Automatisierungstechnik, Betriebstechnik, Mechatronik

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1 Jochen Rengstorf Automatisierungstechnik, Betriebstechnik, Mechatronik Projekte für den Lernfeldunterricht Projekt 3 Steuerungen analysieren und anpassen. Auflage Bestellnummer 505

2 Das Zusatzmaterial des Projektbuchs ist als Download auf der Webseite verfügbar. Auf der Unterseite dieses Titels im Internet befindet sich ein Reiter mit Materialien, über den das Zusatzmaterial heruntergeladen werden kann. Das Zusatzmaterial ist zu entpacken und kann danach mit der Start-Datei gestartet werden. Quellenverzeichnis Den nachfolgend aufgeführten Firmen danken wir für die Überlassung von Informationsmaterial, Fotos, Videos, Vorlagen und fachliche Beratung. Eaton Electric GmbH, Bonn SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG, Bruchsal Siemens AG, München Bildungsverlag EINS GmbH Ettore-Bugatti-Straße -, 59 Köln ISBN Copyright 0: Bildungsverlag EINS GmbH, Köln Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis zu 5a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen.

3 Inhaltsverzeichnis 3 Inhaltsverzeichnis Projekt 3 Steuerungen analysieren und anpassen... Projektablaufplan... Projektvorstellung... 5 Projektauftrag.: Eine Förderanlage mit VPS-Technik analysieren und erweitern... Projektauftrag..: Betriebsmittel auswählen und Schaltpläne erstellen...7 Aufgabe... Öffnungswege von Schützkontakten... Aufgabe... Systemkomponenten von Schützen... Aufgabe...3 Betriebsmittelauswahl - Kenndaten von elektrischen Antrieben...5 Aufgabe... Motorschutzschalter...7 Aufgabe...5 Funktionsanalyse einer Schützschaltung...8 Aufgabe... Schützschaltungsentwurf der ersten Teilfunktion der Laserbearbeitungszelle 9 Aufgabe...7 Schaltungserweiterung der Laserbearbeitungszelle... Projektauftrag..: Eine Schaltung optimieren und Kosten kalkulieren... Aufgabe... Polumschaltbare Motoren...5 Aufgabe... Funktionsbeschreibung Motorsteuerung... Aufgabe...3 Polumschaltbare Motoren - Kenndaten im Motorsymbol...7 Aufgabe... Schaltungsanalyse Drehzahlsteuerung...8 Aufgabe...5 Drehrichtungsumkehr Gleichstrommotor...9 Aufgabe... Kostenkalkulation Schaltschrank...30 Projektauftrag.: Eine Sortieranlage mit SPS-Technik programmieren Projektauftrag..: Eine speicherprogrammierbare Steuerung realisieren...3 Aufgabe... Gerätefamilien Siemens Automatisierungssysteme...38 Aufgabe... Komponenten von Automatisierungssystemen... Aufgabe...3 Funktionsweise der SPS...3 Aufgabe... Beispielprogramm SPS...5 Aufgabe...5 SPS-Programm mit absoluter und symbolischer Adressierung... Projektauftrag..: SPS-Programme entwickeln und simulieren...7 Aufgabe... Betriebsmittel der Sortieranlage...8 Aufgabe... Programm - Grundfunktionen der Sortieranlage...5 Aufgabe...3 Symboltabelle und SPS-Schaltplan...53 Aufgabe... Programm - Materialfreigabe...5 Aufgabe...5 Programm 3 - Abfrage der Befüllung der Rutsche Bandmitte...55 Aufgabe... Zeiten in der SPS... Aufgabe...7 Programm - Nutzung beider Materialrutschen... Aufgabe...8 Programm 5 - Materialerkennung Kunststoff/Metall...5 Aufgabe...9 Programm - Komplette Funktionen der Sortieranlage... Projektauftrag..3: Sortieranlage in Betrieb nehmen...7 Aufgabe..3. Inbetriebnahmeprotokoll...7 Aufgabe..3. Gesamtdokumentation...73 Projektauftrag.3: Projektende Anlage A: Schaltplan Anlage S7: Siemens STEP Anlage SI: Siemens SIMIT Anlage Y: Symboltabelle Sachwortverzeichnis... 07

4 8 Eine Förderanlage mit VPS-Technik analysieren und erweitern Schaltgeräte im Niederspannungsbereich Niederspannungsschalter werden für verschiedene Anwendungsgebiete hergestellt und eingesetzt. Leitungsschutzschalter dienen dem Kurzschluss- und Überlastschutz. Dagegen sind Schütze und Motorschutzschalter für das Schalten von betriebsmäßigen Lasten bzw. Überlasten ausgelegt. Leitungsschutzschalter - und 3-polig Schütz Motorschutzschalter Leitungsschutzschalter Ein Leitungsschutzschalter (LS-Schalter, umgangssprachlich Sicherungsautomat), engl. MCB (Miniature Circuit Breaker), ist eine Überstromschutzeinrichtung für den Leitungsschutz. Ein Leitungsschutzschalter enthält einen Kurzschlussschnellauslöser und einen thermischen Überstromauslöser ,3,5 Rechts abgebildet sind die Auslösekennlinien von Leitungsschutzschaltern mit verschiedenen Charakteristiken. Auslösezeit in Sekunden 0 0, 0, 0, 0, 0,0 0,0 0,0 B C D 0,0, Vielfaches des Nennstroms Kennlinie LS-Schalter mit unterschiedlichen Charakteristiken

5 0 Eine Förderanlage mit VPS-Technik analysieren und erweitern Leistungsschütze Systemübersicht Auszug aus dem EATON-Gesamtkatalog

6 Eine Förderanlage mit VPS-Technik analysieren und erweitern Motorschutzschalter Hilfskontakte Motorschutzschalter sind Schalter zum Schalten, Schützen und Trennen von Stromkreisen mit meist motorischen Verbrauchern. Gleichzeitig schützen Motorschutzschalter Motoren gegen die Zerstörung durch blockierten Anlauf, Überlast, Kurzschluss oder Ausfall eines Außenleiters in Drehstromnetzen. Motorschutzschalter bestehen aus einer thermischen Auslösung zum Schutz der Motorwicklung (Überlastschutz) und meist einer elektromagnetischen Auslösung (Kurzschlussschutz). Motorschutzschalter mit elektromagnetischem Auslöser, die den an der Kurzschlussstelle auftretenden Kurzschlussstrom sicher beherrschen, d.h. die auch im Kurzschlussfall sicher ein- und ausschalten können, dürfen ohne Vorsicherung am Netz betrieben werden. In jedem Strompfad des Motorschutzschalters liegt ein Bimetallauslöser und ein elektromagnetischer Auslöser in Reihe. Übersteigt der auftretende Kurzschlussstrom das Schaltvermögen des Motorschutzschalters, muss eine vorgeschaltete Schutzeinrichtung (Schmelzsicherung oder Leitungsschutzschalter) den Kurzschlussschutz übernehmen. In sicherungslosen Motorstromkreisen werden dafür in der Regel Leistungsschalter eingesetzt. Diese haben meist ein Schaltvermögen von über 50 ka und schützen einen oder eine Gruppe von Motorstromkreisen gegen die Folgen von Kurzschlüssen. Drehknopf zum Einstellen des Motorbemessungsstroms Bimetall zur thermischen Auslösung Ein-/Ausschalter Hilfskontakt Öffnung für ein Schloss ausgebauter Auslösemechanismus Spule zur elektro- Anschlussklemmen magnetischen Auslösung

7 Motoren mit getrennten Wicklungen und Dahlanderschaltung Eine Förderanlage mit VPS-Technik analysieren und erweitern 7 Motor mit getrennten Wicklungen Dimensionierung der Schaltgeräte Q, Q7 = I (niedrige Drehzahl) Q, Q = I (hohe Drehzahl) Dahlanderschaltung Dimensionierung der Schaltgeräte Q, Q7 = I (niedrige Drehzahl) Q, Q = I (hohe Drehzahl) Q3 = 0,5 x I Aufgabe...3 Polumschaltbare Motoren - Kenndaten im Motorsymbol Welche Bedeutung haben die Angaben in den abgebildeten Motoren?. Dahlandermotor. Motor mit getrennten Wicklungen M 3~ / P M 3~ (+) P Notizen

8 Eine Sortieranlage mit SPS-Technik programmieren 33 Projektauftrag.: Eine Sortieranlage mit SPS-Technik programmieren Projektanalyse Vorstellung des Projektablaufs In Ihrem Betrieb soll die Steuerung für eine Sortieranlage umgebaut werden. Die Steuerung ist in VPS-Technik ausgeführt und soll zur Erhöhung der Flexibilität mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung ( SPS) ausgeführt werden. In diesem Arbeitsauftrag geht es darum, das SPS-Programm mit der Siemens-Software SIMATIC STEP 7 zu entwickeln und mit dem Simulationsprogramm SIMIT SCE zu simulieren. Wenn das Programm die geforderten Kriterien erfüllt, wird es in die SPS geladen und die Sortieranlage wird in Betrieb genommen. Die Programmentwicklung erfolgt in Einzelschritten. Zum Abschluss erstellen Sie eine komplette Dokumentation und demonstrieren die Funktionsfähigkeit Ihres Programms. + V S0 S S E = Eingänge E0.0 E0. E0. E0.3 E0. E0.5 E0. E0.7 Programm & SPS CPU Spannungsversorgung A0.0 A0. A0. A0.3 A0. A0.5 A0. A0.7 P A = Ausgänge 0 V PS307 A CPU33C-DP SF DI/D=xDCV DI/D=xDCV DCV Voltage Selector BF DC5V FRCE RUN STOP ON OF RUN STOP MRES 7 7 SIMATIC S7 300 IN 0 OUT BA00-0AA0 X 3 33-CE0-0AB0 3 5

9 Projektauftrag..3: Sortieranlage in Betrieb nehmen Eine Sortieranlage mit SPS-Technik programmieren 7 Inhalte des Projektauftrags: Inbetriebnahme der Sortieranlage Inbetriebnahmeprotokoll Dokumentation In diesem Auftrag geht es um die Inbetriebnahme der Sortieranlage. Dazu übertragen Sie Ihr erstelltes Programm in das Automatisierungsgerät (SIMATIC S7), nehmen die Anlage bzw. das Simulationsmodell in Betrieb und erstellen das Inbetriebnahmeprotokoll sowie die Dokumentation.