Technikerprüfung Automatisierungstechnik. Zeit : 120 Minuten

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1 Fachschule für Elektrotechnik, Maschinenbautechnik und Metallbautechnik der Landeshauptstadt München Klasse : Name : Technikerprüfung 2009 Automatisierungstechnik Zeit : 120 Minuten Erstkorrektur Zweitkorrektur Punkte: Note : Unterschrift:

2 Wir betrachten eine Fertigungsanlage für Handys : Die Kunden bestellen die Handys in einem Onlineshop. Dieser kommuniziert die Auftragsdaten in das ERP-System. Beide Rechner stehen im Rechenzentrum eines Providers in Norddeutschland. Das MES-System im Fertigungsbetrieb in München fragt die Produktionsaufträge aus ERP über Webservices ab und kommuniziert mit der Master-SPS in der Fertigungshalle über eine TCP/IP-Verbindung. Die Master-SPS ist mit den SPS in den 3 Fertigungszellen über Profibus DP gekoppelt.

3 Ablauf der Produktion : In Fertigungszelle 1 werden die Handygehäuse hergestellt (Spritzguß). Die Zelle kann auftragsgeführt 7 verschiedene Gehäusevarianten produzieren. Zelle 2 montiert die Elektronik für die Handys. Es stehen 4 verschieden Varianten zur Verfügung. In Zelle 3 werden die Akkus eingelegt und die Gehäuse geschlossen. Es sind 2 verschiedene Akkus montierbar (NiCd oder LiPo). Anlagendokumentation : Bild 1 : Konfiguration der Master-SPS

4 Bild 2: Anbindung von Zelle 1 : Bild 3: Anbindung von Zelle 2 : Bild 3: Anbindung von Zelle 3 :

5 Bild 4: Konfiguration der SPS-CPU in der Feldebene (alle Zellen identisch) : Bild 5 : ERP-System : Produktaufträge werden in Chargen à 3 Handys verwaltet. Die Daten liegen im CSV-Format vor, je 4 Werte beschreiben ein Gerät : 1:2:3:2:2:3:3:3:3:6:3:2 Variante des Akkus Variante der Elektronik Variante des Gehäuses Nummer des Handys Zum Lesen der CSV-Daten und Wandeln in XML steht ein PHP-Skript liescsv.php bereit, das über die Adresse aufgerufen wird.

6 Teil 1, ohne Unterlagen Name, Klasse : 1. Beantworten Sie kurz (Stichworte möglich) folgende Fragen : 1.1 Wie werden Skripte in WinCC gestartet (alle Möglichkeiten angeben)? 1.2 Welche Kern-Funktionen von MES-Systemen kennen Sie? 1.3 ERP und MES kommunizieren über Webservices. Erklären Sie kurz, was ein Webservice ist :

7 1.4 Was verstehen Sie unter dem Begriff just in sequence? 1.5 Welche Funktionen hat ProfibusDP in Layer 2? 2. Kreuzen Sie die richtigen Aussagen an : O Die Koordinierung der Fertigungszellen wird Verkettung genannt O Die XML-Daten werden über das http-protokoll kommuniziert O Service-Access-Points sind Dienstadressen innerhalb eines ISO-Layers O Feldbus-Geräte benötigen keinen Layer 2 O Layer 2 Adressen sind routingfähig O Master-SPS und Zellen-SPS kommunizieren über IP im Profibus DP O TCP/IP hat gegenüber Webservices den Vorteil, daß es deterministisch ist O Im MES-Rechner werden Daten mittels Functioncalls (fc) verschickt O Die Anschlußdosen der Ethernetverkabelung werden Stubs genannt O IP befindet sich im Layer 2 des MES-Rechners O Im Layer 3 im Profibus sind die Adressen der Busgeräte definiert O Tags in WinCC sind Variablen mit Zeitstempeln O lose Kopplung bedeutet, daß kein starrer Anlagentakt die Anlage steuert O Marshalling ist hier die Codierung der Daten aus CSV in XML

8 Bei der Kommunikation zwischen 2 Geräten in einer Anlage soll ein Start/Acknowledge - Handshake realisiert werden : Gerät A sendet Start, Gerät B quittiert mit Acknowledge 3.1 Zeichen Sie Acknowledge ein und geben Sie mit Pfeilen alle Abhängigkeiten an : Start Ack. 3.2 Geben Sie einen Struktogrammteil an, der den obigen Handshake bis zur Ausgabe von Acknowledge = 1 realisiert : 3.3 Codieren Sie diesen Teil in C :

9 Teil 2, mit Unterlagen Name, Klasse : In Zelle 1 ist an Eingang ein Sensor verdrahtet, der meldet wenn die Spritzgußmaschine gestört ist (z.b. Form klemmt). In diesem Fall sollen an allen Zellen Warnlampen aufleuchten, die an den SPS der Zellen 1 bis 3 an Ausgang verdrahtet sind. 1. Geben Sie alle Programmstücke an, die nötig sind, um ein Ansprechen des Sensors in Zelle1 an allen Lampen zu melden Bitte alles in AWL und direkt in den OB hineingeschrieben Schreiben Sie deutlich dazu, in welcher SPS das jeweilige Programmstück ausgeführt wird. Programmteile ohne diese Angabe werden nicht gewertet! Falls Sie Functioncalls aufrufen, geben Sie nur die ersten 3 Zeilen der Parameter an.

10 Zur Kommunikation in der Anlage ist ein einfacher Handshake vorgesehen, der als Standard auf allen Ebenen benutzt wird : - START=0 löst eine Aktion aus - BUSY=0 wird als Quittung für START und als Funktionsdauer-Meldung benutzt Die Signale sind also active-low (0 im aktiven Zustand, siehe Bild ) : Start aktiv? Busy aktiv Die Timing-Kommunikation zwischen Master-SPS und Slaves sowie zwischen Master-SPS und MES-System erfolgt durch dieses Handshakeprinzip. Alle Fertigungszellen werden vom Master parallel starr gekoppelt, wenn vom MES- System das Start-Signal eintrifft (das auch quittiert werden muß) Der Materialtransport erfolgt durch ein ständig laufendes Transportband. 2. Zeichnen Sie ein Petrinetz für die Masterfunktion, das alle Timingsignale für diesen Anlagenbetrieb beinhaltet.

11 Zu Testzwecken existiert im Master ein zweites Programm, das alle Zellen starr seriell koppelt. Auf dieses wird jetzt umgeschaltet. Ein Start vom MES-System (ein Fertigungsschritt) bewirkt nun die komplette Fertigung eines Handys durch seriell 3 Schritte in den Zellen, gesteuert durch den Master.. Die Fertigungsaufträge werden dem Master als Dezimalzahl in folgende Auftragsbytes geschrieben : MB101 : Fertigungsauftrag für Zelle1 MB102 : Fertigungsauftrag für Zelle2 MB103 : Fertigungsauftrag für Zelle3 Die Timingfunktion für den Master wird in MB100 abgelegt : Merkerbit 0 : Start Merkerbit 1 : Busy Zum Anlagentest soll nun ein MES-Programm geschrieben werden, das unabhängig vom ERP-System alle Produktvarianten nacheinander je einmal fertigt (insgesamt 56 Stück). Das Programm wird von einer Bediengrafik aus mit Testfreigabe gestartet und soll in einem E/A-Feld die laufende Nummer des gerade beauftragten Geräts anzeigen. 3. Geben Sie alle hierfür nötigen Tags an 4. Geben Sie ein Struktogramm für diesen Algorithmus im Leitrechner an Beachten Sie, daß durch Drücken und Loslassen des Knopfes das Programm nur einmal (!) gestartet werden darf.

12 Der Stub liescsv.php im ERP-Server generiert einen Chargenauftrag von minimal 2 Geräten in XML. 5. Geben Sie den vom Stub erzeugten Auftragscode n XML für die im folgenden CSV beschriebenen 2 Handys an : Chargenauftrag : 1:2:1:1:2:7:4:2

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18 Schlüssel : drüber :4 :3 :2 :1