Infotag Das MPS-Transfersystem

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1 Infotag Das MPS-Transfersystem Das Transfersystem für interdisziplinäre Projekte im Industriestandard in den Metallberufen

2 Infotag Das MPS-Transfersystem Thesen für die heutige Veranstaltung: 1. Das Transfersystem begleitet den Schüler bzw. den Auszubildenden vom ersten bis zum letzten Lehrjahr. 2. Auf kleinstem Raum lassen sich gesamte Prozesse abbilden. 3. Bestens geeignet für eigene Projekte. 4. Geeignet für Bildungsgang übergreifende Zusammenarbeit bzw. Nutzung. 5. Bietet einen guten Einstieg in Grundlagenthemen: Vom Lesen der Doku bis hin zum Planen von mechatronischen Anlagen. 6. In Ihre vorhandene Ausstattung integrierbar. 2

3 Was wollen wir heute tun? Vorstellung Transfersystem Zielstellung Transfersystem Technik Hauptkomponenten Kombinationsmöglichkeiten Materialtransport Steuerungskonzept Antriebskonzept Funktionen Pause 3

4 Was wollen wir heute tun? Projekt 1 Berechnungen für Getriebe und Geschwindigkeiten Projekt 2 Ansteuerung des Transfersystems Erste Schritte mit Sensoren ( Kontaktbehaftet) Projekt 3 Ansteuerung des Transfersystems über Relaisteuerung, Easy Port und einem Funktionsmodul. ( Stapelmagazin) Diskussion 4

5 Einsatzgebiete des Transfersystems im Berufsbild Industriemechaniker Lernfeld 3 Lernfeld 6 Automatisierungstechnik Prinzip der Informationsverarbeitung Prozessvisualisierung Planung einer Steuerung Pneumatik Montage pneumatischer Einrichtungen Elektropneumatik Lernfeld 4 Instandhaltung Sicherstellen der Betriebsfähigkeit it Elektrotechnik Lernfeld 7 Montieren von Technischen Teilsystemen Belastungen von Bauteilen Lagerarten Führungen Installieren und Inbetriebnehmen steuerungstechnischer Systeme Pneumatik Elektropneumatik Hydraulik Lernfeld 9 Instandsetzen von technischen Systemen Instandsetzungsmaßnahmen Instandsetzungsstrategien Gegenüberstellung unterschiedlicher Instandsetzungsmaßnahmen 5

6 Einsatzgebiete des Transfersystems im Berufsbild Mechatroniker Lernfeld Vorbeugende Übergabe Lernfeld von Instandhaltung mechatronischen Systemen Design Untersuchen Verschmutzung, Installieren Realisieren an Planen Analysieren Herstellen Inbetriebnahme, und Erstellen mechanischer elektrischer mechatronischer des von Ermüdung, der Montage der lnformationsflusses Funktionszusammen- Energie- Fehlersuche mechatronischer Betriebsmittel Verbrauch, und Demontage und Teilsysteme und in unter Systeme Verschleiß komplexen Steuerkette Nutzung Montagepläne, innerbetrieblicher Betriebliche Beachtung Informationsflüsse hängen Instandsetzung in mechatronischen sicherheits-technischer Montageunterlagen und Verbindungs- Regelkreis, elektrischen, technischer Systemen pneumatischen Anforderungsprofile Blockschaltbilder und Aspekte Betriebskennwerte Signalverläufe Bauteile Bedingungen Überprüfung elemente Kommunikationssysteme deren Auswirkung und Gleich- für und in hydraulischen das Systemen und Einstellung technischer Arbeiten Kennlinien Wechselstromkreisen am von Baugruppen Montageort von Sensoren Antrieben und Steuern Systemzuverlässigkeit Signalstrukturen Elektrische Teamarbeit Versorgungseinheiten Kenngrößen Montagegerechte unter Anlagen Aktoren Berücksichtigung und Meßverfahren Regeln von Steuerungen Lagerung, von der Antrieben Elektrotechnik, Vorschriften und Positionierungsvorgänge, Erstellung Bussysteme Gefahren Kommunikation Ver- Regelungen Systemparameter Sicherheitsaspekte, Pneumatik durch und Anpassung und Hydraulik Überlastung, Arbeitsschutz Freiheitsgrade von Kurzschluss Wartungsplänen und Entsorgungseinrichtungen und Getriebe, Prüf- Inspektionen Püf i Grundschaltungen Wirkungsweise Moderation, Signal-, Herstellen Überspannung, mechatronischer BUS Parametrierung Stoff- Kupplungen Meßverfahren von Präsentation mechanischen von sowie dsysteme der Energieflüsse Sensoren die Steuerungstechnik Berechnung h und Verbindungen Wandlern der Programmieren Verfahren Untersuchung Signale Signalverhalten Kunden-/ Transportmittel, Dokumentation erforderlichen Softwareinstallation durch Kraftschluß, Lieferantenbeziehung zur Überprüfung und Messwerte Schutzelemente von und Schnittstellen Formschluß, Bewegungsabläufen Sensoren Präsentation von in Steuerungssystemen Arbeitsergebnissen elektrischer zur Fehlersuche von Betriebsmittel Werk- einfachen Betriebsanleitungen und Sicherheitseinrichtungen Hebezeuge und zwischen Montagehilfen Materialschluß von Wandlern und Systemkomponenten Steuerungsfunktionen Prüfen Programmierung Bedienungsanleitungen, Betriebsspezifische Sicherheitsmaßnahmen Verfahren und und deren elektrischen, Hilfsstoffe Prüfung Computersimulation Anpassung Vernetzung von Systemkomponenten an Prüfungen Gefahren Bewegungsabläufen pneumatischen beim während zwischen Umgang und der und Teilsystemen hydraulischen Montage mit Steuerungsunktionen elektrischen, Systemen Hierarchien Entwurf veränderte Form- Störungsanalyse pneumatischen von Anforderungen und Lagetoleranzen in Schaltungen vernetzten und hydraulischen Systemen Diagnoseverfahren Dokumentation Justierarbeiten Grundschaltungen Strategie Leistungsbaugruppen der Fehlersuche, von und Meßergebnissen Wirkungsweise Wartungssysteme typische von Qualitätsmanagement Entsorgung Antrieben Fehlerursachen und Recycling bei der Demontage Dokumentation Elektrische und mechanische h Einarbeiten Schutzmaßnahmen, von Änderungen Schutzvorschriften in technische Unterlagen 6

7 Lerninhalte 1. Antriebstechnik Dreh und Gleichstromantriebstechnik Pneumatische Antriebe 2. Aufbauen, erweitern und prüfen von elektrotechnischen Komponenten der Steuerungstechnik Kontaktbehaftet -Verdrahtung Fluid SIM mit Easy Port Kleinsteuerungen ( Logo ) 1. Anwenden von Steuerungstechnik Elektropneumatische Sensoren Elektrische Sensoren zur Objekterkennung Optoelektronische Sensoren Signalarten Ansprechverhalten Materialabhängigkeit 7

8 Lerninhalte 4. Sicherheitstechnik Not-Aus-Verhalten Sensoren für die Sicherheitstechnik Fehlersichere Steuerungen 5. Sicherstellen der Betriebsfähigkeit von technischen Systemen Sensoren zur Qualitätssicherung (RFID-Technik, Kamerasystem) Verfahren zur Qualitätssicherung 4. Aufbau, Montage und Inbetriebnahme automatisierter Anlagen 5. Warten von Betriebsmitteln 6. Instandhalten von technischen Systemen 7. Planen und Organisieren der Arbeit, Bewerten der Arbeitsergebnisse 8

9 Synthese der Qualifikationsinhalte Quelle BIBB

10 Lernort-Kooperation Ausbildungsbetrieb - Berufsschule Quelle BIBB

11 Checkliste innovatives Transfersystem Für innovativen Unterricht und zukunftsorientierte Ausbildung an industrierelevanten Themen ist ein durchdachter modularer Aufbau Garant für größtmögliche Flexibilität. Checkliste Funktion Funktion Direkt auf Tisch Funktionsmodule einsetzbar direkt auf Band AC Motor Werkstücke auf Band DC Motor Palettentransport CAN Motor Palettenumlauf aktiv Schrittmotor Palettenumlauf passiv Direktanbau Motor über Kupplung Direkt linear kombinierbar Motorposition Direkt 90 verschiebbar kombinierbar Zahnriehmengetriebe 19 Rahmen für HMI

12 MPS Transfersystem Ein Lernträger für alle Berufe der Metall- und Elektrotechnik Ein Lernsystem für Grundlagen- und Anwendungstraining in allen Phasen der Berufsausbildung Die Vielzahl der Lerninhalte gewährleistet den Einsatz im Lernfeldunterricht Praxisnahe Ausbildung durch ausschließlichen Einsatz von Industriekomponenten und praxisrelevante Lerninhalte 12

13 Hauptkomponenten Das MPS Tranfersystem besteht aus den folgenden Hauptkomponenten: der Transferstrecke den Modulen dem Arbeitsplatz der Steuerung SPS einem HMI-System

14 Hauptkomponenten Das MPS Tranfersystem besteht aus den folgenden Hauptkomponenten: der Transferstrecke

15 Hauptkomponenten Das MPS Tranfersystem besteht aus den folgenden Hauptkomponenten: der Transferstrecke den Modulen

16 Hauptkomponenten Das MPS Tranfersystem besteht aus den folgenden Hauptkomponenten: der Transferstrecke den Modulen dem Arbeitsplatz

17 Hauptkomponenten Das MPS Tranfersystem besteht aus den folgenden Hauptkomponenten: der Transferstrecke den Modulen dem Arbeitsplatz der Steuerung Logo

18 Hauptkomponenten Das MPS Tranfersystem besteht aus den folgenden Hauptkomponenten: der Transferstrecke den Modulen dem Arbeitsplatz der Steuerung SPS

19 Hauptkomponenten Das MPS Tranfersystem besteht aus den folgenden Hauptkomponenten: der Transferstrecke den Modulen dem Arbeitsplatz der Steuerung SPS Bedienen und Beobachten

20 Kombinationsmöglichkeiten Die MPS Transferstrecken lassen sich auf unterschiedlichste Arten kombinieren:

21 Kombinationsmöglichkeiten Aneinandergereiht: Durch einfaches Aneinanderreihen von Transferstrecken entstehen unterschiedlich h große Kombinationen. Ohne zusätzliche Komponenten können die MPS Transferstrecken auch mit den MPS Stationen des modularen Produktionssystems von Festo Didactic kombiniert werden.

22 Kombinationsmöglichkeiten 90 Verbindung: Ohne zusätzliche Module können Transferstrecken auch über Eck kombiniert werden. Aus 4 Strecken wird ein komplettes Umlaufsystem

23 Kombinationsmöglichkeiten 90 Verbindung: Ohne zusätzliche Module können Transferstrecken auch über Eck kombiniert werden. Aus 4 Strecken wird ein komplettes Umlaufsystem

24 Kombinationsmöglichkeiten 180 Verbindung: Ohne zusätzliche Module können Transferstrecken auch über Eck sowie um 180 kombiniert werden. Aus 4 oder 8 Strecken wird ein komplettes Umlaufsystem

25 Materialtransport Direkt auf dem Band oder mit Werkstückträger: Beim MPS Transfersystem ist beides möglich. Werksücksatz: Gehäuse, RFID. Werkstückträger mit: Grundkörper, Elektronik Montage, Flaschen.

26 Materialtransport Auf dem Gurtband, wie in der Industrie: Gurtbänder werden in der Industrie für flexiblen Materialtransport eingesetzt. Mit Werkstückträger oder auch direkt auf dem Band.

27 Steuerungsvarianten Standardisierte Schnittstellen, A4 Aufnahmerahmen, Sowie ER Rahmen, der am Band integrierte 19 Aufnahmerahmen und eine riesige Palette unterschiedlicher Steuerungskomponenten setzen einen neuen Maßstab in der Ausbildung.

28 Steuerungsvarianten Steuern mit dem EasyPort Mit dem neuen EasyPort und FluidSIM, Logo oder mit Step7 und PLCSIM steuern Sie die MPS Transferstrecke direkt vom PC aus. Testen und Inbetriebnehmen Mit der SimuBox.

29 Steuerungsvarianten Programmieren und Visualisieren mit CoDeSys Mit dem EasyPort ist es möglich die MPS Transferstrecke direkt von der lizenzfreien i Software CoDeSys V2.3 aus zu programmieren und zu visualisieren. CoDeSys Ein Marktstandard zur Steuerungsprogrammierung nach IEC CoDeSys (Controller Development System) ist eine Programmiersoftware, mit der Sie Embedded und PC basierte Geräte nach dem internationalen Standard d IEC programmieren können.

30 Steuerungsvarianten Ansteuern mit LOGO! Unterschiedlichste Komponenten und Trainerpackages lassen sich einfach mit dem MPS Transfersystem verbinden. So wird Programmieren zum Kinderspiel.

31 Steuerungsvarianten Speicherprogrammierbare p Steuerungen der Marktführer für den Einsatz im Labor:

32 Steuerungsvarianten Speicherprogrammierbare p Steuerungen der Marktführer mit industrieller Verdrahtung:

33 Steuerungsvarianten Anschlußtechnik Über die intelligente Systemverdrahtung können Module, Antriebe, Bedienfeld und weiteres Zubehör einfach an die Steuerung angeschlossen werden. Direkt an das Bedienfeld sind Antrieb und ein Modul anschließbar. Weitere Module können jederzeit über einen zusätzlichen Modulverteiler angeschlossen werden.

34 Steuerungsvarianten Anschlußtechnik Die übersichtliche Zuordnung von Steckern auf E/As ermöglicht ein schnelles und flexibles Umsetzen der Modulfunktionen in das Steuerungsprogramm.

35 Steuerungsvarianten Anschlußtechnik Mit dem 2-Quadranten-Antriebsregler ist Links- /Rechtslauf Betrieb möglich. Der Regler kann direkt über E/As oder auch über AS- Interface angesteuert werden. Die Tasten man rechts und man links ermöglichen ein manuelles Steuern des Antriebs während der Inbetriebnahme oder bei Wartung und Diagnose.

36 Steuerungsvarianten Industrielle Kommunikation Alle Module können sowohl mit E/A-Schnittstelle, AS-Interface oder Profibus DP Schnittstelle ausgeführt werden. Damit lassen sich in einer Anlage, aufgebaut aus dem MPS Transfersystem Baukasten, alle Inhalte moderner Vernetzung realisieren, wie: AS-Interface, Profibus-DP, Ethernet TCP-IP, Profinet oder Profisafe.

37 Steuerungsvarianten Startklar mit: E/A AS-Interface CAN Bus Profibus DP Ethernet TCP-IP Profinet Profinet CBA ASIsafe PROFIsafe

38 Steuerungsvarianten Vernetzen wie die Profis? Die Transferstrecken und die Module können jederzeit auch ohne Vernetzung betrieben werden. Alle Module gibt es sowohl mit E/A Verdrahtung als auch mit unterschiedlichsten Busanschlüssen. Zu allen Modulen liefern wir unterschiedliche Softwarebausteine. Diese können in modernste Automatisierungslösungen integriert werden.

39 Steuerungsvarianten Bedienen und Beobachten: mit dem Standard E/A Bedienpanel, mit dem AS-Interface Bedienpanel mit TP 177B mit OP 177B.

40 Antriebsvarianten DC Motor AC Motor das Band lässt sich mit wenigen Handgriffen mit allen Motoren kombinieren. Professionelle Kupplungen oder Zahnriemengetriebe i vermitteln hier maximale industrielle Praxis bei optimaler didaktischer Modularität

41 Antriebsvariante für den IM Arbeitsauftrag Instandhaltung AC Motor Getriebe das Band lässt sich mit wenigen Handgriffen mit allen Motoren kombinieren. Professionelle Kupplungen oder Zahnriemengetriebe vermitteln hier maximale industrielle Praxis bei optimaler didaktischer Modularität

42 MPS Transfersystem Getriebebausatz Optimaler Anbau an Transfersystem Zahnriemengetriebe Übersetzungen 1:1, 1:2, 2:1 Berechnungen Getriebelehre Berechnung Übersetzung/Zähnezahl Berechnung Achsabstand Berechnung Riemenlänge

43 MPS Transfersystem Getriebebausatz Erhöhung der Ausgangsdrehzahl Verringerung der Ausgangsdrehzahl 43

44 Funktionen Mit Funktionen wie Vereinzeln von Werkstücken aus einem Magazin auf das Band, unterschiedliche Prüffunktionen, Wenden, Bohren oder Aussortieren von Teilen können so die unterschiedlichsten Fertigungslinien aufgebaut werden.

45 Funktionen Vereinzeln

46 Funktionen Bohren

47 Funktionen Wenden

48 Funktionen Kamerainspektion

49 Funktionen RFID

50 Professionelle automatisierte Module Die Module bilden komplette automatisierte Einheiten und lassen sich einfach auf einer Transferstrecke integrieren. Mit Themen wie Sensorik, elektrisches Positionieren, Handling, Montage, Camerainspection, Barcodescanning, RFID und vielen anderen bietet das MPS Transfersystem eine ideale Plattform für zukunftsweisende Projekte.

51 Maßgeschneiderte Labormöbel Multifunktionale Arbeitsplätze, abgestimmt auf die Lernziele und die räumliche Situation bilden mit dem Transfersystem eine effektive Lernumgebung für die industriellen Metallund Elektroberufe.

52 Digitale Lernprogramme und Teachware Unterschiedlichste Themen rund um das MPS Transfersystem werden mit modernen Medien unterstützt.

53 Digitale Lernprogramme und Teachware Projekte für den Lernfeld- eld unterricht Die komplette Projektarbeit für die Ausbildung zum Elektroniker für Automatisisierungstechnik, Betriebstechnik oder den Mechatroniker. Schritt für Schritt werden die Schüler durch unterschiedliche Projekte geleitet. Im Lehrerband sind neben didaktischen Hinweisen auch jeweils die Musterlösungen zu finden. Auf der beiliegenden DVD findet man Demoversionen der im Buch angesprochenen Softwareprodukte und weiterführende Hilfsmittel.

54 MPS Transfersystem Digitale Lernprogramme und Teachware Projekte für den Lernfeld- unterricht Zusätzlich zu den Handbüchern der Module und der Transport- strecke bieten die Projekt- dokumentationen Schüler- und Lehrerband, mit didaktischen Hinweisen und alle Projektdateien, Dokumentationen, Präsentationen, Videos und Abbildungen auf DVD.

55 55

56 Was brauchen wir zum Ansteuern des Transfersystem 56

57 Projektaufgabe 1: Berechnungen für Getriebe und Motor Stofftransport Geschwindigkeitsberechnung Zeitberechnung Berechnung Übersetzung/ Zähnezahl Energieumsetzung

58 Teilprojekt 1: Transport von Laufrollen Kontaktbehaftete Steuerung Sensoren zur Objekterkennung an den Bandenden Kontaktbehaftete Steuerung mit Relais Entwicklung und Simulation der Schaltung in FluidSIM

59 Projektaufgabe 2: Ansteuerung des Transfersystems mit DC-Antrieb 2. Motorsteuerung über 2-Quadrantenregler Planung der Steuerung in Fluid Sim P mit Digitaltechnik (LOGO-Funktionen) Transport eines Werkstücks zum Bandende, Abschlalten nach einer Nachlaufzeit von 3s Simulation Steuerung der Hardware über externe I/O Aufbau der Steuerung mit dem EasyPort Aufbau der Steuerung mit dem Logoboard Inbetriebnahme

60 Projektaufgabe 2: Ansteuerung des Transfersystems mit DC-Antrieb 3. Motorsteuerung über 2-Quadrantenregler Planung der Steuerung mit GRAFCET Transport eines Werkstücks zum Bandende, Abschlalten nach einer Nachlaufzeit von 3s Simulation Steuerung der Hardware über externe I/O Aufbau der Steuerung mit dem EasyPort Inbetriebnahme

61 Projektaufgabe 3: Ansteuerung des Transfersystems über Relaissteuerung, EasyPort und einem Funktionsmodul. ( Stapelmagazin) 1. Relaissteuerung mit Stapelmagazin Planung der Steuerung mit Logo Transport eines Werkstücks vom Stapelmagazin bis Bandende, dass Band stopt. Simulation der geplanten Schaltung Aufbau der Logosteuerung und Anschluss der Baugruppen Inbetriebnahme

62 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit k 62

63 Stofftransport In der Transferstrecke werden Werkstücke transportiert und sortiert. Ein Werkstück legt auf dem Transportband in der gleichen Zeiten gleiche Wege zurück. Kennzeichnend für diesen Bewegungsablauf ist stets das gleiche Verhältnis von zurückgelegtem Weg s zur dafür benötigten Zeit t. Diese Verhältnis ist die Geschwindigkeit it v. Für den Fall einer konstanten Geschwindigkeit wie bei einem Transportband spricht man von einer gleichförmigen Bewegung. 63

64 Geschwindigkeitsberechnung 1. Mit welcher Geschwindigkeit läuft die Bandanlage, wenn das Werkstück für eine Strecke von 30 cm eine Zeit von 2,5 Sekunden benötigt? 2. Geben Sie die Geschwindigkeit in m/s und km/h an. 3. Führen Sie die Rechnung in Teilschritten durch. geg. s = 30 cm, t = 2,5 s ges: v s = 30 cm = 0,3 m v = s / t v = 0,3 m / 2,5 s v = 0,12 m/s Umrechnung in km/h 1 m/s = 3,6 km/h v = 0,12 3,6 km/h = 0,42 km/h 64

65 Zeitberechnung Wie lange dauert es, bis ein Werkstück k vom Vereinzeler bis zum Bandende d (s = 65 cm) gelaufen ist? geg. s = 65 cm, v = 0,12 m/s ges: t s = 65 cm = 0,65 m v = s / t t = s/v = 0,65 m / 0,12 m/s t = 5,42 s 65

66 Energieumsetzung Das Transfersystem wird mit elektrischer Energie versorgt. Die elektrische Energie wird von dem Bandmotor in mechanische Energie umgewandelt. Bei der Umwandlung entstehen sowohl elektrische Verluste (Wärme in den Spulen des Motors) als auch mechanische Verluste (Reibungsverluste im Getriebe und in den Lagern des Motors). Daten des Getriebemotors: U = 24 V DC I = 1,5 A Pzu = 36 W n = 75 min-1 66

67 Wirkungsgrad Der Wirkungsgrad ist allgemein das Verhältnis von Nutzen zu Aufwand, bei einer Maschine beispielsweise das Verhältnis von abgegebener zu zugeführter Leistung. Der Wirkungsgrad wird mit η (Eta) bezeichnet und hat einen Wert zwischen 0 und kleiner 1 oder in Prozent ausgedruckt, zwischen 0 und weniger als 100 %. η = Pab = abgegebene Leistung (mechanisch oder elektrisch) Pzu = aufgenommene Leistung (mechanisch oder elektrisch) Die ungenutzte Energie wird umgangssprachlich auch als Energieverlust bezeichnet. 67

68 Leistung 1. Wie groß ist die abgegebene g Leistung des Getriebemotors, wenn der Wirkungsgrad 63% beträgt? 2. Wie groß ist die Verlustleistung? Daten des Getriebemotors: U = 24 V DC I = 1,5 A Pzu = 36 W n = 75 min-1 geg. g η = 63 % = 0,63 Pzu = 36 W ges: Pab, Pzu Pab = Pzu η = 36 W 0,63 = 22,7 W Pv = Pzu Pab = 36 W 22,7 W = 13,3 3 W Hier bietet es sich an, detailliert auf die Bereiche Arbeit, Leistung, Energie, Wirkungsgrad einzugehen. 68

69 Übersetzungen d1, d3, d5 Durchmesser n1, n3, n5 Drehzahlen d2, d4, d6 Durchmesser n2, n4, n6 Drehzahlen na Anfangsdrehzahl hl ne Enddrehzahl i Gesamtübersetzungsverhältnis i1, i2, i3 Einzelübersetzungsverhältnisse v, v1, v2 Umfangsgeschwindigkeiten 69

70 Beispielberechnung Riementrieb Das Transferband wird mit dem Bandmotor und Getriebe im Betrieb genommen. Um verschiedene Geschwindigkeiten am Band zu erreichen, können unteranderem auch die Durchmesser der Zahnriemenschreiben geändert werden. Berechnen Sie bei den angegebenen Werten die Enddrehzahl n2. n1= 70 d1= 41 mm d2= 31 mm n1 d1= n2 d2 70

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