sendt til må kunne endrast.

o Berøringsskjerm, E-post/varsel på PC og lyd. Dette inneber at fjøsen

må få trådlaust nett som kommuniserer med trådlaust nett i bustad og

at trådlaus nettverksmodul til PLS må kjøpast.

- Alle feil skal lagrast og kunne hentast ut via berøringsskjerm.

- Varslingsmetode må kunne endrast av brukar via berøringsskjerm. T.d. ein

mindre viktig feil treng ikkje bli varsla med lyd.

- Alarm ved straumbrot

o Etter 30 min: Varsel om at straumen er vekke.

o Etter XX timar: Varsel om at batteri på UPS nærmar seg tomt, PLS vil

miste straum og må startast manuelt etter straumen kjem at.

o Ved straumbrot vil ikkje varsling ved lyd være eit alternativ, då dette vil

bruke batteritid frå UPS.

- Alarm ved blokkering av vogn

o Om vogna møter ei hindring, motoren går men det blir ikkje registrert

endring på posisjon, stoppar den etter XX sekund. Tal sekund skal

kunne justerast. Standardinnstilling 3 sek.

o Vogna startar automatisk etter XX minuttar pause. Tal minutt pause skal

kunne justerast. Standardinnstilling 5 min. Vogna prøver å gå vidare to

18


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

gonger, ved ingen/liten (under 1 meter) framgang går vogna ein meter

tilbake før det går i ventemodus. Alarm blir gitt.

o Om kjede på løpekatt blir broten eller liknande vil PLS oppfatte dette

som blokkering.

- Alarm ved stillestand:

o Naudstoppbrytar aktivert eller motorvern slått ut.

5.3 Grovfôrmodus

- Brukar skal kunne justere ganglengde og pausetid. Vogna går X.X meter og

stoppar i X minutt.

o Standardinnstilling ganglengde: 1,5 meter

o Standardinnstilling pausetid: 3 minutt

o I ende, lengst frå base, må vogna stå to tidsperiodar. Dette fordi vogna

ikkje går forbi dette punktet.

- Om fjøsen er halvfull skal ikkje vogna gå i den tomme delen.

- Vogna går kontinuerleg i grovfôrmodus, med unntak av:

o Start av kraftfôrmodus. Dette vil overstyre grovfôrmodus.

o Ved ønska pause lagt inn av brukar.

o Ved manuell køyring t.d. ved påfyll av fôr.

5.4 Kraftfôrmodus

5.4.1 Generelt om kraftfôrmodus

- Mengde fôr til kvar binge blir langt inn med berøringsskjerm.

o I brukargrensesnittet legg ein inn tal oksar, tal kg pr. fôring og tal

fôringar pr. døgn.

• Det skal være ei maks grense på 10 kg pr. binge pr. fôring, dette

for å hindre feil.

o Tid for start av fôringar blir bestemt av brukar.

- Kalvar skal gradvis gå opp i mengde, dette skal skje automatisk. Brukar legg

inn startmengde/stoppmengde og tal dagar aukinga skal gå over. Resten av

utrekning bør programmet gjere sjølv. Brukar må kunne kontrollere mengde og

kor langt ein er komen.

- Mengde levert kraftfôr bør loggast slik at brukar har moglegheit til å lese av

dette ved neste leveranse av kraftfôr.

- Bruker skal kunne ha moglegheit til manuell start av kraftfôring. Dette er

aktuelt dersom vogna har vært tom for gras, og kompensasjon med kraftfôr

nødvendig. Dette skal ikkje påverke tal førehandsregistrerte fôringar. På same

måte må bruker kunne kansellere komande fôring. Når for eksempel bruker

har gitt dyra kraftfôr med bøtte, og det er berre kort tid til neste planlagde

kraftfôrtildeling skal skje.

- Kraftfôrskruane må kunne kalibrerast ved t.d. byting av type kraftfôr. Begge

skruane blir kalibrert for seg sjølv. Brukar startar kalibrering og veg opp

mengde kraftfôr levert på ei tid, og legg dette inn via berøringsskjerm. Vidare

utrekning gjer PLS.

19


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

- Det skal lagast eit system for automatisk påfylling av kraftfôrtank.

5.4.2 Metodar for levering av kraftfôr

Fleire metodar for levering av kraftfôr har blitt diskutert.

Punktlevering med stopp

- Fôrvogna stoppar likt tal gonger pr. binge som det er tal oksar i bingen.

o Ved tildelingsmetode skal begge mateskruane levere samtidig

o Om det er kort mellom to punkt treng ikkje mateskruen å stoppe. Mindre

start/stopp av motor på kraftfôrskrue er ein bonus med tanke på levetid

og startstraum.

Kontinuerleg levering

- Vogna går kontinuerleg med levering på begge sider samtidig eller med

levering på ei side av gangen. Må i tilfelle inn med frekvensomformar.

- Mengde levert kraftfôr blir justert med tid og tal gonger vogna leverer.

- Må inn med frekvensomformar for å kunne endre hastigheit på vogn. Større

kostnad.

- Fleire feilkjelder i forhold til punktlevering med stopp.

Tida det tar å levere kraftfôr, ved begge metodane, blir i hovudsak bestemt av tid

kraftfôrskruane brukar på å levere kraftfôret. Gruppa trur at punktlevering der det blir

levert på begge sider samtidig er best. Kontinuerleg levering vil være meir kostbart

og det er fleire moglege feilkjelder.

20


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

6.0 Konklusjon

Etter å ha brukt forprosjektet til å undersøkje ulike løysingar, ulikt utstyr for å

gjennomføre prosjektet og kostnad av dette, har vi konkludert med at prosjektet er

mogleg å gjennomføre innanfor gitte rammer. Førespeila budsjett er noko over

grensa på 30 000, men det er ikkje tatt høgde for å bruke opp att eksisterande deler

og listeprisar er brukt.

6.1 Mål for hovudprosjekt

Hovudmål

Det skal konstruerast ny styring på fôrvogna. Styringa skal kunne være i dagleg

bruk, og utføre fôring med grovfôr og kraftfôr. Det skal være mogleg å justere og

kalibrere fôringstider, mengde kraftfôr og kvar båsane er.

Delmål

- Innkjøp av deler

- Programmering

- Testing av utstyr

- Montering i driftsbygg

- Kalibrering

- Testing i driftsbygg

- Lage brukarmanual

- Skrive rapport

- Presentasjon m/plakat

- Ferdigstille nettside

21


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

7.0 Organisering

Figur 7.0 - Organisering

7.1 Prosjektgruppe

Prosjektgruppa består av tre avgangsstudentar ved automasjonslinja på høgskulen i

Sogn og Fjordane. Torbjørn Yndestad er valt som prosjektleiar.

7.2 Styringsgruppe

Styringsgruppa består av oppdragsgivar Jørgen Wik, prosjektansvarleg Joar Sande

(HiSF), rettleiarar Marcin Fojcik (HiSF) og Olav Sande (HiSF).

7.3 Oppdragsgjevar

Jørgen Wik er oppdragsgjevar og sit i styringsgruppa. Oppdragsgjevar sitt ansvar er

å fylgje opp prosjektgruppa, stille sin kompetanse til rådigheit, og har ansvaret for å

godkjenne budsjett og løysingar.

7.4 Tidsbruk

Rettleiande tidsbruk pr. student er 500 timar. Ganttskjema blir nytta til å vise planlagt

framdrift og faktisk framdrift. Det vil bli ført timelister for kvar medlem av

prosjektgruppa.

22


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

Alle i gruppa har matematikk som valfag. Individuelle timelistar vil førast, og talet

timar ein skal komme opp mot er 1500. Altså 500 timar kvar.

Tabell 1 - timeplan

7.5 Framdriftsplan

For å lage ein framdriftsplan vert Gantt-skjema nytta. ”MS-project” er eit dataverktøy

som har ein god mal for Gantt-skjema, og dette er nytta (vedlegg 2).

Gantt-skjemaet er delt inn i to delar, forprosjekt og hovudprosjekt. Disse er delt inn i

mindre delar igjen, og for hovudprosjektet er programmering delt inn i mindre delar.

Etter forprosjektet er ferdig vil vidare arbeid med styringa til fôrvogna fortsette. Delar

skal bestillast til montering av skapet, design av HMI og programmering kan startast.

Vi har avsett ca. ein månad til programmeringa. Ferdigstilling i fjøset bør ha starta

7.mai, og ei veke er satt av til ferdigstilling i fjøset. Det er viktig at denne dagen ikkje

blir flytta mykje, da det er vanskeleg å seie på førehand kor lenge ein vil trenge på

feilretting og tilpassing i fjøset.

7.6 Møter

Statusmøter skal vere på måndagar klokka 12.45 kvar 14.dag. Oppstart måndag

27.februar (veke 9). Avvik vil vere 9. april, som er 2.påskedag. Då vil møte være på

onsdag 11. april, til same tid. Møta vil bli heldt på Høgskulen.

7.7 Milepælar

Tysdag 03.01.12

Torsdag 19.01.12

Fredag 17.02.12

Onsdag 23.05.12

Fredag 25.05.12

Onsdag 06.06.12

Prosjektstart

Innlevering av prosjektbeskriving

Innlevering av forprosjektrapport

Innlevering av sluttrapport

Presentasjon m/plakat

Nettsida ferdigstilt. Opprydding ferdig.

23


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

7.8 Nettside

Nettsida er laga med hjelp av dataverktøyet ”Microsoft Expression Web 4”. Sida er

laga dels ved å skrive i PHP-kode, og dels laga ved å bruke ferdigløysningar som

kjem med programvaren. Malen som sida er laga over kjem frå

www.freecsstemplates.com, som er ei side med gratis malar.

Nettsida er oversiktlig, og vert oppdatert kvar veke under «Nyhende». Det er bilete og

informasjon om gruppemedlemmane på sida. Det er mogleg at nettsida vil endrast

etter kvart, slik at innlegga kan kommenterast, og at bileta vises fram i eit galleri i

staden for på ei eiga side.

8.0 Økonomi

Det er laga eit budsjett for kva delane til ombygginga av fôrvognstyringa kjem til å

koste.

Prisane er listeprisar tekne i frå forskjellige leverandørar, og brukt som eit

utgangspunkt. Ved bestilling av desse delane, er det mogleg at prisane blir noko

lågare. Det er ikkje sikkert at alle delane er nødvendige, og det kan være at nokon av

dei eksisterande delane på fôrvogna blir brukt på den nye styringa for å redusere

budsjettet. Prisane i dette budsjettet er satt som eit maksimum for kva styringa kjem

til å koste. I ymse posten som er estimert i budsjettet inngår kablar, rekkjeklemmer,

tettniplar, andre småting og reisekostnadar.

Prosjektgruppa har ansvar for at dei økonomiske utgiftene samsvarer med budsjettet.

Ved avvik frå budsjettet skal oppdragsgjevar kontaktast for godkjenning. Budsjettet

må bli godkjent av oppdragsgjevar før utstyret vert kjøpt inn, og prosjektet vert sett i

gang.

Tabell 2 - Budsjett

utstyr tal pris/stk total pris Leverandør

PLS 1 X X X

skjerm 1 X X X

skap 1 X X X

UPS batteri 7.4Ah 1 X X X

230VAC/24VDV og

1 X X X

UPS 5a

GSM modul 1 X X X

induktiv sensor 3 X X X

sensor kraftfôr (kap) 1 X X X

24


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

naudstoppbrytar 1 X X X

naudstoppbrytar

1 X X X

m/boks

brytar fram/tilbake 1 X X X

brytar auto/man/av 1 X X X

lengdemålingssensor 1 X X X

Endebrytar 2 X X X

impulsbrytar 1 X X X

Kontaktor 2 X X X

Motorvern 1 X X X

modulbrytar 1 X X X

sikring 230V/10A til

1 X X X

24V forsyning

panel for brytarar 1 X X X

rele til kraftfôrskruar 2 X X X

Mjukstartar 1 X X X

lys/lydvarsling 1 X X X

ymse (kablar osv) 1 X X

Totalpris 34504

9.0 Referanseliste

9.1 Kjelder

Nettsider:

www.elfa.se

www.lovdata.se

www.hisf.no

www.rs-online.com

www.siemens.no

Munnlege kjelder:

Jørgen Wik

Arve Tefre

Olav Sande

25


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

9.1 Figur og tabelliste

Beskriving

Sidetal

Figur 2.0 – fôrvogna til Wik (*1) 6

Figur 4.0 – Teikning av fôrvogn (*1) 9

Figur 4.1 – Illustrasjonsbilete av styreskap IP66 (*2) 9

Figur 4.2 – Siemens ET 200S konfiguert til prosjektet (*3) 10

Figur 4.3 – HMI Simatic KTP600 Mono Profinet (*2) 10

Figur 4.4 – Phoenix TRIO-UPS og Phoenix 24V batteri (*2) 11

Figur 4.5 – Sensorhjul med monteringsarm (*4) 12

Figur 4.6 – Illustrasjonsbilete på induktive sensorar (*2) 12

Figur 4.7 – Illustrasjonsbilete av endebrytarar (*2) 12

Figur 4.8 – Eksisterande framdriftsmotor (*1) 13

Figur 4.9 – Brytarpanel, tryggleiksbrytar og summer (*2) 13

Figur 4.10 – GSM-modul frå Telic (*2) 14

Figur 4.11 – Kraftfôrtank (*1) 15

Figur 4.11.2 – Kraftfôrtank sett frå side (*1) 16

Figur 4.11.3 – Illustrasjonsbilete på kapasitiv sensor (*2) 17

Figur 7.0 – Organisering (*1) 22

Tabell 1 – Timeplan (*1) 23

Tabell 2 – Budsjett (*1) 24-25

*1 : Sjølvtatt bilete/sjølvlaga figur

*2 : Bilete henta frå www.elfa.se

*3 : Bilete henta frå www.siemens.no

*4 : Bilete henta frå www.TKS-as.no

10.0 Vedlegg

Sidetal

1: Risikovurdering 27

2: GANTT-skjema 28

3: Forslag til prosjektavtale 29

4: Prosjektbeskriving 30

26


Vedlegg 1: Risikovurdering

S: Sannsyn A: Alvorlegheitsgrad RF: Risikofaktor

H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

Risikotype S Konsekvens A RF

Førebyggande

tiltak

Overskride budsjett 2 prosjektet blir ikkje

utført, fordi det blir for

dyrt for oppdragsgjevar

3 6 - finne

rimelegaste

delar som

tilfredstiller

krava våre

- bestille PLS

og skjerm

gjennom

Goodtech

Lang leveringstid 2 Kjem seint i gong med

prosjektet

Feil på fysiske

komponentar 1 Fôrvogna verkar ikkje,

oksane må matast

manuelt

Programmeringsfeil 3 Fôrvogna vil ikkje

fungere som planlagt

Arbeidskonfliktar 1 Gruppa arbeider ikkje

skikkeleg i lag.

Dårleg utføring 1 Styringa vil kunne få

problem etter kvart

Konflikt med 1 Prosjektet vil ikkje bli

oppdragsgjevar utført

2 4 - Bruke seriøse

leverandørar

- Bestemme kva

utstyr som skal

brukast tidleg

3 3

4 12 - Teste

programmet

skikkeleg,

både på pc, og

etter montering

2 2 - Snakke saman

i gruppa

5 5 - Kvalitetssikre

alt utført arbeid

3 3 - Ha ein jamn

dialog med

oppdragsgjeva

r

Overarbeiding 2 Stress, utbrenning, osv 3 6 - Fordele

arbeidet jamt

mellom

gruppemedlem

ane

- Gje beskjed

om ein føler

ein har for

mykje ansvar

27


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

Vedlegg 2: Ganttskjema

28


Vedlegg 3: Forslag til prosjektavtale

H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

AVTALE OM HOVUDPROSJEKT VED HISF-AIN

Dato:

Oppgåvetittel: Automatisering av fôrvogn

Involverte i oppgåva:

Studentar: Arne Veimo, Skjalg Oppedal og Torbjørn Yndestad

Samarbeidande verksemd (inkl kontaktperson): Jørgen Wik

Prosjektansvarleg: Joar Sande

Styringsgruppe: Joar Sande, Jørgen Wik, Marcin Fojcik, Olav Sande, Jørgen

Wik

Finansiering:

Reglar for gjennomføring og bruk av resultatet:

Mellom studentane, HSF-AIN og Jørgen Wik er det inngått følgjande avtale:

1) Høgskulen kan ikkje, overfor eventuell ekstern samarbeidspartnar, garantere

sluttresultatet på eit studentprosjekt.

2) Ekstern samarbeidspartnar skal ha kopi av rapporten.

3) Oppgåveresultatet, med rapport, teikningar, modell, apparatur, program osv. er Jørgen

Wik sin eigedom. HISF sin bruk av resultatet/rapporten er avgrensa til undervisnings-,

rekrutterings og forskningsformål, og skal utøvast i forståing med Jørgen Wik

4) Student(ane) og ekstern samarbeidspartnar godkjenner at rapporten kan kopierast til

andre. Det skal lagast internettpresentasjon av prosjektet. AIN har høve til å redigere og

nytte informasjon frå denne presentasjonen.

5) Deler av rapporten som eventuelt skal vere unnateke offentlegheita, blir lagt i lukka

vedlegg, og skal ikkje kopierast utan at det er henta inn særskilt avtale frå Jørgen Wik.

6) Rettane til utnytting av resultatet kommersielt eller ved dagleg drift tilfell Jørgen Wik

Reglane er aksepterte:

-------------------------- ---------------------------- ------------------------------

HSF-AIN Samarbeidspartnar Studentar

29


H02-300 17.02.2012 Forprosjektrapport

Vedlegg 4: Prosjektbeskriving

Prosjektbeskriving OR2-300 Hovudprosjekt

Prosjekt: Automatisering av fôrvogn

Dato: 19.1.2012

Mål

Gruppa skal automatisere ei fôrvogn. Fôrvogna er i dagleg drift. Eksisterande styring skal

bytast med ny. Styringa skal ha nokon fleire funksjonar, være meir brukarvennleg og yte

betre tryggleik.

Organisering

Oppdragsgivar: Jørgen Wik

Styringsgruppe: Joar Sande, Jørgen Wik, Marcin Fojcik, Olav Sande

Prosjektansvarleg: Joar Sande

Prosjektleiar: Torbjørn Yndestad

Gruppemedlemmer: Arne Veimo, Skjalg Oppedal

Framdriftsplan

Tysdag 03.01.12

Torsdag 19.01.12

Fredag 17.02.12

Onsdag 23.05.12

Fredag 25.05.12

Onsdag 06.06.12

Prosjektstart

Innlevering av prosjektbeskriving

Innlevering av forprosjektrapport

Innlevering av sluttrapport

Presentasjon m/plakat

Nettsida ferdigstilt. Opprydding ferdig.

30

More magazines by this user
Similar magazines