Feldbustechnik AS-Interface Arbeitsbuch TP 401

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1 Feldbustechnik AS-Interface Arbeitsbuch TP 401 Festo Didactic DE

2 Bestell-Nr Stand: 08/2003 Autoren: Monika Bliesener, Ralph C. Weber Grafik: Doris Schwarzenberger Layout: , Beatrice Huber Festo Didactic GmbH & Co. KG, Denkendorf, Germany, 2013 Internet: Der Käufer erhält ein einfaches, nicht-ausschließliches, zeitlich unbeschränktes und geografisch nur auf die Nutzung innerhalb des Standortes/Sitz des Käufers beschränktes Nutzungsrecht wie folgt. Der Käufer ist berechtigt, die Inhalte des Werkes zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, des Standortes zu nutzen und hierzu auch Teile der Inhalte zur Erstellung eigener Fortbildungsunterlagen zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Standortes unter Angabe der Quelle zu verwenden und für die Fortbildung am Standort zu kopieren. Bei Schulen/Hochschulen und Ausbildungsstätten umfasst das Nutzungsrecht auch die Nutzung für deren Schüler, Lehrgangsteilnehmer und Studenten des Standortes für den Unterricht. Ausgeschlossen ist in jedem Fall das Recht zur Veröffentlichung sowie zur Einstellung und Nutzung in Intranet- und Internet- sowie LMS-Plattformen und Datenbanken wie z. B. Moodle, die den Zugriff einer Vielzahl von Nutzern auch außerhalb des Standortes des Käufers ermöglichen. Weitere Rechte zu Weitergabe, Vervielfältigungen, Kopien, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen sowie die Übertragung, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen, unabhängig ob ganz oder in Teilen, bedürfen der vorherigen Zustimmung der Festo Didactic GmbH & Co. KG.

3 Inhalt Einführung 5 Sicherheits- und Arbeitshinweise 15 Teil A Aufgaben Projekt 1 Stapelmagazin mit SPS-Ansteuerung A-3 Projekt 2 Stapelmagazin mit AS-Interface Anwendermodul A-11 Projekt 3 Stapelmagazin mit AS-Interface Ventilinsel A-43 Projekt 4 MPS Modul Stapelmagazin mit Ansteuerung durch AS-Interface Einzelventilanschaltung und AS-Interface Sensor A-61 Projekt 5 MPS Modul Umsetzer mit Ansteuerung durch AS-Interface Ventilinsel A-89 Teil B Grundlagen 1 Was ist ein Feldbussystem? B Warum überhaupt Feldbussysteme? B Wo ist der Feldbus in der Fabrik eingeordnet? B Die Einordnung der Feldbussysteme B Zusammenfassung B-10 2 Nachrichtenaustausch innerhalb eines Feldbussystems B Master/Slave B Adresse der Station, des Busteilnehmers B Topologie B Datenübertragung B ISO/OSI-Referenzmodell B Zusammenfassung B-18 3 Vier unterschiedliche Feldbuskonzepte und ihre Vertreter B Das nachrichtenorientierte Konzept B Das teilnehmerorientierte Konzept B Das Multi-Master-Konzept B Das Installations-Konzept B Feldbustypen und ihre Anwendungsgebiete B Zusammenfassung B-27 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401 3

4 Inhalt 4 Das Aktuator-Sensor-Interface B AS-Interface Konzept B Topologien für AS-Interface B Systemkomponenten für AS-Interface B Verdrahtungsaufbau B Funktionsweise des AS-Interface B Adressierung B Inbetriebnahme B Zusammenfassung B-53 Literatur B-55 Richtlinien und Normen B-56 Teil C Lösungen Projekt 1 Stapelmagazin mit SPS-Ansteuerung C-3 Projekt 2 Stapelmagazin mit AS-Interface Anwendermodul C-5 Projekt 3 Stapelmagazin mit AS-Interface Ventilinsel C-15 Projekt 4 MPS Modul Stapelmagazin mit Ansteuerung durch AS-Interface Einzelventilanschaltung und AS-Interface Sensor C-25 Projekt 5 MPS Modul Umsetzer mit Ansteuerung durch AS-Interface Ventilinsel C-41 Teil D Anhang Glossar D-3 Literatur D-17 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401

5 Einführung Dieses Trainingspaket enthält Geräte und Komponenten der Automatisierungstechnik und der industriellen Kommunikation. Am Beispiel von AS-Interface werden Kenntnisse der Feldbustechnik vermittelt, und Fähigkeiten zum Umgang mit solchen Systemen erworben. Lerninhalt Das generelle Lernziel, das mit diesem Trainingspaket erreicht werden soll, ist die Fähigkeit, ein AS-Interface zu projektieren zu konfigurieren und in Betrieb zu nehmen. Unter dieser Zielsetzung werden ebenso Themen behandelt, die unabhängig von einem speziellen Bussystem sind: Topologie eines Feldbussystems, Master und Slave Adressieren von Feldbuskomponenten Schnittstellen und Verbindungen Datenübertragung Bedeutung dieser Lerninhalte in der beruflichen Praxis Die sich gegenwärtig vollziehende, überaus dynamische Entwicklung vernetzter Automatisierungssysteme ermöglicht neuartige Problemlösungen für die Prozesstechnik, Fernwirktechnik und Fernwartung. Ziel der industriellen Kommunikation ist das Lösen von Automatisierungsaufgaben mit einem einzigen, vollständig integrierten und durchgängigen Kommunikationssystem mit Offenheit zu den Büronetzen. Der Nutzen der Vernetzung liegt in der Kosteneinsparung bei Hardware, Montage und Wartung. Die Projektierung und Inbetriebnahme derartiger vernetzter Automatisierungsanlagen wurde bisher in der beruflichen Ausbildung nicht oder nur ansatzweise vermittelt. Von der fertiggestellten Anlage wird zumeist eine Verfügbarkeit von nahezu 100 % gefordert. Bei auftretenden Störungen muss das Wartungspersonal durch gezielte Meldungen aus dem System bei der Fehlererkennung unterstützt werden. Damit ist auch hier industrielle Kommunikation ausbildungsrelevant. Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401 5

6 Einführung Mit dieser technischen Entwicklung muss die qualifikatorische Entwicklung der Facharbeiterschaft und die innerhalb der beruflichen Weiterbildung mitwachsen. Deshalb ist die Einführung der industriellen Kommunikation in den Unterricht der Elektroberufe und teilweise auch der Metallberufe von strategischer Bedeutung. Ohne Einsicht in das Wesen der Feldbuskommunikation ist ein Systemverständnis für vernetzte Anlagenkomponenten nicht erreichbar. Mitarbeiter ohne Feldbuskenntnisse sind nicht einarbeitungsfähig, sie können nach einem Anlagenumbau oder auf Betriebsstörungen nicht angemessen reagieren. Nutzen für die betriebliche Praxis Das Trainingspaket vermittelt für den Bereich der industriellen Kommunikation das Basiswissen, das die zukünftige FacharbeiterIn in der beruflichen Praxis für die Projektierung und Inbetriebnahme über AS-Interface vernetzter Anlangen der Automatisierungstechnik benötigt. Das Themenfeld Wartung und Fehlersuche wird in diesem Trainingspaket im Zusammenhang mit der Störungsbeseitigung bei der Inbetriebnahme behandelt. Auf dieser Grundlage ist es für FacharbeiterInnen in der betrieblichen Praxis möglich, vertiefende Kenntnisse und Fähigkeiten bei der Wartung- und Fehlersuche zu erwerben. Zielgruppe Künftige MechatronikerInnen, ElektrikerInnen und ElektronikerInnen: Für diese ist Handlungskompetenz auf dem Gebiet der Vernetzung automatisierungstechnischer Prozesse für die berufliche Praxis unbedingt notwendig. Künftige IndustriemechanikerInnen: Für diese wird es immer notwendiger, sich in einfachen Bussystem auf der Sensor/Aktor Ebene auszukennen. Deshalb vermittelt dieses Trainingsgebiet insbesondere für diese Zielgruppe Handlungskompetenz mit dem AS- Interface. Das Trainingspaket eignet sich aber ebenso für den Einsatz in der beruflichen Weiterbildung Voraussetzungen Technische Grundbildung Grundlagen der Elektro- und Digitaltechnik Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik Grundlagen der Steuerungstechnik Kenntnisse über Ventilinseln Programmierkenntnisse in Siemens STEP 7 Interpretation von Schaltungsunterlagen Umgang mit PC und Windowsprogrammen 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401

7 Einführung Geräte und Komponenten Diese Trainingspaket ermöglicht Ihnen, die Trainingspakete TP 201/202 und TP 301 an die Feldbustechnologie anzupassen und Industriekomponenten wie Ventilinseln und MPS Module von Festo Didactic einzusetzen und industriell zu vernetzen. Busunabhängige Geräte und Komponenten Programmiersoftware Siemens STEP 7, ab Version 5.1 Aus Trainingspaket Elektropneumatik Grundstufe TP 201 oder Trainingspaket SPS Grundstufe TP 301: 5/2-Wege-Magnet-Impulsventil Doppeltwirkender Zylinder Näherungsschalter mit Zylinderbefestigung Verteilerblock Einschaltventil mit Filterregelventil MPS Module der Station Verteilen: Modul Stapelmagazin Best.-Nr und Modul Umsetzer Best.-Nr Universalanschlusseinheit mit SysLink Best.-Nr E/A-Datenkabel Best.-Nr Meldeeinrichtung und Verteiler, elektrisch Best.-Nr Signaleingabe, elektrisch Best.-Nr Kunststoffschläuche Diverse Kabelsätze Sensor-Kabel 3-polig, M8 Buchse/4 mm SIBU Best. Nr polig, M8 Stecker/Buchse Best. Nr für -Zylinderendschalter 4-polig auf 3-polig M8-Buchse/SIBU Best.-Nr für Vakuumschalter (Modul Umsetzer) und für Sensor (Modul Magazin) 4-polig auf 3-polig M8-Stecker/Buchse Best.-Nr DUO Verbindungskabel Best. Nr Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401 7

8 Einführung AS-Interface SIMATIC S7 EduTrainer Compact S7 313C mit 24 DE/16 DA; 4 AE/2AA plus AS-Interface Master Best. Nr oder S7 313C-2DP mit 16 DE/16 DA; Profibus-DP plus AS-Interface Master Best. Nr (s. Abbildung) Bei beiden Varianten sind 16 DE/16 DA auf 2 SysLink-Stecker verdrahtet Bei Variante Best. Nr sind die 4 AE/2 AA auf 15-poligen Submin-D-Stecker verdrahtet oder S7 EduTrainer plus (alle Varianten) Erweiterung mit AS-Interface Master CP Best.-Nr Programmierkabel mit PC-Adapter Best.-Nr AS-Interface Stromversorgung Best.-Nr AS-Interface E/A-Anschlusseinheit mit 2 Slaves 4E/4A Best.-Nr AS-Interface Einzelventilanschaltung für M8-Magnetimpulsventile Best.-Nr AS-Interface Bedieneinheit Best.-Nr Ventilinsel mit AS-Interface Anschluss Best.-Nr AS-Interface Reflextaster für Magazinabfrage MPS Modul Stapelmagazin Best.- Nr AS-Interface Adressiergerät AS-Interface PRG-ADR Best.-Nr AS-Interface Adressierkabel Best.-Nr AS-Interface Kabel 50 cm Best. Nr cm Best.-Nr cm Best.-Nr Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401

9 Einführung Zum Aufbau funktionsfähiger Feldbussysteme wird zusätzlich die Profilplatte, ein elektrisches Netzgerät und eine Druckluftquelle benötigt. Lernziele und Lerninhalte Fachkompetenz Die Lernenden kennen die Grundlagen von Feldbussystemen, speziell die von AS- Interface. Sie kennen... die Vorteile von Bussystemen gegenüber einer konventionellen Verdrahtung Teil B, Kapitel 1 die Möglichkeiten und Einsatzgebiete von Feldbuskomponenten Teil B, Kapitel 1 die Einordnung von Feldbussystemen in die Hierarchieebenen einer Fabrik und die Anforderungen an unterschiedliche Netzwerke Busstrukturen (Topologie, Master-Slave, Master-Master) und können diese einordnen die wichtigsten Grundbegriffe für die Datenübertragung innerhalb eines Feldbussystems (Adressierung,Telegramm, Protokoll) Teil B, Kapitel 1 Teil B, Kapitel 2 Teil B, Kapitel 2 das OSI-Referenzmodell für Kommunikationsaufgaben Teil B, Kapitel 2 unterschiedliche Feldbuskonzepte (teilnehmerorientiert, nachrichtenorientiert) und den entsprechenden Feldbustyp und können die unterschiedlichen Feldbuskonzepte untereinander abgrenzen die wesentlichen Bussysteme in der industriellen Anwendung und ihre spezifischen Einsatzgebiete Teil B, Kapitel 3 Teil B, Kapitel 3 die Funktionsweise von AS-Interface Teil B, Kapitel 4 Handlungskompetenz siehe Aufgaben und Lösungen, Teil A und C Die Lernenden können in gewissen Grenzen die Prozesskomponenten eines AS- Interface Bussystems auswählen, installieren und handhaben. Sie können ein AS- Interface Bussystem projektieren und in Betrieb nehmen. Sie kennen... mehrere Vorteile von Bussystemen gegenüber einer konventionellen Verdrahtung die Prozesskomponenten von AS-Interface Systemen Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401 9

10 Einführung Die Lernenden können... ein AS-Interface System zusammenstellen und deren Komponenten auswählen und handhaben ein AS-Interface System aufbauen und die Komponenten richtig verbinden ein AS-Interface System und deren Komponenten konfigurieren (Adressvergabe, Software- und Hardwarekonfiguration, Fremdgeräte einbinden) ein AS-Interface System in Betrieb nehmen Steuerungsaufgaben in einem AS-Interface vernetzten System programmieren während der Inbetriebnahme Fehler erkennen und beseitigen ein AS-Interface System erweitern und anpassen Feldbussysteme dokumentieren Die Lernenden können... Vernetzungen topologisch darstellen Programmlisting für Feldbusanwendungen erstellen und dokumentieren Schaltpläne für vernetzte Systeme anpassen und darstellen Abnahmeprotokoll erstellen Methodische Hinweise für den Unterricht Raumausstattung, Arbeitsmittel Im Unterricht müssen sowohl praktische Fähigkeiten an den Geräten wie auch theoretische Inhalte vermittelt werden. Um einen durch Raumwechsel verbundenen Zeitverlust zu vermeiden, empfehlen wir einen Laborraum mit einem Plenumsbereich für Präsentationen und Besprechungen. Der Laborraum sollte mit einer ausreichenden Anzahl von Laborarbeitsplätzen und der entsprechenden Anzahl von PCs sowie Automatisierungs- und Feldbuskomponenten ausgestattet sein. Im Plenumsbereich sollten Tafel, Beamer und Projektor vorhanden sein. 10 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401

11 Einführung Wie beginnen? Geben Sie den Lernenden mit dem Material aus dem Grundlagenteil und mit eigenen Anschauungsbeispielen aus der industriellen Praxis einen kurzen Überblick über das Gesamtsystem der industriellen Kommunikation. Konzentrieren Sie sich dann schwerpunktmäßig auf mindestens ein Bussystem, indem Sie sich mit den Aufgaben dieses Trainingspakets beschäftigen. Für den Einstieg in das Thema Industrielle Kommunikation bietet Festo Didactic das multimediale Lernsystem Busstudio als Bestandteil des Arbeitsbuches an. Es kann als Selbstlernmedium für den Einzelnen, für das Lernen in der Gruppe oder als Präsentation eingesetzt werden. Als Einstieg eignet sich ebenso der Einsatz von Bildern von Anwendungsbeispielen, Grafiken (z.b. aus dem Grundlagenteil) und Videos. Fachbegriffe Klären Sie Fachbegriffe handlungsorientiert, d.h. dann, wenn sie bei der praktischen Bearbeitung der Projektierung und Installation des Bussystems auftreten! Diese Methode bietet sich deshalb an, weil einerseits die Lernenden in diesem Moment durch die aufgetretene Fragestellung motiviert sind und andererseits eine Überfrachtung des Unterrichts mit theoretischen Inhalten entgegengewirkt wird. Eine Erklärung von Fachbegriffen aus dem Gebiet der industriellen Kommunikation finden Sie im Glossar, Teil D. Grundlagenteil und Literaturliste Der Grundlagenteil (Teil B) ist so aufgebaut, dass sie einzelne Kapitel benutzen können, um in ein Thema einzuführen praktisch erworbenes Wissen, das die Lernenden bei der Bearbeitung einer Aufgabe gewonnen haben, zu festigen und zu vertiefen. Sie können den Grundlagenteil aber auch als Ganzes, wie ein Buch, durcharbeiten. In der Literaturliste im Teil D finden Sie Literaturangaben zur Vertiefung des Wissens. Festo Didactic GmbH & Co. KG TP

12 Einführung PC als Arbeitsgerät und Lernhilfe Grundlegend für alle Feldbussysteme ist die softwaregeleitete Arbeitsweise für Projektierung und Diagnose. Dem gemäß sind PC-Kenntnisse und Handhabung von Windows-Oberflächen für den Unterricht vorauszusetzen. Zu diesem Bereich gehört auch die Fähigkeit der Lernenden, sich von Anfangsschwierigkeiten bei der Handhabung komplexer Softwarepakete nicht vorschnell entmutigen zu lassen, sondern sich das Mitdenken unter Benutzung der Online-Hilfe anzugewöhnen. Dies stellt einen wichtigen Aspekt der Handlungskompetenz dar. Von großer Bedeutung für ein effektives Unterrichten ist der Umstand, ob die SchülerInnen zu Hause einen PC besitzen, und ob unter dieser Voraussetzung die Projektierungs- bzw. Steuerungs-Software ohne Lizenzprobleme zur Verfügung gestellt werden kann. Erfahrungen haben gezeigt, dass immer mehr SchülerInnen die Voraussetzungen mitbringen und dass viele Komponentenhersteller dazu übergehen, so genannte Hausaufgabensoftware zur Verfügung zu stellen. Ist den SchülerInnen somit die Möglichkeit gegeben, die Handhabung der Software in aller Ruhe zu üben, lassen sich im Unterricht viel größere und schnellere Lernfortschritte erzielen. SPS-Programme für Siemens STEP7 auf CD-ROM Zur Lösungsüberprüfung für die einzelnen Projektaufgaben stehen auf der beiliegenden CD-ROM Lösungen und STEP7-Programme für TP 401 fertige SPS- Programme bereit. Sie befinden sich als archivierte STEP7-Programme in den unten genannten Unterverzeichnissen. Für die Projekte zu TP 401, AS-Interface: STEP7-Progr\AS-Interface\PRO1_ASI.ARJ STEP7-Progr\AS-Interface\PRO2_ASI.ARJ STEP7-Progr\AS-Interface\PRO3_ASI.ARJ STEP7-Progr\AS-Interface\PRO4_ASI.ARJ STEP7-Progr\AS-Interface\PRO5_ASI.ARJ Voraussetzungen für den Einsatz der STEP7-Programme sind: PC mit Microsoft Windows 95/98/2000/ME/XP Professional/NT 8-fach CD-ROM Laufwerk Programmiersoftware ab STEP7 5.1 Servicepack 2 SIMATIC S7 EduTrainer mit Programmierkabel 12 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401

13 Einführung Ergänzende Lernsoftware Bus Studio WBT auf CD-ROM Als Unterstützung für die Lernenden dient auch das diesem Arbeitsbuch beigelegte web-basierte, multimediale und interaktive Lernprogramm Bus Studio. Das Erlernen von grundlegendem Wissen über die Feldbustechnik mit dieser Software empfiehlt sich vor dem Lösen der Projektaufgaben, da sie gerade dem Einsteiger einen optimalen Überblick zu diesem Thema verschafft. Mit Animationen werden verschiedene Praxisbeispiele visuell dargestellt. Alle relevanten Begriffe zum Thema Bustechnik finden sich im integrierten Lexikon. Je nach Kenntnisstand beträgt die Lernzeit ungefähr eine Stunde. Die Lerninhalte sind: Funktionsweise und Vorteile von Feldbussystemen Einsatzgebiete verschiedener Feldbussysteme Offene und geschlossene Systeme Technische Konzepte Datenübertragungsnormen RS 485 und RS 422 Topologien von Feldbussystemen Für den Einsatz der Lernsoftware sind folgende Systemvoraussetzungen notwendig: PC mit Microsoft Windows 95/98/2000/ME/XP/NT ab Internet Explorer 5.0 oder Netscape 4.7 Macromedia Flash Player 5.0 (auf CD-ROM enthalten) 8-fach CD-ROM Laufwerk Elektronische Dokumentation Die Lösungen der Aufgaben aus dem Teil C des Arbeitsbuches stehen Ihnen auch in elektronischer Form zu Verfügung. Sie finden diese auf der CD-ROM Lösungen und STEP7-Programme für TP 401 in dem Unterverzeichnis Dokumentation. Zum Öffnen der Dateien im PDF-Format benötigen Sie das Programm Acrobat Reader von der Firma Adobe Systems Incorporated. Falls dieses Programm noch nicht auf Ihrem PC läuft, können Sie es aus dem Unterverzeichnis Dokumentation\Acrobat installieren. Festo Didactic GmbH & Co. KG TP

14 Einführung Hinweise zu den Projekten Im Projekt 1 soll eine Ansteuerung von automatisierungstechnischen Komponenten mit konventioneller Verdrahtung realisiert werden. Die Themenstellung und die Ausführung hat mit Bustechnik insoweit etwas zu tun, als dann bei der Bearbeitung weiterer Aufgaben anschaulich dargestellt werden kann, welche Vorteile es hat, denselben Aufbau bustechnisch anzusteuern und zu vernetzen. Außerdem soll mit Hilfe dieser Aufgabe an vorhandenes Wissen aus dem Bereich Automatisieren mit SPS angeknüpft werden. Schwerpunkt von Projekt 2 und 3 ist die Projektierung und Inbetriebnahme eines Bussystems. Die Phase der Projektierung und Inbetriebnahme eines Bussystems stellen an den Lernenden hohe Anforderungen auf dem Gebiet Planung, Konfigurierung und Programmierung, vor allem weil an dieser Stelle die neuen Kenntnisse und Fertigkeiten vermittelt und erworben werden. Aus diesem Grund wird der Lernende bei der Bearbeitung der Projekte 2 und 3 stark angeleitet und geführt. Die Lernenden beginnen im Projekt 2 mit der Ansteuerung und dem Aufbau eines Minimalsystems aus einem Master und einem einfachen Slave (Ventil/Zylinder). Erste Erfahrungsschritte können sich so auf die Fragen konzentrieren, wie ein Master seinen Slave über eine Adresse erkennen und erreichen kann und wie Busadressen vergeben werden. Im Projekt 3 wird das Minimalsystem ausgebaut und erweitert. Komponenten werden angepasst und ausgetauscht. Die Lernenden erkennen, welche Systemreaktion eintritt, wenn ein Busteilnehmer ausfällt oder neu hinzukommt, so dass ein Systemverständnis entsteht. An dieser Stelle werden die Vorteile des Bussystems gegenüber einer konventionellen Verdrahtung besonders deutlich. Ebenso lernen die Lernenden die spezifischen Einsatz- und Anwendungsgebiete des jeweiligen Bussystems kennen. Im Projekt 4 werden Komponenten ausgetauscht, der Zugriff auf sie wird erneut hergestellt und sie werden in das Steuerungsprogramme integriert. Außerdem wird eine einfache Fehlerdiagnose durchgeführt. Projekt 5 ist eine Anwendungsaufgabe mit einer weitergehenden Problemstellung. Hier wird das MPS Modul Umsetzer der MPS Station Verteilen angesteuert. Dadurch wird der Bezug zu einem realen Prozess hergestellt. Bei der Bearbeitung dieser Projekte findet ein Wissenstransfer statt, indem das erworbenen Wissen auf eine Situation aus der industriellen Praxis, das Vereinzeln von Werkstücken, angewandt wird. Dieses Projekt sollen die Lernenden weitgehend selbständig erledigen, indem sie vorher Erlerntes einsetzen und anwenden. 14 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401

15 Sicherheits- und Arbeitshinweise Im Interesse Ihrer eigenen Sicherheit sollten Sie folgende Hinweise beachten: Durch Druckluft abspringende Schläuche können Unfälle verursachen. Druck sofort wegnehmen Erst verschlauchen, dann Druckluft einschalten. Beim Einschalten der Druckluft können Zylinder selbsttätig losfahren. Beachten Sie besonders folgendes bei der Bearbeitung der Projekte mit den MPS Modulen Magazin und Umsetzer: Füllen Sie das Magazin mit Hilfe des Fallrohrs. Fassen Sie bei Betrieb nie mit der Hand hinein! Gehen Sie bei Betrieb außerhalb der Reichweite des Umsetzers! Allgemeine Sicherheitsbestimmungen beachten (DIN und VDE 100). Den elektrischen Grenztaster bei Fehlersuche nicht von Hand betätigen (Werkzeug benutzen). Bei den elektrischen Grenztastern sind zwei Bauformen zu unterscheiden Betätigung von links Betätigung von rechts Die Grenztaster sollen bei großen Kolbengeschwindigkeiten nur in der vorgesehenen Richtung vom Schaltnocken des Zylinders angefahren werden. Die Grenztaster dürfen nicht frontal betätigt werden. In den pneumatischen Schaltplänen des Lösungsteils sind die Zylinder grundsätzlich ohne magnetischen Zylinderkolben dargestellt, da dieser nur bei Verwendung von magnetischen Endschaltern benötigt wird. In den Gerätesätzen von Festo Didactic sind nur Zylinder mit magnetischer Kolbenstange enthalten. Zulässigen Arbeitsdruck nicht überschreiten. Nur Kleinspannung 24 V verwenden. Alle Geräte sind mit 4 mm Sicherheitsbuchsen bzw. Sicherheitssteckern ausgestattet. Verwenden Sie für die elektrischen Verbindungen nur Kabel mit Sicherheitsstecker. Pneumatischer Schaltungsaufbau: Geräte mit dem Silbermetallic-Kunststoffschlauch mit 4 mm Außendurchmesser verbinden. Dabei den Schlauch bis zum Anschlag in die QS-Steckverbindung stecken; kein Sichern notwendig! Lösen der QS-Steckverschraubung: Durch Niederdrücken der Kralle (blauer Ring) kann der Schlauch gelöst werden (keine Entkupplung unter Druck möglich!) Vor dem Schaltungsabbau die Druckluftversorgung und Spannungsversorgung abschalten. Festo Didactic GmbH & Co. KG TP

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17 Inhalt Teil A Aufgaben Projekt 1 Stapelmagazin mit SPS-Ansteuerung A-3 Projekt 2 Stapelmagazin mit AS-Interface Anwendermodul A-11 Projekt 3 Stapelmagazin mit AS-Interface Ventilinsel A-43 Projekt 4 MPS Modul Stapelmagazin mit Ansteuerung durch AS-Interface Einzelventilanschaltung und AS-Interface Sensor A-61 Projekt 5 MPS Modul Umsetzer mit Ansteuerung durch AS-Interface Ventilinsel A-89 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401 A-1

18 Inhalt A-2 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401

19 Projekt 1: Stapelmagazin mit SPS-Ansteuerung Lernziele Der Auszubildende soll seine Kenntnisse im Umgang mit S7/STEP 7 auffrischen und beherrscht die Inbetriebnahme einer einfachen Steuerungsaufgabe mit zentralen SPS-Ein- und Ausgängen. Durchführung Ein einfacher Prozess soll direkt über die lokalen Ein- und Ausgänge der S7-300 gesteuert werden. Da die Programmierung selbst kein Lernziel ist, wird das STEP 7-Programm fertig mitgeliefert. Der Lerner soll nur den Aufbau, die Verdrahtung und Inbetriebnahme vornehmen. Diese Aufgabe dient dem Auffrischen und Festigen des Vorwissens. Projektauftrag Ein Stapelmagazin ist Bestandteil einer Anlage zur Produktion von Werkstücken. Auf Knopfdruck wird ein Werkstück aus dem Stapelmagazin ausgeschoben. Hierbei schiebt ein pneumatischer Zylinder das jeweils unterste Werkstück aus dem Magazin bis zum mechanischen Anschlag. Der Zylinder fährt dann automatisch wieder in seine Ausgangsposition zurück. Die Steuerung für das Stapelmagazin soll realisiert werden. Stapelmagazin Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401 A-3

20 Projekt 1 Aufgabenblatt: Stapelmagazin mit SPS-Ansteuerung Name: Datum: Problemstellung Ein doppeltwirkender Zylinder (1A1) zum Vereinzeln von Werkstücken in einem Stapelmagazin soll durch Drücken eines Tasters (S1) ausfahren und nach Erreichen der Endlage wieder zurückfahren. Der doppeltwirkende Zylinder soll über ein 5/2-Wege-Magnet-Impulsventil angesteuert werden. Arbeitsauftrag 1. Bauen Sie die Anlage nach den vorliegenden Unterlagen auf. 2. Überprüfen Sie die Funktion der Prozesskomponenten. 3. Nehmen Sie die Anlage mit dem SPS-Programm in Betrieb. Randbedingungen Sie haben Zugriff auf den Gerätesatz TP201. Die entsprechenden TP-Erweiterungen stehen Ihnen zur Verfügung. Arbeitsblätter Aufbau der Anlage 2. Variablendeklaration 3. Inbetriebnahme der Anlage mit dem SPS-Programm Hilfsmittel Technische Dokumentation der verwendeten Komponenten Dokumentation STEP 7/S7 A-4 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401

21 Projekt 1 Arbeitsblatt 1.1: Aufbau der Anlage Name: Datum: Montieren Sie die benötigten Komponenten auf der Profilplatte Geräteliste Menge Benennung 1 Signaleingabe, elektrisch 1 Einschaltventil mit Filterregelventil 1 Doppeltwirkender Zylinder 1 5/2-Wege-Magnet-Impulsventil 2 Näherungsschalter, mit Zylinderbefestigung, induktiv-magnetisch, mit Kabel 1 Verteilerblock 1 Kabelsatz (4 mm, Sicherheitssteckbuchse) 3 Kunststoffschlauch (4 mm Durchmesser) Kunststoffschlauch (6 mm Durchmesser) TP-Erweiterungen Menge Benennung 1 S7 EduTrainer Compact 313C mit AS-Interface Master CP oder S7 EduTrainer Compact 313C-2DP mit AS-Interface Master CP oder S7 EduTrainer plus mit AS-Interface Master CP PC-Adapter/RS232-Kabel 1 Universalanschlusseinheit 1 E/A-Datenkabel Syslink 1 Netzgerät 24 V DC Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401 A-5

22 Projekt 1 Arbeitsblatt 1.2: Aufbau der Anlage Name: Datum: Lageplan 1A A-6 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401

23 Projekt 1 Arbeitsblatt 1.3: Aufbau der Anlage Name: Datum: Stellen Sie die elektrischen und pneumatischen Verbindungen her. Pneumatischer Schaltplan 1A1 1B1 1B2 1V Y Y2 1 Elektrischer Schaltplan 24 V 0 V S1 1B1 1B2 I V O V SPS Q Y1 1Y2 0 V Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401 A-7

24 Projekt 1 Arbeitsblatt 1.4: Aufbau der Anlage Name: Datum: Anschlussplan Überprüfen Sie die mechanische Funktion der Prozesskomponenten. Nehmen Sie eine Sichtprüfung der Komponenten vor. Überprüfen Sie die pneumatischen und elektrischen Verbindungen Edutrainer 24 V 0 V I 24 V CPU 313C-2DP A 24 O V Q B 1B1 1B2 3 3 Universalanschlusseinheit Syslinkkabel 24 V 0 V I 24 V O V Q V 1Y1 1Y2 Signaleingabe, elektrisch S1 A-8 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401

25 Projekt 1 Arbeitsblatt 2: Variablendeklaration Name: Datum: Deklarieren Sie die im SPS-Programm benötigten Variablen und tragen Sie diese in die nachfolgende Tabelle ein. Symbol Adresse Datentyp Kommentar Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401 A-9

26 Projekt 1 Arbeitsblatt 3: Inbetriebnahme der Anlage mit dem SPS-Programm Name: Datum: Nennen Sie die Tätigkeiten, die Sie durchführen werden, um das mitgelieferte SPS- Programm in die Steuerung S7-300 zu laden. Notieren Sie diese in der nachfolgenden Tabelle und führen Sie diese durch. Tätigkeit Erledigt Nehmen Sie die Anlage zusammen mit dem Steuerungsprogramm in Betrieb. A-10 Festo Didactic GmbH & Co. KG TP 401