Praktikum Steuerungstechnik

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1 LABOR FÜR STEUERUNGS- UND REGELUNGSTECHNIK FH München University of Applied Sciences, FK06 Raum D6/D7, Praktikum Steuerungstechnik Prof. Dr.-Ing. R. Froriep, Dipl.-Ing. F. Kuplent Experimente mit einer pneumatischen Prägestation (PPS) Inhalt 1. Experimentieraufbau, Inbetriebnahme 2. Aufgaben 2.1 Aufnahme der Sensoren 2.2 Aufnahme der Aktoren 2.3 Verknüpfungsfunktion 2.4 Speicherfunktion 2.5 Zeitfunktion 2.6 Ereignisgesteuerte Ablauffunktion mit Sensoren 2.7 Zeitgesteuerte Ablauffunktion 2.8 Ablaufsteuerung mit Ein- und Ausschieber 2.9 Ablaufsteuerung mit Werkzeugeinsatz 2.10 Ablaufsteuerung mit Weicheneinsatz 2.11 Ablaufsteuerung mit Dauerbetrieb 1. Experimentieraufbau, Inbetriebnahme Die Prägestation ist ein Laboraufbau (Bilder 1 und 2), der eine Prägemaschine mit Teilezu- und abführung nachbildet. Die Teile werden mit einem pneumatisch angetriebenen Kolben (Einschieber) aus einem Magazin auf das Werkzeug geschoben. Das Werkzeug wird dann pneumatisch angehoben, wobei gute Teile oben gegen einen Stempel gedrückt und "geprägt" werden. Zu flache schlechte Teile kommen mit dem Stempel nicht in Kontakt. Nach Absenken des Werkzeugs werden die Teile pneumatisch ausgeschoben (Ausschieber), geführt von einer pneumatisch so gestellten Weiche, dass die guten Teile in den linken und die schlechten Teile in den rechten Auffangbehälter befördert werden. Magazin Werkzeug Ausschieber Einschieber Stempel Weiche Bild 1: Prägestation von vorn. Bild 2: Prägestation von hinten. Im Vordergrund die Druckluftversorgung. Froriep/Kuplent, PPS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 1/6

2 Drei Kolben werden beidseitig und ein Kolben einseitig mit Druckluft angetrieben (Bild 3). Zwischen den beiden Zuständen "Kolben ausgefahren" bzw. "Kolben zurückgefahren" (oder: "Kolben vorne" bzw. "hinten") wird mittels elektromagnetisch angetriebenen Druckluftventilen umgeschaltet, die ihrerseits von den Ausgangsklemmen einer SPS angesteuert werden. Zylinder mit Kolben Druckluftventile mit Elektromagneten Binäre elektrische Signale von den Ausgangsklemmen einer SPS Druckluftversorgung Bild 3: Pneumatik-Schaltplan für die Prägestation Aus der Prägestation werden binäre Signale von Sensoren und Tastern an die Eingangsklemmen der SPS übertragen. Für die Experimente wird eine Soft-SPS eingesetzt. Eine Soft-SPS ist eine speicherprogrammierbare Steuerung, die als Software auf einem PC realisiert wird. Dabei wird mit einer bildlichen Darstellung der Baugruppen einer realen SPS auf dem Bildschirm gearbeitet (Bild 4). Bild 5 ist ein Hilfsprogramm, das die Datenübertragung zwischen der Soft-SPS und der Anlage herstellt. Details der Verbindung zwischen PC und Prägestation zeigt Bild 6. Bild 4: Soft-SPS S5 für Windows (IBH-softec) Bild 5: Handshake-Programm E0.0 E0.1 usw. PC als Soft-SPS COM RS232 - RS485 Konverter Parallel - Seriell - Umsetzer A0.0 A0.1 usw. Bild 6: Verbindung von PC und Prägestation. Parallel-Seriell-Umsetzer siehe Bild 2 links. Froriep/Kuplent, PPS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 2/6

3 Inbetriebnahme des Experimentieraufbaus: Stromversorgung und PC einschalten, Druckluftversorgung noch aus! Windowsanmeldung: Benutzername wird vom Betreuer vergeben, Kennwort nicht erforderlich, Domain: LSR-Server, Handshake-Programm (Bild 5) öffnet sich automatisch, S5 für Windows starten, Simulations-SPS (Bild 4) mittels Symbolleiste (4. Symbol von rechts) aufrufen, Datenübertragung starten (Bild 5): Open Link und Start (Request und Data beginnen zu blinken) Soft-SPS konfigurieren (Bild 4): Zwei Baugruppen mit E (Eingangsbaugruppe) und eine mit A (Ausgangsbaugruppe) markieren. SPS-Eingänge prüfen: Wenn auf dem Bildschirm mindestens eine Klemme an den Eingangsbaugruppen ein anzeigt (= logische 1), ist die Datenübertragung aktiv. SPS-Ausgänge prüfen: Klicken Sie auf dem Bildschirm in der Ausgabebaugruppe alle Klemmen A 0.0 bis A 0.7 an. Die Datenübertragung ist aktiv, wenn bei mindestens einer Klemme ein Klicken (eines Druckluftventils) zu hören ist. Für die Programmierung der Soft-SPS wird STEP 5 (Siemens) verwendet, und zwar die anschauliche FUP-Darstellung (Funktionsplan, Bild 9). Diese Programme werden als PB (Programmbaustein, z.b. PB1, PB2 etc.) im Bausteinverzeichnis (Bild 7) abgelegt. Für die zyklisch zu wiederholende Abarbeitung der PB ist ein OB (Organisationsbaustein) erforderlich mit der AWL (Anweisungsliste) von Bild 8. Bild 7: Bausteinverzeichnis Bild 8: OB mit AWL (Rahmenprogramm) Bild 9: PB in FUP (erstes Netzwerk) Mit dem grünen Pfeil ganz links in der Symbolleiste (Bilder 4 und 7 bis 9) kann zyklisch zwischen den geöffneten Ansichten umgeschaltet werden. Froriep/Kuplent, PPS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 3/6

4 Erzeugen eines neuen Bausteins: Im Bausteinverzeichnis (Bild 7) Menüleiste Baustein, darin Neuen Baustein, im Fenster den Typ eingeben (OB oder PB), gefolgt von einer Nummer, z.b. PB 1. Nach Bestätigung öffnet sich ein Editierfenster für den Baustein. Editieren eines Bausteins: Im Baustein-Editierfenster (Bild 8 oder 9) Menüleiste Darstellung, darin auswählen FUP (im Fenster eines PB) oder AWL (im Falle eines OB). Die Elemente des FUP können aus der Symbolleiste direkt über der Editierfläche (Bild 9) bezogen werden. Abspeichern eines neuen Bausteins: Im Bausteinverzeichnis (Bild 7) Menüleiste Datei, darin Speichern unter. Bausteinnamen eingeben. Folgendes Verzeichnis auswählen: Benutzername auf "lsr.server\homes" (G:) (Benutzername von der Windowsanmeldung). Das Verzeichnis befindet sich auf dem LSR-Server, wo die abgespeicherten Bausteine während des gesamten Praktikums verfügbar bleiben. Sie werden jeweils in Form von mehreren gleichnamigen Dateien mit verschiedenen Erweiterungen abgelegt. Öffnen eines vorhandenen Bausteins: Im Bausteinverzeichnis (Bild 7) Menüleiste Datei, darin Öffnen. Im Server-Verzeichnis Benutzername auf "lsr.server\homes" (G:) den gewünschten Bausteinnamen markieren und öffnen. Im Bausteinverzeichnis erscheint z.b. PB1 und der zugehörige OB1. Eventuell zuvor im Bausteinverzeichnis enthaltene Bausteine werden aus dem Verzeichnis entfernt. Mit einem Doppelklick auf z.b. PB1 wird das zugehörige Editierfenster geöffnet. Ausdrucken eines Bausteins: Im Bausteinverzeichnis (Bild 7) Menüleiste Datei, darin Drucken. Im Fenster z.b. PB1 eingeben und drucken. Hilfe: Entsprechende Schaltfläche in der Symbolleiste (Bilder 7 bis 9). Falls erforderlich, ist die Hilfedatei s5w.hlp in folgendem Verzeichnis C:\Programme\S5W\ zu finden. Mit RUN bzw. STOP wird die Soft-SPS (Bild 4) ein- bzw. abgeschaltet. Mit RESET wird der Zähler auf Null zurückgesetzt. Grundlage der Programmierung ist eine Definition der binären Ein- und Ausgangsgrössen der SPS in einer Zuordnungsliste wie z.b. Eingänge Ausgänge E 0.0 grüner Taster betätigt: E 0.0=1 A 0.0 E 0.1 usw. usw. A 0.1 Ventil 1 Zyl.1 ausgefahren, wenn A 0.1=1 E 0.2 A 0.2 Ventil 2 Zyl.2 ausgefahren, wenn A 0.2=1 usw. usw. usw. usw. Programmierung eines Ablaufschrittes (ab Aufgabe 2.8): Schritt n-1 rücksetzen S R Schritt n frei Weiterschaltbedingungen von Schritt n & S R Schritt n+1 frei Erste Freigabebedingung für Schritt n+2 Froriep/Kuplent, PPS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 4/6

5 2. Aufgaben 2.1 Aufnahme der Sensoren Prüfen Sie, inwieweit die folgenden Anlagenzustände einer der Eingangsklemmen E 0.0 bis E 0.7 und E 1.0 bis E 1.7 zugeordnet werden können. Zustand Klemme Bemerkungen Einschieber ist vorn Einschieber ist hinten Ausschieber ist vorn Ausschieber ist hinten Werkzeug ist unten Werkzeug ist oben Teil liegt im Magazin Teil liegt im Werkzeug Teil mit Stempel in Kontakt Start-Taste (grün) betätigt Stop-Taste (rot) betätigt 2.2 Aufnahme der Aktoren Druckluftversorgung anschliessen. Zylinder in Sicherheitsstellung! Prüfen Sie, inwieweit durch Anklicken der Ausgangsklemmen A 0.0 bis A 0.7 in der Simulations- SPS die folgende Aktionen in der Anlage ausgelöst werden können: 1. Ventil Einschieber nach vorn 2. Ventil Ausschieber nach vorn 3. Ventil Werkzeug nach oben 4. Ventil Weiche nach vorn 5. Rote Lampe ein Klemme Aktion Bemerkungen A 0.0 A 0.1 A 0.2 A 0.3 A 0.4 A 0.5 A 0.6 A 0.7 Froriep/Kuplent, PPS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 5/6

6 2.3 Verknüpfungsfunktion (Programm PPS01) Die rote Lampe soll leuchten, wenn die folgenden Bedingungen nicht alle erfüllt sind: Ein- und Ausschieber in hinterer Position, Werkzeug in unterer Position, Teil liegt im Magazin, kein Teil im Werkzeug, Weiche nicht betätigt. Nur mit UND, ODER und NEGATION zu realisieren. 2.4 Speicherfunktion (Programm PPS02) Die rote Lampe soll mit der roten Taste ein- und mit der grünen Taste ausgeschaltet werden können. 2.5 Zeitfunktion a) Programm PPS03a: Die rote Lampe soll für eine Zeit von 5s leuchten und dann von selbst erlöschen. Einschalten mit der grünen Taste. b) Programm PPS03b: Die rote Lampe soll blinken mit 4s EIN und 2s AUS. c) Programm PPS03c: Zusätzlich: Blinken ausschalten mit der roten Taste. d) Programm PPS03d: Zusätzlich: Blinken wieder einschalten mit der grünen Taste. Hinweis zu den Zeitgliedern im S5-FUP: Vorgabe von Zeiten am Eingang TW mit KT n.t (z.b. KT 040.1), n=vielfaches; T=0: 0,01s; T=1: 0,1s; T=2: 1s; 2.6 Ereignisgesteuerte Ablauffunktion mit Sensoren (Programm PPS04) Der Einschieber soll sensorgesteuert automatisch ständig vor- und zurückfahren. Start mit grüner Taste, Stop mit roter Taste. 2.7 Zeitgesteuerte Ablauffunktion (Programm PPS05) Der Einschieber soll zeitgesteuert automatisch alle 3s vor- und zurückfahren. Start mit grüner Taste, Stop mit roter Taste. 2.8 Ablaufsteuerung mit Ein- und Ausschieber (Programm PPS06) Ein Teil soll aus dem Magazin in das Werkzeug und dann in den Auffangbehälter geschoben werden. Dazu soll zuerst der Einschieber und dann der Ausschieber vor- und zurückfahren. Start mit der grünen Taste nur dann möglich, wenn Ein- und Ausschieber in hinterer Position und ein Teil im Magazin vorhanden. Ausschieber erst dann nach vorn, wenn Teil im Werkzeug und Einschieber hinten. 2.9 Ablaufsteuerung mit Werkzeugeinsatz (Programm PPS07) Weiterer Ablaufschritt im FUP von Aufgabe 2.8: Werkzeug mit Teil zum Prägen nach oben. Werkzeug dann nach oben, wenn Teil im Werkzeug, Ein- und Ausschieber hinten. Ausschieber erst dann nach vorn, wenn Werkzeug wieder unten Ablaufsteuerung mit Weicheneinsatz (Programm PPS08) FUP-Erweiterung von Aufgabe 2.9: Weiche so stellen, dass gute Teile in den linken, schlechte Teile in den rechten Auffangbehälter ausgeschoben werden. Gute Teile haben Kontakt mit dem Stempel Ablaufsteuerung mit Dauerbetrieb (Programm PPS09) FUP-Erweiterung von Aufgabe 2.10: Der Ablauf soll solange automatisch wiederholt werden, bis das Magazin leer ist. Dann soll der Ablauf abgebrochen werden und die rote Lampe aufleuchten. Froriep/Kuplent, PPS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 6/6