tgtm HP 2012/13-3: Sicherheitsschiebetür

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1 tgtm HP 2012/13-3: Sicherheitsschiebetür (Wahlaufgabe) Für einen Kunden ist eine Steuerung für eine Sicherheitsschiebetür zu projektieren. Die Sicherheitsschiebetür und deren mechanische Verriegelung werden pneumatisch betätigt. Das dargestellte Technologieschema zeigt die Tür in geschlossenem und verriegeltem Zustand. Vorgang: Taster S2 (Schließer): Taster S3 (Schließer): Taster S (Schließer): Taster S1 (Öffner): Taster S0 (Öffner): Zusatzbedingung: Zylinder 1A1 fährt ein und entriegelt die Tür fährt die entriegelte Tür auf fährt die Tür auch vor dem Erreichen der Endlage zu verriegelt die geschlossene Tür fährt die Tür zu und verriegelt sie Die Lampe L1 leuchtet,wenn die Tür entriegelt ist. 1 Der Verriegelungszylinder 1A1 hat einen Wirkungsgrad von 8 %. Er wird mit einem Druck von p e = 5 bar betrieben und muss für die Entriegelung eine Kraft von 200 N aufbringen. Dimensionieren Sie den erforderlichen Normzylinder unter Berücksichtigung betriebswirtschaftlicher Aspekte. 2 Die Türbewegungen sollen langsam erfolgen. Erstellen Sie den erforderlichen Pneumatikschaltplan für die Anlage ohne Aufbereitungseinheit. 3 Zeichnen Sie auf dem Arbeitsblatt 1 das Anschlussbild für die SPS. Entwickeln Sie das SPS-Programm in der Funktionsbausteinsprache für die geforderte Steuerung. 5 Erläutern Sie das Verhalten der Anlage bei Druckverlust bzw. Stromausfall. 6,0 3,0,0 5,0 Aufgaben: Abitur im Fach Technik M (Baden-Württemberg) Lösungen: , tgtm_hp _sicherheitstuer.odt, Seite 1 von 6

2 Zur Erweiterung der Produktkapazität plant die Max Krause GmbH eine neue Maschine anzuschaffen. Die Anschaffungskosten betragen Die betriebsgewöhnliche Nutzungsdauer der Maschine beträgt 8 Jahre. Folgende Finanzierungsangebote liegen dem Unternehmen vor: Kreditangebot der Hausbank Angebot einer Leasinggesellschaft Zinssatz: 7 % Leasingrate pro Monat: 6000 Laufzeit: 5 Jahre Tilgung in fünf gleichen Jahresraten jeweils am Jahresende. Grundmietzeit: 5 Jahre Eine angebotene Kaufoption in Höhe von 3 % der Anschaffungskosten wird am Ende des 5. Jahres ausgeübt. 6 Nennen Sie neben dem Abzahlungsdarlehen zwei weitere Darlehensarten. 7 Beschreiben Sie den Unterschied zwischen direktem und indirektem Leasing. 8 Berechnen Sie die Liquiditätsbelastung beim Kreditkauf und beim Leasing nach fünf Jahren und tragen Sie Ihre Ergebnisse in die Tabelle auf dem Arbeitsblatt 2 ein. Beurteilen Sie anhand Ihres Ergebnisses, welche Finanzierungsart Sie wählen. 9 Obwohl in den meisten Fällen die Kreditfinanzierung im Vergleich zum Leasing die günstigere Alternative darstellt, lautet das Motto vieler deutscher Unternehmen mieten statt kaufen". Laut dem Handelsblatt betrug das Neugeschäft deutscher Leasingunternehmer mit beweglichen Wirtschaftsgütern im vergangenen Jahr 6 Milliarden Euro. Mit einem Wachstum von 12 % zählt Leasing zu den wichtigsten Fremdfinanzierungsformen." Beurteilen Sie dieses Verhalten. (Quelle: handelsblatt.com/unternehmen/leasinq-spezial 2012/tipps-fuermittelstaendler-leasen-ohne-boese-ueberraschunqen-/65810.html) 1,0 5,0 30,0 Aufgaben: Abitur im Fach Technik M (Baden-Württemberg) Lösungen: , tgtm_hp _sicherheitstuer.odt, Seite 2 von 6

3 Arbeitsblatt 1 zu Aufgabe 3: Anschlussbild E V - A 0.0 E 0.1 E 0.2 E 0.3 E 0. STOP RUN A 0.1 A 0.2 A 0.3 A 0. E 0.5 E 0.6 E 0.7 E 1.0 Aufgaben: Abitur im Fach Technik M (Baden-Württemberg) Lösungen: , tgtm_hp _sicherheitstuer.odt, Seite 3 von 6

4 Arbeitsblatt 2 zu Aufgabe 8: Liquiditätsbelastung Jahr Kreditkauf Leasing 1 Restschuld Jahresanfang Tilgung Zinsen Summe Summe Kaufoption Summe Aufgaben: Abitur im Fach Technik M (Baden-Württemberg) Lösungen: , tgtm_hp _sicherheitstuer.odt, Seite von 6

5 Lösungsvorschlag 1 Normzylinder ( [EuroTabM5] S.01 Pneumatikzylinder, Abmessungen ) η p= F A A erf= F p e η = 200 N 5 bar 8% = 200 N 5 10 N / cm 2 0,8 =,76cm2 A= π d 2 d 1erf = A erf π = 76 mm2 π =2,6 mm Gewählt: Normzylinder mit KolbenØ d 1 = 25 mm und KolbenstangenØ d 2 = 10 mm. Da die Kraft mit der kleineren Kolbenfläche aufgebracht wird, muss geprüft werden, ob die Kolbenfläche auch ohne Kolbenstange groß genug ist: A= π (d 2 1 d 2 2 ) = π ( )mm 2 =12 mm 2 < A erf reicht nicht aus! Verbesserte Wahl: Normzylinder mit KolbenØ d 1 = 32 mm und d 2 = 12 mm. A= π (d 2 1 d 2 2 ) = π ( )mm 2 =691mm 2 > A erf reicht aus! 2 Pneumatikplan 6,0 3,0 1A1 S6 S5 S7 S8 1A2 1M1 2M1 2M2 3 Hinweis: Die Endlagendämpfung ist nicht ausdrücklich gefordert. S0 S1 S2 S3 S S5 S6 S7 S8,0 E 0.0 E 0.1 E 0.2 E 0.3 E 0. E 0.5 E 0.6 E 0.7 E V - STOP RUN A 0.0 A 0.1 A 0.2 A 0.3 A 0. 1M1 2M1 2M2 L1 Aufgaben: Abitur im Fach Technik M (Baden-Württemberg) Lösungen: , tgtm_hp _sicherheitstuer.odt, Seite 5 von 6

6 FBS Tür entriegeln (S) und verriegeln (R1) S2 M3.0 S7 OR entriegeln RS S Q1 R1 M1.0 = M1.0 Anzeige: entriegelt (sicher) S6 1M1 L1 5,0 S1 S7 oder: nicht sicher verriegelt S5 M1.0 OR L1 Tür öffnen S3 S6 öffnen M2.0 = M2.0 2M1 Tür schließen S5 S7 S0 senken RS S Q1 R1 M3.0 = S M3.0 OR 2M2 5 Bei Druckverlust verliert 2A1 Druck in beiden Kammern, sodass die Türe stehen bleibt und von Hand bewegt werden kann (soweit mechanisch möglich). Bei Spannungsausfall bleibt das Stellglied von 2A1 in der aktuellen Position, sodass die Türe eine eventuelle Bewegung abschließt und in der Endlage stehen bleibt. Der Verriegelungsbolzen wird in beiden Fällen gegen die Türe gedrückt. Die Mechanismen sind allerdings unterschiedlich: bei Spannungsausfall wird 1A1 vom Stellglied entlüftet, bei Druckausfall direkt. In beiden Fällen wird der Bolzen von der Kolbenfeder betätigt. Ob die Türe verriegelt, hängt aber auch von den mechanischen Gegebenheiten ab. 6 und folgende: Keine Lösungsvorschläge Aufgaben: Abitur im Fach Technik M (Baden-Württemberg) Lösungen: , tgtm_hp _sicherheitstuer.odt, Seite 6 von 6

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