MPS Transfersystem Modul Wenden Arbeitsbuch Mit CD-ROM Festo Didactic 573893 de
Bestell-Nr.: 573893 Stand: 12/2011 Autor : Andreas Zabka Grafik: Andreas Zabka Layout: 12/2012, Frank Ebel Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, 2013 Internet: www.festo-didactic.com E-Mail: did@de.festo.com Der Käufer erhält ein einfaches, nicht-ausschließliches, zeitlich unbeschränktes und geografisch nur auf die Nutzung innerhalb des Standortes/Sitz des Käufers beschränktes Nutzungsrecht wie folgt. Der Käufer ist berechtigt, die Inhalte des Werkes zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, des Standortes zu nutzen und hierzu auch Teile der Inhalte zur Erstellung eigener Fortbildungsunterlagen zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Standortes unter Angabe der Quelle zu verwenden und für die Fortbildung am Standort zu kopieren. Bei Schulen/Hochschulen und Ausbildungsstätten umfasst das Nutzungsrecht auch die Nutzung für deren Schüler, Lehrgangsteilnehmer und Studenten des Standortes für den Unterricht. Ausgeschlossen ist in jedem Fall das Recht zur Veröffentlichung sowie zur Einstellung und Nutzung in Intranet- und Internet- sowie LMS-Plattformen und Datenbanken wie z. B. Moodle, die den Zugriff einer Vielzahl von Nutzern auch außerhalb des Standortes des Käufers ermöglichen. Weitere Rechte zu Weitergabe, Vervielfältigungen, Kopien, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen sowie die Übertragung, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen, unabhängig ob ganz oder in Teilen, bedürfen der vorherigen Zustimmung der Festo Didactic GmbH & Co. KG. Hinweis Soweit in dieser Broschüre nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem besseren Verständnis der Formulierungen.
Inhalt Bestimmungsgemäße Verwendung IV Arbeits- und Sicherheitshinweise V Informationen für den Ausbilder VI Benötigte Komponenten VII Aufgaben und Lösungen Einleitung 1 Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung 5 Aufgabe 2: Dokumentation 13 Aufgabe 3: GRAFCET 53 Aufgabe 4: SPS-Grundlagen 79 Aufgabe 4a: SPS S7-GRAPH 89 Aufgabe 4b: SPS S7-KOP 117 Aufgabe 5: CIROS Simulation: Modell Wenden 1 143 Aufgabe 6: Sicherheitstechnik 175 Aufgaben und Arbeitsblätter Einleitung 1 Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung 5 Aufgabe 2: Dokumentation 13 Aufgabe 3: GRAFCET 53 Aufgabe 4: SPS-Grundlagen 79 Aufgabe 4a: SPS S7-GRAPH 89 Aufgabe 4b: SPS S7-KOP 117 Aufgabe 5: CIROS Simulation: Modell Wenden 1 143 Aufgabe 6: Sicherheitstechnik 175 Anhang (enthalten auf der mitgelieferten CD-ROM) Anhang A: Grenzen der Maschine 227 Anhang B: Identifizierung der Gefährdungen 230 Anhang C: Zweihandschaltung 234 Anhang D: Kategorien 235 Anhang E: ittlere Zeit bis zum gefahrbringenden Ausfall jedes Kanals (MTTF d ) 238 Anhang F: nternationale Normen, die sich mit MTTF d - oder B 10d -Werten für Bauteile befassen 239 Anhang G: Parts-Count -Verfahren 240 Anhang H: Diagnose-Deckungsgrad (DC) 241 Anhang I: Fehler gemeinsamer Ursache (CCF) 244 Anhang J: Performance Level PL 245 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 III
Bestimmungsgemäße Verwendung Diese Ausbildungsunterlage ist nur zu benutzen: für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand Die Komponenten sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen. Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und 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 diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten. Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieser Komponenten außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht. IV Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Arbeits- und Sicherheitshinweise Allgemein Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht eines Ausbilders an dem Modul arbeiten. Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle Hinweise zur Sicherheit! Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt werden und sind umgehend zu beseitigen. Bestätigen Sie dem zuständigen Ausbilder mit Ihrer Unterschrift, dass sie die Sicherheitshinweise und Warnungen gelesen und verstanden haben. Erst nach dem Leisten Ihrer Unterschrift sind Sie berechtigt, an der Laborveranstaltung teilzunehmen. Mechanik Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau. Achten Sie auf festen Sitz aller Komponenten. Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten. Elektrik Verwenden Sie nur Kleinspannungen, maximal 24 V DC. Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen nur in spannungslosem Zustand! Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur spannungsfeste Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern bzw. die mitgelieferten Modul- und SysLink-Kabel. Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den Leitungen. Pneumatik Überschreiten Sie nicht den zulässigen Druck von 600 kpa (6 bar). Schalten Sie die Druckluft erst ein, wenn Sie alle Schlauchverbindungen hergestellt und gesichert haben. Entkuppeln Sie keine Schläuche unter Druck. Verletzungsgefahr beim Einschalten von Druckluft! Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren. Unfallgefahr durch abspringende Schläuche! Verwenden Sie kürzest mögliche Schlauchverbindungen. Tragen Sie eine Schutzbrille. Beim Abspringen von Schläuchen: Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab. Pneumatischer Schaltungsaufbau: Verbinden Sie die Geräte mit dem Kunststoffschlauch mit 4 mm oder 6 mm Außendurchmesser. Stecken Sie dabei den Schlauch bis zum Anschlag in die Steckverbindung. Schalten Sie vor dem Schaltungsabbau die Druckluftversorgung ab. Pneumatischer Schaltungsabbau: Drücken Sie den blauen Lösungsring nieder, der Schlauch kann abgezogen werden. Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 V
Informationen für den Lehrer/Ausbilder Arbeitsbuch Zu ergänzende Textpassagen sind mit einem Unterstrich oder grau hinterlegten Tabellen-Zellen dargestellt. Zu ergänzende Formlen sind mit einer grauen Gitterstruktur hinterlegt. Zu vervollständigende Grafiken sind ebenfalls grau oder mit einer grauen Gitterstruktur hinterlegt. Lösungsteil Lösungen sowie Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind grau hinterlegt. Zusätzliche Informationen für den Ausbilder sind im Lösungsteil als Hinweise für den Ausbilder gekennzeichnet und sind nicht im Arbeitsbuch enthalten. Aufgabenstruktur Alle 6 Aufgaben besitzen dieselbe Struktur und untergliedern sich in: Lernziele Problemstellung Arbeitsauftrag Arbeitshilfen Arbeitsblätter Hinweis Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu dieser Schulungsunterlage? Dann senden Sie eine E-Mail an: did@de.festo.com Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung. VI Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Benötigte Komponenten Im Folgenden sind die Komponenten und die Software aufgelistet, die Sie für die Bearbeitung aller Arbeitsaufträge benötigen. Komponente Beschreibung Bestell-Nr. Menge Modul Wenden Das Modul wendet Werkstücke. C93206 1 Modulkabel SysLink-Kabel Modulverteiler Simulationsbox, digital (oder digital/analog) Vorkonfektioniertes Kabel zur Verbindung zwischen Modul und Modulverteiler (im Lieferumfang enthalten) Vorkonfektioniertes Kabel zur Verbindung zwischen Modulverteiler und SPS (im Lieferumfang enthalten) Der Modulverteiler kombiniert 2 Modul-Schnittstellen zu einer SysLink-Schnittstelle: Der Modulverteiler befindet sich an der Rückseite der Transferstrecke oder ist einzeln als Tabletop-Version unter der nebenstehenden Bestell-Nr. erhältlich. Die Simulationsbox dient zur Anzeige von Ein- und Ausgangssignalen; digital. C94417 1 34031 1 C94415 1 170643 1 Alternativ: digital/analog 526863 1 EasyPort USB (oder ältere Modelle), digital Mit Hilfe des EasyPort können Ein- und Ausgangssignale in PC-Anwendungen verarbeitet werden. 548687 1 PC-Adapter Programmier-Adapter für die SIMATIC S7, USB 539006 1 Alternativ: RS232 184555 1 SPS: Edutrainer mit: Siemens SPS CPU 315-2 PN/DP, SM 323 DI16/DO16x24V/0.5A Die Konfiguration der Steuerung, sowie deren Programme wurden für die Siemens SPS 315-2 PN/DP erstellt. Wird eine andere Steuerung verwendet, so sind ggfs. die Programme und die Konfiguration anzupassen. Siehe Katalog: EduTrainer Universal 1 19 Modul 16IN für SPS 16 digitale Eingänge mit Simulationsschaltern 567111 1 Werkstücksatz Grundkörper Der Werkstücksatz besteht aus folgenden Werkstücken: 4x rot, 4x schwarz, 4x weiß mit Alu-Einsatz C94407 1 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 VII
Software Beschreibung Bestell-Nr. Menge Step 7 (mindestens V5.4 empfohlen) Programmiersoftware von Siemens, z.b. Trainer Package 548573 1 FluidSIM V4.2 Pneumatik CIROS Mechatronics ab V5.1.3 Echtzeit-Simulationsumgebung, z.b. mit Netzwerk- Lizenzstecker (Einzellizenz) Virtuelle Lernumgebung für die Mechatronik, z.b. mit USB- Lizenzstecker (Einzellizenz) 544146 1 562171 1 Alternativ: CIROS Automation Suite ab V5.1.3, Einzellizenz 562162 1 Optional: Mechatronics Assistant 2 WBT Pneumatik WBT Sicherheitstechnik Multimediales Werkzeug für den Unterricht, z.b. mit Netzwerk-Lizenzstecker (Einzellizenz) Lernprogramm, z.b. mit Netzwerk-Lizenzstecker (Einzellizenz) Lernprogramm, z.b. mit Netzwerk-Lizenzstecker (Einzellizenz) 563359 1 540913 1 549769 1 VIII Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Einleitung Sie arbeiten seit Kurzem in einem mittelständischen Unternehmen das Inliner-Laufrollen herstellt. Aufgrund des großen Auftragsvolumens wurde eine neue Fertigungsstraße projektiert und ist nun in Betrieb zu nehmen. Die Fertigungsstraße ist auf dem neuesten Stand der Technik. Sie besteht aus mehreren Funktionseinheiten, den so genannten Modulen. Modul Stapelmagazin Modul Wenden Modul Bohren Modul Weiche Modul Bohrlochprüfung Modul Messen Modul Kamera Inspektion Modul Ausschieben Modul RFID Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 1
Einleitung Wird ein Modul auf eine Transferstrecke montiert, so erhält man eine Station. Modul Transferstrecke Station Je nach Aneinanderreihung der Stationen können so unterschiedliche Fertigungsstraßen realisiert werden. Beispiel Fertigungsstraße 1 Station Stapelmagazin Station Messen Station Wenden Beispiel Fertigungsstraße 2 Station Bohrlochprüfung Station Bohren Station Ausschieben 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Einleitung Beispiel Fertigungsstraße 3 Station Kamera Inspektion Station Wenden Station RFID Im Folgenden wird ein Modul der Fertigungsstraße näher betrachtet. Anhand dieses Moduls führt sie die Schulungsunterlage schrittweise durch die Phasen der Inbetriebnahme, beginnend bei der Analyse und Beschreibung, über Dokumentation und Programmierung bis hin zur Simulation des Moduls. Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 3
Einleitung 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben, können Sie Funktionsabläufe analysieren. können Sie Funktionsabläufe beschreiben. Problemstellung Einer Ihrer Kollegen hat für Sie das Modul Wenden montiert und die Inbetriebnahme des Moduls in einem Versuchsaufbau vorbereitet. Analysieren Sie zunächst den Versuchsaufbau und die Modulfunktion. Beschreiben Sie anschließend die Modulfunktion in eigenen Worten. Modul Wenden Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 5
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Arbeitsaufträge 1. Analysieren Sie den Versuchsaufbau. 2. Nehmen Sie das Modul Wenden in Betrieb. 3. Analysieren Sie die Modulfunktion. 4. Beschreiben Sie die Modulfunktion in eigenen Worten. Arbeitshilfen Verwendete Hardware Modul Wenden Steuerung Modulverteiler Unterlagen Bedienungsanleitungen 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung 1. Analyse des Versuchsaufbaus Hinweise für den Ausbilder Durch die Analyse des ablauffähigen Moduls soll zunächst das Interesse des Auszubildenden geweckt werden. Ziel ist die Motivation und Eigeninitiative der Auszubildenden zu nutzen, um dadurch die Bearbeitungszeiten der folgenden Aufgaben zu minimieren bzw. den Lernfortschritt zu maximieren. Laden Sie als Versuchsvorbereitung eines der folgenden Programme in die Steuerung: Modul_Wenden_Graph Modul_Wenden_GraphC Modul_Wenden_KOP Modul_Wenden_KOP_C Hinweis Je nach Anschlußtechnik gibt es unterschiedliche Varianten des Versuchsaufbaus: Variante 1: Versuchsaufbau mit Tabletop-Modulverteiler Bei dieser Variante wird die Steuerung über ein SysLink-Kabel an einen Tabletop-Modulverteiler angeschlossen. Dieser wiederum ist über ein Modul-Kabel mit dem Modul verbunden. Die Druckluft (max. 6 bar) ist dem Modul gesondert zuzuführen. Variante 2: Versuchsaufbau mit Transferstrecken-Modulverteiler Bei dieser Variante wird die Steuerung über ein SysLink-Kabel an den Modulverteiler der Transferstrecke angeschlossen. Dieser wiederum ist über ein Modul-Kabel mit dem Modul verbunden. Die Druckluftversorgung des Moduls (max. 6bar) erfolgt über den Druckluft-Verteiler des Modulverteilers. Der Modulverteiler befindet sich auf der Rückseite der Transferstrecke. Entscheiden Sie anhand der folgenden Skizzen des Versuchsaufbaus, welche Versuchsaufbau-Variante bei Ihnen vorliegt. Bearbeiten Sie entsprechend Ihrer Wahl einen der folgenden Arbeitsaufträge: Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 7
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Variante 1: Versuchsaufbau mit Tabletop-Modulverteiler Analysieren Sie den Versuchsaufbau hinsichtlich der verwendeten Komponenten und deren Verbindungen: Ergänzen Sie die fehlenden Nummern in der Skizze des Versuchsaufbaus (Variante 1)! Skizze des Versuchsaufbaus (Variante 1) 1: Modulverteiler, 2: SysLink-Kabel, 3: Modul-Kabel, 4: Modul Wenden, 5:Steuerung, 6: Druckluftschlauch PUN4, 7: Druckluftversorgung (6bar), 8: Anwendungs-Position 8 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Variante 2: Versuchsaufbau mit Transferstrecken-Modulverteiler Analysieren Sie den Versuchsaufbau hinsichtlich der verwendeten Komponenten und deren Verbindungen: Ergänzen Sie die fehlenden Nummern in der Skizze des Versuchsaufbaus (Variante 2)! Skizze des Versuchsaufbaus (Variante 2) 1: Modulverteiler, 2: SysLink-Kabel, 3: Modul-Kabel, 4: Modul Wenden, 5:Steuerung, 6: Druckluftschlauch PUN4, 7: Druckluftversorgung (6bar), 8: Anwendungs-Position Hinweis Im Folgenden wird aus Gründen der Übersichtlichkeit nur noch die Versuchsaufbau-Variante 2 Versuchsaufbau mit Transferstrecken-Modulverteiler abgebildet. Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 9
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Analyse der Modulfunktion Kontrollieren Sie zunächst, ob die Druckluftzufuhr (6 bar) abgeschaltet ist, die Spannungsversorgung ausgeschaltet ist und alle Kabel und Schläuche gut fixiert sind Achtung Lesen und beachten Sie die Arbeits- und Sicherheitshinweise, sowie die Warnhinweise der Hersteller! EduTrainer 1: Betriebsartenwahl-Schalter, 2: Start-Schalter (Bit0), 3: Reset-Schalter (Bit3) Hinweis Entfernen Sie zunächst alle Werkstücke aus dem Erfassungsbereich des Moduls. Achtung Das Modul fährt sofort in die Referenzposition, wenn die Steuerung eingeschaltet wird. Halten Sie sich nicht im Erfassungsbereich des Moduls auf! Es besteht Verletzungsgefahr! Schalten Sie nun die Steuerung ein: Betriebsartenwahl-Schalter auf RUN. Legen Sie ein Werkstück auf die vorgegebene Anwendungs-Position. Die Lichtschranke zur Erfassung eines neuen Werkstückes wechselt in den Schaltzustand 0. Betätigen Sie den Start-Schalter, um einen kompletten Funktions-Zyklus des Moduls zu starten. Für einen weiteren Zyklus betätigen Sie den Start-Schalter erneut. 10 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Beschreibung der Modulfunktion Beschreiben Sie die Modulfunktion in eigenen Worten. Verdeutlichen Sie hierbei, unter welchen Bedingungen ein Werkstück gewendet wird! Durch Betätigen des Betriebsartenwahl-Schalter in Modus RUN nimmt das Modul die Grundstellung ein: Greifer oben, Greifer geöffnet. Ein Werkstück wird auf die Anwendungs-Position des Moduls gelegt. Eine Lichtschranke erkennt das Werkstück. Das Betätigen des Start-Schalters gibt den Ablauf der Modulfunktion frei. Ł Befindet sich der Greifer weder in der Winkelstellung 0 noch in 180, so wird der Greifer in die Winkelstellung 180 gedreht. Befindet sich der Greifer in Winkelstellung 0 bzw. 180 dreht sich der Greifer nicht. Ł Der Greifer fährt in die untere Endlage und greift das Werkstück (Greifer schließt). Der Greifer befindet sich in der unteren Endlage und hat das Werkstück gegriffen (Greifer geschlossen). Ł Der Greifer fährt in die obere Endlage und dreht das Werkstück. Der Greifer befindet sich in der oberen Endlage und hat das Werkstück um 180 gedreht. Ł Der Greifer fährt in die untere Endlage und gibt das Werkstück frei (Greifer öffnet). Der Greifer befindet sich in der unteren Endlage und hat das Werkstück freigegeben (Greifer geöffnet). Ł Der Greifer fährt in die obere Endlage. Der Greifer befindet sich in der oberen Endlage und damit wieder in Grundstellung. Bei erneutem Betätigen des Start-Schalters beginnt der Ablauf von vorn. Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 11
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Erörtern Sie, welche Aufgabe dieses Modul in einer automatisierten Anlage erfüllt! Bei Bearbeitungs- oder Montageprozessen ist zu gewährleisten, dass die Werkstücke exakt ausgerichtet werden. Neben Position und Orientierung ist auch die Wahl der richtigen Bearbeitungsseite des Werkstücks dringend erforderlich. Zeigt die falsche Bearbeitungsseite in Richtung des Bearbeitungswerkzeugs, in das Werkstück zu wenden. Beschreiben Sie anhand des Einpressvorganges von Rillenkugellagern, weshalb die Modulfunktion Wenden für diesen Prozess wichtig ist! Rillenkugellager in Festlager-Ausführung Das Werkstück ist so zu wenden, dass die Seite mit dem frei zugänglichen Lagersitz in Richtung des Einpress-Werkzeuges (oben) zeigt. Andernfalls können Personenschäden und schwere Beschädigungen an Werkstück, Lager und Einpress-Werkzeug entstehen. 12 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Inhalt Aufgaben Einleitung 1 Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung 5 Aufgabe 2: Dokumentation 13 Aufgabe 3: GRAFCET 53 Aufgabe 4: SPS-Grundlagen 79 Aufgabe 4a: SPS S7-GRAPH 89 Aufgabe 4b: SPS S7-KOP 117 Aufgabe 5: CIROS Simulation: Modell Wenden 1 143 Aufgabe 6: Sicherheitstechnik 175 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 I
II Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Einleitung Sie arbeiten seit Kurzem in einem mittelständischen Unternehmen das Inliner-Laufrollen herstellt. Aufgrund des großen Auftragsvolumens wurde eine neue Fertigungsstraße projektiert und ist nun in Betrieb zu nehmen. Die Fertigungsstraße ist auf dem neuesten Stand der Technik. Sie besteht aus mehreren Funktionseinheiten, den so genannten Modulen. Modul Stapelmagazin Modul Wenden Modul Bohren Modul Weiche Modul Bohrlochprüfung Modul Messen Modul Kamera Inspektion Modul Ausschieben Modul RFID Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 1
Einleitung Wird ein Modul auf eine Transferstrecke montiert, so erhält man eine Station. Modul Transferstrecke Station Je nach Aneinanderreihung der Stationen können so unterschiedliche Fertigungsstraßen realisiert werden. Beispiel Fertigungsstraße 1 Station Stapelmagazin Station Messen Station Wenden Beispiel Fertigungsstraße 2 Station Bohrlochprüfung Station Bohren Station Ausschieben 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Einleitung Beispiel Fertigungsstraße 3 Station Kamera Inspektion Station Wenden Station RFID Im Folgenden wird ein Modul der Fertigungsstraße näher betrachtet. Anhand dieses Moduls führt sie die Schulungsunterlage schrittweise durch die Phasen der Inbetriebnahme, beginnend bei der Analyse und Beschreibung, über Dokumentation und Programmierung bis hin zur Simulation des Moduls. Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 3
Einleitung 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben, können Sie Funktionsabläufe analysieren. können Sie Funktionsabläufe beschreiben. Problemstellung Einer Ihrer Kollegen hat für Sie das Modul Wenden montiert und die Inbetriebnahme des Moduls in einem Versuchsaufbau vorbereitet. Analysieren Sie zunächst den Versuchsaufbau und die Modulfunktion. Beschreiben Sie anschließend die Modulfunktion in eigenen Worten. Modul Wenden Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 5
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Arbeitsaufträge 1. Analysieren Sie den Versuchsaufbau. 2. Nehmen Sie das Modul Wenden in Betrieb. 3. Analysieren Sie die Modulfunktion. 4. Beschreiben Sie die Modulfunktion in eigenen Worten. Arbeitshilfen Verwendete Hardware Modul Wenden Steuerung Modulverteiler Unterlagen Bedienungsanleitungen 6 Name: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung 1. Analyse des Versuchsaufbaus Hinweis Je nach Anschlußtechnik gibt es unterschiedliche Varianten des Versuchsaufbaus: Variante 1: Versuchsaufbau mit Tabletop-Modulverteiler Bei dieser Variante wird die Steuerung über ein SysLink-Kabel an einen Tabletop-Modulverteiler angeschlossen. Dieser wiederum ist über ein Modul-Kabel mit dem Modul verbunden. Die Druckluft (max. 6 bar) ist dem Modul gesondert zuzuführen. Variante 2: Versuchsaufbau mit Transferstrecken-Modulverteiler Bei dieser Variante wird die Steuerung über ein SysLink-Kabel an den Modulverteiler der Transferstrecke angeschlossen. Dieser wiederum ist über ein Modul-Kabel mit dem Modul verbunden. Die Druckluftversorgung des Moduls (max. 6bar) erfolgt über den Druckluft-Verteiler des Modulverteilers. Der Modulverteiler befindet sich auf der Rückseite der Transferstrecke. Entscheiden Sie anhand der folgenden Skizzen des Versuchsaufbaus, welche Versuchsaufbau-Variante bei Ihnen vorliegt. Bearbeiten Sie entsprechend Ihrer Wahl einen der folgenden Arbeitsaufträge: Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 Name: Datum: 7
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Variante 1: Versuchsaufbau mit Tabletop-Modulverteiler Analysieren Sie den Versuchsaufbau hinsichtlich der verwendeten Komponenten und deren Verbindungen: Ergänzen Sie die fehlenden Nummern in der Skizze des Versuchsaufbaus (Variante 1)! Skizze des Versuchsaufbaus (Variante 1) 1: Modulverteiler, 2: SysLink-Kabel, 3: Modul-Kabel, 4: Modul Wenden, 5:Steuerung, 6: Druckluftschlauch PUN4, 7: Druckluftversorgung (6bar), 8: Anwendungs-Position 8 Name: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Variante 2: Versuchsaufbau mit Transferstrecken-Modulverteiler Analysieren Sie den Versuchsaufbau hinsichtlich der verwendeten Komponenten und deren Verbindungen: Ergänzen Sie die fehlenden Nummern in der Skizze des Versuchsaufbaus (Variante 2)! Skizze des Versuchsaufbaus (Variante 2) 1: Modulverteiler, 2: SysLink-Kabel, 3: Modul-Kabel, 4: Modul Wenden, 5:Steuerung, 6: Druckluftschlauch PUN4, 7: Druckluftversorgung (6bar), 8: Anwendungs-Position Hinweis Im Folgenden wird aus Gründen der Übersichtlichkeit nur noch die Versuchsaufbau-Variante 2 Versuchsaufbau mit Transferstrecken-Modulverteiler abgebildet. Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 Name: Datum: 9
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Analyse der Modulfunktion Kontrollieren Sie zunächst, ob die Druckluftzufuhr (6 bar) abgeschaltet ist, die Spannungsversorgung ausgeschaltet ist und alle Kabel und Schläuche gut fixiert sind Achtung Lesen und beachten Sie die Arbeits- und Sicherheitshinweise, sowie die Warnhinweise der Hersteller! EduTrainer 1: Betriebsartenwahl-Schalter, 2: Start-Schalter (Bit0), 3: Reset-Schalter (Bit3) Hinweis Entfernen Sie zunächst alle Werkstücke aus dem Erfassungsbereich des Moduls. Achtung Das Modul fährt sofort in die Referenzposition, wenn die Steuerung eingeschaltet wird. Halten Sie sich nicht im Erfassungsbereich des Moduls auf! Es besteht Verletzungsgefahr! Schalten Sie nun die Steuerung ein: Betriebsartenwahl-Schalter auf RUN. Legen Sie ein Werkstück auf die vorgegebene Anwendungs-Position. Die Lichtschranke zur Erfassung eines neuen Werkstückes wechselt in den Schaltzustand 0. Betätigen Sie den Start-Schalter, um einen kompletten Funktions-Zyklus des Moduls zu starten. Für einen weiteren Zyklus betätigen Sie den Start-Schalter erneut. 10 Name: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Beschreibung der Modulfunktion Beschreiben Sie die Modulfunktion in eigenen Worten. Verdeutlichen Sie hierbei, unter welchen Bedingungen ein Werkstück gewendet wird! Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 Name: Datum: 11
Aufgabe 1: Analyse und Beschreibung Erörtern Sie, welche Aufgabe dieses Modul in einer automatisierten Anlage erfüllt! Beschreiben Sie anhand des Einpressvorganges von Rillenkugellagern, weshalb die Modulfunktion Wenden für diesen Prozess wichtig ist! Rillenkugellager in Festlager-Ausführung 12 Name: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Anhang A: Grenzen der Maschine Anhang Anhang A: Grenzen der Maschine Bestimmungsgemäße Verwendung: Allgemeiner Prozess: Wenden von Werkstücken einer definierten Größe und Formgebung (Verwendungsgrenzen siehe Eigenschaften des zu verarbeitenden Materials) Das Zuführen von Werkstücken erfolgt manuell von dazu berechtigtem Personal (siehe Nutzergruppen) Lebensphasen und Betriebsarten: Lebensphase Transport Bestimmungsgemäßer Gebrauch Abladen vom Transportfahrzeug und Befördern zum Aufstellungsort Montage Inbetriebnahme (Einrichten, Programmieren) Absetzen nach dem Transport, Entpacken, Zusammenbauen, Ausrichten, Einstellen, Deaktivieren der Handhilfsbetätigungen, Anschließen (rein mechanisch) an die Energiequellen Zuschalten der elektrischen Energie und Steuerspannung, Positionieren und kontrollieren der Endschalter, Langsames Belüften der Maschine, Überprüfung der Sicherheitsfunktionen, Überprüfung der Ventil-Handhilfsbetätigungen, jeweilige Funktions- und Richtungskontrolle, sowie Positions- und Geschwindigkeitseinstellung der Pneumatik-Aktoren Betriebsart Handbetrieb: Überprüfung der Sensor-Stati und Aktoransteuerung über die Variablentabelle der Steuerung, Fehlersuche bei Ablauf- und Funktionsstörungen Betriebsart Schrittbetrieb: Prozess-Ablauf schrittweise überprüfen Betriebsart Automatikbetrieb: Überprüfung aller Schutzmaßnahmen Normalbetrieb Betriebsart Automatikbetrieb: Vollautomatischer Ablauf zu Produktionszwecken Instandhaltung (Reinigung, Wartung, Fehlersuche) Außerbetriebnahme (Abbau, Demontage) Transport Reinigen; befreien der Maschine von groben Schmutz, der die Maschinen-Funktion beeinträchtigen könnte; Schraubensitz überprüfen; Fetten der Antriebe; Überprüfung auf hörbare Leckage; Ggfs. Einbau und Test von Ersatzteilen; Fehlersuche bei Ablauf- und Funktionsstörungen Trennen von den Energieversorgungen; Sichern aller vertikaler Achsen; Vollständiges Entlüften der Maschine; Demontieren der Maschine in ihre Einzelkomponenten; Verpacken Beladen; Transport zum Entsorger; Abladen Entsorgung Entsorgung von Hilfs- und Werkstoffen, sowie Einzelprodukten Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 1
Anhang A: Grenzen der Maschine Nutzergruppen: Lebensphase Transport Nutzergruppe Transport-Fachmann Montage, Instandhaltung, Außerbetriebnahme Maschinenschlosser, Industriemechaniker, Lehrer, Meister oder Fachpersonal mit vergleichbarer, internationaler Ausbildung, geschult im Umgang mit Pneumatik, pneumatischen Antrieben und Achsen, sowie pneumatischer und elektropneumatischer Steuerungstechnik Auszubildende, Schüler und Dritte (ohne fachliche Qualifikation) nur unter der Aufsicht eines dafür berechtigten Lehrkörpers mit entsprechender fachlicher Qualifikation (siehe oben) Inbetriebnahme Elektriker, Mechatroniker oder Fachpersonal mit vergleichbarer, internationaler Ausbildung, geschult im Umgang mit elektrischen Steuerungen, elektrischen Antrieben und Achsen sowie elektrischer Steuerungstechnik Auszubildende, Schüler und Dritte (ohne fachliche Qualifikation) nur unter der Aufsicht eines dafür berechtigten Lehrkörpers mit entsprechender fachlicher Qualifikation (siehe Lebensphase Montage) Normalbetrieb Maschinenbediener, geschult im Umgang mit der zu betreibenden Maschine sowie in der Beachtung der aktuell gültigen Sicherheitsrichtlinien und -normen Auszubildende, Schüler und Dritte (ohne fachliche Qualifikation) nur unter der Aufsicht eines dafür berechtigten Lehrkörpers mit entsprechender fachlicher Qualifikation (siehe Lebensphase Montage) Entsorgung Entsorgungs-Fachmann Vorhersehbare Fehlanwendungen: Lebensphase Transport Vorhersehbare Fehlanwendung Fehlende Rücksichtnahme auf Transportbedingungen Montage Fehlende Rücksichtnahme auf Transportbedingungen; Nicht- Beachten der Montageanleitung und deren Sicherheitshinweise Inbetriebnahme Normalbetrieb Fehlerhafte Programmierung; Reflexartiges Eingreifen in die Maschine während des laufenden Prozesses, z.b. wenn das Werkstück nicht richtig positioniert wurde Manipulation, z.b. einer Zweihandschaltung; Reflexartiges Eingreifen in die Maschine während des laufenden Prozesses, z.b. wenn das Werkstück nicht richtig positioniert wurde 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893
Anhang A: Grenzen der Maschine Räumliche Grenzen: Anschluss: Elektrischer Anschluss: 230V, 16A (incl. Absicherung der elektrischen Energieversorgung) Pneumatischer Anschluss: 0,6MPa (=6bar) Dimensionen: Im zusammengebauten Zustand in mm [HxBxT]: 285x135x360 Platzbedarf bei Montage, Inbetriebnahme, Instandhaltung in mm [HxBxT]: 335x285x460 Zeitliche Grenzen: Wartungsintervalle der Maschinen-Komponenten befolgen (Instandhaltung) Vorhersehbare Lebensdauer [Jahre]: 20 Lebensdauer der Komponenten und Verschleißteile beachten (siehe Datenblätter der Hersteller) Weitere Grenzen: Eigenschaften des zu verarbeitenden Materials: Werkstück-Material: Kunststoff, Aluminium Diemensionen der maximal handhabbaren Werkstücke siehe Werkstückzeichung Umfeld der Nutzung: 1-Personen-Arbeitsplatz Betrieb in stark verschmutzer Umgebung vermeiden, z.b. Gießerei Vor hoher Luftfeuchtigkeit und Nässe schützen (während aller Lebensphasen) Industrielle, schulische und gewerbliche Nutzung im Innenbereich Umgebungstemperatur Ta[ C]: +10 C <= Ta <= 40 C Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893 3
Anhang B: Identifizierung der Gefährdungen Anhang B: Identifizierung der Gefährdungen Arbeitsgänge und Prozessschritte: Lebensphase: Transport Nr. Arbeitsgänge, die zu einer Gefährdungssituation führen können: A1 Abladen vom Transportfahrzeug und Befördern zum Aufstellungsort A12 Beladen des Transportfahrzeugs und Befördern zumentsorger A13 Entladen Lebensphase: Montage Nr. Arbeitsgänge, die zu einer Gefährdungssituation führen können: A2 Absetzen nach dem Transport A3 Entpacken A4 Zusammenbauen A5 Anschließen (rein mechanisch) an die Energiequellen Lebensphase: Inbetriebnahme, Instandhaltung Nr. Arbeitsgänge, die zu einer Gefährdungssituation führen können: A6 Wiederanlauf der Maschine nach Stillsetzen/Unterbrechung: A6.1 (Langsames) Belüften der Maschine A6.2 Zuschalten der elektrischen Energie A6.3 Zuschalten der elektrischen Steuerspannung A7 Ventil-Handhilfsbetätigungen überprüfen: A7.1 Wendeeinheit in obere/untere Endlage bewegen A7.2 Wendeeinheit in Position 0 /180 bewegen A7.3 Greifer öffnen/schließen A8 Stillsetzen/Unterbrechung der Maschine: A8.1 Abschalten der Druckluft A8.2 Abschalten der elektrischen Energie A8.3 Abschalten der elektrischen Steuerspannung Betriebsart: Handbetrieb Nr. Prozessschritte, die zu einer Gefährdungssituation führen können: P1 Überprüfung der Sensor-Stati und Aktoransteuerung über die Variablentabelle der Steuerung: P1.1 Wendeeinheit in obere/untere Endlage bewegen P1.2 Wendeeinheit in Position 0 /180 bewegen P1.3 Greifer öffnen/schließen Betriebsart: Schritt-/Automatikbetrieb Nr. Prozessschritte, die zu einer Gefährdungssituation führen können: P2 Werkstück positionieren P3 Mögliche Aktorbewegungen der Prozessschrittkette: P3.1 Wendeeinheit in obere/untere Endlage bewegen P3.2 Wendeeinheit in Position 0 /180 bewegen P2.3 Greifer öffnen/schließen Lebensphase: Normalbetrieb Nr. Arbeitsgänge, die zu einer Gefährdungssituation führen können: Wiederanlauf der Maschine nach Stillsetzen/Unterbrechung, siehe A6 Stillsetzen/Unterbrechung der Maschine, siehe A8 Betriebsart: Automatikbetrieb Nr. Prozessschritte, die zu einer Gefährdungssituation führen können: Prozessschritte, siehe P3 Lebensphase: Außerbetriebnahme Nr. Arbeitsgänge, die zu einer Gefährdungssituation führen können: Stillsetzen/Unterbrechung der Maschine, siehe A8 A9 Sichern aller vertikaler Achsen A10 Demontieren der Maschine in ihre Einzelkomponenten A11 Verpacken Lebensphase: Entsorgung Nr. Arbeitsgänge, die zu einer Gefährdungssituation führen können: A14 Entpacken A15 Entsorgung von Einzelprodukten 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG 573893