Handreichung Mechatroniker/-in Richtlinien und zeitliche Gliederung zur Abschlussprüfung

Ein Service Ihrer Industrie- und Handelskammer zu Köln

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Vorwort mit allgemeinen Informationen zur TAP1

In dieser Handreichung werden die derzeit gültigen Informationen, Kriterien, Prüfungsbedin-gungen und Bewertungsrichtlinien zur Erläuterung für den Prüfling aufgelistet. In der Abschlussprüfung Teil 1 hat der Prüfling eine Arbeitsaufgabe durchzuführen. Für die Arbeitsaufgabe sind vom Ausbildungsbetrieb die aufgeführten Prüfmittel aus den Stan-dard-Bereitstellungunterlagen sowie aus den Bereitstellungsunterlagen für die jeweilige Prü-fung bereitzustellen. Diese Prüfmittel und beide Hefte sind dem Prüfling rechtzeitig vor der Prü-fung auszuhändigen, damit er Vollständigkeit und Funktionsfähigkeit überprüfen kann. Der Prüfling hat diese beiden Hefte sowohl zur schriftlichen, als auch zur praktischen Prüfung mitzubringen. Außerdem hat der Prüfling seine vom Ausbilder unterschriebenen Ausbildungs-nachweise zur praktischen Prüfung mitzubringen und vorzulegen. Die beschriebenen mechatronischen Teilsysteme müssen nach den geltenden Richtlinien, Normen und Vorschriften ausgeführt und geprüft sein. Firmenübliche Werkzeuge und Betriebsmittel sind zugelassen. Vom Ausbildungsbetrieb ist sicherzustellen, dass der Prüfling in den gültigen Arbeitsvorschrif-ten (z.B. BGV A1, BGV A3, DIN VDE 0105-100) eine Sicherheitsunterweisung erhalten hat. Der Prüfling bestätigt mit seiner Unterschrift, dass er die Sicherheitsunterweisung erhalten hat, die Vorschriften beachten und einhalten wird. In den Bereitstellungsunterlagen zur jeweiligen Prüfung stehen entsprechende Musterformulare zur Verfügung. Die unterschriebenen Formula-re müssen vom Prüfling vor der Prüfung vorgelegt werden. Der Prüfling ist vom Ausbildenden darüber zu unterweisen, dass er ausschließlich Arbeitsklei-dung tragen darf, die den BGV entsprechen. Ohne entsprechende Schutzkleidung und ohne den unterschriebenen Unterweisungs-nachweis ist eine Teilnahme an der Prüfung ausgeschlossen.

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Bewertungskriterien für die Abschlussprüfung Mechatroniker

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Aufbau, Montage und Bestückung des Schaltschrankes Der Schaltschrank, der im späteren Verlauf der Ausbildung auch für die TAP2 Verwendung fin-det, besteht aus einem Stahlblechgehäuse, bestückt mit Komponenten, die der entsprechen-den Bereitstellungsliste entnommen werden können. Sowohl das Schaltschrankgehäuse, als auch sämtliche Einbaukomponenten können frei ausgewählt werden und sind nicht hersteller-gebunden. Bei der Anlieferung zum Prüfungsort müssen alle erforderlichen Schaltpläne und Datenblätter vorhanden sein. Alternativ kann der Schaltschrank auch als fertiges Produkt über die einschlägigen Lehrmittelhersteller bezogen werden. In allen Fällen ist jedoch darauf zu ach-ten, dass die Schaltpläne und die Betriebsmittelkennzeichnungen in den Bereitstellungslisten mit dem jeweiligen Schaltschrank übereinstimmen, ansonsten müssen die Schaltpläne der Be-reitstellungslisten auf die verwendeten Komponenten angepasst werden.

Seitenansicht links Innenansicht Seitenansicht rechts

Anzeige- und Bedieneinheit Die Anzeige- und Bedieneinheit besteht aus einem Pultgehäuse mit flexibler Anschlussleitung und einer 40-poligen Steckverbindung, welche über die Steckleiste –X12 mit dem Schalt-schrank verbunden wird. Diese Einheit wird gemäß der Bereitstellungsunterlagen vorverdrahtet und je nach Prüfungsaufgabe am Prüfungstag entsprechend ergänzt.

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Verdrahtung und Leitungsfarben sowie Betriebsmittelkennzeichnung Die Verdrahtung innerhalb des Schaltschrankes erfolgt mit Kunststoffaderleitung H07V-K, die Querschnitte sind passend zur entsprechenden Absicherung zu wählen, sämtliche Anschlüsse sind mit isolierten Aderendhülsen zu versehen. Gemäß der DIN EN 60204-1 sind folgende Verdrahtungsfarben zu verwenden: Orange Fremdspannung (Spannung vor dem Hauptschalter) Schwarz Hauptstromkreise (400V / 230V AC) Hellblau Neutralleiter GrünGelb Schutzleiter Marineblau Steuerstromkreise (24V DC) Violett Not-Aus Stromkreise

Ansicht Klemmleiste Hauptstromkreise Ansicht Klemmeiste Steuerstromkreise

Ansicht Einspeisung mit Hauptschalter Ansicht Steckverbinder Sämtliche Betriebsmittel sind mit Selbstklebeetiketten normgerecht und eindeutig zu beschrif-ten, die Beschriftungen müssen mit den Schaltungsunterlagen übereinstimmen.

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Erdung, Schutzleiter, Potenzialausgleich Sämtliche leitfähigen Bauelemente (Schaltschrank, Montageplatte, Gehäuse, Tür, SPS-Grundplatte, Hutschienen…) sind nach DIN VDE 0100 Teil 540 fachgerecht zu erden und in den Potenzialausgleich einzubeziehen, diese Erdungen sind möglichst sternförmig vorzuneh-men und unter Verwendung einer Schraubensicherung in Form eines Federrings und eines Kabelschuhs an freie Erdung- bzw. Schutzleiterklemmen aufzulegen. Befestigungs- und Ver-bindungsschrauben im Schaltschrank und auf der Grundplatte dürfen nur dann als Anschluss-stelle für den Schutzleiter verwendet werden, wenn sie dafür konstruiert und geeignet sind. Folgende vier Erdungsmöglichkeiten müssen unbedingt angeschlossen werden:

1) Schaltschranktür 2) Abdeckblech Einspeisung (Fremdspannung) 3) Montageplatte SPS-Board 4) Montagegitterrahmen 5) Bedienpult

Ansicht Erdung Schaltschranktür Ansicht Erdung Abdeckblech Einspeisung Die Erdungsverbindung des Schaltschrankes mit dem Montagegitterrahmen soll durch eine grün-gelbe Aderleitung mit einem Mindestquerschnitt von 4mm² gemäß DIN VDE 0100 Teil 540 über eine Durchgangsverschraubung im Schaltschrank hergestellt werden. Aufgrund der me-chanischen Belastung sollte jedoch ein Querschnitt von 6mm² vorgesehen werden. Für alle an-deren Erdungsverbindungen wird ebenfalls ein Querschnitt von 6mm² empfohlen.

Ansicht Durchgangsverschraubung Aufbau einer Gehäuseerdung Bei den meisten SPS-Steuerungen sind die Bezugspotenziale intern mit dem Schutzleiter ver-bunden, um so zuverlässig Störströme abzuleiten. In vielen Fällen sind an den eingesetzten CPU´s Wahlschalter vorhanden, um einen Aufbau der Anlagen mit geerdetem Bezugspotenzial oder erdfrei zu ermöglichen. Sollte im Schaltschrank eine Siemens-SPS mit einer CPU 31(X)C zum Einsatz kommen, so ist zu beachten, dass das Bezugspotenzial dieser CPU fest geerdet ist und keinen Wahlschalter enthält, somit ist es nicht möglich, eine S7-300 Anlage mit diesem CPU-Typ erdfrei aufzubauen. Außerdem ist in diesem Fall zu beachten, dass für eine Isolati-onsmessung die PE-Verbindung zur SPS getrennt werden muss.

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Aufbau und Bestückung der Montageplatte Als Montageplatte für die Aufnahme der mechanischen Baugruppe, der Pneumatik, Sensorik und Aktorik dient eine Lochrasterplatte mit den Außenmaßen 700mm x 550mm. Die nachfolgende Zeichnung ist eine Prinzipdarstellung und nicht maßstäblich. Die Vorver-drahtung erfolgt nach dem Schaltplan, der in den Bereitstellungsunterlagen für die Ausbil-dungsbetriebe zur jeweiligen Prüfung enthalten ist. Die pneumatische Verschlauchung ist Bestandteil der Durchführung und wird in der Prüfung er-stellt.

Pos.-Nr. Menge Bezeichnung Bezeichnung Bemerkung/Halbzeug 1 1 St. Montageplatte Standard-Material-Liste Seite 3 I/1 2 1 St. Verdrahtungskanal Standard-Material-Liste Seite 3 II/11 3 2 St. -X20, -X30 Aktor-/Sensor-Verteiler Standard-Material-Liste Seite 4 III/5 4 1 St. -1V1 Ventilinsel Standard-Material-Liste Seite 3 II/3 5 1 St. -0V2 3/2-Wegeventil Standard-Material-Liste Seite 3 II/5

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Verlegung und Befestigung von Leitungen und Pneumatikschläuchen Für die Befestigung der Sensor-, Aktor- und Pneumatikleitungen auf der Montageplatte können verschiedene Methoden ausgewählt werden. Die einschlägigen Hersteller von Pneumatikarti-keln führen entsprechende Befestigungsklipse im Programm, mit welchen sowohl Schläuche als auch Elektroleitungen fixiert werden können. Alternativ können die Leitungen auch mit Ka-belbindern auf der Montageplatte befestigt werden, es ist jedoch bei jeglicher Befestigungsart darauf zu achten, dass die Leitungen weder gequetscht noch unter Zugbelastung verlegt wer-den. Außerdem soll die Verlegung in rechtwinkliger Weise erfolgen. Beim Richtungswechsel der Leitungsverlegung sind für die Pneumatikleitungen Mindestbieger-adien einzuhalten, um Querschnitts- und somit Durchflussreduzierungen aufgrund von Schlauchquetschungen zu vermeiden. Bei der Auswahl des minimalen Biegeradius ist gemäß nachfolgendem Beispiel vorzugehen. Um den durchflussrelevanten Biegeradius Rd zu ermitteln, wird der Schlauch zunächst in Rich-tung seiner Eigenkrümmung gebogen (Bild 1), bis eine Abflachung von 5% des Schlauchau-ßendurchmessers eintritt. Danach kann Rd messtechnisch oder rechnerisch ermittelt. Bis zum Erreichen von Rd findet keine Durchflussreduzierung statt. Bild 2 zeigt einen durch Schlauch-biegung abgeflachten Querschnitt, wobei gilt: d=unverformter Schlauchaußendurchmesser, d1= verformter Schlauchaußendurchmesser, d1min ≥ 0,95 d .

Bild 1 Bild 2 In der Praxis kann der minimale Biegeradius Rmin auch ermittelt werden, in dem der auf einer Grundplatte fixierte Schlauch so lange gebogen wird (Bild 3), bis die Deformierung zum Knick führt, der dann gemessene Wert ist der minimale Biegeradius Rmin, wobei zu beachten ist, dass dieser Rmin zu erheblichen Durchflussreduzierungen führt und daher nicht empfohlen wird.

Bild 3

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Einsatz von Mess- und Prüfgeräten während der Prüfung Für die mechanischen Mess- und Prüfarbeiten sind folgende Prüfmittel erforderlich: 1 Messschieber min. 135mm 1 Flachwinkel 100 x 70 mm 1 Anschlagwinkel 100 x 70 mm 1 Haarwinkel 100 x 70 mm 1 Universalwinkelmesser 1 Satz Radienlehren 1-7 (konkav und konvex) 1 Stahlmaßstab 300 mm 1 Satz Fühlerlehren 0,05 bis 0,5 mm 1 Messschieber 300 mm DIN 862 1 Grenzlehrdorn H7 4 1 Grenzlehrdorn H7 5 1 Bügelmessschraube 0-25 mm 25-50 mm Für die elektrischen Mess- und Prüfarbeiten sind folgende Prüfmittel erforderlich: 1 Zweipoliger Spannungsprüfer 1 VDE-Prüfgerät VDE 0413 zur Prüfung der Schutzmaßnahmen (Isolationswiderstand, Schutzleiterwiderstand usw.) 1 RCD-Testgerät falls nicht im vorgenannten Gerät enthalten 1 Multimeter (Strom-, Spannungs-, Widerstandsmessung) 1 Durchgangsprüfer falls nicht im Multimeter vorhanden 1 Drehfeldprüfgerät 1 Presszange für Kabelschuhe 1,5mm² bis 4mm² 1 Uhr/Stoppuhr mit Sekundenanzeige Die elektrischen Werkzeuge und Prüfmittel müssen den Anforderungen nach DIN VDE (Geprüft bis 1000V) entsprechen. Zum Schutz gegen elektrischen Schlag bei der Inbetriebnahme, Feh-lersuche und Messung an unter Spannung stehenden Anlagen und Betriebsmitteln ist jeder Prüfling vor Beginn der Prüfung vom Ausbildungsbetrieb in den Gefahren zu unterweisen, diese Unterweisung ist nachzuweisen. Der Prüfling hat die erforderlichen und zugelassenen Mess- und Prüfgeräte selbst mitzubringen und muss sich im Vorfeld zur Prüfung mit seinen Mess- und Prüfgeräten vertraut machen. Be-dienungsanleitungen der Mess- und Prüfgeräte dürfen am Prüfungstag benutzt werden. Der Prüfungsausschuss kann bei auftretenden Problemen, aufgrund der Vielzahl von möglichen Mess- und Prüfgeräten, keine Hilfestellung geben.

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SPS Programm In den Bereitstellungsunterlagen für den Ausbildungsbetrieb zur jeweiligen Abschlussprüfung Teil1 ist eine Funktionsbeschreibung und ein Grafcet enthalten. Dieser Ablaufplan ist in die je-weils erforderliche Programmiersprache umzusetzen und in die vom Ausbildungsbetrieb bereit-gestellte Steuerung einzuprogrammieren. Das Programmieren von SPS-Anlagen ist nicht Be-standteil der Abschlussprüfung Teil1, daher sind Programmierkenntnisse der Prüflinge nicht er-forderlich, werden jedoch empfohlen. Die Dokumentationen des Programms sind dem Prüfling auszuhändigen. Außerdem ist der Prüfling mit der vom Ausbildungsbetrieb bereitgestellten Steuerung vertraut zu machen. Die einwandfreie Funktion des Programms muss vor der Prü-fung gestestet werden.

Ansicht einer SPS Siemens S7-300 mit der CPU314C-2 PN/DP, Bestell-Nr. 6ES7 6EH04-0AB0, zusätzlich eine Digital-Ausgangskarte SM322 DO 8xDC24V/2A, Bestell-Nr. 6ES7 1BF01-0AA0, als Speichermedium dient eine MMC mit 512kB, Bestell-Nr. 6ES7 7953-8LJ30-0AA0. Die hier abgebildete SPS-Anlage ist lediglich ein mögliches Beispiel, die Funktionsbeschreibung und der Grafcet sind systemunabhängig und herstellerneutral gehalten.

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Dokumentation Für den Prüfungsaufbau ist vorher eine Dokumentation anzufertigen, diese ist am Prüfungstag mitzubringen und dem Prüfungsausschuss vorzulegen. Die Dokumentation ist in nachfolgend aufgeführte Themenbereiche zu unterteilen:

1) Deckblatt (Name, Prüfungsnummer, Prüfungsbetrieb) 2) Inhaltsverzeichnis 3) Einladung zur Prüfung, Personalausweis 4) Nachweis Sicherheitsunterweisung, Prüf- und Messprotokolle 5) Bereitstellungsunterlegen für den Ausbildungsbetrieb 6) Datenblätter der eingesetzten Komponenten 7) Arbeitsunterlagen zur Durchführung und Kontrolle (werden am Prüfungstag ausgegeben) Für die Dokumentation wird ein Ringordner mit einer 10er Registereinteilung empfohlen.

Situatives Fachgespräch Im Laufe der Prüfung erfolgt ein Fachgespräch mit einer Vorgabezeit von 10 Minuten, die Zeit-dauer dieses Gesprächs ist in der gesamten Prüfungszeit enthalten. Die Gesprächszeitpunkte sind innerhalb der Prüfung durch den Prüfungsausschuss beliebig wählbar und können sowohl zusammenhängend, als auch in Teilen geführt werden. Die Gesprächsthemen sind nach Themen „Mechanik“, „Elektrotechnik“ und „Allgemeines“ un-terteilt, aus diesen Themen werden für jeden Prüfling 5 Gesprächspunkte ausgewählt, zu de-nen die entsprechenden Fragen gestellt werden. Folgende Schwerpunktthemen können Inhalte des Gesprächs sein: Fragen zum Prüfungsaufbau und Funktion Sicherheitsvorschriften Schutzmaßnahmen, Schutzarten, Schutzklassen Fragen zu mechanischen und pneumatischen Komponenten Umgang mit Messmitteln und Werkzeugen Verwendete Komponenten und deren Funktionen Vorgehensweise bei der Inbetriebnahme Ermittlung von Mess- und Prüfwerten inkl. Protokollierung

Inbetriebnahme Die Inbetriebnahme soll nach der Testphase dadurch erfolgen, dass der Prüfling vom Prüfer zu einer kundengerechten Übergabe der Anlage und der Anlagendokumentation aufgefordert wird. Der Prüfling führt eine Funktionskontrolle am Gesamtsystem durch und entscheidet anhand der Funktionsbeschreibung für jeden Prüfpunkt, ob Mängelfreiheit vorliegt oder nicht. Diese Ergeb-nisse sind in der Arbeitsaufgabe, welche der Prüfling am Tag der Prüfung erhält, zu dokumen-tieren.

Verfahrensweise bei der Anlieferung des Schaltschrankes zum Prüfungsort Der fertige Schaltschrank und das vorbereitete Montagegitter sind in der Regel am Vortag der Prüfung zum Prüfungsbetrieb anzuliefern, Anlieferungszeiten bzw. abweichende Anlieferungs-termine sind mit dem Prüfungsbetrieb abzustimmen. Da der Schaltschrank nach VDE abge-nommen sein muß und die Prüfung ohne diese Abnahme nicht angetreten werden darf, ist am Tag der Anlieferung des Prüfungsmaterials das ausgefüllte und unterschriebene Prüfprotokoll des Schaltschrankes vorzulegen, ansonsten soll der Schaltschrank wieder mitgenommen, ge-prüft und dann mit vollständigem Protokoll erneut angeliefert werden.