automatisierungstechnik, betriebstechnik, …...leitfaden 1 zur ersten inbetriebnahme eines profibus...

Stefan Manemann, Jochen Rengstorf

Automatisierungstechnik,Betriebstechnik,MechatronikProjekte für den LernfeldunterrichtLernfelder 7 bis 13

1. Aufl age

Bestellnummer 44503

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Quellenverzeichnis

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StiP05: Christian Amft, Anja Domeyer, Jonas Dorn, Thomas Fuchs, Kevin Igabor, Dirk Koriath, Thomas Lippert, Sören Mastmeier, Florian Newie, Marcus Reinhardt und Christoph SteinerStiP06: Helmut Lippert, Torsten Machemehl, Alexander Meier, Jan-Niklas Meier, Judith Metzner, Alexander Neumann, Tobias Rüger, Sebastian Schäfer, Dominik Täubert und Christian Zink

www.bildungsverlag1.de

Bildungsverlag EINS GmbHSieglarer Straße 2, 53842 Troisdorf

ISBN 978-3-427-44503-6

© Copyright 2009: Bildungsverlag EINS GmbH, TroisdorfDas Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis zu § 52a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen.

Dem Buch liegt eine Demo DVD der Siemens AG bei. „STEP 7 Professional, Edition 2006 SR5, Trial License“ umfasst: STEP 7 V5.4 SP4, S7-GRAPH V5.3 SP6, S7-SCL V5.3 SP5, S7-PLCSIM V5.4 SP2 und ist 14 Tage zu Testzwecken nutzbar.

Dem Buch liegt eine Demo DVD der Siemens AG bei. „SIMATIC WinCC fl exible 2008, Trial Software“ umfasst: SIMATIC WinCC fl exible 2008 Advanced und ist 30 Tage zu Testzwecken nutzbar.

Die Software ist nur unter Microsoft Windows Professional Edition SP2 oder Microsoft Windows Vista 32 Business oder Microsoft Windows Vista 32 Ultimate ablauffähig.

Weitere Informationen erhalten Sie im Internet unter «http://www.siemens.de/sce/promotoren»«http://www.siemens.de/sce/module»«http://www.siemens.de/sce/tp»

Inhaltsverzeichnis

Projekt 7 Neue Funktionen programmieren und realisieren ........................................................ 7

Projektablaufplan .............................................................................................................................................................. 8

Auftrag 7.1 Programmierung der Ablaufsteuerung ...................................................................................... 9Aufgabe 7.1.1 Einstieg in die Schrittkettenprogrammierung ............................................................................... 12Aufgabe 7.1.2 Automatikbetrieb der Sortieranlage als Schrittkette ..................................................................... 17Aufgabe 7.1.3 Bewertung Programmvarianten ................................................................................................... 20

Auftrag 7.2 Erweiterung der Anlage um ein Handbedienfeld .................................................................... 21Aufgabe 7.2.1 Entscheidungsfi ndung Feldbussystem ........................................................................................ 29Aufgabe 7.2.2 Ankopplung des Bedienfelds an das E/A-Modul .......................................................................... 30

Auftrag 7.3 Erfassung der Temperatur am Antrieb ..................................................................................... 41Aufgabe 7.3.1 Theoretische Grundlagen zur Analogwertverarbeitung ................................................................ 41Aufgabe 7.3.2 Praktische Grundlagen zur Analogwertverarbeitung .................................................................... 44Aufgabe 7.3.3 Grundlagen Temperatursensoren ................................................................................................ 50Aufgabe 7.3.4 Programmierung der Temperaturüberwachung ........................................................................... 56

Auftrag 7.4 Projektende ................................................................................................................................ 62

Projekt 8 Antriebssysteme auswählen und integrieren ................................................................ 63

Projektablaufplan ............................................................................................................................................................ 64

Auftrag 8.1 Antriebsmotor auswählen ......................................................................................................... 66Aufgabe 8.1.1 Grundlagen Asynchronmotor ....................................................................................................... 67Aufgabe 8.1.2 Anpassung des Motors an die Arbeitsmaschine .......................................................................... 71Aufgabe 8.1.3 Auswahl des Getriebemotors ....................................................................................................... 72Aufgabe 8.1.4 Leistungsschild ............................................................................................................................ 74Aufgabe 8.1.5 Motorberechnung ......................................................................................................................... 76

Auftrag 8.2 Antriebsmotor mit Frequenzumrichter betreiben ................................................................... 77Aufgabe 8.2.1 Wechselstromgleichrichtung ........................................................................................................ 80Aufgabe 8.2.2 Drehstromgleichrichtung M3U ..................................................................................................... 81Aufgabe 8.2.3 Drehstromgleichrichtung B6U ...................................................................................................... 82Aufgabe 8.2.4 FU – Ausgangskreis ..................................................................................................................... 87Aufgabe 8.2.5 Grundlagen EMV ......................................................................................................................... 89Aufgabe 8.2.6 Fragen zum Thema EMV ............................................................................................................. 93Aufgabe 8.2.7 EMV-gerechter Schaltschrank ..................................................................................................... 94Aufgabe 8.2.8 Arbeitsplanung FU-Einbau ........................................................................................................... 96Aufgabe 8.2.9 Schaltplanänderungen ................................................................................................................. 97

Auftrag 8.3 Parametrieren und in Betrieb nehmen des FU Sinamics G120 mit Operator-Panel (OP) .... 98Aufgabe 8.3.1 Inbetriebnahme des Frequenzumrichters mit dem BOP .............................................................. 99Aufgabe 8.3.2 Parameter .................................................................................................................................. 103Aufgabe 8.3.3 Parametrieren des FU Sinamics G120 ...................................................................................... 107Aufgabe 8.3.4 Installations-Checkliste Funktionsprüfung ................................................................................. 110

Auftrag 8.4 Parametrieren, in Betrieb nehmen und Betreiben des FU Sinamics G120 mit der Software „starter“ ...............................................................................................................111

Aufgabe 8.4.1 Inbetriebnahmetool „starter“ ....................................................................................................... 112

Auftrag 8.5 Energiemanagement ................................................................................................................ 121Aufgabe 8.5.1 Lebenszykluskosten-Amortisationszeit ...................................................................................... 124Aufgabe 8.5.2 „Power Factor“ – Englisch .......................................................................................................... 125Aufgabe 8.5.3 Energieeinsparung – Englisch ................................................................................................... 127Aufgabe 8.5.4 Energieeinsparpotenzial ............................................................................................................ 128Aufgabe 8.5.5 Energiebilanz mit SinaSave ....................................................................................................... 130

Auftrag 8.6 Projektende .............................................................................................................................. 131Aufgabe 8.6.1 Zusammenfassung .................................................................................................................... 131Aufgabe 8.6.2 Refl exion .................................................................................................................................... 131

Projekt 9 Die Sortieranlage in Steuerungs- und Kommunikationssysteme integrieren .. 133

Projektablaufplan .......................................................................................................................................................... 135

Auftrag 9.1 Visualisierung der Sortieranlage ............................................................................................ 136Aufgabe 9.1.1 Planen der Visualisierung .......................................................................................................... 137Aufgabe 9.1.2 Auswahl des Visualisierungsgerätes .......................................................................................... 138Aufgabe 9.1.3 Auswahl der Schnittstelle zur Steuerung ................................................................................... 139Aufgabe 9.1.4 Aufbau der Visualisierung planen .............................................................................................. 140Aufgabe 9.1.5 Abgabe einer Kostenabschätzung ............................................................................................. 142Aufgabe 9.1.6 Visualisierung der Grundfunktionen ........................................................................................... 143Aufgabe 9.1.7 Datenaustausch zwischen Visualisierung und SPS ................................................................... 144Aufgabe 9.1.8 Visualisierung des Zustands von Sensorik und Aktorik .............................................................. 147Aufgabe 9.1.9 Visualisierung auf der Zielplattform testen ................................................................................. 148Aufgabe 9.1.10 Zählen der geförderten Werkstücke ........................................................................................... 150Aufgabe 9.1.11 Projektierungsoptionen .............................................................................................................. 152Aufgabe 9.1.12 Animation „Sichtbarkeit“ ............................................................................................................. 153

Auftrag 9.2 Vernetzung mit einer zweiten Steuerung ............................................................................... 155Aufgabe 9.2.1 Vernetzung der Steuerungen ..................................................................................................... 156Aufgabe 9.2.2 Optionen eines Managed Switch ............................................................................................... 158Aufgabe 9.2.3 Datenaustausch der SPSn über Ethernet .................................................................................. 159

Auftrag 9.3 Grafi sche Darstellung der Qualität der angelieferten Werkstücke ...................................... 163

Auftrag 9.4 Projektabschluss ..................................................................................................................... 165

Projekt 10 Automatisierungssysteme in Betrieb nehmen und übergeben ............................ 167


Projekt 10.1 Frequenzumrichter mit der SPS betreiben ............................................................................ 169

Auftrag 10.1.1 Frequenzumrichter mit der SPS in Betrieb nehmen ............................................................. 169Aufgabe 10.1.1.1 Analyse eines SPS-Programms für einen Motor mit zwei Drehzahlen ...................................... 169Aufgabe 10.1.1.2 Inbetriebnahme eines Motors mit 2 Drehzahlen ........................................................................ 171Aufgabe 10.1.1.3 Anpassen des Programms der Sortieranlage ............................................................................ 171

Auftrag 10.1.2 Frequenzumrichter mit der SPS über PROFIBUS betreiben ................................................ 172Aufgabe 10.1.2.1 Netzwerkanalyse ........................................................................................................................ 172Aufgabe 10.1.2.2 PROFIBUS-DP-Vernetzung ....................................................................................................... 174Aufgabe 10.1.2.3 Inbetriebnahme der Sortieranlage mit PROFIBUS und Frequenzumrichter .............................. 180

Auftrag 10.1.3 Frequenzumrichter mit der SPS über PROFINET betreiben ................................................ 180Aufgabe 10.1.3.1 Sortieranlage mit PROFINET und Frequenzumrichter ............................................................... 180Aufgabe 10.1.3.2 Inbetriebnahme der Sortieranlage mit PROFINET und Frequenzumrichter .............................. 184

Projekt 10.2 Druckregelung .......................................................................................................................... 185

Auftrag 10.2.1 Regelungstechnik .................................................................................................................... 185Aufgabe 10.2.1.1 Blockschaltbild ........................................................................................................................... 187Aufgabe 10.2.1.2 Vergleich der Reglertypen .......................................................................................................... 192

Auftrag 10.2.2 Lageregelung mit FluidSIM ..................................................................................................... 193Aufgabe 10.2.2.1 Steuerung mit FluidSIM ............................................................................................................. 193Aufgabe 10.2.2.2 Lageregelung mit FluidSIM ........................................................................................................ 194Aufgabe 10.2.2.3 Lageregelung (PID) mit FluidSIM ............................................................................................... 195Aufgabe 10.2.2.4 Optimierung der Lageregelung mit FluidSIM ............................................................................. 196

Auftrag 10.2.3 Druckregelung .......................................................................................................................... 197Aufgabe 10.2.3.1 Funktionsbeschreibung .............................................................................................................. 198Aufgabe 10.2.3.2 Adernfarben ............................................................................................................................... 198Aufgabe 10.2.2.3 Größen der Regelungstechnik ................................................................................................... 199Aufgabe 10.2.3.4 Produktionseinsatz Englisch ...................................................................................................... 201Aufgabe 10.2.3.6 Konfi gurationstabelle ................................................................................................................. 204Aufgabe 10.2.3.5 Funktionsanalyse ....................................................................................................................... 203Aufgabe 10.2.3.7 SPS-Programm Druckregelung ................................................................................................. 205Aufgabe 10.2.3.8 Inbetriebnahme der Druckregelung Einpressautomat ............................................................... 210Aufgabe 10.2.3.9 Änderung der Parameter der Regelung ..................................................................................... 210

Projekt 10.3 Projektende .............................................................................................................................. 211Aufgabe 10.3.1 Zusammenfassung Moderation ................................................................................................. 211

Projekt 11 Die Sortieranlage in Stand halten und optimieren ...................................................... 217


Auftrag 11.1 Ursachenanalyse für Anlagenstillstände ............................................................................... 219Aufgabe 11.1.1 Probleme in der Anlage identifi zieren ........................................................................................ 219Aufgabe 11.1.2 Nennung möglicher Fehlerquellen ............................................................................................. 220Aufgabe 11.1.3 Ursache-Wirkungs-Diagramm .................................................................................................... 212

Auftrag 11.2 Maßnahmen gegen Anlagenstillstände .................................................................................. 223Aufgabe 11.2.1 Wartungscheckliste .................................................................................................................... 223Aufgabe 11.2.2 Störungsbeseitigung .................................................................................................................. 224

Auftrag 11.3 Checkliste zur Fehlerbeseitigung ........................................................................................... 227Aufgabe 11.3.1 Auswertung der Störungsmeldungen ......................................................................................... 228Aufgabe 11.3.2 Methoden und Begriffe des Qualitätsmanagements .................................................................. 229Aufgabe 11.3.3 Eine FMEA durchführen ............................................................................................................. 230

Auftrag 11.4 Fehleranalyse mit der SPS ...................................................................................................... 232Aufgabe 11.4.1 Auswertung des Diagnosepuffers .............................................................................................. 233Aufgabe 11.4.2 Fehlersuche über den Diagnosepuffer ....................................................................................... 234Aufgabe 11.4.3 Die Anwendung von Organisationsbausteinen .......................................................................... 234Aufgabe 11.4.4 Einsatz der Variablentabelle ....................................................................................................... 236Aufgabe 11.4.5 Variablen forcen ......................................................................................................................... 237Aufgabe 11.4.6 Weitere Diagnoseoptionen testen .............................................................................................. 237

Auftrag 11.5 Die Verfügbarkeit und Produktivität erhöhen ........................................................................ 238Aufgabe 11.5.1 Drehzahlkontrolle des Antriebs .................................................................................................. 238Aufgabe 11.5.2 Die Maßhaltigkeit der Werkstücke überwachen ......................................................................... 240

Auftrag 11.6 Fernwartung und Ferndiagnose ............................................................................................. 245

Auftrag 11.7 Weitere Optimierungspotenziale fi nden ................................................................................ 246

Projekt 12 Einen Handlingsautomaten planen und realisieren ................................................... 247


Auftrag 12.1 Auftragsanalyse ....................................................................................................................... 248Aufgabe 12.1.1 Auftragsanalyse ......................................................................................................................... 250Aufgabe 12.1.2 Benötigte Informationen ............................................................................................................. 251Aufgabe 12.1.3 Lösungsvarianten bestimmen .................................................................................................... 252Aufgabe 12.1.4 Zeitabschätzung durchführen .................................................................................................... 256Aufgabe 12.1.5 Angebot erstellen ....................................................................................................................... 257

Auftrag 12.2 Auftragsplanung ...................................................................................................................... 258Aufgabe 12.2.1 Auftragsabläufe planen .............................................................................................................. 258Aufgabe 12.2.2 Schaltplan um Handlingsautomaten erweitern .......................................................................... 259 Aufgabe 12.2.3 Pneumatikplan erstellen ............................................................................................................. 260Aufgabe 12.2.4 Die elektrischen Schaltplanseiten bearbeiten ............................................................................ 263Aufgabe 12.2.5 Werkzeug- und Prüfmittelliste erstellen ...................................................................................... 264

Auftrag 12.3 Auftragsdurchführung ............................................................................................................. 265Aufgabe 12.3.1 Programmierung des Handlingsautomaten ............................................................................... 265 Aufgabe 12.3.2 Konfi guration des PROFIBUS-Teilnehmers ............................................................................... 268

Auftrag 12.4 Kontrolle der durchgeführten Arbeiten .................................................................................. 270Aufgabe 12.4.1 Sichtprüfung ............................................................................................................................... 270Aufgabe 12.4.2 Messprotokoll ............................................................................................................................. 271Aufgabe 12.4.3 Inbetriebnahme/Funktionskontrolle ............................................................................................ 277

Auftrag 12.5 Erstellen des Gesamtdokuments ........................................................................................... 278Aufgabe 12.5.1 Betriebsanweisung schreiben .................................................................................................... 279Aufgabe 12.5.2 Prüfen der Dokumentation auf Vollständigkeit ........................................................................... 280

Auftrag 12.6 Audit zu dem durchgeführten Projekt .................................................................................... 281

Projekt Safety Eine Sicherheitstür integrieren ....................................................................................... 283


Auftrag S.1 Auftragsanalyse ....................................................................................................................... 285Aufgabe S.1.1 Auftragsanalyse ......................................................................................................................... 286Aufgabe S.1.2 Auswirkungen der Abschaltung der Aktorversorgung ................................................................ 287

Auftrag S.2 Analyse der Sicherheitslösung .............................................................................................. 288Aufgabe S.2.1 Risikoanalyse ............................................................................................................................. 288Aufgabe S.2.2 Analyse der Installation der Sicherheitslösung .......................................................................... 291Aufgabe S.2.3 Analyse der Programmierung der Sicherheitslösung ................................................................. 293

Auftrag S.3 Bewertung integrierter Sicherheitslösungen ........................................................................ 295

Anlage A Anlagendokumentation (Schaltplan) ..................................................................................... 297

Anlage D DVD Projektbuch ...................................................................................................................... 315

Anlage P Konfi guration der PG/PC-Schnittstelle und Festlegung der IP-Adresse der SPS ............. 321

Anlage S SIMIT SCE Simulationsmodelle .............................................................................................. 327

Anlage Y Symboltabelle der Sortieranlage ............................................................................................ 333

Sachwortverzeichnis .................................................................................................................................................... 337

Leitfaden 1 zur ersten Inbetriebnahme eines Profibus Moduls

Als erstes muss das PROFIBUS-Modul in die Hardwarekonfiguration der S7-Station aufgenommen werden. Führen Sie dazu bitte folgende Schritte durch:

1. Öffnen Sie ein aktuelles Projekt in STEP7 (z.B. „CPU315F.V2.0_Sortieranlage.zip“ aus dem Projektverzeichnis auf der DVD).

2. Öffnen Sie die Hardware-Konfiguration der SIMATIC 300-Station.

Jetzt folgt die Projektierung des Profibus-DP-Netzwerks. Mit der rechten Maustaste auf den Steckplatz X1 bzw. X2 der CPU können Sie die Profibusschnittstelle der CPU aktivieren. Der Steckplatz hängt von der vorliegenden CPU ab. Durchlaufen Sie dabei folgende Schritte:

4. (Bei CPU mit gemeinsamer MPI/DP-Schnittstelle: zuerst Typ PROFIBUS wählen!) 5. Rechte Maustaste -> Mastersystem einfügen 6. Neu.. (Neues Subnetz Profibus)

Frage 1: Was hat sich dadurch im Konfigurationsfenster rechts neben dem Rack verändert?

Sie haben die Profibus-Schnittstelle an der CPU aktiviert und können jetzt Profibus-Teilnehmer einfügen.

Die Profibus-Konfiguration arbeitet mit GSD-Dateien (Gerätestammdateien), um die angeschlossenen Geräte zu erkennen und zu konfigurieren. Neue Siemensgeräte bzw. Geräte von anderen Herstellern müssen jedoch zuerst in den Hardwarekatalog von STEP 7 importiert werden.

In diesem Beispiel arbeiten Sie mit einem PROFIBUS-Gerät der Firma Phoenix Contact. Liegt Ihnen ein anderes Gerät vor, können Sie die nachfolgenden Schritte in ähnlicher Art und Weise durchführen. Zum Import des PROFIBUS-Gerätes der Firma Phoenix Contact sind folgende Schritte notwendig:

7. Hardwarekonfigurator öffnen – ggf. geöffnete Projekte im Hardwarekonfigurator schließen.

8. Menü „Extras“ -> Neue GSD installieren.

9. Gehen Sie in das Verzeichnis, in dem die GSD-Dateien abgelegt sind (z. B. IL_PB_BK_DI8_DO4). Die GSD-Datei muss zu dem Ihnen vorliegenden Modul passen.

10. In dem Verzeichnis sehen Sie bei dem Phoenix Contact Modul eine GSD-Datei: gsd = default (Englisch). Zum Teil werden weitere GSD-Dateien bereitgestellt: gse = English, gsg = German, …

11. Installieren Sie die GSD-Datei.

Damit das Phoenix Contact E/A-Modul im Hardware-Katalog von STEP7 aufgelistet wird, muss bei älteren STEP7 Versionen der Hardwarekonfigurator ggf. neu gestartet werden, dabei bitte nicht vergessen, die Hardwarekonfiguration zu speichern!

Jetzt haben Sie Zugriff auf das Profibus-E/A-Modul im Hardware-Katalog. Das importierte Profibus-Modul finden Sie im Zweig: PROFIBUS-DP -> Weitere Feldgeräte -> I/O -> Phoenix Contact

Das Modul muss als nächstes in den Profibus-Zweig übernommen werden. Dazu nehmen Sie das Modul „ILB PB BK DI8 DO4“ und platzieren es per „Drag & Drop“ auf dem Profibus-Strang. Daraufhin öffnet sich ein weiteres Fenster und Sie müssen die Adresse festlegen. Bestimmen Sie bitte unter „Parameter“ die Adresse 3.

Frage 2: Wozu dient diese Adresse?

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Damit ist die Konfiguration des Moduls noch nicht abgeschlossen. Ähnlich wie bei der Konfiguration der SPS muss ggf. festgelegt werden, welche E/A-Konfiguration das Modul hat. In der Standardausführung dieses Moduls sind 8 Ein- und 4 Ausgänge integriert, sind weitere Module gesteckt, bitte hinzufügen.

Für die weitere Arbeit mit dem E/A-Modul können Sie noch die Eingabe- und Ausgabeadresse ändern. Sie legen die Eingabe- und Ausgabeadresse auf das Byte 10.

Damit haben Sie die Konfiguration des PROFIBUS-Moduls bereits abgeschlossen.

?

| Projekt 7 | Neue Funktionen in der Sortieranlage programmieren und realisieren |

Name: ............................................................................................ Klasse: ................................................. Datum: .............................. 31

Zum Testen, ob das E/A-Modul funktioniert, sollen die Eingänge der SPS auf die Ausgänge des Feldbus E/A-Moduls und die Eingänge des Feldbus E/A-Moduls auf die Ausgänge der SPS Ausgangskarte gegeben werden.

Dazu bitte folgendes Programm in der Programmiersprache AWL (Anweisungsliste) im FC2 anlegen:

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- L EB 0 //Durch den Befehl werden die SPS-Eingänge im Eingangsbyte 0 in den Speicher eingelesen.

T AB 10 //Durch den Befehl wird der SPS-Speicherinhalt in das Ausgangsbyte 10 (E/A-Modul) geschrieben.

L EW 10 //Durch den Befehl werden die Feldbus-Eingänge im Eingangsbyte 10 in den Speicher eingelesen.

T AW 4 //Durch den Befehl wird der SPS-Speicherinhalt in das Ausgangsbyte 4 (SPS-Ausgänge) geschrieben --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Den FC2 bitte anschließend im OB1 aufrufen und den FC1 übergangsweise nicht im OB1 ausführen.

Bitte laden Sie anschließend das von Ihnen geschriebene Programm auf die Ihnen vorliegende SPS.

Die SPS zeigt anschließend einen Busfehler BF an, wenn Sie kein PROFIBUS-Modul an die SPS angeschlossen haben, bzw. wenn die Konfiguration nicht mit dem Ihnen vorliegenden Busaufbau übereinstimmt.

Bevor Sie mit dem PROFIBUS-Modul arbeiten, soll Ihnen exemplarisch der Aufbau eines PROFIBUS-Moduls dargestellt werden.

Zur Arbeit mit dem Feldbusmodul müssen Sie sicherstellen, dass das Feldbusmodul korrekt mit Spannung versorgt wird. Überprüfen Sie z. B. anhand des folgenden Schaltbilds, ob die Verdrahtung korrekt ist.

Falls das Ihnen vorliegende Modul nicht verdrahtet ist, nehmen Sie in Absprache bitte die Verdrahtung zur Stromversorgung vor.

UL (Logic = Logik) und UM (Main = Peripherieeinspeisung)

können gemeinsam eingespeist werden, wenn keine Trennung der Spannungen erfolgen soll.

Falls das Feldbusmodul richtig angeschlossen wurde (Sichtprüfung), kann jetzt die weitere praktische Erprobung stattfinden. Beantworten Sie dazu die Frage 3 auf der nächsten Seite:

D-Sub-Buchse zum Anschluss des Profibus

Drehcodierschalter zum Einstellen der Profibus-Adresse

Montage auf Tragschiene (Hutschiene)

Fußriegel zur Tragschiene

Separate Einspeisung zu Elektronik, Aktorik und Sensorik

Status LEDs: Diagnose, Spannung, Busstatus

LEDs Digitale Ausgänge LEDs Digitale Eingänge

Anschlussklemmen für Signale, 24 V, Masse und Funktionserde


Name: ............................................................................................ Klasse: ................................................. Datum: ..............................32

Frage 3: Wie sind die einzelnen Eingänge des Profibus-Moduls auf die Ausgänge der SPS Eingangskarte gelegt? Bitte testen Sie dies, indem nacheinander 24 V auf die Eingänge in der Tabelle gelegt wird. Welche Ausgänge an der SPS werden angesteuert? Bitte tragen Sie diese in die Tabelle ein.

Eingänge E/Modul Ausgänge SPS Eingänge E/A-Modul Ausgänge SPS

I1 I2

Frage 4: Als letztes überprüfen Sie, was passiert, wenn der Profibus-Stecker am Feldbus E/A-Modul getrennt wird. Bitte dokumentieren Sie kurz das Ergebnis und geben Sie eine Erklärung dafür ab. Was passiert am E/A-Modul und was an der SPS?

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Hinweis: Falls Sie keine Verbindung zwischen PROFIBUS-Modul und SPS herstellen können, kann dies unter anderem folgende Ursachen haben: Die projektierte und eingestellte PB-Adresse stimmt nicht überein, es wurde ein falsches PB-Modul projektiert, der Busabschlusswiderstand am Anfang und Ende ist nicht eingeschaltet oder das PB-Kabel wurde nicht richtig installiert.

IL DI 8 DO 4 S7 DO 16 Signale Stecker I1: 1.1 = E 10.0

Kanal SPS: 0 = A 4.0

2.1 = E 1.4 = E 2.4 = E Signale Stecker I2: 1.1 = E 2.1 = E 1.4 = E 2.4 = E

Leitung A = grün = Pin 8

Leitung B = rot = Pin 3

Abschlusswiderstände am PROFIBUS Prinzipschaltbild eines PB-Steckers

mit Abschlusswiderstand

Klemm-punkt 1.1 Signal

Klemm-punkt 1.4 Signal

Klemm-punkt 1.2 + 24 VDC

Klemm-punkt 1.3 0 VDC



KanalnummerStatusanzeigen – grün

Anfang Ende

VP

GND

D(P)

D(N)

?

| Projekt 9 | Die Sortieranlage in Steuerungs- und Kommunikationssysteme integrieren |


Projekt 9: Die Sortieranlage in Steuerungs- und Kommunikationssysteme integrieren

Projekt 9 Die Sortieranlage in Steuerungs- und Kommunikations-systeme integrieren

In dem Projekt 9 sollen Sie die Sortieranlage mit einer Visualisierung ausstatten und zwei Steuerungen miteinander vernetzen.

Unter Visualisierung versteht man die grafische Darstellung der Abläufe einer Anlage. Die grafische Darstellung kann zum Beispiel auf einem PC erfolgen, der die Informationen zur Darstellung über eine Schnittstelle der Steuerung bekommt.

Die grafische Darstellung kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Soll dargestellt werden, dass der Antrieb aktiv ist, so kann dies zum Beispiel über einen Farbwechsel des Motorsymbols von grau auf weiß erfolgen und zusätzlich über einen Text „Band läuft“,wie es in der Abbildung rechts dargestellt ist,verdeutlicht werden.

Die Visualisierung wird in der Automatisierungstechnik häufig auch unter den Namen „Bedienen und Beobachten“ oder „HMI“ (engl. Human Machine Interface = Mensch-Maschine-Schnittstelle) geführt.

Aus diesen Bezeichnungen geht hervor, dass nicht nur Informationen von der Maschine kommen, sondern dass der Mensch über diese Schnittstelle die Möglichkeit hat, Informationen und Befehle an die Maschine (SPS) zu geben.

In dem Beispiel mit dem Antrieb wäre eine Möglichkeit, den Antrieb über die Visualisierung zu starten und zu stoppen. Diese Bedienung könnte über die Maus des PCs erfolgen. Der PC gibt diese Information an die SPS weiter, die dann den Antrieb startet und stoppt.

Welche Optionen es zur Visualisisierung gibt, werden Sie bei der Umsetzung des Projektauftrags kennenlernen.

Auf der nächsten Seite sehen Sie den Ablauf des Projektes 9. Zur Umsetzung des Projektes erhalten Sie ein Lastenheft.

Auf Basis dieses Lastenheftes planen Sie zuerst, welche Informationen Sie zur Umsetzung benötigen und wie die mögliche Vorgehensweise zur Umsetzung des Projektes aussehen kann.

Anschließend skizzieren Sie, wie Sie sich den möglichen grafischen Aufbau Ihrer Visualisierungsoberfläche vorstellen.

Weiterhin wählen Sie ein passendes Gerät aus, auf dem die Visualisierungsoberfläche laufen soll und begründen Ihre Entscheidung.

Sie bewerten die Schnittstellen zum Datenaustausch zwischen Visualisierungsgerät und Steuerung.

Nach Abschluss der Planungsphase entwerfen Sie die Visualisierungsoberfläche für die Grundfunktionen zum Bedienen und Beobachten. Dazu steht Ihnen auf einer DVD die Demoversion der Visualisierungs-software SIMATIC WinCC flexible von Siemens zur Verfügung. Alternativ kann in Absprache auch mit anderen Visualisierungspakten wie z. B. WEBVISIT von Phoenix Contact gearbeitet werden, welches Ihnen auf der Projekt-DVD als Demoversion zur Verfügung steht. Vor dem Einsatz einer Visualisierungs-software ist zu prüfen, ob diese zu der vorliegenden Hardware passt.

Nach Abschluss der Programmierung der Visualisierung sollen Sie zwei Steuerungen über Ethernet miteinander vernetzen. Dies ist erforderlich, damit in einem weiteren Anlagenteil eine Warnmeldung über fehlendes Material angezeigt wird.

Da Sie sich gut mit unterschiedlichen Office-Programmen auskennen, müssen Sie für die Produktion zum Schluss die Ergebnisse einer Messreihe grafisch darstellen.



Projektablaufplan 9 Projektstart • Vorstellung des Projektes und des Projektablaufs

Visualisierung der Sortieranlage

Planen der Visualisierung • Auswertung des Lastenheftes • Informationsbedarf und Vorgehen planen

Auswahl des Visualisierungsgerätes

• Typen von Visualisierungssystemen

Auswahl der Schnittstelle zur Steuerung

• Schnittstellen von Steuerungssystemen

Aufbau der Visualisierung planen

• Skizzieren von Lösungsmöglichkeiten

Abgabe einer Kostenabschätzung

• Kostenbedarf des Visualisierungssystems planen

Visualisierung der Grundfunktionen

• Arbeit mit der Visualisierungssoftware • Integration der Visualisierung in das SPS-Programm

Datenaustausch • Steuern und beobachten von Variablen

Zählen der geförderten Werkstücke

• Datentypen und Zählfunktion

9.1

Projektierungsoptionen und Animation

• Integration der Visualisierung in STEP7 • Sichtbarkeit von Objekten, animierte Objekte

Vernetzung mit einer zweiten Steuerung

Auswahl des Übertragungsmediums

• Wireless LAN • Kabelgebundene Übertragung • Industrielle Switche

9.2

Anlagenvernetzung über Ethernet

• Austauschprotokolle • S7-Verbindungen

Grafische Messdatenauswertung 9.3

Messdatenauswertung über eine Tabellenkalkulation

• Mittelwert, Histogramm, Tortendiagramm • Abweichung vom Sollwert

9.4 Projektende • Projektablauf auswerten



Auftrag 9.1 Visualisierung der Sortieranlage

In dem Projekt 9.1 sollen Sie die Visualisierung der Sortieranlage planen und realisieren.

Visualisierung bedeutet, dass die Anlage über ein Bediengerät gesteuert und beobachtet werden soll.

Dazu muss das Visualisierungsgerät über eine Schnittstelle mit der SPS Daten austauschen.

Die grafische Oberfläche zum Bedienen und Beobachten der Anlage, die auf dem Visualisierungsgerät dargestellt wird, muss von Ihnen programmiert werden.

Zur Durchführung des Auftrags steht Ihnen das folgende Lastenheft zur Verfügung:

Lastenheft Visualisierung der Sortieranlage Datum: 11. Juli Version: 1.0

Auftraggeber Herr Schmidt

Projektleiter N.N. - Bitte festlegen: __________________________________________________

Projektteam N.N. - Bitte festlegen: __________________________________________________

Zeitplanung Start: Bitte abstimmen: ______________ Ende: Bitte abstimmen. _____________

Beschreibung des geplanten Projektes

o Auf die Sortieranlage soll über eine Visualisierungsoberfläche zu gegriffen werden.

o Die Visualisierung soll vor Ort ohne Maus und Tastatur bedienbar sein.

o Die Visualisierung soll möglichst intuitiv und übersichtlich zu bedienen sein.

o Die Visualisierung kann auf mehrere Seiten aufgeteilt werden, d. h. auf einer Seite sind die Grundfunktionen der Sortieranlage dargestellt, auf der nächsten Visualisierungsseite der Zustand der Sensorik usw.

o Es soll der Zustand der Sensorik und Aktorik verständlich dargestellt werden.

o Steuerung der Grundfunktionen, die auch über die SPS-Eingänge laufen - jedoch keine Auswahl „Hand-/Automatikbetrieb“ über die Visualisierung.

o Anzeige der sortierten Werkstücke

o Reset der Anzahl der sortierten Werkstücke

Beschreibung Ist-Zustand

o Aktuell kann auf die Anlage nur über das Bedienfeld zugegriffen werden.

Anlagen

o SPS-Programm der bestehenden Anlage

o CAD-Zeichnungen der Anlage als Caddy++ bzw. eplan P8-Version

o Fotos und Technologieschema der bestehenden Anlage

o WinCC flexible Trainingsunterlagen der Fa. Siemens

o Eine kurze PPT-Einführung in die Visualisierung mit WinCC flexible

Budget o Noch nicht festgelegt. In Abstimmung mit dem Angebot.



Aufgabe 9.1.1 Planen der Visualisierung

Sie beginnen mit einer Auftragsanalyse. Geben Sie an, welche weiteren Informationen Sie benötigen, um den Auftrag umsetzen zu können. Weiterhin sollen Sie kurz beschreiben, wie Sie die Vorgehensweise zur Umsetzung des Auftrags planen.

Benötigte Informationen:

Geplante Vorgehensweise:



Auftrag 11.2 Maßnahmen gegen Anlagenstillstände

Um die Anlagenstillstände zu minimieren, erfolgte im ersten Schritt die Identifikation der Probleme und ihrer Ursachen. Kennt man die Ursachen, so können Maßnahmen getroffen werden, die zukünftige Anlagenstillstände verhindern bzw. reduzieren können.

Aufgabe 11.2.1 Wartungscheckliste

Eine Maßnahme zur Reduzierung von ungewollten Produktionsstillständen ist die regelmäßige Wartung der Maschine. Welche Bauteile würden Sie in der Sortieranlage regelmäßig überprüfen und wie sehen die Prüfkriterien zur Überprüfung aus?

Aufgabe:

Vervollständigen Sie die nachfolgende Wartungscheckliste.

Nr. Bauteil Kriterium zur Überprüfung

1 Förderband Beschädigungen, Verschleiß, Verschmutzung

2

3

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6

7

8

9

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| Projekt 11 | Die Sortieranlage in Stand halten und optimieren |


Aufgabe 11.2.2 Störungsbeseitigung

Trotz regelmäßiger Wartung wird es wahrscheinlich dazu kommen, dass in der Anlage Fehler auftreten. Um auch für diesen Fall vorbereitet zu sein, sollen Sie eine systematische Vorgehensweise anwenden, um diese Fehler zu beheben.

Fehlertypen Zuerst sollen die Fehlertypen, die auftreten können, betrachtet werden.

Index Typ Beispiel

El Elektrischer Fehler

Mech Mechanischer Fehler

Pn Pneumatischer Fehler

SPS Steuerungsfehler

Q Qualitätsfehler

B Bedienungsfehler

Die Fehler bekommen einen Index (El, Mech, …), der später zur Auswertung mit dem PC verwendet wird.

Aufgabe:

Tragen Sie für die oben genannten Fehlertypen je ein Beispiel in die Tabelle ein.

Fehlersuche

Um einen Fehler zu finden, kann es sehr Zeit sparend sein, sich zu überlegen, wie bei der Fehlersuche am Besten vorgegangen wird.

Die Vorgehensweise soll dazu in 5 Schritte eingeteilt werden: 1. Fehlermeldung (Was ist passiert?) 2. Störungsdiagnose (Was ist nicht in Ordnung?) 3. Fehlerbestimmung (Woran liegt es?) 4. Fehlerbehebung (Wie kann es behoben werden?) 5. Inbetriebnahme

Aufgabe:

Nennen Sie mögliche Tätigkeiten, die Sie in den einzelnen Schritten vornehmen.

1. Fehlermeldung

2. Störungsdiagnose Achten Sie auf möglicherweise gefährliche Anlagenzustände!

3. Fehlerbestimmung

4. Fehlerbehebung

5. Inbetriebnahme



Durchführung einer Störungsbeseitigung – Fall 1: Der Motor lässt sich nicht starten Anhand des unten abgebildeten Formulars sollen Sie eine Störungsbeseitigung durchlaufen. Das Formular steht Ihnen im Projektverzeichnis unter dem Namen Störungsbearbeitung.xls zur Verfügung.

Wenn Ihnen eine reale Anlage mit einer Störung vorliegt, können Sie das Formular anhand dieser Anlage durchlaufen.

Steht Ihnen keine Anlage zur Verfügung, so füllen Sie das Formular für den folgenden Fall aus: Trotz eingeschalteter Spannung lässt sich das Förderband im Automatikbetrieb nicht starten (Der Sensor B3 ist defekt.). Treffen Sie dazu ggf. eigene Annahmen.



Technologieschema zur Sortieranlage

| Anlage Y | Symboltabelle der Sortieranlage |


automatisierungstechnik, betriebstechnik, …...leitfaden 1 zur ersten inbetriebnahme eines profibus...

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