Station Verteilen. Ausbildungsunterlage DE 11/03

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1 Station Verteilen Ausbildungsunterlage DE 11/03

2 Bestimmungsgemäße Verwendung Die Stationen der Modularen Produktions-Systems sind ausschließlich für die Ausund Weiterbildung im Bereich Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die in den begleitenden technischen Handbüchern beschrieben sind, beachten. Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz der Anlage außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht. Bestell-Nr.: Benennung Bezeichnung: TEACHWARE D:MP-C-VE-1-DE Stand: 11/2003 Autor: Grafik: Layout: Wolfgang Eckart, Intercon-Asia Wolfgang Eckart, Intercon-Asia, Festo Didactic GmbH & Co. KG 02/2004, Festo Didactic GmbH & Co. KG Festo Didactic GmbH & Co. KG, D Denkendorf, 2004 Internet: Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere das Recht, Patent-, Gebrauchsmuster- oder Geschmacksmusteranmeldungen durchzuführen. 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS

3 Inhalt Einleitung 7 Struktur der Ausbildungsunterlage 7 Sicherheitshinweise 7 Lernziele und Kompetenzen 8 Links zum Mechatronics Assistant 9 Was ist Mechatronik 10 Grundsätzliches zur Station Verteilen 14 Ansteuerung der Station und der Module 17 Die Station im Gesamtprozess 18 Projektphasen Übersicht 19 Projektübersicht 21 Zeitangaben zu den Projekten 21 Projektarbeit Technische Informationen und Handbücher 23 Teil A 1. Planung und Aufbau/Grundschaltungen A Funktionsbeschreibung Modul Stapelmagazin A Mechanischer Aufbau Modul Stapelmagazin A Verdrahtung/ Verschlauchung Modul Stapelmagazin A Relaisteuerung Modul Stapelmagazin A Relaisteuerung Modul Stapelmagazin erweitert A Funktionsbeschreibung Modul Umsetzer A Mechanischer Aufbau Modul Umsetzer A Verdrahtung/ Verschlauchung Modul Umsetzer A Relaisteuerung Modul Umsetzer A Inbetriebnahme Station A Analyse Identifikation von Komponenten A Analyse Kabelverbindungen A Analyse Zuordnungsliste A Analyse Zuordnungsliste erweitert A Inbetriebnahme Justage und Einstellungen A Inbetriebnahme Justage und Einstellungen erweitert A Inbetriebnahme Laden des Anwenderprogramms und Test A-74 Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS 3

4 Inhalt 3. Programmierung A Programmierung Hardwarekonfiguration A Programmierung Grundlagen: UND A Programmierung Grundlagen: ODER A Programmierung Grundlagen: RS Flip-Flop A Programmierung Grundlagen: UND NICHT A Programmierung Grundlagen: IDENTITÄT A Programmierung Bedingter Programmaufruf A Programmierung Bedingter Programmaufruf erweitert A Programmierung Timer Einschaltverzögerung A Programmierung Timer Ausschaltverzögerung A Programmierung Abwärtszähler A Programmierung Blinklicht A Programmierung Manuell/Automatik Funktion A Programmierung Ausgangsstellung anfahren A Programmierung Ausgangsstellung anfahren erweitert A Kommunikation A Kommunikation Grundlagen der E/A-Kommunikation A Kommunikation Testen der E/A-Kommunikation A Kommunikation Profibus-DP A Kommunikation Materialfluss A Fehlersuche A-209 Theorie Fehlersuche A Fehlersuche im Gesamtprozess A Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS

5 Inhalt Teil B 1. Planung und Aufbau/Grundschaltungen B Funktionsbeschreibung Modul Stapelmagazin B Mechanischer Aufbau Modul Stapelmagazin B Verdrahtung/Verschlauchung Modul Stapelmagazin B Relaisteuerung Modul Stapelmagazin B Relaisteuerung Modul Stapelmagazin erweiter B Funktionsbeschreibung Modul Umsetzer B Mechanischer Aufbau Modul Umsetzer B Verdrahtung/Verschlauchung des Moduls Umsetzer B Relaisteuerung Modul Umsetzer B Inbetriebnahme Station B Analyse Identifikation von Komponenten B Analyse Kabelverbindungen B Analyse Zuordnungsliste B Analyse Zuordnungsliste erweitert B Inbetriebnahme Justage und Einstellungen B Inbetriebnahme Justage und Einstellungen erweitert B Inbetriebnahme Laden des Anwenderprogramms und Test B Programmierung B Programmierung Hardwarekonfiguration B Programmierung Grundlagen: UND B Programmierung Grundlagen: ODER B Programmierung Grundlagen: RS Flip-Flop B Programmierung Grundlagen: UND NICHT B Programmierung Grundlagen: IDENTITÄT B Programmierung Bedingter Programmaufruf B Programmierung Bedingter Programmaufruf erweitert B Programmierung Timer Einschaltverzögerung B Programmierung Timer Ausschaltverzögerung B Programmierung Abwärtszähler B Programmierung Blinklicht B Programmierung Manuell/Automatik Funktion B Programmierung Ausgangsstellung anfahren B Programmierung Ausgangsstellung anfahren erweitert B-138 Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS 5

6 Inhalt 4. Kommunikation B Kommunikation Grundlagen der E/A-Kommunikation B Kommunikation Testen der E/A-Kommunikation B Kommunikation Profibus-DP B Kommunikation Materialfluss B Fehlersuche B-209 Theorie Fehlersuche B Fehlersuche im Gesamtprozess B Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS

7 Struktur der Ausbildungsunterlage Die vorliegende Ausbildungsunterlage ist Teil des Lernsystems Automatisierung und Technik der Festo Didactic GmbH & Co KG. Die Ausbildungsunterlage gliedert sich in folgende Teile: Teil A: Unterlagen für Ausbilder Teil B: Unterlagen für Auszubildende Der Teil A, Unterlagen für Ausbilder, umfasst Aufgaben und Lösungen zu den Themen Aufbau, Inbetriebnahme, Programmierung, Kommunikation und Fehlersuche. Zusätzliche Hinweise für den Ausbilder werden gegeben. Der Teil B, Unterlagen für Auszubildende, hat die gleiche Struktur. Die Lösungen müssen aber durch die Auszubildenden erarbeitet werden. Auf der mit gelieferten CD-ROM ist diese Ausbildungsunterlage als PDF-Datei gespeichert. Die verwendeten SPS-Programme für die Siemens S7-313C-2 DP finden Sie ebenfalls auf dieser CD-ROM. Sicherheitshinweise Grundvoraussetzung für den sicherheitsgerechten Umgang und den störungsfreien Betrieb des Modularen Produktions-Systems ist die Kenntnis der grundlegenden Sicherheitshinweise und der Sicherheitsvorschriften. Die Betriebsanleitung können Sie dem technischen Handbuch, welches jeder Station beiliegt, entnehmen um mit dem Modularen Produktions-System sicherheitsgerecht zu arbeiten. Insbesondere die Sicherheitshinweise sind von allen Personen zu beachten, die am Modularen Produktions-System arbeiten. Darüber hinaus sind die für den Einsatzort geltenden Regeln und Vorschriften zur Unfallverhütung zu beachten. Der Betreiber verpflichtet sich, nur Personen am Modularen Produktions-System arbeiten zu lassen, die mit den grundlegenden Vorschriften über Arbeitssicherheit und Unfallverhütung vertraut und in die Handhabung des Modularen Produktions-Systems eingewiesen sind das Sicherheitskapitel und die Warnhinweise im Handbuch gelesen und verstanden haben. Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS 7

8 Lernziele und Kompetenzen Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Die Anlagen und Stationen des Modularen Produktions-Systems ermöglichen eine an der betrieblichen Realität ausgerichtete Aus- und Weiterbildung. Die Hardware setzt sich ausschließlich aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten zusammen, um eine optimale Industrienähe zu gewährleisten. Die einzelnen MPS-Stationen ermöglichen Ihnen die neuen Schlüsselqualifikationen optimal zu vermitteln: Sozialkompetenz Fachkompetenz Methodenkompetenz Die vorliegende didaktische Unterlage ist projektorientiert aufgebaut und umfasst dabei die einzelnen in der Industrie wichtigen Phasen: Planung und Aufbau Programmierung Inbetriebnahme Fehlersuche Darüber hinaus sind bei den einzelnen Projekten immer die zu erzielenden Kompetenzen mit aufgeführt. Dieses Competence Based Training löst zunehmend die reine Lernzieldefinition ab. Ein schönes Beispiel für den Unterschied beider Lernstrategien ist folgendes: Lernziel Der Lernende soll den zeitoptimierten Ablauf beim Auskuppeln, Gang einlegen welcher mit R bezeichnet ist und wieder Einkuppeln in optimalem Zusammenwirken mit dem Gaspedal und Lenkradeinschlag erlernen. Kompetenz Der Lernende soll in die Lage versetzt werden, ein Kraftfahrzeug optimal rückwärts in eine Parklücke einzufahren. Das Zusammenwirken von Kupplung, Gangschaltung, Gas und umsichtiges Steuern sind dabei zentrale Lernziele. 8 Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS

9 Links zum Mechatronics Assistant Basis für diese Dokumentation ist der Mechatronics Assistant (MechAssist), ein neues CD-ROM basiertes Produkt, welches neben der reinen Information didaktisch und technisch auch viele methodische Ansätze enthält und viele allgemeine Informationen zum Thema Mechatronik und Automatisierungstechnik. Viele der folgenden Projekte finden sich im MechAssist wieder, manche etwas für die Papierform modifiziert, andere unverändert und weitere haben wir dieser in Papierform gedruckten Dokumentation zugefügt. Beziehungen und Informationen die Sie so oder in ähnlicher Form im MechAssist wieder finden sind gekennzeichnet mit:...\aufgaben\stationen\verteilen\sps 09: Blinklicht um ein Beispiel für die Station Verteilen zu nennen. Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS 9

10 Was ist Mechatronik Mechatronik ist die umfassende Kombination unterschiedlicher Technologien miteinander und wird zumeist als eine neue Art zu Denken und zu Handeln interpretiert, weniger oder gar nicht als eigenständige Technologie. Man könnte sicherlich ganze Bücher darüber schreiben und es gibt jede Menge Abhandlungen zu diesem Thema. Wir haben im Folgenden versucht, die wichtigsten Fakten und Strategien zusammen zu stellen. Den technologischen Teil von Mechatronik kann man als Automatisierungstechnik umschreiben. 10 Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS

11 Die Struktur Grundsätzlich lässt sich Mechatronik in drei Ebenen unterteilen: Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS 11

12 Zur Vermittlung der Basistechnologien steht ein umfangreiches Lernprogramm aus dem Hause Festo Didactic zur Verfügung. Diese Dokumentation baut auf den dort erarbeiteten Lernzielen und Kompetenzen auf: Totally Integrated System Partly Integrated Systems Basic Technologies 12 Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS

13 Zu diesem Themenkomplex bietet der MechAssist weitere zusätzliche Medien und Informationen. Einen sehr anschaulichen Videofilm finden Sie unter:...\videos\automatisierungstechnik in der Praxis und auch eine Information zur Firma Festo Didactic und deren Lernsystem:...\Quellen\Praesentationen\Image\fd_praesentation_de_web und eine sehr informative Präsentation zum Thema Mechatronik:...\Praesentationen\Mechatronics Neue Herausforderungen...\Quellen\Praesentationen\Mechatronics\Mechatronics_de_web Die ausführlichen Lehrpläne finden Sie unter: \Ausbilder\Lehrplaene\Ausbildungsrahmenplan MechatronikerInnen \Ausbilder\Lehrplaene\Rahmenlehrplan MechatronikerInnen Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS 13

14 Grundsätzliches zur Station Verteilen Die Station Verteilen hat grundsätzlich die Aufgabe Halbzeuge oder Rohmaterialien in einen Fertigungsprozess einzuleiten. Dazu dienen zwei getrennt voneinander arbeitende Module aus denen die Station aufgebaut ist: Modul Stapelmagazin Modul Umsetzer Beide Module können getrennt voneinander arbeiten, aber im Fertigungsprozess sind sie natürlich mechanisch miteinander gekoppelt. \Bilder\Stationen (Farbe) \Quellen\Grafiken\Stationen_color\Grafik_Verteilen_c Station Verteilen 14 Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS

15 Die Station Verteilen besteht aus zwei Modulen: \Bilder\Module\Stapelmagazin \Bilder\Module\Umsetzen Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS 15

16 Fotos und Abbildungen zu den verfügbaren Stationen und Modulen finden Sie unter: \Bilder\Fotos der Module \Bilder\Fotos der Stationen \Ausbilder\Praesentationen\Die Stationen des Modularen Produktions-Systems Zur Veranschaulichung der Funktionalität der gesamten Station steht im MechAssist ein Video zur Verfügung. Da diese Teachware projekt- aber auch zielorientiert aufgebaut ist, bietet es sich an, den Lernenden zuerst die Zielsetzung zu demonstrieren, bevor man mit der eigentlichen Projektarbeit beginnt. Das Video der Station Verteilen finden Sie unter: \Videos\Ablauf Station Verteilen Rel. C 16 Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS

17 Ansteuerung der Station und der Module Zum Aufbau und der Ansteuerung der Station Verteilen und/oder der Module der Station gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten wie das Bild unten verdeutlicht. Standard einer MPS-Station ist die Ansteuerung mit einer freiprogrammierbaren Steuerung, das kann eine SPS oder ein Industriecomputer sein. Zwischen den Basic Training Paketen TP s und den MPS-Stationen kann man aber auch die Module der Station oder die gesamte Station mit Komponenten aus den TP s, z.b. TP 200 Elektro-Pneumatik, ansteuern. Diese Variante ist natürlich davon abhängig, ob entsprechende TP s oder das Interface und die Ansteuerungskomponenten zur Verfügung stehen. In dieser Dokumentation gehen wir auch auf diese Möglichkeit ein. Sollten die Komponenten nicht zur Verfügung stehen, so lassen Sie einfach die Relaisaufgaben zu den Modulen weg und überspringen diese. Im weiteren Verlauf der Dokumentation beziehen wir uns auf eine Ansteuerung mit einer SPS, in diesem Falle mit einer SIMATIC S7 CPU 313C-2 DP, die über digitale und analoge Funktionen on-board verfügt und auch Profibus-DP fähig ist. Andere SPS-Varianten sind natürlich verfügbar und haben auf die reinen Programmieraufgaben auch keine Auswirkungen. Lediglich die Belegung der Einund Ausgänge wäre unter Umständen anders und die Profibus-DP Kommunikation wäre nicht möglich. Die Hardwarekonfiguration ist im Prinzip für alle SPS- Konfigurationen ähnlich und die im Projekt 3.1 beschrieben Vorgehensweise kann als Beispiel hierzu betrachtet werden. Auch der Aufbau der SPS im EduTrainer oder im SPS-Board hat keine Auswirkungen auf die Projekte Inbetriebnahme und Programmierung Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS 17

18 Die Station im Gesamtprozess Die Station Verteilen kann in einem Gesamtprozess als so genannte Start-Station betrachtet werden, das heißt, vor der Station befinden sich keine anderen Fertigungsschritte. Dies hat auf die Kombination mit anderen Stationen Auswirkungen. Die Teilschritte in einem Produktionsprozess sind: 18 Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS

19 Projektphasen Übersicht Die Projektarbeit baut sich folgendermaßen auf: \Grundlagen\Phasen der Projektarbeit Informationsphase Problemdefinition (Aufgabenbeschreibung) Hinweise für den Lehrenden Lernziele und Kompetenzen Pflichtenheft Technische Unterlagen Gruppeneinteilung Planungsphase Zieldefinition der jeweiligen Gruppen Erstellen der Geräteliste (Projektabhängig) Erstellen der Zuordnungsliste SPS (Projektabhängig) Erstellen des Programmablaufplanes entsprechend der Zieldefinition Ausführungsphase Aufbau der Hardware (Projektabhängig) Inbetriebnahme der Hardware (Projektabhängig) Erstellen des SPS-Programmes (Projektabhängig) Kontrollphase Testen des SPS-Programmes an der Station Zusammenführung der SPS-Programme mit der Kommunikation SOLL-IST-Vergleich eigene Zieldefinition Ergebnis Eventuell Nacharbeit oder/und Optimierung Selbstkontrolle Dokumentations- und Präsentationsphase Dokumentation der Projektarbeit Vorstellung und Präsentation der Projektergebnisse der einzelnen Gruppen Bewertung Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS 19

20 Informationsphase Hier werden den Lernenden alle wichtigen Informationen an die Hand gegeben um das Problem exakt erkennen zu können. Die Lernenden sind danach in der Lage, in eigenständiger Arbeit die Problemlösung zu definieren und zu finden. Planungsphase Beim ersten Schritt empfehlen wir, den Gesamtablauf gemäß der Projektbeschreibung (Programmablaufplan) soweit wie möglich zu reduzieren, um einen möglichst einfachen "Einstieg" zu gewährleisten. Erweitern Sie dann Ihre jeweilige Zieldefinition schrittweise. Es ist wichtig, bei jedem Lösungsschritt ein eigenes Projekt einzurichten und keinesfalls das "Ausgangs- oder Vorlageprojekt" jeweils zu erweitern. Dies hat den Vorteil, dass immer zumindest die jeweilige "Lösungs-Vorstufe" funktionsfähig als Projekt vorliegt, auch wenn die zuletzt bearbeitete nicht funktionieren sollte. Nachdem das jeweilige Projektziel definiert wurde, erstellen Sie bitte alle notwendigen Listen erforderlicher Geräte und Werkzeuge und/oder Zuordnungslisten bei der SPS-Programmierung. Ein auf Ihre spezifische Zielsetzung abgestimmter Programmablaufplan erleichtert den Weg zur Problemlösung. Ausführungsphase Erarbeiten Sie die Projektlösung gemäss Ihrer Planung, erstellen und testen Sie Ihr Programm gemäß eigener Zieldefinition. Bitte "entwickeln" Sie die Programmlösung zuerst auf Papier. Kontrollphase Führen Sie einen SOLL-IST-Vergleich zwischen der Problemdefinition und der Ausführungsphase durch. Sind alle Forderungen erfüllt? Dokumentations- und Präsentationsphase Ein ganz wesentlicher Teil der Projektarbeit ist eine saubere und übersichtliche Dokumentation. Diese sollte so erstellt sein, dass eine andere Gruppe, die nicht in diesem Projekt eingebunden war, problemlos die Lösungsschritte nachvollziehen kann. Ein weiteres wesentliches Lernziel ist die Fähigkeit Projekte und deren Lösungen einem Zuhörerkreis verständlich zu machen. Rhetorische und präsentationstechnische Fähigkeiten zu erlernen ist stark "übungsabhängig". Aus diesem Grund präsentieren Sie bitte den anderen Gruppen Ihre Projektlösung. 20 Festo Didactic GmbH & Co. KG MPS