15 video steps in TIA Portal to automation ca. 5 h

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1 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06:00 1 ca. 5 h Dieses Dokument ist nur eine begleitende Übersicht. Die Videos vermitteln die eigentlichen Basiskenntnissen für die Entwicklung leistungsfähiger Automatisierungssysteme. 1 Abstract A simple conveyor control is optimized in steps. Add a HMI System. Hardware configuration of the buses. UML design of the communication. The conveyor control is integrated to a robot control by Profibus. The conveyor control is integrated to a coordinating control by Profinet. 2 Kurzfassung Eine einfache Bandsteuerung wird in Schritten optimiert. Ein HMI System wird hinzugefügt. Hardwarekonfiguration der Busse. UML Entwurf der Kommunikation. Die Bandsteuerung wird über Profibus in eine Robotersteuerung integriert. Die Bandsteuerung wird über Profinet in eine übergeordnete Steuerung integriert. 3 Ziele des Teachware-Projekts Erwerb von Basiskenntnissen die für Entwicklung leistungsfähiger Automatisierungssysteme auf Basis des Siemens TIA Portals. Das TIA Portal vereinfach diese Umsetzung. Basiskenntnisse: Hardwarekonfiguration PLC, HMI, Busse. PLC Steuerung auf Basis der IEC Sprachen FUP, KOP, Graph (SFC). Messtechnik und Qualitätssicherung auf Basis der IEC Sprache SCL (ST). HMI-Systeme für Beobachten, Bedienen, Melden, Webanbindung. Profinet und Profibus-Kommunikation zwischen PLC, Robotern, Regelantrieben. 4 Voraussetzungen für die Bearbeitung der Entwicklungsschritte 4.1 PC PC mit Betriebssystem Windows 7, 32 bit oder 64 bit, Professional/Enterprise/Ultimate 4.2 TIA Portal Software Totally Integrated Automation Portal, V11 + SP2 + Update 5 Software Step 7 Professional, V11 + SP2 + Update 5 Software WinCC Advanced, V11+ SP2 + Update 5 Software Automation License Manager für Verwaltung der Lizenzen (wird installiert mit Step 7) Lizenz für Software Step 7 Professional V11 Lizenz für Software WinCC Advanced V11

2 2 4.3 Prozesssimulation Wildlive Software Simulation Wildlive V2.0 (Download im Internet möglich) Software Band-Modell (Download in FH möglich) 4.4 Videos Zugriff auf alle Videos, die die Entwicklungsschritte beschreiben. 5 Aufgabenstellung und Entwicklungsschritte des Teachware- Projekts Das Teachware-Projekt ist ein fiktives Projekt, enthält jedoch wesentliche Komponenten eines realen, leistungsfähigen Automatisierungssystems. Bild: Komponenten des Teachware-Projekts, siehe auch Kapitel Geräte & Netze : 5.1 Aufgabe PLC_1, Roboter, HMI_1 Ein Roboter holt eine Box aus der Produktion der Boxen und setzt die Box auf einem Band links ab. Das Band transportiert die Box zum rechten Ende des Bandes. Ein analoger Sensor erfasst bei dem Transport die Höhe der Box und ein binärer Sensor erfasst Metall in der Box. Beim nächsten Transport fällt die Box in einen Behälter. Eine statische Aufgabenstellung existiert nicht. Die Bandsteuerung (Funktionsbaustein Band ) wird in Entwicklungsschritten verbessert und in ein übergeordnete Steuerung LeitBr (Funktionsbaustein LeitBr ) integriert. Diese koordiniert die Steuerung für Band und Roboter. Bedienen, Beobachten erfolgt mit HMI_1.

3 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06:00 3 Bild: Integration des Bandes 5.2 Aufgabe PLC_2, Regelantrieb, HMI_2 Eine übergeordnete Steuerung Leit2Pb (Funktionsbaustein Leit2Pb ) steuert die Produktion der Boxen und stellt Boxen für den Roboter bereit. Dabei wird ein Regelantrieb verwendet. Bedienen, Beobachten erfolgt mit HMI_2. Die Software wird nicht entwickelt, jedoch werden die Hardwarekonfiguration und die Kommunikation zu PLC_1 bearbeitet. 5.3 Aufgabe PC-System_1 PC-System_1 erlaubt das Bedienen, Beobachten der gesamten Anlage. Die Hardwarekonfiguration wird angelegt. 5.4 Aufgabe PLC_3 Koordiniert verschiedene Automatisierungssysteme. PLC_3 wird lediglich in der Hardwarekonfiguration angelegt damit die Vorteile von Profinet IO deutlich werden. 5.5 Entwicklungsschritte Jeder Entwicklungsschritt des Teachware-Projekts wird in Videos festgehalten. Diese vermitteln auch beispielhaft theoretische Basiskenntnisse. Das Verständnis der Videos Kommunikation wird durch die Kapitel Geräte & Netze des Teachware-Projekts und Industrielle Kommunikation des Teachware-Projekts unterstützt. 6 Technologie des Bandes des Teachware-Projekts 6.1 Darstellung des Bandes in der Prozesssimulationssoftware Wildlive Die für Studierende lizenzfreie Prozesssimulation Wildlive erlaubt eine visuell anschauliche Simulation des Bandes und erleichtert die erforderlichen Tests. Die Prozesssimulation erfolgt über eine Kopplung zu dem TIA Portal Prozesssimulator PLCSIM.

4 4 Bild: Darstellung des Bandes in Wildlive Meldeleuchten SensorHoehe SensorP1 vorwaerts SensorMetall Box Pult SensorP0 6.2 PLC Variablen Tabellen Bei PLC Variablen Tabellen werden Namen den PLC Peripherie Variablen zugeordnet. Die Adressen der PLC Peripherie Variablen werden bei der Hardwarekonfiguration automatisch vergeben und können in der Hardwarekonfiguration verändert werden Bezeichnungen Binäre Variable Die Variable % I 0.1 hat die Eingangs-Adresse 0.1 (alte Bezeichnung E0.1). Die Variable % Q 0.0 (hat die Ausgangs-Adresse 0.0 (alte Bezeichnung A0.0). Word / Int(eger) Variable: Die 16 Bit-Variable %IW256 (WORD = 2 Byte = 16 Bit) hat die Eingangs -Adresse 256. Damit erfolgt der Zugriff auf einen analogen Input (AI). Der Zugriff auf den nächsten analogen Input ist %IW Skalierung analoger Größen Skalierung analoger Größen AI und AO Variable %IW256 hat den Wertebereich ± entsprechend ± 100 % Messbereich. Bei einem Messbereich ± 10 V ist bei einer Eingangsspannung von 10 V %IW256 = 27648, bei einer Eingangsspannung von -10 V ist %IW256 =

5 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06: PLC Variablen Tabelle Sensoren Aktoren PLC Variablen Tabelle Pult 6.3 HMI_1, Bild: Beobachten In Entwicklungsschritt HMI a wird für HMI_1- Touchpanel das dargestellte Bild Beobachten entwickelt. 7 Entwicklungsschritte des Teachware-Projekts auf Basis von Videos Die erforderlichen Entwicklungsschritte werden in den nachfolgenden Videos festgehalten. Der Link: erlaubt lesenden Zugriff auf

6 6 Ordner Videos Teachwareprojekt Automatisierung. Dieser Ordner enthält alle 15 Videos und diese begleitende Dokumentation "15 Steps in TIA.PDF" 7.1 TIA Portal Video: 1-Installation TIA, 4min Installation TIA Portal Video: 2-Vorstellung TIA, 26 min Vorstellung TIA Portal Mögliche parallele Bearbeitung der Entwicklungsschritte Die Entwicklungsschritte für Bandsteuerung und HMI können parallel erfolgen. 7.2 Bandsteuerung Video: 3-Hardware-Bus1, 13 min Hardware-Buskonfiguration für PLC_1 und Profinet. PLC Variablen Tabellen für die Peripherie anlegen Video: Band1-Test1, 26 min Entwurf eines Funktionsbausteins Band als Ablaufsteuerung in Graph. Integration eines Bedienpults und einer Meldeleuchte. Onlinetest mit Prozesssimulator PLCSIM und Wildlive zeigt Fehler auf. Fehler1: Bei Absetzen einer neuen Box ohne Wegnahme der alten Box erfolgt kein Bandtransport. Fehler2: Wenn Taster PultBandStart klemmt, läuft das Band unkontrolliert. Bemerkung zu Graph: Abweichend von Graph7 unter Step 7 Vers.5 ist die Einstellung der Parameter. Die Voreinstellungen können unter dem Menü: Extras/Einstellungen/Graph verändert werden. A) Standard oder Maximale -Schnittstellenparameter (für erweiterte Steuerung der Kette). B) Standard oder Speicherplatzminimierter (z.b. Meldungen nicht verfügbar) DB. A) kann unter dem Menü: Bearbeiten/Schnittstellenparameter auch nachträglich verändert werden. B) kann nach Auswahl des FB unter Eigenschaften auch nachträglich verändert werden Video: 5-Band2-Test2, 14 min Fehlerbehebung aus vorherigem Entwicklungsschritt. Onlinetest mit Prozesssimulator PLCSIM und Wildlive Video: 6-Referenzfahrt, 22 min Referenzfahrt Integration in den Funktionsbaustein Band. Die Referenzfahrt soll nach Stromausfall erfolgen. Sie verhindert den Selbstanlauf, ermöglicht die Fehlersuche, die den Stromausfall ausgelöst hat. Weiter stellt die Referenzfahrt eine definierte Ausgangssituation her. Die definierte Ausgangssituation können Sensoren meist nicht erfassen. Onlinetest mit Prozesssimulator. Fehler: Referenzfahrt wird nicht wie beabsichtigt ausgeführt Video: 7-Stopsteuerung1, 13 min Stop Bandtransport durch einen Schalter PultStop. Dazu wird eine Funktion Stop eingeführt. Der Funktionsbaustein Band wird nicht geändert. Der Funktionsbaustein Band wird bei PultStop

7 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06:00 7 nicht freigegeben (EN = 0), die Funktion Stop wird freigegeben (EN = 1). Beide werden also abwechselnd freigegeben. Onlinetest mit Prozesssimulator. Fehler: MeldeLeuchteGruen, die den Abschluss der Referenzfahrt anzeigt, leuchtet nach Aufheben von PultStop nicht sofort. Dieser unbedeutende Fehler ist systembedingt und kann bei anderen Steuerungen schwerwiegend sein Video: 8-Stopsteuerung2, 24 min Fehlerbehebung aus vorherigem Entwicklungsschritt. Schnittstelle für Input und Output wird in den Funktionsbausteins Band eingefügt. Fehler nach EN = 0 des Funktionsbausteins treten nicht mehr auf, da der Zustand aller Aktionen in der Schnittstelle gespeichert wird. Die Schnittstelle wird so gewählt, dass sie unabhängig von dem Pult und den Meldeleuchten ist und die spätere Integration in ein HMI System HMI_1 und in ein übergeordnete Steuerung Leit1Br vorbereitet ist. Eine Änderung des Funktionsbausteins Band ist dann nicht mehr erforderlich. Onlinetest mit Prozesssimulator Video: 9-Qualitaet, 28 min Software für analoge Messung der Höhe der Box und die Erfassung von Metall. Onlinetest mit Prozesssimulatoren. Fehler zur Laufzeit, Längenzugriff, OB 32. Grund: Das konfigurierte Prozessabbild der Eingänge EB erfasst nicht %IW256. Fehlerbehebung: Zugriff auf den analogen Sensor mit %IW256:P. Hierbei bedeutet P den direkten Zugriff auf die Peripherie ohne Prozessabbild. Bemerkung: Diese Technik ermöglicht bei den neueren CPU 1200/1500 mit erweiterten Interrupt- Möglichkeiten und der Möglichkeit auch Teile des Prozessabbildes auszuschalten, kleine Reaktionszeiten. 7.3 HMI Video: 10-HMI a, 32 min HMI_1 konfigurieren, d.h. an PLC_1 anbinden und mit dem Assistenten eine sinnvolle Bildstruktur entwerfen. Bild Beobachten entwerfen, HMI-Variable definieren, Bild Beobachten an HMI-Variable anbinden. HMI Variablen Simulator nutzen für Offlinetest. Der HMI Variablen Simulator erlaubt die Entwicklung unabhängig von dem PLC- Programm, d.h. das PLC- Programm muss nicht vorliegen. Eine parallele Entwicklung ist so möglich Video: 11-HMI b, 24 min Bild Inbetriebnahme, und Qualiteat für HMI_1 entwerfen. HMI-Variable definieren, Bilder an HMI-Variable anbinden. Entwicklung unabhängig von dem PLC- Programm. HMI Variablen Simulator für Offlinetest Video: 12-HMI c, 11 min HMI_1 mit PLC_1 verbinden. HMI Simulator für Onlinetest.

8 8 7.4 Kommunikation Video: 13-Kommunikation1, 24 min Erweiterte Hardware-Buskonfiguration für PLC_1, HMI_ 1, Roboter, PLC_2, HMI_2, Regelantrieb, PLC_3 und PC-System_1. In dem Video werden lediglich Vernetzungen für Nachrichten und HMI- Verbindungen festgelegt. Die Nachrichten selbst werden später festgelegt. Bemerkung zu PC-System_1: Ein Notebook/PC wird für die Entwicklung benötigt. Danach kann er als PC-System_1 (HMI-System) verwendet werden. Da leistungsfähige PLC S ab 150 im Handel sind, ist ein reales PLC- HMI-System für die Ausbildung preiswert machbar Video: 14-Kommunikation2, 8min Sequenzdiagramm für Kommunikationskonzept Band-Roboter-Leitsteuerungen. Hier werden die Namen der Kommunikationspartner (Rollennamen), die Nachrichten und die Art der Nachrichten festgelegt Video: 15-Kommunikation3, 16 min Entwurf der Leitsteuerung Leit1Br für Band Roboter. Hier werden nur die Schnittstellen des Funktionsbausteins Leit1Br definiert und deren Anbindung an Band und Roboter. Der Code für Funktionsbaustein Leit1Br wird nicht entwickelt. Entwurf der Leitsteuerung Leit2Pb für die Produktion der Box. Hier werden nur die Namen der Nachrichten für Leit2Pb festgelegt und an Profinet IO angebunden. Beobachtungstabellen Einrichten für den Test. Onlinetest mit Prozesssimulator. 7.5 HMI Erweiterungen (im Planungsstadium) Video: Meldungen, Archivieren Video: Webzugriff 8 Geräte & Netze des Teachware-Projekts Nach dem Entwicklungsschritt Kommunikation1 ist die Hardwarekonfiguration abgeschlossen. Diese Konfigurationen kann auch auf reale, leistungsfähige Automatisierungssysteme übertragen werden. Es wurden verschiedene Kommunikations-Ressourcen eingerichtet, die für das Teachware- Projekt genutzt werden. Unter TIA Portal Geräte & Netze ist folgende Übersicht dargestellt.

9 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06:00 9 Bild: TIA Portal, Geräte & Netze 8.1 HMI-Verbindungen Anwendung HMI-Verbindungen erlauben die Verbindung von PLC-Variablen mit HMI-Objekten. Vier HMI- Verbindungen wurden konfiguriert Anzeige in Geräte & Netze Ein Klick auf das rote Feld Verbindungen in dem Bild TIA Portal, Geräte & Netze und die weitere Auswahl HMI_Verbindungen zeigt folgende 4 HMI-Verbindungen an: HMI-PLC_1 HMI_1 zwischen PLC_1 und HMI_1 HMI-PLC_2 HMI_2 zwischen PLC_2 und HMI_2 HMI-Verbindung_PC_PLC_1 zwischen PC-System_1 und PLC_1 HMI-Verbindung_PC_PLC_2 zwischen PC-System_1 und PLC_2 8.2 Profinet IO-Systeme Anwendung Das Profinet IO-System erlaubt die zyklische Kommunikation zwischen Controller und IO-Device. Zwei Profinet IO-Systeme wurden konfiguriert.

10 Anzeige in Geräte & Netze Ein Klick auf das blaue Feld Vernetzen in dem Bild TIA Portal, Geräte & Netze zeigt folgende 2 Profinet IO-Systeme an: PLC_1. PLC_2_Profinet IO-System PLC_1. PLC_2_Profinet IO-System zwischen PLC_1 Profinet Controller und PLC_2 Profinet IO-Device. Wird konfiguriert auf PLC_2, Hardwarekonfiguration, Profinet Schnittstelle, Betriebsart, IO-Device = PLC_1.PROFINET-Schnittstelle_ PLC_3. PLC_1_Profinet IO-System PLC_3. PLC_1_Profinet IO-System zwischen PLC_3 Profinet Controller und PLC_1 Profinet IO-Device. Wird konfiguriert auf PLC_1, Hardwarekonfiguration, Profinet Schnittstelle, Betriebsart, IO-Device = PLC_3.PROFINET-Schnittstelle_ Profibus_1 und Roboter Doppelklick auf Roboter zeigt Man erkennt, dass die Kommunikation PLC_1 mit Roboter über Profibus über E-Adresse und über A-Adresse erfolgt.

11 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06: Profibus_2 und Regelantrieb Doppelklick auf Regelantrieb zeigt Applikationsklasse 3 (Positionierbetrieb) Der Antrieb wird als Positioniersteuerung konfiguriert. Der Antrieb agiert somit als autonomer Einfach-Positionierantrieb, während die übergeordneten technologischen Prozesse auf der Steuerung PLC_2 ablaufen. Über PROFIBUS/PROFINET können Positionieraufträge an den Antriebsregler übergeben und gestartet werden. Positionierantriebe haben ein sehr weites Anwendungsfeld. Die Geräteübersicht zeigt, dass die Kommunikation PLC_2 mit Regelantrieb über Profibus E-Adresse (32 Bit) und über A- Adresse (32 Bit) erfolgt Standard Telegramm 7 Unter Geräte & Netze wurde Standard Telegramm7 ausgewählt. Standard Telegramm7 hat folgende Bedeutung: Standard Telegramm 7 enthält PZD1(16 Bit) und PZD2 (16 Bit) PZD1 (16 Bit) PZD2 (16 Bit) Auftragstelegramm (SPS SINAMICS) Steuerwort (STW) Verfahr-Satzanwahl Antworttelegramm (SINAMICS SPS) Zustandswort (ZSW) Aktueller Verfahrsatz PZD2 PZD2 erlaubt den Zugriff auf 64 Verfahrsätze, die Position, Beschleunigung und maximale Drehzahl enthalten. Die Verfahrsätze werden bei der Konfiguration mit dem gesonderten Tool S7 Starter definiert. Hier werden alle Eigenschaften des Regelantriebs festgelegt PZD Steuerwort STW Im Steuerwort werden über 16 Bits (Adresse 0.0 bis 1.7) Betriebsart und Drehrichtung festgelegt. Die Zuordnung der Bitstellen im seriellen Telegramm und der Bitstellen in einer Datenstruktur ist mit farbigen Pfeilen gekennzeichnet. Die merkwürdige Zuordnung ist erklärbar: Aufsteigende Bitstellen eines Bytes werden im Speicher von rechts nach links dargestellt, wie z.b. bei Dualzahlen. Bei der Anlage einer Datenstruktur werden die Bytes von links nach rechts oder von oben nach unten abgelegt. Daher hat ON_OFF1 die Bitadresse 0 im STW.

12 12 Datenstruktur der Bits des STW (Adresse 0.0 bis 1.7) Aus Sicherheitsgründen erfolgt der Anlauf nur, wenn der Antrieb bei ON_OFF1 einen 0->1 Übergang erkennt. Nach Stromausfall erfolgt daher kein automatischer Neuanlauf Das Zustandswort ZSW Im Zustandswort werden über 16 Bits die aktuelle Betriebsart und Drehrichtung an die Steuerung zurückgemeldet. 8.5 PLC_1, Baugruppe DI16 DO 16 Doppelklick auf PLC_1 zeigt In dem Teachware-Projekt werden zunächst parallele Leitungen der Baugruppe DI16 DO 16 verwendet, da die Inbetriebnahme einfacher ist. Man erkennt man, dass die Kommunikation PLC_1 mit Roboter über parallele Leitungen über E-Adresse 3-4 und über A-Adresse 2-3 erfolgt. 8.6 Zuordnungen Die grauen Namen zeigen die Anbindung an ein übergeordnetes System an. Roboter enthält den grauen Namen PLC_1, den Profibusmaster für Roboter. Regelantrieb enthält den grauen Namen PLC_2, den Profibusmaster für Regelantrieb. Der Regelantrieb ist ein Sinamics S120 Regelantrieb, der eine Positionsregelung selbständig ausführen kann. 9 Industrielle Kommunikation des Teachware-Projekts 9.1 Allgemeines Die Entwicklung der Kommunikation beeinflusst die Leistungsfähigkeit (Taktrate, Sicherheit, schnelle Fehlererkennung) wesentlich. Die Entwicklung erfolgt iterativ in Entwicklungsstufen und sollte im Team diskutiert und optimiert werden.

13 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06: UML Die Unified Modeling Language (Vereinheitlichte Modellierungssprache), kurz UML, ist eine graphische Sprache zur Spezifikation, Konstruktion und Dokumentation von Software-Teilen und anderen Systemen. UML ist heute die dominierende Sprache für die Softwaresystem-Modellierung UML Sequenzdiagrammen UML Sequenzdiagramme sind für die Entwicklung der Kommunikation geeignet. Als Tool wird VISO von Microsoft verwendet. Damit wird das Kommunikationskonzept weiterentwickelt Definitionen UML Sequenzdiagramme Definitionen: Senkrechte Rollenlinien für zeitlichen Verlauf; oberhalb der Rollenlinien der Rollenname. Asynchrone Nachricht (Offene Pfeilspitze): landet in der Warteschlange des Empfängers. Wann der Empfänger die Nachricht annimmt, interessiert den Absender nicht. Synchrone Nachricht (Ausgefüllte Pfeilspitze): wartet der Sender, bis der Empfänger die Nachricht angenommen hat. Synchrone Nachricht, Umsetzung a: Handshake z.b. durch 3 Wegehandshake mit Quittung auf Basis von Graph Funktionsbausteinen für Sender und Empfänger. Synchrone Nachricht, Umsetzung b: Soll die Synchrone Nachricht beim Empfänger nicht sofort eine Aktion auslösen, dann kann die Nachricht quittiert werden und gespeichert werden. Dies kann mit einem Graph Funktionsbaustein umgesetzt werden, der 2 Ketten enthält. Die 1. Kette nimmt die Nachricht sofort auf, die 2. Kette bearbeitet die Aktion. Antworten: Sind Optional, werden durch eine gestrichelte Linie mit offener Pfeilspitze dargestellt. 9.3 Übergeordnete Steuerung Leit1Br und Leit2Pb Leit1Br für Band und Roboter ist auf PLC_1 implementiert, da dann die Buskommunikation zwischen Band und Leit1Br entfällt. Die Umsetzung a wird für die Synchronen Nachrichten angewendet. Leit2Pb für die Produktion der Boxen ist auf PLC_2 implementiert. 9.4 Bereiche für das Projekt Bei der Kommunikation müssen die überlappenden Bereiche der bewegten Komponenten berücksichtigt werden, damit keine Kollusionen entstehen. Dies sind hier Roboter, Band und Produktion Der Roboter wartet z.b. auf eine entsprechende Aufforderung, bis er in einen Bereich eintritt. Weiter meldet er, wenn er diesen Bereich wieder verlassen hat.

14 3 Wege Handshake 3 Wege Handshake 1. Zyklus 3 Wege Handshake 3 Wege Handshake UML Sequenzdiagramm für das Projekt Das UML Sequenzdiagramm stellt eine mögliche Ablauffolge der Systeme und deren Kommunikation über Nachrichten dar. Es erschließt sich nicht auf Anhieb und muss sorgfältig durchdacht werden, bevor mit der Konfiguration bzw. Softwareentwicklung begonnen wird. Die Vergabe von kurzen, aussagekräftigen Namen ist aufwendig. Änderungen lösen einen hohen Aufwand bei der Softwareentwicklung auf. Bild: UML Sequenzdiagramm für das Teachware Projekt UML Sequenzdiagramm Band (PLC_1) Roboter (eigene CPU) Leit1Br (BandRoboter, PLC_1) RoboAnLeit1BrProdBereichFrei = 1 BandAnLeit1BrBereitBoxAbsetzen = 1 Leit1BrAnLeit2PbProdBereichFrei = 1 Leit2Pb (ProdBox, PLC_2) Box Bereit Box Aufnehmen und ProdBereich verlassen Fahrt bis Grenze BandBereich Synchrone Nachrichten Leit1BrAnRoboAuftragBoxAufnehmen = 1 RoboAnLeit1BrProdBereichFrei = 1 RoboAnLeit1BrBereitAbsetzen = 1 Leit1BrAnRoboAuftragBoxAbsetzten = 1 Leit2PbAnLeit1BrBoxBereit = 1 Leit1BrAnLeit2PbProdBereichFrei = 0 Leit1BrAnLeit2PbProdBereichFrei = 1 Weiter Produzieren Box Absetzen BandAnLeit1BrSensorP0 = 1 Leit1BrAnRoboBandBereichVerlassen = 1 BandBereich Verlassen RoboAnLeit1BrBandBereichFrei = 1 Die gestrichelten Signale können auch weggelassen werden. Leit1BrAnBandAuftragStart = 1 BandAnLeit1BrQuittung = 1 Leit1BrAnBandAuftragStart = 0 BandAnLeit1Br Quittung = 0 Boxtrans port BandAnLeit1BrSensorP1 = 1 Leit2PBAnLeit1BrBoxBereit = 1 Box Bereit Leit1BrAnRoboAuftragBoxAufnehmen = 1 Leit1BrAnLeit2PbProdBereichFrei = 0 Die Farbgebung der Kommunikationspartner (Rollen) wird bei dem Entwurf der Schnittstelle für Leit1Br verwendet. 9.6 UML Kollaborationsdiagramm für das Projekt Das Kommunikationsdiagramm stellt Interaktionen grafisch dar, wobei der Austausch von Nachrichten mittels Lebenslinien dargestellt wird. In dem verwendeten Tool Microsoft Visio wird es als Kollaborationsdiagramm bezeichnet. Aus dem UML Kollaborationsdiagramm ergeben sich die Schnittstellen für alle Kommunikationspartner. Der Regelantrieb wurde hier mit berücksichtigt. Ein UML Sequenzdiagramm für Leit2Pb und Regelantrieb kann erst entwickelt werden, wenn die Aufgabenstellung für den Regelantrieb vorliegt.

15 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06:00 15 Bild: UML Kollaborationsdiagramm für das Teachware Projekt 9.7 Schnittstelle für Leit1Br Aus den Nachrichten des Sequenzdiagramms oder aus dem Kollaborationsdiagramm ergibt sich die Schnittstelle für Leit1Br Bild: Schnittstelle für Leit1Br Nachrichten von Band (auf PLC_1) Roboter über EB 3-4 Daten Daten- Nachrichten Name für Output - Name für Input typ an typ BandAnLeit1BrBereitBoxAbsetze Band (auf n Bool PLC_1) Leit1BrAnBandAuftragStart Bool Leit1BrAnRoboAuftragBoxAufnehme BandAnLeit1BrQuittung Bool Roboter n Bool BandAnLeit1BrSensorP0 Bool über AB 2-3 Leit1BrAnRoboAuftragBoxAbsetzen Bool BandAnLeit1BrSensorP1 Bool Leit1BrAnRoboBandBereichVerlassen Bool Leit2Pb über RoboAnLeit1BrBereitAbsetzen Bool AB 100 Leit1BrAnLeit2PbProdBereichFrei Bool RoboAnLeit1BrProdBereichFrei RoboAnLeit1BrQuittung Bool Bool RoboAnLeit1BrBandBereichFrei Bool Leit2Pb über EB 100 Leit2PbAnLeit1BrBoxBereit Bool 9.8 Festlegung der Adressen Mögliche Adressen der Anbindung von Leit1Br ergeben sich aus der Hardwarekonfiguration. Es wurden folgende PLC Variable definiert und nach Alphabet sortiert dargestellt:

16 Busanbindung von Leit1Br Diese PLC Variable können zur Busanbindung von Leit1Br verwendet werden. Es wird nur der interessierende Ausschnitt von Leit1Br und Band in OB1 dargestellt. Diese Adressen werden in dem Ausschnitt Funktionsbaustein Leit1Br mit % gekennzeichnet, z.b. %I3.0

17 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06:00 17 Input Ausschnitt aus OB1, Funktionsbaustein Leit1Br Output Nachrichte n von Band (auf PLC_1) Nachricht an Band (auf PLC_1) Nachrichte n vom Roboter über EB 3-4 Nachrichte n an Roboter über AB 2-3 Leit2Pb (auf PLC_2) über EB 100 Ausschnitt aus OB1, ODER Band Leit2Pb (auf PLC_2) über AB 100

18 18 10 Dokumentation der Software für PLC_1 nach Entwicklungsschritt Kommunikation Aufrufstruktur von PLC_1

19 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06: Funktionsbaustein Band

20 Funktion Stop

21 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06: Organisationsbaustein OB1

22 22

23 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06:00 23

24 Organisationsbaustein OB100

25 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06: Funktionsbaustein Qualität

26 Organisationsbaustein OB32

27 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06: Erreichen der Ziele des Teachware-Projekts 11.1 Stufe 1: Teachware-Projekt Jeder Entwicklungsschritt des Teachware-Projekts auf Basis eines Videos wird von den Studierenden im TIA Portal nachvollzogen und in eine TIA-Portal Projekt Datei umgesetzt. Leichte Modifikationen sind denkbar. Dabei werden alle genannten Basiskenntnisse vermittelt Stufe 2: Reale Automatisierungszelle mit Roboter Kommunikationskonzept und die Hardwarekonfiguration für ein reales Automatisierungssystem mit Roboter werden im Team von Studierenden erarbeitet und vom Teamleiter abgenommen Stufe 3: Aufgabenteilung für reales Automatisierungssystem mit Roboter Der Teamleiter ordnet z.b. folgenden Aufgaben den Studierenden zu. Nr. Hardware Aufgabe für Studierenden/ Gruppe Aufgabe für Studierenden/ Gruppe 1 PLC_1 Software Band Software Qualitätssicherung 2 HMI_1 HMI_1 HMI_1 Qualitätssicherung Beobachten/Inbetriebnahme 3 Roboter Software Roboter HMI_1 Beobachten/Inbetriebnahme 4 PLC_2 Software Produktion Software Qualitätssicherung 5 HMI_2 HMI_2 HMI_2 Qualitätssicherung Beobachten/Inbetriebnahme 6 Regelantrieb Software Regelantrieb HMI_2 Regelantrieb

28 28 12 Inhalt 1 Abstract Kurzfassung Ziele des Teachware-Projekts Voraussetzungen für die Bearbeitung der Entwicklungsschritte PC TIA Portal Prozesssimulation Wildlive Videos Aufgabenstellung und Entwicklungsschritte des Teachware-Projekts Aufgabe PLC_1, Roboter, HMI_ Aufgabe PLC_2, Regelantrieb, HMI_ Aufgabe PC-System_ Aufgabe PLC_ Entwicklungsschritte Technologie des Bandes des Teachware-Projekts Darstellung des Bandes in der Prozesssimulationssoftware Wildlive PLC Variablen Tabellen Bezeichnungen Skalierung analoger Größen PLC Variablen Tabelle Sensoren Aktoren PLC Variablen Tabelle Pult HMI_1, Bild: Beobachten Entwicklungsschritte des Teachware-Projekts auf Basis von Videos TIA Portal Video: 1-Installation TIA, 4min Video: 2-Vorstellung TIA, 26 min Mögliche parallele Bearbeitung der Entwicklungsschritte Bandsteuerung Video: 3-Hardware-Bus1, 13 min Video: Band1-Test1, 26 min Video: 5-Band2-Test2, 14 min Video: 6-Referenzfahrt, 22 min... 6

29 FH SWF, FB Maschinenbau, Prof. Walter, Teachware-Projekt Datei: 15 Steps in TIA.docx; letzte Änderung: :06: Video: 7-Stopsteuerung1, 13 min Video: 8-Stopsteuerung2, 24 min Video: 9-Qualitaet, 28 min HMI Video: 10-HMI a, 32 min Video: 11-HMI b, 24 min Video: 12-HMI c, 11 min Kommunikation Video: 13-Kommunikation1, 24 min Video: 14-Kommunikation2, 8min Video: 15-Kommunikation3, 16 min HMI Erweiterungen (im Planungsstadium) Video: Meldungen, Archivieren Video: Webzugriff Geräte & Netze des Teachware-Projekts HMI-Verbindungen Anwendung Anzeige in Geräte & Netze Profinet IO-Systeme Anwendung Anzeige in Geräte & Netze PLC_1. PLC_2_Profinet IO-System PLC_3. PLC_1_Profinet IO-System Profibus_1 und Roboter Profibus_2 und Regelantrieb Standard Telegramm PLC_1, Baugruppe DI16 DO Zuordnungen Industrielle Kommunikation des Teachware-Projekts Allgemeines UML UML Sequenzdiagrammen Definitionen UML Sequenzdiagramme... 13

30 Übergeordnete Steuerung Leit1Br und Leit2Pb Bereiche für das Projekt UML Sequenzdiagramm für das Projekt UML Kollaborationsdiagramm für das Projekt Schnittstelle für Leit1Br Festlegung der Adressen Busanbindung von Leit1Br Dokumentation der Software für PLC_1 nach Entwicklungsschritt Kommunikation Aufrufstruktur von PLC_ Funktionsbaustein Band Funktion Stop Organisationsbaustein OB Organisationsbaustein OB Funktionsbaustein Qualität Organisationsbaustein OB Erreichen der Ziele des Teachware-Projekts Stufe 1: Teachware-Projekt Stufe 2: Reale Automatisierungszelle mit Roboter Stufe 3: Aufgabenteilung für reales Automatisierungssystem mit Roboter... 27