Automatisierungstechnisches Praktikum II Steuerungstechnik Industrielle Feldbussysteme Grundlagenversuche Profibus DP

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1 Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes Fachbereich Elektrotechnik Automatisierungstechnik Automatisierungstechnisches Praktikum II Steuerungstechnik Industrielle Feldbussysteme Grundlagenversuche Profibus DP Prof. Dr.-Ing. D. Brück Automatisierungstechnisches Praktikum II I

2 Grundlagenversuche Profibus DP 1. Zielsetzung und Lernziel Voraussetzungen zur Durchführung des Praktikums Durchführung und Dokumentation des Praktikums Aufgabenstellung / Systemübersicht Dokumentation des Praktikums Hinweise zum Einsatz des Profibus DP Die Profibus-Varianten Profibus FMS, Profibus PA und Profibus DP Aufbau eines Profibus-DP Systems Protokollarchitektur Physical-Layer ( Layer 1 ) für DP Fieldbus Data Link ( Layer 2 ) für DP Technische Daten zum Profibus DP Buszugriffsverfahren / Buszugriffssteuerung: Bustopologie / Segmentaufbau Gerätetypen bei Profibus DP Profibus DP Systemkonfiguration Profibus DP Systemverhalten Zyklischer Datenverkehr / Sync und Freeze Mode Schutzmechanismen Erweiterte Profibus DP Funktionen Die Profibus -DP Schnittstelle der Simatic S7-300 CPU 315-2DP Das Systemverhalten der Profibus-DP Schnittstelle in der S7-300 CPU Aufbau und Inbetriebnahme einer Profibus DP Anlage in RS485 Kupfertechnik Profibus-DP Anwenderprogrammschnittstellen Grundlagen zu den DP-Anwenderprogrammschnittstellen Organisationsbausteine (OB s) Grundlagen zu den Profibus-DP-relevanten Systemfunktionen (SFC s) Grundlagen zu den SIMATIC S7-Datensätzen Organisationsbausteine, bei Alarmanforderungen der DP-Slavemodule Zyklisch arbeitendes Hauptprogramm OB Organisationsbausteine der verschiedenen Alarmanforderungen Nutzdatenaustausch über PROFIBUS-DP Programmierung und Projektierung einer Anlage mit PROFIBUS-DP und STEP Hardwarekonfiguration eines Systems und Projektierung von PROFIBUS-DP Diagnosefunktionen Bedeutung der LED BF der CPU 315-2DP als Profibus-DP Master Fehleranalyse bei Ausfall eines DP-Slave Beschreibung der Aufgabenstellungen Teilaufgaben Beschreibung des Betriebsverhaltens der Förderanlage Beschreibung der Transferstrecke Allgemeine Sicherheitshinweise Bestimmungsgemäße Verwendung Umgang mit dem System Gefahren beim Umgang mit der Maschine Sicherheitsmaßnahmen im Normalbetrieb Gefahren durch elektrische Energie Gefahren durch pneumatische Energie Organisatorische Maßnahmen Schulungsbetrieb Automatisierungstechnisches Praktikum II II

3 Sicherheitssymbole Sichtprüfung Bedienung Allgemeine Bedienhinweise Verhaltensvorgaben Bedienungsvorgaben Einleitung Allgemeines zum MPS-Transfersystem Erweiterungen der Transferstrecke mit Funktionsmodulen Werkstücke Aufbau und Funktion Die Transferstrecke DC Antriebsmotor Elektrische Verbindungen DC Motor Anschlüsse am Mini Terminal Anschlussmöglichkeiten und Simulation einer Transferstrecke Pneumatische Inbetriebnahme Anschlussbelegung Rückseite Bedienfeld Transportsystem Input/Output Simulator I/OSim X1 SPS Kabel Beschreibung des Stapelmagazins Technische Daten Aufbau und Funktion Das Modul Stapelmagazin Funktion Ablaufbeschreibung Elektrische Anschlüsse Anschlüsse am Miniterminal Inbetriebnahme Arbeitsplatz Mechanischer Aufbau Montage von Modulen Pneumatischer Anschluss von Modulen Inbetriebnahme Sensoren Reflex-Lichttaster (Werkstückerkennung) Näherungsschalter (Ausschiebezylinder) Drosselrückschlagventile Sichtprüfung X1 SPS Kabel Beschreibung des RFID-Moduls Technische Daten Aufbau und Funktion Das Modul RFID Funktion Ablaufbeschreibung Elektrische Anschlüsse Profibus-Modul RFID / Profibus Schreib/Lesekopf Inbetriebnahme Arbeitsplatz Mechanischer Aufbau Automatisierungstechnisches Praktikum II III

4 Montage von Modulen Pneumatischer Anschluss von Modulen Elektrischer Anschluss von Modulen Anschluss von mehreren Modulen Inbetriebnahme Sensoren justieren Reflex-Lichttaster (Werkstückerkennung) Näherungsschalter (Ausschiebezylinder) RFID Schreib/Lesekopf (Werkstückerkennung) Drosselrückschlag- ventile einstellen Sichtprüfung Bedienung Allgemeine Bedienhinweise Verhaltensvorgaben Bedienungsvorgaben Literatur zur Einführung und Vertiefung der Kenntnisse über den Profibus DP Automatisierungstechnisches Praktikum II IV

5 1. Zielsetzung und Lernziel Die Teilnehmer sollen in diesem Grundlagenversuch die wesentlichen Funktionen des Profibus DP Feldbussystems (PROcessFIeldBUS Dezentrale Peripherie) kennen lernen. Nach der Bearbeitung der Praktikumsaufgaben sollen die Teilnehmer in der Lage sein: - die Vorteile dieser Feldbustechnik sowie die dazugehörenden Normungen zu nennen, - die Hauptbestandteile (Master, Slave, Kabel und Netzübergänge) der Profibus DP Feldbustechnik zu beschreiben und praktisch einzusetzen, - die Automatisierung eines Systems mit Hilfe der Profibus DP Feldbustechnik zu erstellen und in Betrieb zu nehmen: dazu gehören die Projektierung eines Profibus-Master und Profibus-Slave die Adressierung der Slaves und die Parametrierung der Slaves, - ein Steuerungsprogramm für ein Automatisierungsgerät (AG) und die Kommunikation über Profibus DP zu erstellen. 2. Voraussetzungen zur Durchführung des Praktikums Für die erfolgreiche Bearbeitung dieses Praktikums wird folgendes Wissen vorausgesetzt: - Kenntnisse in der Handhabung von Windows Grundlagenkenntnisse in der SPS-Programmierung mit STEP7 3. Durchführung und Dokumentation des Praktikums 3.1 Aufgabenstellung / Systemübersicht - In den Kapitel 6 und 7 erhalten die Praktikumsteilnehmer eine Anleitung welche die Erstellung von Anwenderprogrammen für ein Automatisierungsgerät (SIMATIC S7-300) mit Profibus DP Feldbustechnik beschreibt. - Analog zu dieser Vorgehensweise sind eigene Anwendungsprogramme zu entwerfen, um das Kommunikationsverhalten der Profibus DP Feldbustechnik zu testen und kennen zulernen. - Die Praktikumsaufgabe besteht in der Automatisierung einer Förderanlage, die über eine Feinmodulare Peripherie ET 200L-SC IM-SC an das Automatisierungsgerät SIMATIC S7-300 CPU 315-2DP angeschlossen ist. Das Betriebsverhalten der Anlage ist in Kapitel 9 beschrieben. Automatisierungstechnisches Praktikum II 1

6 3.2 Dokumentation des Praktikums - In der Dokumentation soll nochmals kurz die Aufgabenstellung des Praktikums dargestellt werden. - Die Dokumentation soll den Entwurf ihres Steuerungsprogramms der Förderanlage enthalten. Verwenden Sie ein geeignetes Beschreibungsmittel, das Ihnen aus den Vorlesungen Software-Engineering bzw. Industrielle Steuerungstechnik bekannt sein dürfte. - Weiterhin soll die Dokumentation das mit Kommentaren versehene STEP7 Steuerungsprogramm enthalten, sowie einen Steckplan, der die Verbindungen auf der Frontplatte für die Hauptaufgabe darstellt. - Ihre Dokumentation sollte ein Kapitel enthalten, in dem Sie Kritik an der Praktikumsaufgabe, der Praktikumsbeschreibung, Durchführung und Wissensvermittlung ausüben sollten. Automatisierungstechnisches Praktikum II 2

7 4. Hinweise zum Einsatz des Profibus DP Hierarchieebenen in der Automatisierungstechnik: Um in größeren Unternehmen die komplexen Informationsströme in den Griff zu bekommen werden innerhalb des gesamten automatisierten Bereichs verschiedene Hierarchieebenen gebildet. Der Informationsaustausch erfolgt innerhalb und zwischen den einzelnen Hierarchieebenen, d.h. vertikal und horizontal. Jeder Hierarchieebene wird eine weitere Ebene zugeordnet, welche die Anforderungen an die Kommunikation festlegt. Da die unterschiedlichen Kommunikationsaufgaben nicht mit einem Netz gelöst werden können, wurden verschiedene Kommunikationssysteme entwickelt. In den oberen Ebenen befinden sich komplexe Rechnersysteme. Es dominieren große Datenmengen mit unkritischen Reaktionszeiten, großen Teilnehmerzahlen und eine weite Ausdehnung der Netzwerke. Die Kommunikation in den unteren Ebenen ist durch geringe Datenmengen und einen hohen Nachrichtendurchsatz sowie kleineren Teilnehmerzahlen geprägt. Hier stehen Echtzeitanforderungen im Vordergrund. Die Netzausdehnung ist eher klein. Man unterscheidet die folgenden fünf Hierarchieebenen: Die Auswertung der Informationen aus dem Produktionsprozess, die Auftragsplanung, sowie die Festlegung von Richtlinien und Strategien für die Fertigung erfolgt in der Planungsebene. In längeren Zeiträumen werden hier über große Entfernungen große Datenmengen übertragen. Die Koordinierung einzelner Produktionsbereiche erfolgt in der Leitebene. Hier wird die Zellenebene mit Auftrags- und Programmdaten versorgt und es wird entschieden, wie die Produktion zu erfolgen hat. Die Prozessleitrechner sowie die Rechner für Projektierung, Diagnose, Bedienung und Protokollierung sind in dieser Ebene angesiedelt. Automatisierungstechnisches Praktikum II 3

8 Die Zellenebene verbindet die einzelnen Fertigungszellen, die von Zellenrechnern oder SPSen gesteuert werden. Hier steht die gezielte Kommunikation zwischen intelligenten Systemen im Vordergrund. In der Feldebene befinden sich programmierbare Geräte zum Steuern, Regeln und Überwachen, wie Automatisierungsgeräte (SPS) oder Industrie-Rechner, die die Daten der Sensor-/Aktuatorebene auswerten. Zur Anbindung an die überlagerten Systeme werden größere Datenmengen mit kritischen Reaktionszeiten übertragen. Die Aktuator-/Sensorebene ist Bestandteil der Feldebene und verbindet den technischen Prozess mit dem Automatisierungsgerät. Dies erfolgt mit einfachen Feldgeräten wie Sensoren und Aktoren. Die schnelle, zyklische Aktualisierung der Ein- und Ausgangsdaten steht hier im Mittelpunkt, wobei kurze Nachrichten übertragen werden. Die Dauer für die Aktualisierung der Ein- und Ausgangsdaten muss unwesentlich kürzer sein als die Zykluszeit der Steuerung. 4.1 Die Profibus-Varianten Profibus FMS, Profibus PA und Profibus DP Aus der Arbeit des BMFT-Verbundprojektes Feldbus, dem 13 Firmen und 5 Hochschulen angehörten, resultierte Anfang 1991 die DIN 19245, bekannt unter dem Namen PROFIBUS (PROcess FIeld BUS). Ziel des Projektes war es ein Feldbussystem zu entwickeln, das die Vernetzung von Automatisierungsgeräten der unteren Feldebene von Sensoren und Aktoren bis hin zu Prozesssteuerungen in der Zellenebene ermöglicht. Diese nationale Normierung mündete 1996 in die europäische Norm EN Mit PROFIBUS wurde ein Feldbusstandard geschaffen, der offen und firmenneutral ist, d.h. Geräte unterschiedlicher Hersteller sind mit passenden Schnittstellen ausgerüstet. Aufgrund seiner umfassenden aber auch differenzierten Funktionalität deckt der PROFIBUS neben der Feldebene große Bereiche der Sensor-/Aktuator- und Zellenebene ab und gewährleistet eine gute Durchgängigkeit zu übergeordneten Bussystemen der Leitebene. Dies wird durch die im folgenden Abschnitt beschriebenen Ausprägungen deutlich. - PROFIBUS-FMS - PROFIBUS-PA - PROFIBUS-DP Diese drei kompatiblen Varianten des PROFIBUS, mit aufeinander abgestimmten Eigenschaften und Anwendungsbereichen ermöglichen eine transparente Kommunikation vom Sensor/Aktuator bis zu den Systemen in der Leitebene. Planun, Installation und Wartung sind dabei wirtschaftlich und technisch einfach zu realisieren. Automatisierungstechnisches Praktikum II 4

9 PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Spezification) PROFIBUS-FMS schlägt eine Brücke zwischen dem Zellen- und dem Feldbereich. Er entspricht der DIN und ist integriert in die europäische Feldbusnorm EN Aufgrund seiner leistungsfähigen Anwendungsfunktionen ist er geeignet für anspruchsvolle Kommunikationsaufgaben, wie z.b. für den Datenaustausch der intelligenten Automatisierungsgeräte untereinander. Dabei unterscheidet man zwischen aktiven Teilnehmern (Master) und passiven Teilnehmern (Slaves), welche unter Verwendung von Token-Passing mit unterlagertem Master-Slave-Verfahren zyklisch oder azyklisch Daten austauschen. Es sind Übertragungsraten bis 1,5 Mbit/s möglich. Das Token-Passing-Verfahren garantiert die Zuteilung der Buszugriffsberechtigung, dem sogenannten Token, innerhalb eines genau festgelegten Zeitrahmens. Das Master-Slave-Verfahren ermöglicht es dem Master, der gerade Sendeberechtigung besitzt, die ihm zugeordneten Slaves anzusprechen. PROFIBUS-FMS arbeitet objektorientiert und ermöglicht den standardisierten Zugriff auf Variablen, Programme und große Datenbereiche (Domains). Alle Kommunikationsobjekte eines Teilnehmers werden bei der Projektierung des Bussystems in das Objektverzeichnis eingetragen. Der Zugriff auf die Kommunikationsobjekte erfolgt durch eine Kurzbezeichnung (Index) oder optional über symbolische Namen. Die Datenübertragung erfolgt auf Basis logischer Verbindung. PROFIBUS-PA (Process Automation) PROFIBUS-PA ist die PROFIBUS-Variante für die Prozessautomatisierung in der Verfahrenstechnik. Er verwendet die in der internationalen Norm IEC festgelegte Übertragungstechnik und ermöglicht dadurch Eigensicherheit und Fernspeisung der Teilnehmer. Diese Eigenschaften erlauben, dass auch während des laufenden Betriebes Feldgeräte an- bzw. abgeklemmt werden können. Ein nicht eigensicherer Feldbus müsste dafür komplett abgeschaltet werden. Eckdaten der Norm IEC , die PROFIBUS-PA zugrunde liegen: - Digitale, bitsynchrone Datenübertragung - Datenrate 31,25 kbit/s - Fehlergesicherte Start- und End-Delimiter - Sendepegel 0,75 VSS bis 1 VSS - Fernspeisung über Signaladern - Linien- Stern- und Baumtopologie werden unterstützt - Energieübertragung: DC - Bis zu 32 Teilnehmer pro Leitungssegment - Länge bis zu 1900 m pro Leitungssegment (ohne Repeater) - Bus mit maximal vier Repeatern in Reihe erweiterbar - Feldbus im eigensicheren Feldbereich mit Einspeisung über den Feldbus (oben) und Fremdeinspeisung (unten) PROFIBUS-DP (Dezentrale Peripherie) PROFIBUS-DP ist verankert in der DIN E Teil 3 und integriert in die europäische Feldbusnorm EN Sie ist zugeschnitten auf die Anforderungen für den schnellen, effizienten Datenaustausch zwischen den Automatisierungsgeräten und den dezentralen Geräten wie z.b. binäre oder analoge Ein- / Ausgangsmodule und Antriebe. Diese Verlagerung der Peripherie in die Feldebene ermöglicht enorme Einsparung bei der Verkabelung. Damit ist das Anwendungsfeld des PROFIBUS nach unten hin ergänzt. PROFIBUS-DP verwendet die bewährten Eigenschaften der PROFIBUS Übertragungstechnik und des Buszugriffsprotokolls (DIN Teil 1), ergänzt um Funktionen, mit denen die hohen Anforderungen an die Systemreaktionszeit im Bereich der dezentralen Peripherie erfüllt werden. Damit ist es möglich, PROFIBUS-FMS und PROFIBUS-DP gleichzeitig auf einem einzigen Kabel zu betreiben. Automatisierungstechnisches Praktikum II 5

10 4.2 Aufbau eines Profibus-DP Systems Abb : Aufbau eines PROFIBUS-DP Systems Übersicht: Die im Feld installierten Einrichtungen zur Automatisierung technischer Prozesse, wie Sensoren, Aktoren, Messumformer und Antriebe nutzen für den Informationsaustausch zu den übergeorneten Steuerungseinheiten zunehmend Feldbussysteme. Profibus-DP: Profibus-Dp ist ein auf Geschwindigkeit optimiertes Protokoll, das speziell für die Kommunikation zwischen Automatisierungssystemen (DP-Master) und den dezentralen Peripheriegeräten (DP-Slaves) optimiert wurde. Profibus-DP ist somit ein kostengünstiger und flexibler Ersatz für die aufwendige parallele Signalübertragung in 24V und in 20 ma Technik. Normung in der DIN Teil 1 und der anwendungsspezifischen Erweiterung in DIN Teil 3, sowie in der europäischen Feldbusnorm EN Master-Geräte: Profibus-DP unterscheidet zwischen Master- und Slave-Geräten. Die Profibus-Master bestimmen den Datenverkehr auf dem Bus. Ein Master darf Nachrichten ohne externe Aufforderung aussenden, wenn er im Besitz der Buszugriffsberechtigung (Token) ist. Master werden im Profibus-Protokoll als aktive Teilnehmer bezeichnet. Slave-Geräte: Profibus-Slaves sind aufwandarme Peripheriegeräte, wie Aktoren, Sensoren, Messumformer uw. Sie erhalten keine Buszugriffsberechtigung, d.h. sie dürfen nur empfangene Nachrichten quittieren oder auf Anfrage eines Masters Nachrichten (Daten) an diesen übermitteln. Slaves werden als passive Teilnehmer bezeichnet. Automatisierungstechnisches Praktikum II 6

11 4.3 Protokollarchitektur PROFIBUD-DP PROFIBUD-FMS PROFIBUD-PA PNO-Profile für DP-Geräte Grundfunktionen Erweiterte Funktionen DP User Interface Direct Data Link Mapper (DDLM) PNO-Profile für FMS-Geräte Application Layer Interace (ALI) PNO-Profile für PA-Geräte Grundfunktionen Erweiterte Funktionen DP User Interface Direct Data Link Mapper (DDLM) Layer 7 (Application) Application-Layer Fieldbus Message Specification (FMS) Layer 3 bis 6 n i c h t a u s g e p r ä g t Layer 2 (Link) Data Link Layer Fieldbus Data Link (FDL) Data Link Layer Fieldbus Data Link (FDL) IEC-Interface Layer 1 (Physik) Physical-Layer (RS485/LWL) Physical-Layer (RS485/LWL) IEC Abb : Protokollarchitektur von Profibus Profibus-DP verwendet die Layer 1 und 2 sowie das User Interface. Layer 3 bis 7 sind nicht ausgeprägt. Durch diese schlanke Architektur wird eine schnelle Datenübertragung erreicht. Der Direct Data Link Mapper (DDLM) stellt den Zugang zu Layer 2 dar. Die nutzbaren Anwendungsfunktionen sowie das System- und Geräteverhalten der verschiedenen Profibus-DP Gerätegruppen sind im User-Interface festgelegt. Profibus-DP wurde optimiert für den schellen Nutzdatenaustausch zwischen Automatisierungsgeräten und den dezentralen Peripheriegeräten in der Feldebene Physical-Layer ( Layer 1 ) für DP Übertragungsverfahren: In der Version für geschirmte und verdrillte 2-Drahtleitungen entspricht Layer 1 des Profibus-DP der symmetrischen Datenübertragung nach dem Standard EIA RS485. Die Busleitung eines Bussegmentes ist beidseitig abgeschlossen, verdrillt und geschirmt. Die gewählte Baudrate gilt für alle Geräte, die sich am Bus (Segment) befinden. Das beim Profibus eingesetzte Übertragungsverfahren RS485 basiert auf einer halbduplex, asynchronen, schlupffesten Synchronisierung. Die Daten werden innerhalb eines 11 Bit- Zeichenrahmens im NRZ-Code (Non Return to Zero) übertragen. Der Signalverlauf von Binär 0 nach 1 ändert sich während der Bitübertragungsdauer nicht. Automatisierungstechnisches Praktikum II 7

12 Abb : Aufbau eines RS485-Bussegmentes Telegrammformat: Für die bitserielle Übertragung der Daten wird bei Profibus-DP der Universal Asynchronous Receiver and Transmitter (UART) benutzt. Die Übertragung ist asynchron und zeichenorientiert, so dass die Synchronisation bei jedem Zeichen aufs neue ausgeführt werden muss. Der Aufbau eines UART-Zeichen ist in DIN / beschrieben. Es besteht aus 11 Bits und beginnt mit einem Starbit, das logisch Null ist. Es endet mit einem Stoppbit, das immer eine logische Eins enthält. Auf das Startbit folgt die zu übertragenden Information als Datenbits. Nach den Datenbits und vor dem Stopbit wird ein Paritätsbit gesendet. Die Zahl der Datenbits kann auf sieben oder acht eingestellt werden. Das niederwertigste Bit (LSB) wird immer direkt nach dem Startbit, das höchstwertige Bit (MSB) als letztes Datenbit gesendet. Abb : Der Profibus UART-Zeichenrahmen Die Datenübertragung bei Profibus-DP bedient sich der UART Zeichen. Es werden jedoch nicht einzelne Zeichen, sondern Zeichentelegramme, bestehend aus Zeichenketten, übertragen. Die Telegramme können reine Informationstelegramme ohne Daten oder Telegramme mit Daten sein. Informationstelegramme ohne Daten haben eine feste Länge von 6 Byte: Startzeichen Zieladresse Quelladresse Kontrollbytes FCS Endzeichen Sie beginnen mit einem Startzeichen, das den Befehlscode des Telegramformats enthält. Danach folgen die Ziel- und die Quelladresse zur Identifikation der Empfangs- und Sendestation. Eine anschließend gesendete Prüfsumme (Frame Check Sequence FCS) dient der Datensicherung. Zum Abschluss folgt ein Endezeichen. Automatisierungstechnisches Praktikum II 8

13 Telegramme mit Daten gibt es mit festgelegter Länge und auch mit variabler Datenlänge. Telegramme mit fester Datenlänge haben folgenden Aufbau: Startzeichen Zieladresse Quelladresse Kontrollbytes 8 Datenbytes FCS Endzeichen Da die Datenlänge fest vorgegeben ist, wird keine zusätzliche Längenangabe benötigt. Bei Telegrammen, deren Länge nicht im voraus feststeht, muss sie im Telegramm mit übertragen werden. Die maximale Länge eines Profibus-Telegramms ist 255 Bytes, d.h. die maximale Anzahl der Informations- bzw. Datenbytes beträgt n= Startzeichen Länge (Länge) 2. Startzeichen Zieladresse Quelladresse. Kontrollbytes n Datenbytes FCS Endzeichen Das zweimalige Senden eines Startzeichens und der Längeninformation dient der Übertragungssicherheit. Anmerkung: Auf der physikalischen Schicht wird jedes Byte im UART-Rahmen gesendet. Binäre Informationsdarstellung: Unabhängig vom Telegrammformat müssen die digitalen Zustände codiert werden. Die digitaleinformation kann in der Amplitude, in der Flanke, in der Phase und in der Frequenz enthalten sein. Das im Profibus-DP eingesetzte Modulationserfahren ist das NRZ-Verfahren (Non Return to Zero). Die Signale logisch 0 und 1 werden durch unterschiedliche Amplituden dargestellt, wobei während des Taktes keine Potentialveränderung auftritt. Die Taktinformation ist im Signal nicht enthalten. Abb : Signalverlauf bei der NRZ-Übertragungstechnik Abb : Gegenüberstellung von a) = NRZ-Code und b) = RZ-Code Automatisierungstechnisches Praktikum II 9

14 4.3.2 Fieldbus Data Link ( Layer 2 ) für DP Nach dem OSI - Referenzmodel sind in Layer 2 die Funktionen der Buszugriffssteuerung, die Datensicherung sowie die Abwicklung der Übertragungsprotokolle und der Telegramme realisiert. Layer 2 wird bei Profibus als FDL-Layer (Fieldbus Data Link) bezeichnet. Die Telegrammformate in Layer 2 weisen einen Hamming Abstand von HD = 4 auf (Hamming Distance). Bei HD = 4 werden bis zu drei gleichzeitig verfälschte Bits im Datentelegramm erkannt. Dies wird durch die Auswahl besonderer Start- und Endezeichen der Telegramme, durch schlupffeste Synchronisierung, Paritätsbit und Kontrollbyte erreicht. Folgende Fehler werden erkannt: - Zeichenformatfehler (Parität, Overrun, Framing-Error) - Protokoll-Fehler - Start- Endzeichen - Fehler - Frame-Check-Byte - Fehler - Telegrammlängen Fehler Telegramme, bei denen ein Fehler erkannt wurde, werden automatisch mindestens einmal wiederholt. Über den einstellbaren Busparameter Retry können jedoch bis zu 8 Wiederholungen im Layer 2 eingestellt werden. Neben den logischen Punkt-zu-Punkt Datenübertragungen sind auch Mehrpunktübertragungen mit Broadcast- und Multicast-Kommunikation möglich. Bei Broadcast-Kommunikation sendet ein aktiver Teilnehmer eine Nachricht an alle anderen Teilnehmer (Master und Slaves). Der Empfang wird nicht quittiert. Bei Multicast-Kommunikation sendet ein aktiver Teilnehmer eine Nachricht an eine Gruppe von Teilnehmern (Master und Slaves). Der Empfang der Daten wird nicht quittiert. Profibus_DP benutzt in Layer 2 die folgenden Datendienste: Dienst: SRD SDN Funktion: Send and Request Data with Acknowledge Daten senden und empfangen mit Quittierung Send Data with No Acknowledge Daten senden ohne Quittierung Automatisierungstechnisches Praktikum II 10

15 Durch das User Interface sind in Profibus-DP die nutzbaren Anwendungsfunktionen sowie das System- und Geräteverhalten der verschiedenen Profibus-DP-Gerätetypen festgelegt. Das Profibus-DP-Protokoll definiert ausschließlich, wie die Nutzdaten zwischen den Teilnehmern über den Bus übertragen werden. Eine Auswertung der übertragenen Nutzdaten findet durch das Übertragungsprotokoll nicht statt. Die Bedeutung der Nutzdaten werden erst durch die DP-Profile festgelegt. Durch die genau festgelegten anwendungsbezogenen Parameter sind durch den Einsatz der Profile einzelne Komponenten unterschiedlicher Hersteller problemlos austauschbar. Einige Profibus-DP Profile: Profil für NC/RC (3.052): Das Profil beschreibt, wie Handhabungs- und Montageroboter über Profibus-DP gesteuert werden. Anhand konkreter Ablaufdiagramme ist die Bewegungs- und Programmsteuerung der Roboter aus der Sicht der überlagerten Automatisierungseinrichtung beschrieben. Profil für Encoder (3.062): Das Profil beschreibt die Ankopplung von Dreh-, Winkel- und Linear-Encodern mit Singleturnoder Multiturn-Auflösung an Profibus-DP. Profil für drehzahlveränderbare Antriebe (3.072): Die führenden Hersteller der Antriebstechnik haben gemeinsam das PROFIDRIVE-Profil erarbeitet. Das Profil legt fest, wie die Antriebe parametriert und die Soll- und Istwerte übertragen werden. Das Profil beinhaltet die notwendigen Festlegungen für die Betriebsart Drehzahlregelung und Positionierung. Es legt die grundsätzlichen Antriebsfunktionen fest und lässt genügend Freiraum für anwendungsspezifische Erweiterungen. Profil für Bedienen und Beobachten, HMI ( Human Machine Interface)(3.082) Profil für fehlersichere Datenübertragung mit Profibus-DP (3.092) Automatisierungstechnisches Praktikum II 11

16 4.4 Technische Daten zum Profibus DP Buszugriffsverfahren / Buszugriffssteuerung: Abb : Kommunikationsverfahren Profibus-DP Die Buszugriffssteuerung legt das Verfahren fest, zu welchem Zeitpunkt ein Busteilnehmer Daten senden kann. Es muss dabei sichergestellt sein, dass zu einem Zeitpunkt immer nur ein Teilnehmer die Sendeberechtigung besitzt. Beim Profibus Protokoll wurden zwei wesentliche Anforderungen an die Buszugriffsteuerung berücksichtigt: - Einerseits ist für die Kommunikation zwischen komplexen, gleichberechtigten Stationen - (Master) sicherzustellen, dass jeder dieser Teilnehmer innerhalb eines definierten - Zeitrasters ausreichend Gelegenheit für die Abwicklung seiner Kommunikationsaufgaben - erhält. - Anderseits ist für die Kommunikation zwischen einem komplexen Automatisierungsgerät - und den zugeordneten einfachen Peripheriegeräten (Slaves) ein zyklischer, - echtzeitbezogener Datenaustausch mit möglichst wenig Aufwand zu realisieren. Das Profibus-Buszugriffsverfahren beinhaltet deshalb das Token-Passing-Verfahren für die Kommunikation der komplexen Master untereinander und unterlagert das Master-Slave-Verfahren für die Kommunikation der Master mit den aufwandsarmen Peripheriegeräten (Slaves). Automatisierungstechnisches Praktikum II 12

17 Token-Passing-Verfahren: Das Token-Passing-Verfahren garantiert die Zuteilung der Buszugriffsberechtigung, dem Token, innerhalb eines genau festgelegten Zeitrahmens. Das Token, ein spezielles Telegramm zur Übergabe der Sendeberechtigung von einem Master an den nächsten Master muss hierbei in einer maximalen Token-Umlaufzeit reihum einmal allen Mastern übergeben werden. Master-Slave-Verfahren: Das Master-Slave-Verfahren ermöglicht es dem Master (aktiver Teilnehmer), der gerade die Sendeberechtigung besitzt, die ihm zugerordneten Slave-Geräte (passive Teilnehmer) anzusprechen. Der Master hat hierbei die Möglichkeit Nachrichten (Nutzdaten) an die Slaves zu schicken bzw. Nachrichetn (Nutzdaten) von den Slaves abzuholen. Beachte: Mit Hilfe des Protokolls des Profibus-DP ist kein Informationsaustausch zwischen Master-Geräten möglich. Automatisierungstechnisches Praktikum II 13

18 4.4.2 Bustopologie / Segmentaufbau Geschwindigkeit des Profibus-DP: Das Protokoll des Profibus-DP ist für den schnellen Datenaustausch auf der Sensor/Aktorebene konzipiert. Hier kommunizieren zentrale Automatisierungsgeräte mit dezentralen Eingabe- und Ausgabegeräten. Der Datenaustausch mit diesen dezentralen Geräten erfolgt vorwiegend zyklisch. Die zentrale Steuerung (Master) liest die Eingangsdaten von den Slaves und schreibt die Ausgangsinformation an die Slaves. Hierbei muss die Buszykluszeit kürzer sein als die Zykluszeit der Steuerung. Für die Übertragung von 512 Bit Eingangs- und 512 Bit Ausgangsinformation verteilt auf 32 Teilnehmer benötigt Profibus-DP bei einer Übertragunggeschwindigkeit von 1,5 Mbit/s ca. 6ms, bei 12 Mbit/s weniger als 2ms. Als Übertragungsgeschwindigkeiten sind in Stufen einstellbar. kbit/s kbit/s kbit/s kbit/s kbit/s kbit/s Mbit/s Mbit/s Mbit/s 9,6 19,6 93,75 187, Übertragungstechnik: Die kabelgebundene Übertragung gemäss dem Standard EIA RS-485 wurde für Anwendungen im Bereich Fertigungstechnik, Gebäudeleittechnik und Antriebstechnik festgelegt. Es wird ein verdrilltes Kupferkabel (0,22 mm² Mindestquerschnitt) verwendet. Die Leitung ist an den Enden mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen. Die RS-485 Schnittstelle arbeitet mit Spannungsdifferenzsignalen. Lichtwellenleiter werden in stark störbehafteter Umgebung, sowie zur Vergrößerung der Reichweite bei hohen Übertragungsgeschwindigkeiten eingesetzt. Es stehen Glas- und Plastik- Lichtwellenleiter zur Verfügung. Segmentlänge: Die maximale Segmentlänge ist abhängig von der Übertragungsrate. Übertragungsstecken reichen bei elektrischem Aufbau bis 12 km, bei optischem Aufbau bis 23,8 km. Die folgende Abbildung stellt die Zuordnung bei elektrischem Aufbau dar: Abb : Übertragungsstrecken Automatisierungstechnisches Praktikum II 14

19 Repeater: Einzelne Segmente können über Repeater (Busverstärker) mit einander verbunden werden. Es ist darauf zu achten, dass jeder Repeater als Teilnehmer zählt. Abb : Segmentaufbau Die Topologie der einzelnen Bussegmente ist die Linienstruktur (bis 1200 m) mit kurzen Stichleitungen (< 0,3 m). Mit Hilfe von Repeatern kann auch eine Baumstruktur aufgebaut werden. Abb : Beispiel eines Profibus DP Netzwerkes in der Topologie Baumstruktur Profibus DP Teilnehmer: Die maximale Anzahl der Teilnehmer je Bussegment bzw. Linie beträgt 32. Mehrere Linien können untereinander mit Leistungsverstärkern (Repeater) verbunden werden. Insgesamt sind 127 (von ) Profibus DP Teilnehmer mit einer Telegrammlänge von Byte Nutzdaten an ein Profibus DP Netz anschließbar (über alle Bussegmente). Automatisierungstechnisches Praktikum II 15

20 Anschlusstechnik: Beim Profibus DP werden die Teilnehmer über einen Busanschlussstecker od. über ein Busterminal an den Bus angeschlossen. Busabschluss /Abschlusswiderstand: Der aktive Busabschluss besteht aus einer Widerstandsabschlusskombination. Er verhindert Reflexionen bei der Datenübertragung und sorgt für ein definiertes Ruhepotential auf der Datenleitung, wenn kein Teilnehmer am Bus aktiv ist. Es muss jeweils ein aktiver Busabschluss am Anfang und Ende eines Bussegmentes (RS485) vorhanden sein. VP(6) Versorgungsspannung Plus an Pin 6 des 9 poligen Sub-D-Stecker. DGND(5) Datenbezugspotential (Ground) an Pin 5 des 9 poligen Sub- D-Stecker. Abb : Aufbau des Bussteckers und des Busabschlusses für Übertragungsgeschwindigkeiten > 1500 kbit/s Automatisierungstechnisches Praktikum II 16

21 4.5 Gerätetypen bei Profibus DP DP-Master Klasse1 (DPM1) Hierbei handelt es sich um eine zentrale Steuerung, die in einem festgelegten Nachrichtenzyklus Informationen mit den dezentralen Stationen (DP-Slaves) austauscht. Konkret werden folgende Master-Slave-Anwendungsfunktionen unterstützt: - Erfassen von Diagnoseinformationen der DP-Slaves - zyklischer Nutzdatenbetrieb - Parametrierung und Konfigurierung der DP-Slaves - Steuerung von DP-Slaves mit Steuerkommandos Diese Funktionen werden vom User-Interface des DP-Master (Klasse 1) selbständig abgewickelt. Die Schnittstelle zwischen dem Anwender und dem Anwender-Interface ist als Daten- Dienstschnittstelle ausgeprägt. Typische Geräte sind speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), Numerische Steuerungen (CNC) oder Roboter Steuerungen (RC). DP-Master Klasse 2 (DPM2) Geräte dieses Typs sind Programmier-, Projektierungs- oder Diagnosegeräte. Sie werden bei der Inbetriebnahme eingesetzt, um die Konfiguration des DP-Systems, bestehend aus der Anzahl der DPGeräte, der Zuordnung zwischen der Teilnehmeradresse am Bus und der E/ A-Adressen sowie Angaben über Datenkonsistenz, Diagnoseformat und Busparameter festzulegen. Zwischen dem DP-Slave und dem DP-Master (Klasse 2) sind neben den Master-Slave-Funktionen des DP-Masters (Klasse 1) folgende weitere Funktionen möglich: - Lesen der DP-Slave-Konfiguration - Lesen der Ein- und Ausgabewerte - Adresszuweisung an DP-Slaves Zwischen dem DP-Master (Klasse 2) und dem DP-Master (Klasse 1) stehen folgende Funktionen zur Verfügung (diese werden meist azyklisch ausgeführt): - Erfassung der im DP-Master (Klasse 1) vorhandenen Diagnoseinformationen der - zugeordneten DP-Slaves - Upload und Download von Datensätzen - Aktivieren des Busparametersatzes - Aktivieren und Deaktivieren von DP-Slaves - Einstellung der Betriebsart des DP-Masters (Klasse 1) Automatisierungstechnisches Praktikum II 17

22 DP-Slave Als DP-Slave wird ein Peripheriegerät (Sensor/Aktuator), das Eingangsdaten einliest und Ausgangsdaten an die Peripherie abgibt, bezeichnet. Es sind auch Geräte möglich, die nur Eingangsoder nur Ausgangsinformationen bereitstellen. Typische DP-Slaves sind Geräte mit binären Ein- /Ausgängen für 24 oder 220 V, analoge Eingänge, analoge Ausgänge, Zähler, aber auch z.b.: - pneumatische Ventilinseln - Codelesegeräte - Näherungsschalter - Messwertaufnehmer - Antriebssteuerungen Die Menge der Eingangs- und Ausgangsdaten ist geräteabhängig und darf maximal 246 Byte Eingangs- und 246 Byte Ausgangsdaten betragen. Aus aufwands- und implementierungstechnischen Gründen arbeiten viele der heute verfügbaren Geräte mit einer maximalen Nutzdatenlänge von 32 Bytes. 4.6 Profibus DP Systemkonfiguration Mit PROFIBUS DP lassen sich Mono- oder Multi-Master-Systeme realisieren. Dadurch entsteht ein hohes Maß an Flexibilität bei der Systemkonfiguration. Es können maximal 126 Geräte an einem Bus angeschlossen werden. Die Busstruktur bietet die Möglichkeit, einzelne Teilnehmer rückwirkungsfrei an- bzw. abzukoppeln und damit das System schrittweise in Betrieb zu nehmen. Spätere Erweiterungen haben keinen Einfluss auf die Konfiguration bereits installierter Geräte. Bei Mono-Master-Systemen ist in der Betriebsphase des Bussystems nur ein Master am Bus aktiv. Eine SPS ist die zentrale Steuerungskomponente, die DP-Slaves sind über das Übertragungsmedium dezentral an die SPS gekoppelt. Es liegt ein reines Master-Slave - Zugriffsverfahren vor. Mit dieser Systemkonfiguration wird die kürzeste Buszykluszeit erreicht. Abb : Profibus DP Mono Master System (Master Slave Zugriffsverfahren) Automatisierungstechnisches Praktikum II 18

23 Im Multi-Master-Betrieb befinden sich an einem Bus mehrere Master. Sie können entweder voneinander unabhängige Subsysteme - bestehend aus je einem Master und den zugehörigen Slaves - bilden oder als zusätzliche Projektierungs- und Diagnosegeräte fungieren. Die Eingangs- und Ausgangsabbilder der Slaves können von allen Mastern gelesen werden. Das Beschreiben der Ausgänge ist jedoch nur für einen Master (Klasse 1) möglich. Multi-Master- Systeme erreichen eine mittlere Buszykluszeit. Abb : Profibus DP Multi Master System Automatisierungstechnisches Praktikum II 19

24 4.7 Profibus DP Systemverhalten Um eine weitgehende Geräteaustauschbarkeit zu erreichen, wurde beim Profibus DP auch das Systemverhalten standardisiert. Es wird im wesentlichen durch den Betriebszustand eines DPM1 (Profibus DP Master Klasse 1) bestimmt. - Betriebszustand: stop Es findet kein Datenverkehr zwischen dem DPM1 und den Slaves statt. - Betriebszustand: clear Der DPM1 liest die Eingangsinformation der Slaves und hält die Ausgänge der Slaves im sichern Zustand. - Betriebszustand: operate Der DPM1 befindet sich in der Datentransferphase. In einem zyklischen Datenverkehr werden die Eingänge der Slaves gelesen und die Ausgangsinformationen an die Slaves übertragen. Der DPM1 sendet seinen Status in einem konfigurierbaren Intervall mit einem Multicast-Kommando zyklisch an alle ihm zugeordneten Slaves. Die Systemreaktion nach dem Auftreten eines Fehlers in der Datentransferphase des DPM1, wie z.b. der Ausfall eines Slave, wird durch den Betriebsparameter Auto-Clear bestimmt. Wurde dieser Parameter auf TRUE gesetzt, dann schaltet der DPM1 die Ausgänge aller zugehörigen Slaves in den sicheren Zustand, sobald ein Slave nicht mehr bereit für die Nutzdatenübertragung ist. Danach wechselt der DPM1 in den Clear-Zustand. Wurde dieser Parameter auf FALSE gesetzt, dann verbleibt der DPM1 auch im Fehlerfall im Operate- Zustand, und der Anwender kann die Systemreaktion bestimmen. 4.8 Zyklischer Datenverkehr / Sync und Freeze Mode Zyklischer Datenverkehr: Der Datenverkehr zwischen einem DPM1 und den ihm zugeordneten Slaves wird in einer festgelegten, immer wiederkehrenden Reihenfolge automatisch durch den DPM1 abgewickelt. Bei der Projektierung des Bussystems legt der Anwender die Zugehörigkeit eines Slaves zum DPM1 fest. Weiterhin wird definiert, welche Slaves in den zyklischen Nutzdatenverkehr aufgenommen oder ausgeschlossen werden sollen. Der Datenverkehr zwischen dem DPM1 und den Slaves gliedert sich in die Parametrierungs-, Konfigurierungs- und Datentransfer-Phase. Bevor der Master einen Profibus DP Slave in die Datentransferphase aufnimmt, wird in der Parametrierungs- und Konfigurationsphase überprüft, ob die projektierte Sollkonfiguration mit der tatsächlichen Gerätekonfiguration übereinstimmt. Bei dieser Überprüfung müssen der Gerätetyp, die Format- und Längeninformation sowie die Anzahl der Ein- und Ausgänge übereinstimmen. Der Anwender erhält dadurch einen zuverlässigen Schutz gegen Parametrierungsfehler. Zusätzlich zum Nutzdatentransfer, der vom DPM1 automatisch durchgeführt wird, besteht die Möglichkeit, neue Parametrierungsdaten auf Anforderung des Anwenders an die Slaves zu senden. Automatisierungstechnisches Praktikum II 20

25 Abb : Zyklische Nutzdatenübertragung bei Profibus DP Sync und Freeze Mode: Zusätzlich zum teilnehmerbezogenen Nutzdatenverkehr, der automatisch vom DPM1 abgewickelt wird, besteht für die Master die Möglichkeit, Steuerkommandos an einen, eine Gruppe oder an alle Slaves gleichzeitig zusenden. Diese Steuerkommandos werden als Multicast übertragen. Sie ermöglichen die Sync- und Freeze-Betriebsarten zur ereignisgesteuerten Synchronisation der Slaves. Die Slaves beginnen den Sync-Mode, wenn sie vom zugeordneten Master ein Sync-Kommando empfangen. Daraufhin werden bei allen adressierten Slaves die Ausgänge im momentanen Zustand eingefroren. Bei den folgenden Nutzdatenübertragungen werden die Ausgangsdaten bei den Slaves gespeichert, die Ausgangszustände bleiben jedoch unverändert. Erst nach Empfang des nächsten Sync-Befehls werden die gespeicherten Ausgangsdaten an die Ausgänge durchgeschaltet. Mit Unsync wird der Sync-Betrieb beendet. Analog dazu bewirkt ein Freeze-Steuerkommando den Freeze -Mode der angesprochenen Slaves. In dieser Betriebsart werden die Zustände der Eingänge auf den momentanen Wert eingefroren. Die Eingangsdaten werden erst dann wieder aktualisiert, wenn der Master das nächste Freeze- Kommando gesendet hat. Mit Unfreeze wird der Freeze-Betrieb beendet. Automatisierungstechnisches Praktikum II 21

26 4.9 Schutzmechanismen Aus Sicherheitsgründen ist es erforderlich, den Profibus DP mit wirksamen Schutzfunktionen gegen Fehlparametrierungen oder Ausfall der Übertragungseinrichtungen zu versehen. Es werden dazu Überwachungsmechanismen beim Profibus DP - Master und bei den Slaves in Form von Zeitüberwachungen realisiert. Das Überwachungsintervall wird bei der Projektierung festgelegt. Profibus DP Master: Der DPM1 überwacht den Datenverkehr mit den Slaves mit dem Data_Control_Timer. Für jeden Slaves wird ein eigener Zeitgeber benutzt. Die Zeitüberwachung spricht an, wenn innerhalb eines Überwachungsintervalls kein ordnungsgemäßer Nutzdatentransfer erfolgt. In diesem Fall wird der Anwender darüber informiert. In dem Fall, in dem die automatische Fehlerreaktion (Auto_Clear = True) freigegeben wurde, verlässt der DPM1 den Operate-Zustand, schaltet die Ausgänge der zugehörigen Slaves in den sicheren Zustand und geht in den Clear-Zustand über. Profibus DP Slave: Zur Erkennung von Fehlern des Masters oder der Übertragung führt der Slave die Ansprechüberwachung durch. Findet innerhalb des Ansprechüberwachungsintervalls kein Datenverkehr mit dem Master statt, dann schaltet der Slave die Ausgänge selbstständig in den sicheren Zustand. Zusätzlich ist für die Ein- und Ausgänge der Slaves beim Betrieb in Multi-Master-Systemen ein Zugriffsschutz erforderlich. Damit ist sichergestellt, dass der direkte Zugriff nur vom berechtigten Master erfolgt. Für alle anderen Master stellen die Slaves lediglich ein Abbild der Ein- und Ausgänge zur Verfügung, das auch ohne Zugriffsberechtigung gelesen werden kann Erweiterte Profibus DP Funktionen Die erweiterten Profibus DP Funktionen ermöglichen es, parallel und unabhängig vom zyklischen Nutzdatenverkehr azyklische Read- und Write Funktionen sowie Alarme zwischen Master und Slaves zu übertragen. Die Funktionserweiterungen sind optional und kompatibel zu den Profibus DP Basisfunktionen. Sie sind in der technischen Profibus Richtlinie spezifiziert. Automatisierungstechnisches Praktikum II 22

27 4.11 Die Profibus -DP Schnittstelle der Simatic S7-300 CPU 315-2DP Der Profibus ist integraler Bestandteil der Simatic S7-Systeme. Die dezentral über Profibus DP angeschlossene Peripherie wird durch die Einbindung über das Projektierungswerkzeug STEP 7 bereits bei der Projektierung wie zentral gesteckte Peripherie behandelt. Die Profibus-DP Schnittstelle ist in der S7-300 CPU 315-2DP integriert. Die Profibus-DP Schnittstelle lässt sich als DP-Master als auch als DP-Slave betreiben. Sie besitzt folgende technische Daten: Baugruppe MLFB-Nummer Anzahl Schnittstellen CPU 315-2DP 6ES AG10-0AB0 2 (1. Schnittstelle nur MPI) Betriebsart DP-Master DP-Slave Baudraten kbit/s 9, Max. DP-Slave Anzahl 124 Max. Anzahl der Module E-Bytes pro Slave Max A-Bytes pro Slave Max E-Bytes als Slave - Max. 244 A-Bytes als Slave - Max. 244 Konsistente Datenmodule Max. 32 Byte Max. 32 Byte Max. E-Bereich 2 kbyte Max. A-Bereich 2 kbyte Max. Parameter Daten pro Slave 244 Byte Max. Konfiguration Daten pro Slave 244 Byte Max. Diagnose Daten pro Slave 240 Byte Querverkehrsunterstützung Ja Äquidistanz Ja SYNC/FREEZE Ja DPV1-Mode Ja Automatisierungstechnisches Praktikum II 23

28 Das Systemverhalten der Profibus-DP Schnittstelle in der S7-300 CPU Anlaufverhalten der Profibus-DP-Master Schnittstelle in der S7-300 CPU 315-2DP Bei dezentralen Anlagestrukturen ist es oft aus technischen und topologischen Gründen nicht möglich, alle elektrischen Maschinen- oder Anlageteile gleichzeitig ein zu schalten. In der Praxis kann dies unter Umständen bedeuten, dass beim Anlaufen des DP-Master noch nicht alle projektierten DP-Slaves zur Verfügung stehen. Bedingt durch das zeitlich versetzte Hochlaufen von Spannungsversorgungen und damit DP-Slaves, ist es dem Master erst nach einer gewissen Anlaufphase möglich, alle ihm zugeordneten DP-Slaves zu parametrieren, zu konfigurieren und anschließend zyklisch mit den DP-Slaves Nutzdaten auszutauschen. Für die S7-300 CPU 315-2DP ist es deshalb möglich, die maximale Zeit für die Fertigmeldung aller DP-Slaves nach NETZ-EIN, mit dem projektierbaren Parameter Fertigmeldung durch Baugruppen einzustellen. Der einstellbare Wertebereich liegt zwischen 1 ms bis ms. Als Defaultwert sind ms eingestellt. Nach Ablauf dieser Wartezeit geht die CPU je nach Einstellung des Parameters Anlauf bei Sollausbau ungleich Istausbau in den STOP- oder RUN-Zustand. - Ausfall / Wiederkehr von DP-Slave Stationen Der Ausfall eines DP-Slaves, z.b. durch einen Spannungsausfall, eine unterbrochene Busleitung oder einen Defekt, wird durch den Aufruf des Organisationsbausteines OB86 (Baugruppenträger-, DPNetz- oder DP-Slave Ausfall) vom Betriebssystem der CPU mitgeteilt. Der OB86 wird vom Betriebssystem sowohl bei einem kommenden als auch bei einem gehenden Ereignis aufgerufen. Wurde der OB86 nicht programmiert, wechselt die CPU bei einem DP-Netz- oder Slave-Ausfall in den Betriebszustand STOP. DPS7- und DPV1-Slaves können folgende Alarme auslösen: - Ziehen- /Stecken-Alarm: Zentral wird das Ziehen und Stecken von projektierten Baugruppen in Simatic S7 Systemen überwacht. Dezentral können DPV1-Slaves dieses Ereignis ebenfalls überwachen und beim Auftreten an den DP-Master melden. Dadurch wird in der CPU der Organisationsbaustein OB83 gestartet. - Diagnosealarm: Diagnosefähige Baugruppen im Bereich der dezentralen Peripherie sind in der Lage, Ereignisse, wie zum Beispiel einen teilweisen Stationsausfall, Drahtbruch bei Signalbaugruppen, Kurzschluss/Überlast eines Peripheriekanals oder Ausfall der Lastspannungsversorgung, über einen Diagnosealarm zu melden. Zur Diagnosealarmbehandlung wird der OB82 aufgerufen. - Prozessalarm: Prozessalarmfähige DPS7- und DPV1-Slaves können Prozessalarmereignisse, wie zum Beispiel eine Über- oder Unterschreitung eines Analogwertes, über den Bus an den DP- Master (CPU) melden. Für die Bearbeitung der Prozessalarme stehen die OB40 und OB47 zur Verfügung. Automatisierungstechnisches Praktikum II 24

29 - Statusalarm: Wechselt beispielweise eine Baugruppe bzw. ein Modul eines DPV1-Slaves seinen Betriebszustand, z.b. von RUN Nach STOP, so kann dieser Zustandswechsel durch einen Statusalarm an den DP-Master gemeldet werden. Durch einen Statusalarm wird vom Betriebssystem der CPU der Organisationsbaustein OB55 aufgerufen. - Update sowie herstellerspezifische Alarme : Ein DPV1-Slave kann beispielsweise die Übernahme einer Parameteränderung eines Moduls durch einen Update-Alarm an den DP-Master signalisieren. Dadurch wird der OB86 aufgerufen. Ein herstellerspezifischer Alarm kann nur von einem Steckplatz eines DPV1-Slaves an den DP-Master gemeldet werden. Dadurch wird in der CPU der Organisationsbaustein OB57 aufgerufen. Ist der OB57 in der CPU nicht programmiert, bleibt die CPU trotzdem im RUN-Zustand. Die Festlegung, wann ein DPV1-Slave einen herstellerspezifischen Alarm auslöst, hängt vom Slave ab und wird im Allgemeinen vom Hersteller bestimmt. Automatisierungstechnisches Praktikum II 25

30 4.12 Aufbau und Inbetriebnahme einer Profibus DP Anlage in RS485 Kupfertechnik Anlagenaufbau mit geerdetem Bezugspotential: Standard SIMATIC S7 Profibus DP Anlagen im Bereich Maschinenbau und Industrieanlagen sind mit geerdetem Bezugspotential aufgebaut, d.h. alle Baugruppenträger und Laststromkreise haben dabei ein gemeinsames Bezugspotential (Erde). Auftretende Störströme werden über die angeschlossene Erdleitung abgeleitet. Der Schirm des Profibuskabels ist über die Busanschlussstecker an alle Busteilnehmer angeschlossen. Störströme, die bedingt durch eine ungünstige Profibus-Kabelführung oder einen ungünstigen Anlagenaufbau auftreten können, werden durch großflächiges Auflegen des Kabelschirms mit Hilfe von Kabelschellen zur angeschlossenen Erde abgeleitet. Alle Komponenten, wie z.b. die Profilschiene einer S7-300 Steuerung und der ET200L müssen mit einem gemeinsamen Erdungspunkt (Erdsammelleiter) verbunden werden. Weiterhin muss das M- Potential (Masse) der 24-V-Versorgungsspannung mit dem Erdungspunkt verbunden werden. Bei einer SIMATIC S7-300 Steuerung mit geerdetem Bezugspotential muss an der CPU eine Brücke zwischen M-Potentialanschluss und Funktionserde eingelegt werden. Abb : Aufbau einer SIMATIC S7-300 mit geerdetem Bezugspotential. Automatisierungstechnisches Praktikum II 26

31 Anlagenaufbau mit ungeerdetem Bezugspotential: Anlagen, bei denen eine Erdschlussüberwachung realisiert werden soll oder bei denen durch ihre räumliche Ausdehnung mit einem Bezugspotentialunterschied zwischen den einzelnen Busteilnehmern zu rechnen ist, der nicht über Potentialausgleichsleitungen ausgeglichen werden kann, sind mit ungeerdetem Bezugspotential aufzubauen. Auftretende Störströme werden bei dieser Aufbauvariante über RC-Netzwerke zur Erde abgeleitet. Die eingesetzten Lastspannungsversorgungen müssen erdpotenzialfrei aufgebaut sein. Die RS485-Schnittstellen der angeschlossenen Busteilnehmer müssen ebenfalls potentialfrei aufgebaut sein. Der Schirm des Profibuskabels darf nur einseitig aufgelegt sein. Um eine Simatic S7-300 Steuerung mit ungeerdetem Bezugspotential zu betreiben, muss die Brücke an der CPU zwischen M-Potentialanschluss und Funktionserde entfernt, und durch ein RC- Netzwerk ersetzt werden. Auftretende hochfrequente Störströme werden darüber zur Erde abgeleitet sowie gefährliche statische Aufladungen an den Anlagenteilen vermieden. Verlegung des Profibus-Kabel: Die zum Betrieb einer Anlage benötigten elektrischen Leitungen und Kabel führen aufgrund der geforderten elektrischen Leistung oft hohe Spannungen und Ströme. Liegen derartige Leitungen und Kabel über längere Strecken parallel zum Profibus-Kabel, so kann es zu kapazitiven und induktiven Einkopplungen auf das Profibus-Kabel kommen, die den Datenverkehr stören. Um dem entgegenzuwirken, sollte bereits bei der Leitungsverlegung ein Abstand von mindesten 10 cm zwischen Profibus-Kabel und den übrigen Leistungskabeln eingehalten werden. Leistungskabel und Profibus-Kabel sollten generell über getrennte Kabel- und Leitungswege verlegt werden. Schirmung des Profibus-Kabels: Über den Schirm des Profibus-Kabels werden auftretende Störströme und elektromagnetische Störfelder zur Erde abgeleitet. Hierbei ist eine Verbindung des Schirms mit geringer Impedanz zum Erdpotential besonders wichtig. Der Kabelschirm ist in der Regel beidseitig aufzule gen. Durch diese Maßnahme ist speziell im Bereich höherer Störfrequenzen eine gute Störunterdrückung zu erzielen. Wenn zwischen einzelnen Busteilnehmern einer räumlich ausgedehnten Anlage ein Potentialunterschied besteht und ein Potentialausgleich nicht durchgeführt werden kann, ist es von Vorteil, den Kabelschirm nur einseitig aufzulegen, um einen Potentialausgleichstrom über das Profibus-Kabel zu vermeiden. Ein über den Kabelschirm fließender Potentialausgleichstrom kann die Schirmwirkung stark beeinträchtigen. Automatisierungstechnisches Praktikum II 27

32 5. Profibus-DP Anwenderprogrammschnittstellen Der Zugriff auf die an SIMATIC S7-Systeme angeschlossenen dezentrale Peripherie erfolgt aus dem Anwenderprogramm heraus, als wenn auf zentral angeschlossene Peripherie zugegriffen würde. Der Datenaustausch zu den Profibus-DP Slaves wird über das Prozessabbild der Ein- und Ausgänge der S7-CPU s oder direkt über Peripheriezugriffsbefehle aus dem Anwenderprogramm heraus abgewickelt. Für die Behandlung und Auswertung von Prozess- und Diagnosealarmen stehen entsprechende Schnittstellen und Funktionen (OB s) zur Verfügung. Wird beim Datenaustausch, z.b. mit DP-Slave die komplexe Funktionen und Datenstrukturen aufweisen, Datenkonsistenz gefordert, so ist der einfache Peripheriezugriff aus dem Anwenderprogramm nicht möglich. Für die Kommunikation mit diesen DP-Slaves müssen in SIMATIC-S7 Systemen spezielle Systemfunktionen (SFC, System Function Call) benutzt werden. 5.1 Grundlagen zu den DP-Anwenderprogrammschnittstellen Organisationsbausteine (OB s) Zur Abarbeitung eines Anwenderprogramms steht eine Reihe von OB s (Organisationsbausteinen) zur Verfügung. Die OB s sind die Schnittstelle zwischen dem abzuarbeitenden Anwenderprogramm und dem Betriebssystem der CPU. Mit Hilfe von OB s werden innerhalb der Abarbeitung des Anwenderprogramms spezielle Programmteile gezielt (ereignisgesteuert) abgearbeitet. So wird z.b. beim Eintreffen eines Diagnosealarms, ausgelöst durch einen DP-Slave, vom Betriebssystem der CPU ein jeweils für dieses Ereignis reservie rter OB aufgerufen. Über die Organisationsbausteine ist somit eine ereignisgesteuerte Abarbeitung des Anwenderprogramms möglich. Da der Aufruf eines OB s durch das Betriebsystem beim Eintreffen eines bestimmten Ereignisses in den meisten Fällen gleichzeitig die Unterbrechung des gerade laufenden OB s bedeutet, sind diesen Prioritäten zugeordnet. Die niedrigste Priorität ist 1 die höchste Prioritätsstufe ist 29. Abb : Prioritätsklassen der Organisationsbausteine Automatisierungstechnisches Praktikum II 28

33 Jeder OB liefert bei seinem Aufruf durch das Betriebssystem 20 Byte an Lokaldaten, die verschiedene Informationen bereitstellen. Die Bedeutung dieser Lokaldaten ist OB-abhängig Grundlagen zu den Profibus-DP-relevanten Systemfunktionen (SFC s) Zur Übertragung von Parametern und (konsistenten) Anwenderdaten über den Profibus steht eine Auswahl von SFC s zur Verfügung. Die für diesen Praktikumversuch benötigten SFC s werden später im Detail beschrieben. Eine Reihe von SFC - Parametern sind in ihrer Bedeutung und Funktion identisch und werden deshalb hier beschrieben. Dies gilt insbesondere für die SFC Eingabeparameter REQ, BUSY, LAADR und dem SFC Ausgabeparameter RET_VAL. SFC Parameter REQ: Einige der SFC s besitzen zum Starten der Systemfunktion den Parameter REQ. Übergibt der Parameter REQ beim Aufruf der Funktion eine 1 (Bool) an die Systemfunktion, so wird sie ausgeführt. Einige SFC s arbeiten asynchron, d.h. über mehrere CPU-Zyklen hinweg. In diesem Fall muss der Parameter BUSY berücksichtigt werden. SFC Parameter BUSY: Dieser Parameter zeigt an, ob die aufgerufene SFC abgeschlossen wurde. Solange der Parameter BUSY den Wert 1 (Bool) anzeigt, ist die aufgerufene Funktion noch aktiv. SFC Parameter LADDR: Über diesen Parameter wird, je nach aufgerufener SFC die in STEP 7 unter dem Programmpunkt Hardware Konfig projektierte logische Anfangsadresse oder Diagnoseadresse des DP-Slaves bzw. des Ein-/ Ausgabemoduls übergeben. Die Adresse muss im Hexadezimalformat angegeben werden. SFC Parameter RET_VAL: Alle SFC s besitzen den Ausgangsparameter RET_VAL, der den Rückgabewert über die erfolgreiche bzw. fehlerhafte Bearbeitung der Systemfunktion liefert. Beim Auftreten eines Fehler, enthält RET_VAL den Fehlercode. Es gibt 2 Klassen von Fehlercode: - allgemeine Fehlercodes - SFC spezifische Fehlercodes. Abb : Aufbau des SFC Parameter RET_VAL Automatisierungstechnisches Praktikum II 29

34 Verwendete Speicherbereiche für die SFC Aufrufparameter: Automatisierungstechnisches Praktikum II 30

35 5.1.3 Grundlagen zu den SIMATIC S7-Datensätzen Auf den S7-Baugruppen sind die Systemdaten und Parameter als Datensätze hinterlegt. Die einzelnen Datensätze sind von 0 bis maximal 240 nummeriert, wobei nicht jede Baugruppe über alle Datensätze verfügt. Je nach S7-Baugruppe gibt es Systemdatenbereiche, auf die aus dem Anwenderprogramm heraus nur lesend od. schreibend zugegriffen werden kann. In der folgenden Tabelle findet man eine Auflistung der Datensätze mit Angabe des Inhalts und der SFC mit der lesend od. schreibend zugegriffen werden kann. Datensätze auf die schreibend zugegriffen werden kann: (S7-300 Baugruppen) Datensätze auf die lesend zugegriffen werden kann: (S7-300 Baugruppen) Automatisierungstechnisches Praktikum II 31

36 5.1.4 Organisationsbausteine, bei Alarmanforderungen der DP-Slavemodule Zyklisch arbeitendes Hauptprogramm OB1 Das Hauptprogramm wird im OB1 abgearbeitet. Im OB1 werden Funktionsbausteine und Standard- Funktionsbausteine (FB s, SFB s) oder Funktionen über Function-Calls und System-Function-Calls (FC s, SFC s) aufgerufen. Der OB1 wird zyklisch aufgerufen und abgearbeitet. Erstmalig startet die Bearbeitung des OB1 nach Durchlaufen des Anlauf-OB s (OB100 für Neustart oder OB101 für Wiederanlauf). Ist die Bearbeitung des OB1 beendet, überträgt das Betriebssystem das Prozessabbild der Ausgänge in die Ausgabebaugruppen. Bevor der OB1 neu gestartet wird, aktualisiert das Betriebssystem das Prozessabbild der Eingänge, indem die aktuellen Signalzustände der Eingangsperipherie eingelesen werden. Dieser Vorgang wird permanent wiederholt. Man spricht dabei von einer zyklischen Bearbeitung. Der OB1 hat die niedrigste Priorität aller laufzeitüberwachten OB s. Die S7-300 CPU s bieten dem Anwender eine Überwachung der maximalen Zykluszeit (Bearbeitungszeit für OB1) sowie die Einhaltung einer Mindestzykluszeit für die Abarbeitung des OB1 an. Ist eine Mindestzykluszeit parametriert, so verzögert das Betriebssystem der CPU den erneuten Start des OB1 solange, bis die parametrierte Zeit erreicht ist. Die Parameter der Zyklusüberwachung und der Mindestzykluszeit können unter dem Menüpunkt CPU-Eigenschaften der HW-Konfiguration in STEP7 eingestellt werden Organisationsbausteine der verschiedenen Alarmanforderungen. Die SIMATIC S7-CPU s stellen für die Abarbeitung der verschiedenen Alarmanforderungen von einander unabhängige Organisationsbausteine OB s zur Verfügung: - Prozessalarm: OB40 bis OB47 - Statusalarm: OB55 - Update Alarm: OB56 - Herstellerspezifischer Alarm: OB57 - Diagnose Alarm: OB82 - Ziehen- und Stecken Alarm von Baugruppen: OB83 - Programmablauffehler Alarm: OB85 - Ausfall eines Baugruppenträgers Alarm: OB86 - Peripherie-Zugriffsfehler Alarm: OB122 Bei den in diesem Praktikumsversuch benutzen Profibus-DP Slaves (ET200L IM-SC) können folgende Fehlermeldungen auftreten: - Diagnosealarm mit Parametrierfehler für SC-Erweiterung: Im Anlauf wird ein SC-Modul nicht erkannt. - Diagnosealarm mit Baugruppenfehler: Während des Betriebes fällt ein analoges SC-Modul bzw. ein Zählermodul aus. Automatisierungstechnisches Praktikum II 32

37 5.1.5 Nutzdatenaustausch über PROFIBUS-DP Der Nutzdatenzugriff von PROFIBUS-DP Mastersysteme die aus SIMATIC S7 CPU s aufgebaut sind, unterscheidet sich bei den verschiedenen CPU s. In diesem Praktikum wird eine SIMATIC S7-300 CPU 315-2DP (6ES GA10-0AB0) mit integrierter PROFIBUS-DP Schnittstelle, als PROFIBUS-DP Master eingesetzt. Die PROFUBUS-DP Slave s setzten sich aus zwei Dezentraler Peripherien vom Typ ET200L- SC IM-SC zusammen. Die über PROFIBUS-DP angeschlossene Dezentrale Peripherie wird wie zentral gesteckte Ein- Ausgangs-Peripherie behandelt. Je nach Adressenvergabe bei der Projektierung der Dezentralen Peripherie mit HW Konfig in STEP7, werden die Ein-Ausgangsdaten entweder direkt über das Prozessabbild oder über entsprechende Lade- und Transferbefehle ausgetauscht. Somit kann z.b. mit U E 1.0 direkt auf einen Peripherieeingang zugegriffen werden. Der Zugriff kann im Byte-, Wort- oder Doppelwortformat erfolgen. Abb : Eingangs-/Ausgangsdatenaustausch von DP-Slaves über Peripherie-Zugriffsbefehle Automatisierungstechnisches Praktikum II 33

38 Nutzdatenaustausch, bei Datenkonsistenz: Was versteht man unter Datenkonsistenz? - Die Größe eines Datenbereichs, der nicht gleichzeitig durch konkurrierende Prozesse verändert werden kann, wird als Datenkonsistenz bezeichnet. - Das heißt, ein in sich zusammengehöriger Datenbereich, der zu einem Zeitpunkt teilweise aus neuen und aus alten Datenblöcken bestehen kann ist inkonsistent. - Datenbereiche, die größer als die Datenkonsistenz sind, können somit verfälscht werden. Sobald mit PROFIBUS-DP-Slave-Modulen und Datenbereichen gearbeitet wird, deren Länge 3 Byte oder mehr als 4 Byte betragen, und eine Konsistenz über die Gesamte Länge des Datenbereiches benötigt wird, kann der Zugriff auf die Daten nicht mehr direkt über das Prozessabbild oder die Ladeund Transferbefehle erfolgen. Der Grund liegt im CPU-Aktualisierungszyklus für die Ein-/Ausgangsdaten im PROFIBUS-DP Master. Die Aktualisierung der DP-Ein-/Ausgangsdaten wird ausschließlich vom zyklischen Datenaustausch (Buszyklus) des PROFIBUS-DP Masters mit den DP-Slaves bestimmt. Dies kann dazu führen, dass zwischen zwei Peripheriezugriffen im Anwenderprogramm auf den Peripheriebereich eines DP-Slaves zwischenzeitlich die Daten vom und zum DP-Master aktualisiert wurden. Aus diesem Grund ist eine Datenkonsistenz nur für solche Peripheriedatenstrukturen und bereiche gewährleistet, auf die das Anwenderprogramm unterbrechungsfrei mit einem Byte-, WortoderDoppelwortbefehle zugreift. Profibus-DP-Slaves die komplexe Funktionen steuern (z.b. Parameterbereiche für Regler, oder Antriebe) kommen im allgemeinen nicht mit einfachen Byte-, Wort-, und Doppelwortdatenstrukturen aus. Solche Datenstrukturen, die inhaltliche eine in sich geschlossene Information enthalten, müssen als konsistente Daten behandelt werden. Der Datenaustausch mit diesen konsistenten Ein-/Ausgangsdatenbereichen der DP-Slaves erfolgt mit den System-Function-Call s SFC14 DPRD-DAT und SFC15 DPWR_DAT. Beschreibung des SFC14 DPRD_DAT: Der konsistente Eingangsdatenbereich eines DP-Slave wird modulbezogen durch den Aufruf von SFC14 gelesen. Besitzt ein DP-Slave mehrere konsistente Eingangsmodule, so muss für jedes vorhandene und zu lesende Modul ein SFC14-Aufruf erfolgen. SFC14 besitzt folgende Ein-Ausgangsparameter: Automatisierungstechnisches Praktikum II 34

39 Parameterbeschreibung: Parameter RECORD: Der Parameter RECORD beschreibt den Zielbereich für die vom DP-Slave gelesenen konsistenten Eingangsdaten in der S7 CPU. Die Längenangabe für den Parameter RECORD muss mit der in HW Konfig projektierten Eingangsmodullänge des DP-Slaves übereinstimmen. Weiterhin muss beachtet werden, dass bei diesem Parameter vom Datentyp ANY-Pointer nur der Datentyp BYTE zulässig ist. Parameter RET_VAL des SFC14: Die Fehlercodes des Parameter RET_VAL können folgender Tabelle entnommen werden. Beispiel für die Verwendung des SFC14: CALL DPRD_DAT LADDR :=W#16#3E8 //Anfangsadresse des E-Modul (1000d) RET_VAL :=MW200 //Rückgabewert in Merkerwort 200 RECORD :=P#E BYTE 10 //Zeiger auf E-Datenbereich in der CPU //hier werden 10 Byte abgespeichert. Oder: CALL DPRD_DAT LADDR :=W#16#3E8 //Anfangsadresse des E-Modul (1000d) RET_VAL :=MW200 //Rückgabewert in Merkerwort 200 RECORD :=P#DB20.DBX 0.0 Byte 10 //Zeiger auf Datenbaustein DB20 in // welchen 10 Byte abgespeichert werden. Struktur des Datenbausteins DB20: Automatisierungstechnisches Praktikum II 35

40 Beschreibung des SFC15 DPWR_DAT: Der konsistente Ausgangsdatenbereich eines DP-Slave wird modulbezogen durch den Aufruf von SFC15 zum DP-Slave übertragen. Besitzt ein DP-Slave mehrere konsistente Ausgangsmodule, so muss zum Übertragen der Daten für jedes vorhandene Modul ein SFC15-Aufruf erfolgen. Ein-Ausgangsparameter für SFC15 DPWR_DAT: Parameterbeschreibung: Parameter RECORD: Der Parameter RECORD liest den Quellbereich für die vom DP-Slave zu übertragenden konsistenten Ausgangsdaten aus der S7 CPU. Die Längenangabe für den Parameter RECORD muss mit der in HW Konfig projektierten Ausgangsmodullänge des DP-Slaves übereinstimmen. Weiterhin muss beachtet werden, dass bei diesem Parameter vom Datentyp ANY-Pointer nur der Datentyp BYTE zulässig ist. Parameter RET_VAL des SFC15: Die Fehlercodes des Parameter RET_VAL können folgender Tabelle entnommen werden. Automatisierungstechnisches Praktikum II 36

41 6. Programmierung und Projektierung einer Anlage mit PROFIBUS-DP und STEP 7 Das Softwarepaket STEP7 ist die Basisprogrammier- und Projektiersoftware für SIMATIC S7- Systeme. Mit dem zentralen Werkzeug SIMATIC Manager sind alle benötigten Applikationen graphisch aufrufbar. Abb. 7.-1: SIMATIC Manager, PROFIBUS-DP-relevante STEP7-Applikationen 6.1 Hardwarekonfiguration eines Systems und Projektierung von PROFIBUS-DP Im Folgenden wird die Konfiguration und Projektierung eines Mono-Master-System mit der S7-300 CPU 315-2DP als Master und zweier dezentraler Peripherien ET200L-SC als Slave beschrieben. Die CPU 315-2DP ist eine CPU mit einer integrierten PROFIBUS DP- Schnittstelle. Für die CPU 315-2DP stehen folgende PROFIBUS- Protokollprofile zur Verfügung: DP- Schnittstelle als Master oder Slave gemäß EN PROFIBUS-DP (Dezentrale Peripherie) ist das Protokollprofil für den Anschluss von dezentraler Peripherie/Feldgeräten mit sehr schnellen Reaktionszeiten. Bei dieser CPU können die Adressen der Ein- und Ausgangsbaugruppen parametriert werden. Die Leistungsfähigkeit ist mit den folgenden Daten angegeben: - 64Kbyte Arbeitsspeicher 96Kbyte Ladespeicher Byte DE/DA davon 1024 Byte zentral Byte AE/AA davon 256/128 Byte zentral - 0,3 ms / 1K Befehle - 64 Zähler Zeiten Merkerbit Hinweis: Hier wird die CPU 315-2DP am PROFIBUS als Master eingesetzt. Automatisierungstechnisches Praktikum II 37

42 Hinweise zum Einsatz der ET200L: Die ET 200L ist ein dezentrales Peripheriesystem mit kleinem kompaktem Aufbau. Die ET 200L ist ein passiver Teilnehmer (Slave) am PROFIBUS-DP. Die PROFIBUS- Adresse wird an zwei Drehschaltern des Interface-Moduls SC IM-SC eingestellt. Stellen Sie am Interface-Modul SC IM-SC der 1. ET200L die Profibusadresse 10 bzw. am SC IM-SC der 2. ET200L die Profibusadresse 20 ein. (siehe Kapitel 4.3 Dezentrale Peripherie - Einstellen der Profibus Adresse) Eine veränderte Einstellung der PROFIBUS- Adresse wird erst bei Spannungswiederkehr übernommen. Folglich muss die ET 200L aus- und wieder eingeschaltet werden. Vor der Konfiguration eines neuen Projektes in Step 7, soll die verwendete S7-300 CPU 315-2DP urgelöscht werden. Durch das Urlöschen werden die Anwenderprogramme im Arbeitsspeicher und im RAM- Ladespeicher sowie alle Operandenbereiche gelöscht, die Systemparameter sowie die CPU- und Baugruppenparameter werden auf die Defaulteinstellung zurückgesetzt. Vorgehensweise zum Urlöschen der S7 300 CPU: - Halten Sie den Betriebsartenschalter solange in Stellung MRES bis die LED der STOP- Anzeige zweimal geblickt hat. - Betriebsartenschalten loslassen und innerhalb einer Sekunde wieder in Stellung MRES bringen (LED der STOP-Anzeige blinkt mit höherer Frequenz) bis LED der STOP- Anzeige konstant leuchtet. - Die CPU ist damit urgelöscht. Automatisierungstechnisches Praktikum II 38

43 Konfiguration eines Profibus-DP Mono-Mastersystems (Master CPU315-2DP / Slaves ET200L) Im Folgenden wird die Inbetriebnahme eines Monomastersystems mit der CPU315-2DP als Master beschrieben. Desweiteren wird die Anbindung einer ET200L sowie der Module SDPL und BL20 als Slaves erläutert. Zunächst muss im Ordner C:\Programme\Siemens\Step7\s7proj eine Kopie des Ordners des Beispielprojektes Bl_id_a gemacht werden. In diesem Zuge soll dem Projekt ein Name nach folgendem Schema gegeben:,gruppennummer plus Wochentag. (z.b. GR-03-DI) Wochentag = DI für Dienstagsgruppen, DO für Donnerstagsgruppen Automatisierungstechnisches Praktikum II 39

44 1. Das zentrale Werkzeug in STEP 7 ist der SIMATIC Manager, der hier mit einem Doppelklick aufgerufen wird. ( SIMATIC Manager) 2. STEP 7- Programme werden in Projekten verwaltet. Das zuvor erzeugte Projekt wird nun geöffnet. ( Datei Öffnen) Über den Button Durchsuchen kann der Ordner S7Proj angewählt werden und dass gewünschte Projekt geöffnet werden. Automatisierungstechnisches Praktikum II 40

45 3. Wie zu erkennen ist verfügt das Projekt bereits über ein PROFIBUS- Subnetz. Wäre dies nicht der Fall, so kann dieses über GR-03-DI Einfügen Subnetz PROFIBUS erfolgen. 4. Ebenfalls ist schon die SIMATIC 300-Station eingefügt. Um dies aus eigener Hand zu erreichen, geht man wie folgt vor: Einfügen Station SIMATIC 300-Station 5. Konfigurationswerkzeug für die Hardware mit einem Doppelklick öffnen. ( Hardware) Automatisierungstechnisches Praktikum II 41

46 6. Hardwarekatalog durch einen Klick auf das Symbol öffnen. ( ) Dort werden Ihnen, unterteilt in die Verzeichnisse: PROFIBUS-DP, SIMATIC 300, SIMATIC 400 und SIMATIC PC Based Control, alle Baugruppenträger, Baugruppen und Schnittstellenmodule für die Projektierung Ihres Hardwareaufbaus zur Verfügung gestellt. 7. Zunächst muss die bereits am Profibus-Netzwerk hängende BL67-Station in der Beispielhardware entfernt werden. Dies erreicht man durch Anwählen der Station und Drücken der Taste Entf. ( BL 67 Entf ) Automatisierungstechnisches Praktikum II 42

47 8. Aus dem Hardwarekatalog können nun alle Baugruppen ausgewählt und in der Konfigurationstabelle eingefügt werden, die auch in Ihrem realen Rack gesteckt sind. Dazu müssen Sie auf die Bezeichnung der jeweiligen Baugruppe klicken, die Maustaste gedrückt halten und per Drag & Drop in eine Zeile der Konfigurationstabelle ziehen. Man beginnt mit dem Netzteil. ( SIMATIC 300 PS-300 PS 307 2A (6ES7 307-BA00-0AA0)) 9. Als nächstes wird der CPU eine PROFIBUS-Adresse zugerordnet und das bereits erstellte PROFIBUS-Netz ausgewählt. Dafür muss über einen Rechtsklick auf das DP-Modul der CPU in der Konfigurationstabelle Eigenschaften Eigenschaften ausgewählt werden. 10. Über Eigenschaften Netzeinstellungen sind desweiteren folgende Eigenschaften einzustellen: - Die Höchste PROFIBUS-Adresse (hier: 126), - die Übertragungsgeschwindigkeit (hier: 1,5 Mbit/s) - und das Profil (hier: DP). - (OK OK) Automatisierungstechnisches Praktikum II 43

48 Ein Taktmerkerbyte definieren 1. Im Fenster Hardwarekonfiguration Doppelklick auf CPU. 2. In diesem Fenster das Register Zyklus / Taktmerker aufrufen. 3. Taktmerkerbyte aktivieren. 4. Adresse für Taktmerkerbyte festlegen. (z.b. 100) 5. Mit OK übernehmen. Automatisierungstechnisches Praktikum II 44

49 Nun erfolgt das Eintragen und Konfigurieren der Profibus DP-Slaves 1. Die Zuordnung der Slaves erfolgt über das sogenannte Mastersystem, welches rechts von der CPU315-2DP erscheint. Dazu wird das gewünschte Modul (hier die SDPL-0404D-x00x) aus dem Hardwarekatalog in dem Pfad PROFIBUS-DP per Drag & Drop mit der Maus zum Mastersystem gezogen. ( Weitere FELDGERÄTE I/O TURCK piconet SDPL-0404D-x00x) Beim Eintragen des Slaves erscheint folgendes Fenster, in dem man dem Slave eine PROFIBUS- Adresse zuordnen muss. Diese muss mit der identisch sein, die man an dem Drehschalter der SDPL (RFID-Modul) eingestellt hat. ( Profibus-Adresse 4 OK) Hinweis: Da es sich bei der Station SDPL um ein TURCK-Produkt handelt, müssen bei erstmaliger Verwendung des Moduls in Verbindung mit der aktuell installierten Version des SIMATIC-Managers die herstellerspezifischen Gerätstammdaten (GSD-Datei) installiert werden. ( SIMATIC-Manager Extras GSD-Datei installieren) Die Station SDPL ist in der GSD-Datei TRCKFF2A.GSD enthalten. Automatisierungstechnisches Praktikum II 45

50 2. Konfiguration der SDPL Das Modul 8Bit digital inputs aus dem Hardwarekatalog auswählen und in die Konfigurationstabelle einfügen. ( SDPL-0404D-x00x 8 Bit digital inputs) Das Modul 8Bit digital ouputs aus dem Hardwarekatalog auswählen und in die Konfigurationstabelle einfügen. Damit ist die Station vollständig mit Modulen bestückt. ( SDPL-0404D-x00x 8 Bit digital outputs) Automatisierungstechnisches Praktikum II 46

51 3. Eintragen und Konfigurieren der BL20 Als nächstes wird das Modul BL20-GW-DPV1 aus dem Hardwarekatalog in dem Pfad PROFIBUS-DP per Drag & Drop mit der Maus zum Mastersystem gezogen. ( Weitere FELDGERÄTE I/O TURCK BL20 BL20-GW-DPV1) Wiederum erscheint beim Eintragen des Slaves ein Fenster, in dem man eine PROFIBUS-Adresse zuordnen muss. Diese muss mit der identisch sein, die man an dem Drehschalter der BL-2RFID-A (Interface-Karte an Transferstrecke) eingestellt hat. ( Profibus-Adresse 5 OK) Das Modul BL20-2RFID-A aus dem Hardwarekatalog auswählen und in die Konfigurationstabelle eintragen. ( BL20-GW-DPV1 BL20-2RFID-A) Automatisierungstechnisches Praktikum II 47

52 Hinweis: Da es sich bei der Interface-Karte BL20-2RFID-A um ein TURCK-Produkt handelt, müssen bei erstmaliger Verwendung des Moduls in Verbindung mit der aktuell installierten Version des SIMATIC-Managers die herstellerspezifischen Gerätstammdaten (GSD-Datei) installiert werden. ( SIMATIC-Manager Extras GSD-Datei installieren) Das Modul BL20-2RFID-A ist in der GSD-Datei TRCKFF30.GSD enthalten. 4. Eintragen und Konfigurieren der ET200L Dazu das Modul L SC IM-SC (6ES XL00-0XB0) auswählen und in die Konfigurationstabelle einfügen. ( ET 200L L SC IM-SC) Weisen Sie die PROFIBUS-Adresse 6 zu. Diese muss auch am Drehschalter der realen ET200L eingestellt sein. Automatisierungstechnisches Praktikum II 48

53 Den Terminalblock TB 16IM-SC (6ES AH50-0AA0) im Hardwarekatalog auswählen und in der Konfigurationstabelle ziehen. ( ET 200L L SC IM-SC SC TB IM-SC TB 16IM-SC) Den Terminalerweiterungsblock TB 16 SC (6ES AH01-0AA0) auswählen und die Konfigurationstabelle einfügen. ( ET 200L L SC IM-SC SC TB TB 16 SC) Automatisierungstechnisches Praktikum II 49

54 Die 4 digitalen Eingangsmodule (6ES BB00-0AA0) aus dem Hardwarekatalog auswählen und in der Konfigurationstabelle bei dem TB 16IM-SC Modul einfügen. ( ET 200L L SC IM-SC SC DI 2DI DC 24V) Danach die 4 digitalen Ausgangsmodule (6ES BB00-0AA0) auswählen und unterhalb der Eingangsmodule platzieren. ( ET 200L L SC IM-SC SC DO 2DO DC 24V/0,5A) Automatisierungstechnisches Praktikum II 50

55 Das Terminalerweiterungsmodul wird mit 2 digitalen Eingangsmodulen (6ES BB00-0AA0) bestückt. ( ET 200L L SC IM-SC SC DI 2DI DC 24V) Anschließend wird es um 1 digitales Ausgangsmodul (6ES BB00-0AA0) erweitert. ( ET 200L L SC IM-SC SC DO 2DO DC 24V/0,5A) Automatisierungstechnisches Praktikum II 51

56 Die Konfigurationstabelle wird nun durch jeweils einen Klick auf und zuerst gespeichert und übersetzt und dann in die SPS geladen. Dabei sollte der Schlüsselschalter an der CPU auf Stop stehen! ( ) Die CPU 315-2DP wird dann als Zielbaugruppe des Ladevorgangs bestätigt. ( OK) Die Teilnehmeradresse der CPU im MPI- Netz wird dann angewählt. Ist man nur mit einer CPU verbunden, dann kann man mit OK übernehmen. ( OK) Nun die Hardwarekonfiguration beenden. (-> Station -> Beenden ) Automatisierungstechnisches Praktikum II 52

57 6.2 Anlaufverhalten und Aktivieren einer PROFIBUS-DP Anwendung. Abb : Aktivieren der Profibus-DP Anwendung Voraussetzung: Vorgehensweise: Das Profibus-DP Netz ist aufgebaut und mit STEP 7 konfiguriert. Die mit STEP 7 erstellte Konfiguration / Programme in die CPU laden. Der Betriebsschalter muss hierbei in Stellung STOP stehen. Verhalten der CPU im Anlauf: Alle Profibus-DP Slaves einschalten. Die CPU von STOP auf RUN schalten. Im Anlauf prüft die CPU den Sollausbau mit dem Istausbau. Die Dauer der Prüfung kann man in den CPU-Eigenschaften unter Anlauf einstellen. Ist der Sollaufbau = Istausbau, dann geht die CPU in den Zustand RUN. Ist der Sollausbau Istausbau, hängt das Verhalten der CPU von der Einstellung des Parameters Anlauf bei Soll- Istausbau ab. Anlauf = ja: Anlauf = nein: CPU geht in RUN-Zustand. CPU bleibt im Zustand STOP. Nach der eingestellten Überwachungszeit blinkt die BUSF-LED. Das bedeutet dass die Konfiguration verschieden ist bzw. mindestens 1.Slave nicht ansprechbar ist. Automatisierungstechnisches Praktikum II 53

58 7. Diagnosefunktionen 7.1 Bedeutung der LED BF der CPU 315-2DP als Profibus-DP Master Die Tabelle erläutert die Bedeutung der BF(Bus-Fehler)-LED. BF-LED Bedeutung: Abhilfe: aus Projektierung in Ordnung; Alle projektierten Slaves sind ansprechbar - - Busfehler (physikalischer - Überprüfung des Buskabel auf Fehler) Kurzschluss oder Unterbrechung leuchtet blinkt - DP Schnittstellenfehler - Verschiedene Baudraten im Multimasterbetrieb - Stationsausfall - mindestens einer der zugeordneten Slaves ist nicht ansprechbar - - Auswertung der Diagnose. Korrektur oder Neukonfiguration der Projektierung - Überprüfung des Buskabel, Kabel an CPU angeschlossen, Buskabel unterbrochen - - Abwarten bis CPU vollständig hochgelaufen ist. Wenn LED weiterhin blinkt DP-Slaves überprüfen und Diagnose der DPSlaves auswerten Ereigniserkennung der CPU 315-2DP als Profibus-DP Master: Die Tabelle zeigt die Reaktion der CPU bei Unterbrechungen des Datentransfers: Ereignis: Busunterbrechung (Kurzschluss, Stecker gezogen) was passiert im Profibus -DP Master: Aufruf des OB82 mit der Meldung: Stationsausfall (kommendes Ereignis; Diagnoseadresse des DP-Slave, die dem DP-Master zugeordnet ist.) Automatisierungstechnisches Praktikum II 54

59 7.2 Fehleranalyse bei Ausfall eines DP-Slave Abb.8.2-1: Fehleranalyse bei Ausfall eines DP-Slave LED s: Auf den Slaves befinden sich zur Fehlersuche LED s, die im Fehlerfall entweder konstant leuchten oder blinken. Die jeweilige Bedeutung kann im entsprechenden Handbuch ET200L-d.pdf Kapitel 5 Diagnose nachgelesen werden. An der CPU mit integrierter DP-Schnittstelle wird nur der Busfehler mit der LED BF angezeigt. STEP 7 Software: Im Fehlerfall kann man den Diagnosepuffer auslesen oder über das Werkzeug Hardware diagnostizierten den Fehler lokalisieren. Anwenderprogramm: Bei Ausfall und Wiederkehr eines Slaves wird der Fehler im OB86 aufgerufen. In der Startinfo findet man die Diagnoseadresse des ausgefallenen Slaves. Durch Aufruf des System-Function-Call SFC 13 erhält man weitere Diagnosedaten des Slaves. (Format ist in der Norm EN festgelegt) Detailinformationen bis auf den einzelnen Kanal liefert der Standardbaustein Funktionsbaustein FB 125. Automatisierungstechnisches Praktikum II 55

60 8. Beschreibung der Aufgabenstellungen 8.1 Teilaufgaben Sie dienen zum Kennenlernen und Testen der Förderanlage und des RFID-Schreiblesekopfes. Teilaufgabe 1: Die wesentlichen Einstellungen sind im Beispielprojekt bereits vorgenommen worden. Die folgenden Erläuterungen dienen dem Gesamtverständnis, so dass Sie auch Applikationen mit Abweichungen auf Basis dieses Beispielprojektes in Betrieb nehmen können. Im Projektbaum im linken Fenster öffnen Sie den Ordner Bausteine (unterster Punkt im Projektbaum). Der Baustein OB1 repräsentiert die oberste Programmebene, welche zyklisch von der CPU abgearbeitet wird. Mit einem Doppelklick auf OB1 können Sie die Programmstruktur betrachten. Das Hauptprogramm OB1 ruft im Wesentlichen den FB10 auf. Schließen Sie den OB1 und doppelklicken Sie im Ordner Bausteine auf den FB10. Automatisierungstechnisches Praktikum II 56

61 PIB Variablentabelle mit dem FB10 Der FB 10 ordnet den Variablen nach Spezifikation (Formalparameter) die Variablen für die PIBInstanz eines Kanals (Aktualparameter) zu. Da in dem TURCK Beispielprojekt 2 Kanäle für eine BL ident -Kommunikation zur Verfügung stehen, werden zwei Instanzen des Proxy Ident Function Blocks gebildet. Die PIB-Instanz zum 1. Kanal wird mit 0 gekennzeichnet. Auch alle Variablennamen zur 1. Instanz beinhalten eine 0. Den 2. Kanal kennzeichnet entsprechend die 1 etc. Automatisierungstechnisches Praktikum II 57

62 Beobachten und Steuern mit der Variablentabelle vartable_pibx Schließen Sie den FB10 und öffnen Sie über den Ordner Bausteine die Variablentabelle vartable_pib0. Diese Tabelle gehört zur 1. Instanz des PIBs und damit zu Kanal 1. Zum Lesen der Statuswerte und Laden der Steuerwerte aktivieren Sie die Online-Verbindung zu Ihrer Steuerung (Zielsystem > Verbindung herstellen zu direkt angeschlossener CPU). Der Modus RUN wird grün markiert rechts unten im Fenster angezeigt. Passen Sie die Werte, die in der Legende durch die Punkte A bis D beschrieben werden in der Spalte Steuerwerte an, wenn Ihre Applikation vom Beispielprojekt abweicht. Hinweis Laden Sie die Werte in Ihre Steuerung (Variable steuern) über die Spalte Statuswerte (Variable beobachten) übernommen hat! und vergewissern Sie sich, dass die Steuerung die Werte A Dies ist die Anfangsadresse zu den BL ident -Prozessdaten des ersten Moduls. Die ID (Anfangsadresse) für ein zweites Modul muss 6 sein, für ein drittes 10 und ein viertes 14. Der Adressbereich für jeden einzelnen Kanal wird erst mit dem Offset (Legendenpunkt C) festgelegt. B Der Index 111 gibt an, dass die nächste Ausführung einen Datentransfer (auch Parameterdaten) zu Kanal 1 bewirkt. Der Index 112 bezieht sich auf Kanal 2. Das gilt für jedes BL ident -Modul der Station. Abweichende Indices (z. B. 113 ) erzeugen die Fehlermeldung DW#16#E7FE06xx. Diese Indices werden universell (auch Parameterdatentransfer) eingesetzt. Die Indices 101 und 102, welche laut Spezifikation speziell für Parameterdatentranfer auszuwählen sind, werden nicht mehr eingesetzt. C Dieser Offset wird zur Anfangsadresse (A) addiert. Die berechnete Adresse bezieht sich auf die Prozessdaten eines Kanals. Hier ist der Offset 0, weil vartable_pib0 zum 1. Kanal gehört. Die Automatisierungstechnisches Praktikum II 58

63 Prozessdaten für einen BL ident -Kanal betragen 2 Byte. Der entsprechende Offset in der vartable_pib1, welche zum 2. Kanal gehört ist 2. D Hier ist der Buffer-Bereich für die Lese- und Schreibdaten für die 1. Instanz (1. Kanal) angegeben. Der Speicherbedarf für die Lese- und Schreibdaten ist mit der Wahl eines PIB- 1KB auf insgesamt 1 Kilobyte begrenzt. Hier ist angegeben, dass der Sendebuffer für den 1. Kanal den Bereich 1 bis 200 belegt. Der Empfangsbuffer belegt den Bereich 201 bis 400. Für den 2. Kanal werden entsprechend die Bereiche 401 bis 600 und 601 bis 800 belegt (vergl. vartable_pib1). Von der Möglichkeit bei ausreichend großem zeitlichen Versatz den Speicherbereich von mehreren Kanälen oder abwechselnd zum Lesen und Schreiben zu nutzen, wurde hier nicht Gebrauch gemacht. E Hier kann 1, 2 oder 3 eingetragen werden, wenn nur eines von 3 möglichen Kommandos (siehe vartable_pibx: Kommando 1, WriteConfig (INIT), Kommando 2, z. B. Inventory...) ausgeführt werden soll. Da zunächst nur der Write-Config-Befehl ausgeführt werden soll, ist hier bereits 1 eingetragen. F Die hexadezimale Codierung für den Befehl Write-Config ist 0x78. G Die Änderung der Konfigurationsdaten kann laut Spezifikation durch einen Reset (0x01)(wie im Beispiel), oder mit einer Kombination aus Reset und neuen Konfigurationsdaten (0x03), ausgeführt werden. H Die Anzahl der Konfigurationsdaten, die geschrieben werden sollen. (Hier sind es 3 Konfigurationsdaten zum Datenträger, welche im nächsten Abschnitt näher beschrieben werden.) Aktivieren und Deaktivieren des Schreib-Lese-Kopfes über Konfigurationsdaten Mit dem Eintrag der Werte in E bis können Sie die Vorbereitung für das Senden von Konfigurationswerten treffen. Die Konfigurationswerte befinden sich im TURCK Beispielprojekt bereits im Sendedatenfeld der vartable_pib0. Das Sendedatenfeld ist unterhalb des Kommandobereichs der vartable_pibx (hier X = 0). Wesentliche Bedeutung hat lediglich der Wert des dritten Konfigurations-Bytes. Ein Aktivieren / Deaktivieren des Schreib-Lese-Kopfes wird über diesen Wert angefordert und mit der nächsten Initialisierung vorgenommen. Ein aktiver Schreib-Lese-Kopf erzeugt ein elektromagnetisches Feld (die Signalübertragung erfolgt z. B. mit 13,56 MHz). Bei der Initialisierung wird der Befehl Write-Config durchgeführt. Nach bereits erfolgter Initialisierung wird das Ein- und Ausschalten des Schreib-Lese-Kopfes mit dem Befehl Write-Config (0x78) und einer positiven Flanke der Steuervariablen APPL0_DB.EXECUTE vorgenommen. Gehen Sie zur Ausführung des Befehls wie beim Lesen und Schreiben vor (z. B. Schreiben auf den Datenträger / Kanal 1). Hinweis Laden Sie die Werte in Ihre Steuerung (Variable steuern) über die Spalte Statuswerte (Variable beobachten) übernommen hat! und vergewissern Sie sich, dass die Steuerung die Werte Automatisierungstechnisches Praktikum II 59

64 A und B Diese Datenfelder brauchen nicht angepasst zu werden. Ursprünglich standen die Felder für Einträge zur Anzahl der Blöcke und Anzahl der Byte pro Block des Datenträgers zur Verfügung. Behalten Sie den Wert 0x00 bei. Die Werte des aktuell eingesetzten Datenträgers werden intern eingelesen und verarbeitet. C Mit dem Wert 0x01 ist der Transmitter (Antenne) des Schreib-Lese-Kopfes aktiviert. Mit dem Wert 0x00 können Sie den Transmitter deaktivieren. Initialisierung des 1. Kanals Sie haben nun die für eine Initialisierung relevanten Einstellungen (Steuerwerte) kennengelernt. Falls Ihr BL ident -Projekt vom Beispielprojekt abweicht, haben Sie die Steuerwerte angepasst. Hinweis Laden Sie alle Werte, die in den vorausgehenden Abschnitten beschrieben wurden, in Ihre Steuerung (Variable steuern) (Variable beobachten)! Vergewissern Sie sich über die Spalte Statuswerte, dass die Steuerung die Werte übernommen hat! Nehmen Sie nun die Initialisierung vor. Achten Sie darauf, dass die Online-Verbindung zu Ihrer Steuerung aktiv ist. Der Modus RUN wird grün markiert rechts unten im Fenster angezeigt. Mit einer positiven Flanke der Steuervariablen APPL0_DB.INIT wird der Befehl Initialisierung umgesetzt. Sie erzeugen die positive Flanke, indem Sie die Variable von false auf true setzen. Tragen Sie als Steuerwert eine 1 oder true ein. Sie können die Ausführung des Befehls im Statusfeld der vartable_pib0 verfolgen. Automatisierungstechnisches Praktikum II 60

65 Die Statusvariable APPL0_DB.DONE wechselt kurzzeitig in den Zustand Busy und zeigt dann wieder Kommando ausgeführt = true an. Die fehlerfreie Ausführung wird mit APPL0_DB.ERROR = false bestätigt. Setzen Sie die Variable APPL0_DB.INIT zurück auf false, wenn die Initialisierung erfolgreich war. Mit: Variable > Steuern oder wird false wieder Statuswert. Automatisierungstechnisches Praktikum II 61

66 Schreiben auf den Datenträger / Kanal 1 Das Schreiben von 32 Byte Daten beliebigen Inhalts auf den RFID-Datenträger des 1. Kanals ist möglich, wenn Sie die Initialisierung des 1. Kanals Seite 5-13 durchgeführt haben. Wir haben in diesem Beispiel Daten gewählt, die beim anschließenden Lesen vom Datenträger / Kanal 1 Seite 5-19 leicht wiederzuerkennen sind. Das Schreiben der Daten wird mit dem Befehl Physical_Write (dt.: physikalisches Schreiben) durchgeführt. Tragen Sie den Kommandocode 0x71 zu Physical_Write in das Feld Kommando 3 der vartable_pib0 ein. Eine ausführliche Beschreibung dieses Befehlscodes finden Sie in Physical_Write Seite Achten Sie darauf, dass die Online-Verbindung zu Ihrer Steuerung aktiv ist. Der Modus RUN wird grün markiert rechts unten im Fenster angezeigt. Geben Sie für den Steuerwert APPL0_DP.CMDSEL der vartable_pib0 jetzt 3 ein, um das Kommando 3 auszuwählen. In das Sendedatenfeld tragen Sie die 32 Byte als Hexadezimale Zahlen ein. Im Anschluss an das Schreiben, werden wir das Lesen erläutern. Wir tragen die Zahlenfolge: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B... 20, die wir leicht wiedererkennen können, ein. Sie können die hexadezimalen Ziffern einstellig oder zweistellig und ohne weitere Formatangaben (B#16#..) eintragen. Der SIMATIC Manager formt in das passende Format um. A Hier wird der Code zu dem Kommando, welches als nächstes mit Kommando 3 ausgeführt werden soll, eingetragen. Der Kommandocode 0x71 steht für den Befehl zum Schreiben auf ein physikalisch vorhandenes TAG Physical_Write. B Dieses 8 Byte umfassende Datenfeld kann einen UID enthalten. Dieser UID wird immer dann mit dem UID des TAGs verglichen, wenn hier Werte 00 eingetragen wurden. Stellen Sie sicher, dass hier alle 8 Byte den Wert 00 haben, wenn Sie die UID-Vergleichsfunktion nicht ausführen möchten. Automatisierungstechnisches Praktikum II 62

67 C Hier tragen Sie die Anzahl der Byte ein, die aus dem Sendedatenfeld übertragen werden sollen. Die Anzahl der möglichen Byte hängt von der Größe des Sendedatenfeld und der Speicherkapazität des verwendeten TAGs ab. In diesem TURCK-Beispiel werden 32 Byte auf das TAG (112 Byte) geschrieben. Die Größe des Sendedatenfelds beträgt hier 200 Byte. D Über diese Adresse kann jedes Byte auf dem TAG als Anfangsadresse explizit angesprochen werden. In dem Beispiel ist die Anfangsadresse L#0 ausgewählt. E Mit diesen Attributen können einige Befehle näher spezifiziert werden. Mit dem Schreib- und Lesebefehl wird dieser Wert nicht berücksichtigt. F In diesem Sendedatenfeld, tragen Sie die Daten ein, mit denen Sie Ihr TAG beschreiben wollen. Hinweis Laden Sie alle Werte im Feld Steuerung, Kommando 3 und Sendedatenfeld in Ihre Steuerung (Variable steuern) (Variable beobachten) und vergewissern Sie sich über die Spalte Statuswerte, dass die Steuerung die Werte übernommen hat! Mit einer positiven Flanke der Steuervariablen APPL0_DB.EXECUTE wird der Befehl Physical_Write umgesetzt. Sie erzeugen die positive Flanke, indem Sie die Variable von false auf true setzen. Tragen Sie als Steuerwert eine 1 oder true ein. A Physical_Write erfolgt mit der positiven Flanke (Wechsel von false-> true oder 0->1) Mit: Variable > Steuern oder wird der Befehl Physical_Write ausgeführt. Sie können die Ausführung des Befehls im Statusfeld der vartable_pib0 verfolgen. Die Statusvariable APPL0_DB.DONE wechselt kurzzeitig in den Zustand Busy und zeigt dann wieder Kommando ausgeführt = true an. Die fehlerfreie Ausführung wird mit APPL0_DB.ERROR = false bestätigt. Setzen Sie die Variable APPL0_DB.EXECUTE zurück auf false, wenn das Schreiben erfolgreich war. Mit: Variable > Steuern oder wird false wieder Statuswert. Automatisierungstechnisches Praktikum II 63

68 Lesen vom Datenträger / Kanal 1 In diesem Abschnitt wird das Lesen von 32 Byte Daten beliebigen Inhalts von ihrem RFID- Datenträger erläutert. Das Lesen vom Datenträger des 1. Kanals ist möglich, wenn Sie die Initialisierung des 1. Kanals Seite 5-13 durchgeführt haben. Im vorausgehenden Abschnitt haben Sie Daten (beliebig) mit dem Physical_Write -Befehl auf den Datenträger geschrieben. Dieselben Daten werden Sie in diesem Abschnitt mit dem Physical_Read -Befehl (dt.: physikalisches Lesen) vom Datenträger lesen. Tragen Sie den Kommandocode 0x70 zu Physical_Read in das Feld Kommando 3 der vartable_pib0 ein. Achten Sie darauf, dass die Online-Verbindung zu Ihrer Steuerung aktiv ist. Der Modus RUN wird grün markiert rechts unten im Fenster angezeigt. Geben Sie für den Steuerwert APPL0_DP.CMDSEL der vartable_pib0 jetzt 3 ein, um das Kommando 3 auszuwählen. A Hier wird der Code zu dem Kommando eingetragen, das als nächstes mit Kommando 3 ausgeführt werden soll. Der Kommandocode 0x70 steht für den Befehl zum Lesen von einem physikalisch vorhandenen TAG Physical_Read. B Dieses 8 Byte umfassende Datenfeld kann einen UID enthalten. Dieser UID wird immer dann mit dem UID des TAGs verglichen, wenn hier Werte 00 eingetragen wurden. Stellen Sie sicher, dass hier alle 8 Byte den Wert 00 haben, wenn Sie die UID-Vergleichsfunktion nicht ausführen möchten. C Hier tragen Sie die Anzahl der Byte ein, die in das Empfangsdatenfeld übertragen werden sollen. Die Anzahl der möglichen Byte hängt von der Größe des Empfangsdatenfelds und der Speicherkapazität des verwendeten TAGs ab. In diesem TURCK-Beispiel werden 32 Byte von dem TAG (112 Byte) gelesen. Die Größe des Empfangsdatenfelds beträgt hier 200 Byte. D Über diese Adresse kann jedes Byte auf dem TAG als Anfangsadresse explizit angesprochen werden. In dem Beispiel ist die Anfangsadresse L#0 ausgewählt. E Mit diesen Attributen können einige Befehle näher spezifiziert werden. Mit dem Schreib- und Lesebefehl wird dieser Wert nicht berücksichtigt Automatisierungstechnisches Praktikum II 64

69 Hinweis Laden Sie alle Werte im Feld Steuerung und Kommando 3 in Ihre Steuerung (Variable steuern) und vergewissern Sie sich über die Spalte Statuswerte (Variable beobachten), dass die Steuerung die Werte übernommen hat! Mit einer positiven Flanke der Steuervariablen APPL0_DB.EXECUTE wird der Befehl Physical_Read umgesetzt. Sie erzeugen die positive Flanke, indem Sie die Variable von false auf true setzen. Tragen Sie als Steuerwert eine 1 oder true ein. A Physical_Read erfolgt mit der positiven Flanke (Wechsel von false-> true oder 0->1) Mit: Variable > Steuern oder wird der Befehl Physical_Read ausgeführt. Sie können die Ausführung des Befehls im Statusfeld der vartable_pib0 verfolgen. Die Statusvariable APPL0_DB.DONE wechselt kurzzeitig in den Zustand Busy und zeigt dann wieder Kommando ausgeführt = true an. Die fehlerfreie Ausführung wird mit APPL0_DB.ERROR = false bestätigt. Die Länge der empfangenen Daten ist hier APPL0_DB.TRLEN = 32. Im Empfangdatenfeld der vartable_pib0 finden Sie die vom TAG gelesenen Daten: Automatisierungstechnisches Praktikum II 65

70 Setzen Sie die Variable APPL0_DB.EXECUTE zurück auf false, wenn das Lesen erfolgreich war. Mit: Variable > Steuern oder wird false wieder Statuswert. Automatisierungstechnisches Praktikum II 66

71 Teilaufgabe 2: Das Band der Transferstrecke soll über Taster START eingeschaltet werden. Über Taster STOP soll das Band ausgeschaltet werden. Desweiteren soll das Band bei Betätigung des Not-Aus- Schalters in jedem Fall stoppen. Zusätzlich sollen die jeweiligen Leuchten am Bedienpult die entsprechenden Zustände anzeigen. Als weitere Funktion der Anlage soll zusätzlich zum Vorwärtslauf des Transportbands ein Rückwärtslauf realisiert werden. Dies kann zum Beispiel als Bedingung Halten des START- Tasters für einige Sekunden umgesetzt werden. Teilaufgabe 3: Teilaufgabe 2 soll derart erweitert werden, dass bei Betrieb der Anlage das Stapelmagazin Transportteile auf das Band schleust, welche an der Lichtschranke des RFID-Moduls für einige Sekunden abgestoppt werden. Das Stapelmagazin soll dabei immer dann ein weiteres Teil auf das Band schleusen, wenn das vorherige Teil die Lichtschranke des RFID-Moduls vollständig passiert hat. Das Stapelmagazin darf keine Teile auf das Band schleusen, solange die Lichtschranke an der Aussortierbahn des RFID-Moduls unterbrochen ist. Automatisierungstechnisches Praktikum II 67

72 8.2 Beschreibung des Betriebsverhaltens der Förderanlage Das Band der Transferstrecke soll über Taster START eingeschaltet werden. Über Taster STOP soll das Band ausgeschaltet werden. Desweiteren soll das Band bei Betätigung des Not-Aus- Schalters in jedem Fall stoppen. Zusätzlich sollen die jeweiligen Leuchten am Bedienpult die entsprechenden Zustände anzeigen. Das Stapelmagazin wird mit RFID-Transportteilen bestückt und schleust diese auf das Transportband der Transferstrecke. Die Lichtschranke am Stapelmagazin registriert dabei, ob ein Teil zum Ausschieben vorhanden ist. Die RFID-Chips, welche jeweils mit einer Zahl von 1 bis 8 beschrieben sind, werden am RFID- Schreib-Lese-Kopf abgestoppt und der Inhalt des Chips ausgelesen. Aufgrund der Schalterstellung des Schlüsselschalters am Bedienpult der Transferstrecke sollen entweder die Werkstücke, welche mit einer geraden Zahl beschrieben sind, aussortiert werden oder jene, die mit einer ungeraden Zahl beschrieben sind. Nichtaussortierte Teile sollen den RFID-Sensor passieren. Das Stapelmagazin soll dabei immer dann ein weiteres Teil auf das Band schleusen, wenn das vorherige Teil die Lichtschranke des RFID-Moduls vollständig passiert hat bzw. aussortiert wurde. Das Stapelmagazin darf keine Teile auf das Band schleusen, solange die Lichtschranke an der Aussortierbahn des RFID-Moduls ausgelöst ist. Dies würde bedeuten, dass die Aussortierbahn voll ist und daher vorerst keine weiteren Teile über die Transferstrecke mehr angeliefert werden sollen. Automatisierungstechnisches Praktikum II 68

73 9. Beschreibung der Transferstrecke MPS Transfersystem Bedienungsanleitung Station Transferstrecke Bestell-Nr. C93100 Automatisierungstechnisches Praktikum II 69

74 9.1 Allgemeine Sicherheitshinweise Bestimmungsgemäße Verwendung Diese Anlage ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich Automatisierung und Kommunikation entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die in den begleitenden Bedienungsanleitungen beschrieben sind, beachten Umgang mit dem System Gefahren beim Umgang mit der Maschine Die Anlage ist nach dem Stand der Technik und den anerkannten sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei ihrer Verwendung Gefahren für Leib und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen an der Anlage oder an anderen Sachwerten entstehen. Die Anlage ist daher nur zu benutzen für die bestimmungsgemäße Verwendung in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand. Störungen, welche die Sicherheit beeinträchtigen können, sollten beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt werden und sind umgehend zu beseitigen Sicherheitsmaßnahmen im Normalbetrieb Betreiben Sie die Anlage nur dann, wenn alle Schutzeinrichtungen voll funktionsfähig sind. Überprüfen Sie zumindest vor Betriebsbeginn die Anlage auf äußerlich erkennbare Schäden und auf Funktionsfähigkeit der Sicherheitseinrichtungen. Nicht in die laufende Station greifen. Vor Schaltungsaufbau, Schaltungsabbau und Schaltungsumbau: Druckluftversorgung und Stromversorgung abschalten. Allgemeine Sicherheitsbestimmungen beachten: DIN und VDE Gefahren durch elektrische Energie Nach Beendigung der Wartungsarbeiten sind die Sicherheitseinrichtungen auf Funktion zu überprüfen. Nur eine Fachkraft mit elektrischer oder elektronischer Ausbildung darf Arbeiten an der elektrischen Versorgung ausführen. Automatisierungstechnisches Praktikum II 70

75 Die Klemmenkästen sind stets verschlossen zu halten. Der Zugang ist nur unter Aufsicht einer Ausbildungsperson erlaubt. Elektrische Grenztaster bei der Fehlersuche nicht von Hand betätigen. Werkzeug benutzen. Nur Kleinspannung 24 VDC verwenden Gefahren durch pneumatische Energie Durch Druckluft abspringende Schläuche können Unfälle verursachen. Sofort Druck wegnehmen. Vorsicht! Beim Einschalten der Druckluft können Zylinder selbsttätig aus bzw. einfahren. Kein Entkuppeln der Schläuche unter Druck. Ausnahme: Fehlersuche. Halten Sie dann das Schlauchende fest. Zulässigen Arbeitsdruck nicht überschreiten. Siehe Datenblätter. Kennzeichnung des Bedienelementes des Kompressors Organisatorische Maßnahmen Schulungsbetrieb Die auszubildende Personen dürfen nur unter Aufsicht einer erfahrenen Person oder dem/der Ausbilder/in an der Maschine arbeiten. Die Tätigkeiten zur Störungssuche und -beseitigung werden von der ausbildenden Person kontrolliert. Sicherheitsaspekte sollten hierbei besonders beachtet werden. Automatisierungstechnisches Praktikum II 71

76 Sicherheitssymbole In dieser Betriebsanleitung werden folgende Benennungen und Zeichen für Gefährdungen verwendet: Dieses Symbol bedeutet eine unmittelbar drohende Gefahr für das Leben und die Gesundheit von Personen. Das Nichtbeachten dieses Symbols hat schwere gesundheitsschädliche Auswirkungen zur Folge, die sogar zu lebensgefährlichen Verletzungen führen können. Dieses Symbol gibt wichtige Informationen für den sachgerechten Umgang mit der Maschine. Das Nichtbeachten dieses Symbols kann zu Störungen an der Maschine oder in deren Umgebung führen. Unter diesem Symbol erhalten Sie Anwendungstipps und besonders nützliche Hinweise. Sie helfen Ihnen, alle Funktionen an Ihrer Maschine optimal zu nutzen. Automatisierungstechnisches Praktikum II 72

77 9.1.4 Sichtprüfung Die Sichtprüfung muss vor jeder Inbetriebnahme durchgeführt werden! Überprüfen Sie vor dem Start der Station: die elektrischen Anschlüsse den korrekten Sitz und den Zustand der Druckluftanschlüsse die mechanischen Komponenten auf sichtbare Defekte (Risse, lose Verbindungen usw.) Beseitigen Sie entdeckte Schäden vor dem Start der Station! Bedienung Die Bedienung beschreibt die zum Betrieb notwendigen Bediengeräte und deren Anschlüsse. Die Funktionen der Bediengeräte sind für den Anwender frei programmierbar und im Auslieferungszustand nicht zugewiesen. Die folgenden Bedienhinweise verstehen sich somit als allgemeingültig Allgemeine Bedienhinweise Die Bedienung verlangt einige Regeln die zwingend einzuhalten sind. Wird gegen diese Regeln verstoßen, sind Fehler im Ablauf möglich. Gefahren für die körperliche Gesundheit sind ebenfalls nicht auszuschließen Verhaltensvorgaben Während des Betriebs ist das Eingreifen von Hand verboten. Das Abziehen jeglicher Kabelverbindung unter Spannung ist verboten. Wasser jeglicher Art ist fernzuhalten Bedienungsvorgaben Die Transfersysteme dürfen nur von eingewiesenen Personen bedient werden. Die Bedienung ist nach der Bedienungsanleitung vorzunehmen. Ein unkontrolliertes Drücken der verschiedenen Schalter/Taster aller Bediengeräte ist zu unterbinden. Automatisierungstechnisches Praktikum II 73

78 9.2 Einleitung Allgemeines zum MPS-Transfersystem Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Die Transferstrecke und die Module des MPS-Transfersystems ermöglichen eine, an der betrieblichen Realität ausgerichtete, Aus- und Weiterbildung. Die Hardware setzt sich aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten zusammen. In Lernprojekten können die realen Projektphasen geschult werden. Hierzu gehören: Planung Montage Programmierung Inbetriebnahme Betrieb Fehlersuche MPS Transfersystem mit Modulen Das Transfersystem ist ein modulares System, welches aus 2 wesentlichen Bestandteilen besteht. Zum einen die Transferstrecke, welche mit verschiedenen Antriebskonzepten(hier DC-Motor) bestückt werden kann und zum anderen die darauf aufbauenden Module, welche mit automatisierten Einheiten Themen wie Sensorik, elektrisches Positionieren, Handling, Montage, Camera inspection, Barcode scanning, RFID und vielen anderen aufgreifen. Vorhandene Systeme: Abb : Aufbau Transfersystem Automatisierungstechnisches Praktikum II 74

79 Erweiterungen der Transferstrecke mit Funktionsmodulen Wird die Transferstrecke mit Werkstücken betrieben, kann diese mit verschiedenen Modulen erweitert werden. Die Module bilden komplette automatisierte Einheiten und lassen sich einfach auf einer Transferstrecke integrieren. Mit Themen wie Positionieren, Montage, Camera inspection und RFID bietet das MPS Transfersystem eine ideale Plattform für Projekte. Modulübersicht Je Transferstrecke können 3 Module verwendet werden. Alle Module werden standardmäßig über E/A angesteuert. Die Ausnahmen sind das Modul RFID das nur über Profibus an steuerbar ist und das Modul Kamera/Inspektion welches mit Ethernet und über E/A an steuerbar ist. Eine genaue Beschreibung der Module ist in den jeweiligen Bedienungsanleitungen der Module einzusehen. Bez. BMK Modul Beschreibung/Funktion C93200 STE Stapelmagazin mit E/A Das Modul vereinzelt Werkstücke aus einem Magazin. C93203 BPE Bohrlochprüfung mit E/A Das Modul überprüft, ob an Werkstücken eine Bohrung vorhanden ist. Dazu wird ein Prüfstift in das Werkstück eingeschoben(mit Hubmagnet). Das Erreichen der Endlage des Prüfstiftes wird mit einem induktiven Näherungsschalter überwacht. C93206 WDE Wenden mit E/A Das Modul wendet Werkstücke. Die Werkstücke werden auf dem Transportband von einem optischen Reflexlichttaster erkannt. Ein Linearschlitten, Schwenkzylinder und Lineargreifer kommen in dem Modul zum Einsatz. C93212 HME Messen analog mit E/A Das Modul überprüft die Werkstückhöhe. Die Werkstücke werden auf dem Transportband von einem optischen Reflexlichttaster erkannt. Ein zweiter optischer Sensor ist über dem Werkstück angebracht. Der Messbereich des Sensors beträgt 0 30 mm mit Analogausgang 0-10V und 2 PNP Schalt- Ausgängen. Die Schaltausgänge lassen sich über Teach-in frei einstellen. Automatisierungstechnisches Praktikum II 75

80 Bez. BMK Modul Beschreibung/Funktion C93221 ASE Ausschieben pneumatisch mit E/A C93224 ARD RFID mit Profibus DP Das Modul sortiert Werkstücke auf eine Rutsche aus. Die Werkstücke werden auf dem Transportband von einem optischen Reflexlichttaster erkannt. Mit einem zweiten Sensor (optisch, induktiv oder kapazitiv möglich) über dem Werkstück wird erkannt, ob das Werkstück auf die Rutsche aussortiert werden muss. Das Aus-sortieren erfolgt mit einem Schieber, der von einem pneumatischen Linearzylinder angetrieben wird. Das Modul sortiert Werkstücke auf eine Rutsche aus. Die Werkstücke werden auf dem Transportband von einem optischen Reflexlichttaster erkannt. Mit einem Schreib- Lesekopf werden die Daten aus dem RFID Chip des Werkstückes ausgelesen und überprüft. Nach unterschiedlichen Kriterien können die Werkstücke mit neuen Daten beschrieben werden und dann auf die Rutsche aussortiert oder mit dem Band weitergeleitet werden. Das Aussortieren erfolgt mit einem Schieber, der von einem pneumatischen Linearzylinder angetrieben wird. C93225 AKE Kamera Inspektion Das Modul sortiert Werkstücke auf eine Rutsche aus. Die Werkstücke werden auf dem Transportband von einer intelligenten Farbkamera, mit integrierter Beleuchtung, erkannt und abhängig von unterschiedlichsten Kriterien auf die Rutsche aussortiert. Das Aussortieren erfolgt mit einem Schieber, der von einem pneumatischen Linearzylinder angetrieben wird. Automatisierungstechnisches Praktikum II 76

81 Werkstücke Die Werkstück-Grundkörper bestehen aus zylindrischen Körpern mit 40mm ø und 25mm Höhe. Es stehen jeweils 4 Zylinder mit den Farben rot, schwarz und weiß zur Verfügung. Abb : Werkstücke Die Werkstücke für RFID-Anwendung bestehen aus einem zylindrischen weißen Körper mit 40mm ø, 25mm Höhe und einem RFID-Chip. Ein Werkstückträgersatz besteht aus je 12 Zylindern. Abb : RFID - Werkstück Automatisierungstechnisches Praktikum II 77

82 9.3 Aufbau und Funktion Die Transferstrecke Die Transferstrecke wird über einen DC-Motor angetrieben. Die Länge der Transferstrecke beträgt 700 mm mit einer Breite von 80 mm. Abb : Transferstrecke Frontalansicht Position Beschreibung Position Beschreibung 1 Leerplatte 4 Not-Halt 2 Motorregler DC 5 Bedienfeld 3 Mini-Terminal Automatisierungstechnisches Praktikum II 78

83 Abb : Transferstrecke Rückansicht Position Beschreibung Position Beschreibung 1 Gurtband 80mm Breite 5 Pneumatikverteiler Länge Transferstrecke 700mm 2 Ausgangslichtschranke 6 Eingangslichtschranke 3 Umlenkung 7 Antriebskopf 4 Modulverteiler für die Anbindung an Funktionsmodule 8 Antriebsmotor DC Automatisierungstechnisches Praktikum II 79

84 9.3.2 DC Antriebsmotor Abb : DC Motor Pos. Bezeichnung Beschreibung/Funktion 1 Achse Achse DC Motor 2 Kupplungsscheibe Kupplungsscheibe 3 Kupplungsklaue Kupplungsklaue 10mm 4 Gewindestift Gewindestift M4x6 Automatisierungstechnisches Praktikum II 80

85 9.3.3 Elektrische Verbindungen DC Motor Pos. Abb : Elektrische Verbindungen bei DC Motorvariante Beschreibung/Funktion 1 Steckverbindung Motor 2 24 V Spannungsversorgung 3 Bedienfeld (Rückseite) Für den Betrieb mit DC - Motor ist ein 2 Quadranten Antriebsregler verfügbar. Mit dem 2 Quadranten Antriebsregler ist rechts- und linkslauf möglich. Der Regler wird direkt über E/A angesteuert. Mit den auf dem Regler enthaltenen Tastern lässt sich der angeschlossene Antrieb während der Inbetriebnahme oder bei Wartung und Diagnose auch einfach manuell steuern. Automatisierungstechnisches Praktikum II 81

86 Abb : Systemüberblick 2Q Motorregler Automatisierungstechnisches Praktikum II 82

87 Anschlüsse am Mini Terminal Eingänge Beschreibung Abb : Signalzuordnung Klemmenbezeichnung auf Mini - Terminal Mini - Terminal Einlauf Werkstück 1B1 IN 0/XS0 Optional 1B2 IN 1/XS2 Auslauf Werkstück 1B3 IN 2/XS4 Not - Halt S5 IN 3/XS6 Ausgänge Beschreibung Klemmenbezeichnung auf Mini Terminal Mini - Terminal Motor rechtslauf 1K1_A1 OUT 0/XS1 Motor linkslauf 1K1_A2 OUT 1/XS3 Motor langsam 1K1_A3 OUT 2/XS5 Motorstopp 1K1_A4 OUT 3/XS7 Sub D Buchse an Mini Terminal Automatisierungstechnisches Praktikum II 83

88 PIN 1 IN 0 2 OUT 0 3 IN 1 4 OUT 1 5 IN 2 6 OUT 2 7 IN 3 8 OUT VDC 14 GND 15 GND Mini Terminal Verbindung zur Rückseite Bedienelement Die Anbindung des Mini Terminals erfolgt über ein x poliges Kabel an die Rückwand des Bedienelementes (Buchse X6). Spannung für das Bedienpanel und die weiteren Funktionen werden über ein SysLinkkabel zugeführt. Abb : Verkabelung der Transferstrecke Automatisierungstechnisches Praktikum II 84

89 Pos. Beschreibung 1 Anschluss für ein Modul / auf SysLink Pos.5 verdrahtet / Belegt Bit Anschluss für ein weiteres Modul / auf SysLink Pos.5 verdrahtet / belegt Bit Klemmleiste für Bandmodul / auf SysLink Pos. 6 verdrahtet / belegt Bit Motoranschluss / 15 pol Sub D ist parallel zu Klemmleiste Pos. 3 verdrahtet 5 SysLink für Module Pos 1 und 2 kann an eine Steuerung angeschlossen werden (8E/A) 6 SysLink für Bandmodul (belegt Bit 4-7) und Bedienfeld (belegt Bit 0-3) 7 Bedienfeld von vorne / wird auf SysLink Pos. 6 Verdrahtet 8 Miniterminal Motor Automatisierungstechnisches Praktikum II 85

90 Lichtschranken und Not Aus am Mini Terminal Abb : Lichtschranken und Not Aus Die Lichtschranken und der Not-Halt Druckschalter werden an die Steckplätze des Mini-Terminals angeschlossen. Die Sensoren am Bandanfang und Bandende sind als Lichtleiter Einweglichtschranken ausgeführt. Die Lichtleiterhalter lassen sich einfach am Bandprofil befestigen und je nach Einsatz justieren. Der Anschluss des Not Halts erfolgt ebenfalls an den Mini Terminal. Automatisierungstechnisches Praktikum II 86

91 Abb : Not Halt an Mini Terminal Der Not-Halt (E-Stopp) wird am PIN7 (Bit 7) am Mini Terminal angeschlossen. Die Klemmen 1 für 24 V und die Klemme 4 für das Signal werden belegt. Wird der Not-Halt Druckschalter an das Mini Terminal angeschlossen, kann dieser Digitale Eingang in einem SPS-Programm ausgewertet werden. Reflex-Lichttaster justieren (Werkstückerkennung Bandanfang/Bandende) Der Reflex-Lichttaster wird zum Werkstücknachweis am Bandanfang und am Bandende der Transportstrecke eingesetzt. An ein Lichtleitergerät werden flexible Lichtleiter angeschlossen. Das Lichtleitergerät arbeitet mit sichtbarem Rotlicht. Das vom Werkstück reflektierte Licht wird nachgewiesen. Unterschiedliche Oberflächen und Farben der Werkstücke ändern den Reflexionsgrad. Voraussetzungen Lichtleitergerät montiert. Elektrischer Anschluss des Lichtleitergerätes hergestellt. Netzgerät eingeschaltet. Automatisierungstechnisches Praktikum II 87

92 Vorgehen 1. Schrauben Sie den Lichtleiterkopf in die Aufnahme. Der Lichtleiterkopf soll bündig mit der Leitplanke des Transferbandes montiert werden. 2. Montieren Sie die beiden Lichtleiter am Lichtleitergerät. 3. Legen Sie ein schwarzes Werkstück auf die Transportstrecke. 4. Drehen Sie evtl. mit einem kleinen Schraubendreher an der Einstellschraube, bis die Schaltzustandsanzeige (LED) einschaltet. Hinweis Maximal 12 Umdrehungen der Einstellschraube sind zulässig. Kontrollieren Sie die Einstellung durch Einlegen schwarzer, roter und silberner Werkstücke. Alle Werkstücke müssen sicher erkannt werden Anschlussmöglichkeiten und Simulation einer Transferstrecke Die Transferstrecke besitzt mehrere Komponenten die bei der Inbetriebnahme angeschlossen werden müssen. Die Vorgehensweise hierzu ist in den folgenden Kapiteln beschrieben Pneumatische Inbetriebnahme Der mechanische Aufbau muss erfolgt und abgeschlossen sein. Zu Beginn ist die Transferstrecke an das pneumatische System des Raumes anzuschließen. Der Kupplungsstecker (1) für die Luftdruckversorgung besitzt eine Nennweite von 6mm. Die Pneumatikverteileranschlüsse (2) für die Luftdruckversorgung der Funktionsmodule besitzen einen Nennweite von 5mm. Es stehen 5 Verteileranschlüsse zur Verfügung. Abb : Transfersystem mit Luftdruckanschlüssen Automatisierungstechnisches Praktikum II 88

93 Anschlussbelegung Rückseite Bedienfeld Transportsystem Auf der Rückseite des Bedienfeldes befinden sich die Anschlussbuchsen um das Bedienfeld mit - dem Mini-Terminal auf der Frontseite des Transportsystems, - dem I/O Simulator I/OSim, - einem Automatisierungsgerät (SPS), - und der zweiten Anschlussbox auf der Rückseite des Transportsystems zu verbinden. Abb : Anordnung der D Sub und SysLink Buchsen Verbindung X6 SysLink Buchse zum Mini Terminal: Die Verbindung zwischen Mini Modul und X6 SysLink Buchse erfolgt über ein 15 poliges Kabel mit der Festo Bestellnr Das Kabel ist gekennzeichnet mit X6 Mini - Modul. Die Buchse für den Anschluss an das Mini Modul besitzt die Festo Bestellnr. KMPV-15-0, B0. Automatisierungstechnisches Praktikum II 89

94 Verbindung X1 SysLink Buchse zum I/O Simulator: Die Verbindung zwischen I/O Simulator und X1 SysLink Buchse erfolgt über ein X1 I/OSim. Das Kabel besitzt zwei SysLink Anschlüsse und hat die Festo Bestellnr Verbindung X1 SysLink Buchse zum Automatisierungsgerät (E/A s SPS): Die Verbindung zwischen der X1 SysLink Buchse und den Ein-/Ausgägen der SPS wird mit dem Kabel X1- SPS Kabel realisiert. Die Kabelbelegung finden Sie in Kapitel Kabel Bestellnr. Festo Input/Output Simulator I/OSim Aufbau Abb : I/OSim I/OSim ist eine Schalter- und Signalbox. Der Einsatz als Bedienelement in industrieller Umgebung ist nicht vorgesehen, außer zeitlich begrenzt als Inbetriebnahmehilfsmittel. Funktion Das Gerät dient zum Erzeugen und Visualisieren von digitalen 24 VDC Signalen, wie sie in der SPS Steuerungstechnik üblich sind. Betriebsart SPS Simulation In dieser Betriebsart wird I/OSim benutzt, um eine später geplante SPS zunächst zu simulieren. Durch das Betätigen der Schalter werden Ventile und Relais der aufgebauten Hardware (Transportsystem) angesteuert. An den LED s werden die Eingangssignale angezeigt. Automatisierungstechnisches Praktikum II 90

95 Bedienung - Legen Sie einen Pappaufleger PLCsim (Programmable Logic Controller) auf. - Versorgen Sie das Gerät mit 24 VDC Spannung. Verwenden Sie hierzu das beigelegte Kabel Versorgung Simulator. Wenn die Versorgungsspannung korrekt vorhanden ist, leuchtet die grüne LED Power. - Verbinden Sie I/OSim mit dem SysLink Kabel X1 I/OSim mit der SysLink Buchse X1 auf der Rückseite des Bedienfeldes (Transportsystem). Funktion der Schalter und LEDs Schalter Strobe Schalter Bit 0 bis Bit 7 LEDs Bit 0 bis Bit 7 Strobe ist der Freigabeschalter für die Schalter Bit 0 bis Bit 7. Um auf den Schaltern Bit 0 bis Bit 7 Signale erzeugen zu können, muss der Schalter Strobe nach links gestellt werden. Sollen die Signale, die an den Schaltern Bit 0 bis Bit 7 eingestellt sind, gleichzeitig zu einem definierten Zeitpunkt ausgegeben werden, so kann dies durch Drücken des Schalters Strobe aus der Mittellage nach rechts erreicht werden. Mit diesen Schaltern können einzelne Ausgangssignale gesetzt oder Bitmuster erzeugt werden, wenn der Schalter Strobe entweder links steht oder nach rechts getastet wird. Die LEDs zeigen den Zustand der Sensoren der angeschlossenen Hardware an. Technische Daten Betriebsspannung 24 VDC Signalspannung 24 VDC Schnittstelle SysLink, IEEE488 Schalter 9, tastend/rastend Verbindungskabel zwischen Rückseite X1 I/Osim Bedienfeld SysLink Buchse X1 und SysLink Buchse an I/OSim (Festo-Bestellnr ) LEDs Automatisierungstechnisches Praktikum II 91

96 Pinbelegung X1 I/Osim - Kabel beim Anschluss an X1 Buchse Transportsystem X1 I/OSim Ein- /Ausgänge an I/OSim Funktion Kabel X1 Eingang I/Osim Ausgang I/OSim Beschreibung PIN 1 Bit Taster START von Bedienfeld aktiv High PIN 2 Bit Taster STOP von Bedienfeld aktiv Low PIN 3 Bit Schlüsselschalter Stellung waagerecht : Ausgang= aktiv Low ; Stellung senkrecht : Ausgang= aktiv High PIN 4 Bit Taster RESET von Bedienfeld aktiv High PIN 5 Bit Lichtleiter/-schranke an Bandeingang links von Bedienfeld, Einlauf Werkstück, aktiv Low PIN 6 Optional Nicht belegt PIN 7 Bit Lichtleiter/-schranke an Bandausgang rechts von Bedienfeld, Auslauf Werkstück, aktiv Low PIN 8 Bit Emergency Stop Not Aus - Rasttaster aktiv Low PIN V Versorgungsspannung PIN Frei PIN V Versorgungsspannung PIN V Versorgungsspannung PIN Bit 0 Leuchte an Bedienfeldtaster START PIN Bit 1 Leuchte an Bedienfeldtaster RESET PIN Bit 2 Leuchte Q1 auf Bedienfeld PIN Bit 3 Leuchte Q2 auf Bedienfeld PIN Bit 4 Motor Rechtslauf PIN Bit 5 Motor Linkslauf PIN Bit 6 Motor langsam, Ausgang High Motor schnell, Ausgang Low PIN Bit 7 Motor Stopp PIN V Versorgungsspannung PIN Frei PIN V Versorgungsspannung PIN Frei Automatisierungstechnisches Praktikum II 92

97 X1 SPS Kabel Abb : 21 poliges I/O Kabel Aufbau 21-poliges Kabel mit Aderquerschnitt 0,34 mm². An einer Seite ist ein 24-poliger Steckverbinder angebracht. An der anderen Seite sind die Adern offen und mit Aderendhülsen ausgestattet. Die Anschlüsse 9 und 10, 21 und 22, 23 und 24 sind dabei jeweils zusammengefasst. Automatisierungstechnisches Praktikum II 93

98 Funktion Das I/O Kabel verbindet das Transportsystem mit den Ein-/Ausgängen einer SPS. Es können 16 I/O Signale übertragen werden. Technische Daten Elektrik Adern 21 Querschnitt 0,34 mm 2 Steckertyp Amphenol 24 polig Aderfarben und Pinbelegung Pin Signal Aderfarbe Funktion 01 Bit 0 weiß Leuchte an Bedienfeldtaster START 02 Bit 1 braun Leuchte an Bedienfeldtaster RESET 03 Bit 2 grün Leuchte Q1 auf Bedienfeld 04 Bit 3 gelb Leuchte Q2 auf Bedienfeld 05 Bit 4 grau Motor Rechtslauf 06 Bit 5 rosa Motor Linkslauf 07 Bit 6 blau Motor langsam, Ausgang High Motor schnell, Ausgang Low 08 Bit 7 rot Motor Stopp 09 schwarz 24V Versorgung rosa - braun 0V Versorgung 12 violett 0V Versorgung 13 Bit 0 grau - rosa Taster START von Bedienfeld aktiv High 14 Bit 1 rot blau Taster STOP von Bedienfeld aktiv Low 15 Bit 2 weiß grün Schlüsselschalter Stellung waagerecht : Ausgang= aktiv Low Stellung senkrecht : Ausgang= aktiv High 16 Bit 3 braun grün Taster RESET von Bedienfeld aktiv High 17 Bit 4 weiß gelb Lichtleiter/-schranke an Bandeingang links von Bedienfeld, Einlauf Werkstück, aktiv Low 18 Bit 5 gelb braun Nicht belegt 19 Bit 6 weiß grau Lichtleiter/-schranke an Bandausgang rechts von Bedienfeld, Auslauf Werkstück, aktiv Low 20 Bit 7 grau braun Emergency Stop Not Aus - Rasttaster aktiv Low 21 weiß rosa 24V Versorgung weiß blau 0V Versorgung 24 Automatisierungstechnisches Praktikum II 94

99 10. Beschreibung des Stapelmagazins Automatisierungstechnisches Praktikum II 95

100 10.1 Technische Daten Automatisierungstechnisches Praktikum II 96

101 10.2 Aufbau und Funktion Das Modul Stapelmagazin Die Aufgabe des Modul Stapelmagazin ist es Werkstücke ø 40mm in einem Magazin zur Verfügung stellen (max. 10 Stück) Werkstücke aus Magazinrohr vereinzeln Werkstück aus Modul ausschieben und auf dem Transferband zur Verfügung stellen Abbildung 0-1: Modul Stapelmagazin Automatisierungstechnisches Praktikum II 97

102 Funktion Das Model Stapelmagazin ist mit einem doppelt wirkenden Zylinder ausgestattet. Wird ein Werkstück in das Magazinrohr eingebracht, werden diese von einem Reflexlichttaster erkannt. Der pneumatische Zylinder besitzt eine Kulisse die jeweils ein Werkstück aus dem Magazinrohr vereinzelt und diesen auf das Transferband ausschiebt Ablaufbeschreibung Startvorrausetzung: Es muss sich mindestens 1 Werkstück im Magazinrohr befinden. Ausgangsstellung: Ausschiebezylinder muss sich in der hinteren Endlage befinden. Ablauf: 1. Wird ein oder mehrere Werkstücke in das Magazinrohr eingebracht und der Reflexlichttaster erkennt das Werkstück kann ein Automatikablauf gestartet werden. 2. Der Ausschiebezylinder wird ausgefahren und das Werkstück wird auf das Transferband ausgeschoben. 3. Der Ausschiebezylinder fährt zurück in seine Endstellung. Automatisierungstechnisches Praktikum II 98

103 Elektrische Anschlüsse Anschlüsse am Miniterminal Abbildung 0-2: Signalzuordnung Automatisierungstechnisches Praktikum II 99

104 10.3 Inbetriebnahme Das Modul Stapelmagazin wird vormontiert ausgeliefert. Sie erhalten das Stapelmagazin und das Magazinrohr einzeln verpackt geliefert Arbeitsplatz Zur Inbetriebnahme des Moduls Stapelmagazin benötigen Sie: das Modul Stapelmagazin ein Transferband für die Montage des Moduls ein Verbindungskabel für die Mini-Terminals ein Netzgerät 24 V DC, 4,5 A eine Druckluftversorgung mit 600 kpa (6 bar) Automatisierungstechnisches Praktikum II 100

105 Mechanischer Aufbau Alle Komponenten, Verschlauchungen und Verkabelungen sind eindeutig gekennzeichnet, so dass ein Wiederherstellen aller Verbindungen problemlos möglich ist. Grafiken für die pneumatischen und elektrischen Verbindungen sind im Handbuch des Transfersystems aufgeführt Montage von Modulen Die Montage eines Moduls ist sehr einfach. Zuerst werden 2 Nutensteine M5 in die vordere Nut des vorderen Querprofils der Transferstrecke eingebracht. Entsprechend der Anzahl der rückseitigen Profile werden die Nutensteine in das hintere Querprofil eingebracht. Die Nutensteine müssen anschließend, auf den Abstand der Modulprofile eingestellt, verschoben werden. Abbildung 0-3: Nutensteine einlegen Anschließend wird das Modul aufgesetzt. Die Nutensteine müssen jetzt so unter den Montagwinkeln liegen das Schrauben eingedreht werden können. Abbildung 0-4: Modul aufsetzen Automatisierungstechnisches Praktikum II 101

106 Mit Linsenkopfschrauben M5x8 werden die Montagewinkel des Moduls nun mit den Querprofilen verbunden aber noch nicht festgezogen. Sind alle Schrauben angesetzt, kann das Modul noch an die gewünschte Position geschoben werden. Ist die Position festgelegt müssen nur noch die Schrauben festgezogen werden Pneumatischer Anschluss von Modulen Der pneumatische Anschluss erfolgt nach dem Prinzip der folgenden Skizze. Verbinden Sie das freie Ende des Druckluftschlauches vom Modul mit dem Pneumatikverteiler der Transferstrecke. Der Schlauch (Nennweite 4) wird einfach in den QS Stecker gesteckt. Abbildung 0-5: Modul pneumatisch anschließen Sollten weitere Module montiert werden, so sind diese ebenfalls am Pneumatikverteiler einzustecken. Für eine ausreichende Anzahl von Anschlüssen ist zu sorgen Inbetriebnahme Für die Transferstecke wurde bereits eine Erstinbetriebnahme ab Werk durchgeführt. Führen Sie folgende Schritte durch, damit mit der Transferstrecke und den Modulen gearbeitet werden kann: 1. Netzversorgung 230 V AC für Netzgeräte anschließen. 2. Netzteile 24 V DC mit Anschlüssen +24V/0V/Erde sind korrekt an die Transferstrecke angeschlossen und eingeschaltet 3. Jede Transferstrecke wird mit ca. 6 bar Druckluft versorgt. Bei einer Erstinbetriebnahme ist darauf zu achten den Druck langsam zu Erhöhen. Hiermit werden unvorhersehbare Vorgänge unterbunden. 4. Nun kann mit der Transferstrecke und den Modulen gearbeitet werden. Automatisierungstechnisches Praktikum II 102

107 Sensoren Reflex-Lichttaster (Werkstückerkennung) Abbildung 0-6: Reflexlichttaster Der Reflex-Lichttaster wird zum Werkstücknachweis eingesetzt. An ein Lichtleitergerät werden flexible Lichtleiter angeschlossen. Das Lichtleitergerät arbeitet mit sichtbarem Rotlicht. Das vom Werkstück reflektierte Licht wird nachgewiesen. Unterschiedliche Oberflächen und Farben der Werkstücke ändern den Reflexionsgrad. Dokumente Datenblätter Lichtleitergerät SOEG_L (165327) und Lichtleiter Reflex SOEZ-RT (165358) Bedienungsanleitungen Lichtleitergerät (369669) und Lichtleiter RT (369682) Automatisierungstechnisches Praktikum II 103

108 Näherungsschalter (Ausschiebezylinder) Abbildung 0-7: Näherungsschalter Die Näherungsschalter werden zur Endlagenkontrolle des Ausschiebezylinders eingesetzt. Sie reagieren auf einen Permanentmagneten auf dem Kolben des Zylinders. Dokumente Datenblätter Näherungsschalter SMT-8 (531145) Bedienungsanleitungen Näherungsschalter SMT-8 (531145) Automatisierungstechnisches Praktikum II 104

109 Drosselrückschlagventile Abbildung 0-8: Drosselrückschlagventil Drosselrückschlagventile werden zur Regulierung der Abluftmenge bei doppeltwirkenden Antrieben eingesetzt. In umgekehrter Richtung strömt die Luft über das Rückschlagventil und hat vollen Durchgangsquerschnitt. Durch freie Zuluft und gedrosselte Ablauft wird der Kolben zwischen Luftpolstern eingespannt (Verbesserung des Laufverhaltens, auch bei Laständerung). Dokumente Datenblätter Drosselrückschlagventil (193138) Bedienungsanleitungen Pneumatische Zylinder (164012) Sichtprüfung Die Sichtprüfung muss vor jeder Inbetriebnahme durchgeführt werden! Überprüfen Sie vor dem Start des Moduls: die elektrischen Anschlüsse den korrekten Sitz und den Zustand der Druckluftanschlüsse die mechanischen Komponenten auf sichtbare Defekte (Risse, lose Verbindungen usw.) die NOT-AUS Einrichtungen auf Funktion Beseitigen Sie entdeckte Schäden vor dem Start der Station! Automatisierungstechnisches Praktikum II 105

110 X1 SPS Kabel Pin Signal Aderfarbe Funktion 05 Bit 4 grau Zylinder ausgefahren 06 Bit 5 rosa Zylinder eingefahren 09 schwarz 24V Versorgung 11 rosa - braun 0V Versorgung 12 violett 0V Versorgung 17 Bit 4 weiß gelb Magazin eingefahren 18 Bit 5 gelb braun Magazin ausgefahren 19 Bit 6 weiß grau Magazin leer aktiv low 21 weiß rosa 24V Versorgung 23 weiß blau 0V Versorgung Automatisierungstechnisches Praktikum II 106

111 11. Beschreibung des RFID-Moduls MPS Transfersystem Handbuch Model RFID Automatisierungstechnisches Praktikum II 107

112 11.1 Technische Daten Automatisierungstechnisches Praktikum II 108

113 11.2 Aufbau und Funktion Das Modul RFID Die Aufgabe des Moduls RFID ist es Werkstücke vom Transportband auszusortieren und auf eine Weiche zu schieben. Modul RFID Automatisierungstechnisches Praktikum II 109

114 Funktion Das Modul sortiert Werkstücke auf eine Rutsche aus. Die Werkstücke werden auf dem Transportband von einem optischen Reflexlichttaster erkannt. Mit einem RFID Sensor über dem Werkstück wird erkannt, ob das Werkstück auf die Rutsche aussortiert werden muss. Das Aussortieren erfolgt mit einem Schieber, der von einem pneumatischen Linearzylinder angetrieben wird Ablaufbeschreibung Startvorrausetzungen - Alle Verbindungen sind ordnungsgemäß hergestellt - Die Rutsche ist nicht voll belegt - Der Zylinder mit Ausschieber befindet sich in Ihrer Grundstellung Resetmode Im Resetmode kann der RFID Schreib/Lesekopf initialisiert werden weitere Informationen hierzu stehen in der Bedienungsanleitung des RFID Sensors. Handmode Im Handmode kann der RFID TAG beschrieben oder ausgelesen werden. Automatikmode Im Automatikmode steht nur noch die Lesefunktion des Sensors zur Verfügung. Der Sensor kontrolliert ob der HexWert des RFID 0B entspricht. Ist dies der Fall, wird das Werkstück weitergeleitet, ist dies nicht der Fall, wird das Werkstück auf die Rutsche ausgeschoben. Ablauf 1. Wird ein Werkstück durch das Leitblech unter den Sensor transportiert und der Lichtleiter am Leitblech erkennt ein Werkstück, wird ein Automatikablauf gestartet. 2. Der RFID Sensor prüft das Werkstück. 3. Soll das Werkstück aussortiert werden, wird der Ausschiebezylinder angesteuert. 4. Das Werkstück wird vom Transferband auf die Rutsche geschoben 5. Ist das Werkstück auf der Rutsche, fährt der Ausschiebezylinder in seine Ausgansstellung zurück. Automatisierungstechnisches Praktikum II 110

115 Elektrische Anschlüsse Profibus-Modul Anschlüsse Automatisierungstechnisches Praktikum II 111

116 Eingänge Ausgänge Spannungsversorgung Automatisierungstechnisches Praktikum II 112

117 RFID / Profibus Schreib/Lesekopf Für die Ansteuerung des Schreib/Lesekopfs ist eine spezielle Interfacekarte (BL20-2RFID-A) die am Transferband montiert wird notwendig. Die Daten werden über Profibus DP übertragen. Profibus Verkabelung Die Spannungsversorgung wird über ein 2 poliges Kabel hergestellt. Das Kabel wird, wie in der Grafik des Profibusmoduls zu erkennen, an den M8x1 Buchsen eingesteckt. Die andere Seite des Kabels besitzt Sicherheitsstecker die an einer dafür geeigneten Spannungsquelle eingesteckt werden. Die Bedienung und Ansteuerung des RFID Sensors entnehmen Sie bitte den Handbüchern von Turck. Diese sind auf der beiliegenden CD enthalten. Automatisierungstechnisches Praktikum II 113

118 11.3 Inbetriebnahme Das Modul RFID wird vormontiert ausgeliefert. Sie erhalten das Modul mit allen Anbauteilen einzeln verpackt geliefert. Alle Komponenten, Verschlauchungen und Verkabelungen sind eindeutig gekennzeichnet, so dass ein Wiederherstellen aller Verbindungen problemlos möglich ist Arbeitsplatz Zur Inbetriebnahme des Moduls RFID benötigen Sie: - Das Modul RFID - Ein Transferband für die Montage des Moduls ausgestattet mit RFID Interface und Profibus Gateway - ein Verbindungskabel für die Profibus Mini-Terminals - ein Netzgerät 24 V DC, 4,5 A - eine Druckluftversorgung mit 600 kpa (6 bar) Mechanischer Aufbau Alle Komponenten, Verschlauchungen und Verkabelungen sind eindeutig gekennzeichnet, so dass ein Wiederherstellen aller Verbindungen problemlos möglich ist. Grafiken für die pneumatischen und elektrischen Verbindungen sind im Handbuch des Transfersystems aufgeführt Montage von Modulen Die Montage eines Moduls ist sehr einfach, zuerst werden 2 Nutensteine M5 in die vordere Nut des vorderen Querprofils der Transferstrecke eingebracht. Entsprechend der Anzahl der rückseitigen Profile werden die Nutensteine in das hintere Querprofil eingebracht. Die Nutensteine müssen anschließend auf den Abstand der Modulprofile eingestellt/verschoben werden. Nutenstein einlegen: Automatisierungstechnisches Praktikum II 114

119 Anschließend wird das Modul aufgesetzt. Die Nutensteine müssen jetzt so unter den Montagwinkeln liegen das Schrauben eingedreht werden können. Modul aufsetzen: Mit Linsenkopfschrauben M5x8 werden die Montagewinkel des Moduls nun mit den Querprofilen verbunden aber noch nicht festgezogen. Sind alle Schrauben angesetzt, kann das Modul noch an die gewünschte Position geschoben werden. Ist die Position festgelegt müssen nur noch die Schrauben festgezogen werden. Automatisierungstechnisches Praktikum II 115

120 Pneumatischer Anschluss von Modulen Der pneumatische Anschluss erfolgt nach dem Prinzip der folgenden Skizze. Verbinden Sie das freie Ende des Druckluftschlauches vom Modul mit dem Pneumatikverteiler der Transferstrecke. Der Schlauch (Nennweite 4) wird einfach in den QS Stecker gesteckt. Modul pneumatisch anschließen: Sollten weitere Module montiert werden, so sind diese am ebenfalls am Pneumatikverteiler einzustecken. Für eine ausreichende Anzahl von Anschlüssen ist zu sorgen. Automatisierungstechnisches Praktikum II 116

121 Elektrischer Anschluss von Modulen Die Module können mit - E/A - ASI - Profibus angeschlossen werden, die einzelnen Systeme sind im Folgenden erklärt. Automatisierungstechnisches Praktikum II 117

122 Elektrischer Anschluss mittels AS-Interface Da im Edu Trainer ein AS-I Filter integriert ist, kann auf ein AS-I Netzteil verzichtet werden, es genügt die zusätzliche schwarze Leitung mit einer Spannung von 24V zu versorgen. Automatisierungstechnisches Praktikum II 118

123 Elektrischer Anschluss mittels Profibus Automatisierungstechnisches Praktikum II 119

124 * Adresseinstellungen Profibus das Profibuskoppelmodul bekommt die Adresse 4 im Einzelbetrieb (kein weiteres Modul an der Transferstrecke montiert) Hierfür muss am rechten Drehschalter bei x1 die Adresse 4 eingestellt werden, am linken Drehschalter bei x10 ist die Null einzustellen. Um die Adresse nach dem Einstellvorgang zu übernehmen ist es notwendig die Spannung vom Profibusmodel zu nehmen. Die Aktivierung erfolgt nach Spannungswiederkehr. Automatisierungstechnisches Praktikum II 120

125 ** Lichtleiterverbindung um das Profibuskoppelmodul mit dem Profibuserweiterungsmodul zu kombinieren, ist es notwendig einen geschlossen Kreislauf herzustellen. Dies wird mit einer Lichtleiterverbindung erreicht. Wird nur ein Profibuskoppelmodul verwendet, ist auch hier mit einer Brücke der Kreislauf herzustellen. Automatisierungstechnisches Praktikum II 121

126 Anschluss von mehreren Modulen Der elektrische Anschluss erfolgt nach dem Prinzip der folgenden Skizze. Mehrere Module anschließen: Automatisierungstechnisches Praktikum II 122

127 Das Modulkabel wird am Mini-Terminal des Moduls und auf einen der Steckplätze des Bedienfelds gesteckt (Rückseite). Die Module 1 bis 4 werden am Modulverteiler eingesteckt, sollten weitere Module montiert werden, so sind diese am Bedienfeld einzustecken. * An der Klemmleiste können weitere Ein/Ausgänge aufgelegt werden. Da die Leiste parallel zum Sub-D Stecker Pos.11 verdrahtet ist, kann dieser nicht mehr verwendet werden. Automatisierungstechnisches Praktikum II 123

128 Interne Verkabelung des Modulverteilers mit SysLink Interne Verkabelung des Modulverteilers mit SysLink Automatisierungstechnisches Praktikum II 124

129 Inbetriebnahme Für die Transferstecke wurde bereits eine Erstinbetriebnahme ab Werk durchgeführt. Führen Sie folgende Schritte durch, damit mit den Transferstrecken und den Modulen gearbeitet werden kann: 1. Netzversorgung 230 V AC für Netzgeräte anschließen. 2. Netzteile 24 V DC mit Anschlüssen +24V/0V/Erde sind korrekt an die Transferstrecken angeschlossen und eingeschalten 3. Jede Transferstrecke wird mit ca. 6 bar Druckluft versorgt. Bei einer Erstinbetriebnahme ist darauf zu achten den Druck langsam zu Erhöhen. Hiermit werden unvorhersehbare Vorgänge unterbunden.) 4. Nun kann mit den Transferstrecken und den Modulen gearbeitet werden. Automatisierungstechnisches Praktikum II 125

130 Sensoren justieren Reflex-Lichttaster (Werkstückerkennung) Der Reflex-Lichttaster wird zum Werkstücknachweis eingesetzt. An ein Lichtleitergerät werden flexible Lichtleiter angeschlossen. Das Lichtleitergerät arbeitet mit sichtbarem Rotlicht. Das vom Werkstück reflektierte Licht wird nachgewiesen. Unterschiedliche Oberflächen und Farben der Werkstücke ändern den Reflexionsgrad. Automatisierungstechnisches Praktikum II 126

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