534 271 DE
Feldbustechnik
Profibus-DP
Arbeitsbuch
TP 402
PWRBF 00
800
CERFRCE 22
622
AUPRUN 33
533
CMSTOP 44
444
355
B66
266
20+77
177
10+∆∆
∆∆
55
0
SETOUTIN
SFSF
CP 343-2CPU313C-2 DP
9
APFDC5V
RUN
PUSH
STOP
MRES
MPI DP
11
711
13
A
B
IM 151 CPU
PROFIBUS-DP
ET 200S
RUN
MMC
DP
ADDRESS
OFF ON
STOP
MRES
1 5
2 6
1 5
2 6
1 5
2 6
1 5
2 6
1 5
2 6
1 5
SF SFSF
BF
ON
RUN
STOP
FRCE
64
32
16
8
4
2
1
64
32
16
8
4
2
1
IM 151 CPU
PROFIBUS-DP
ET 200S
RUN
MMC
DP
ADDRESS
OFF ON
STOP
MRES
1 5
2 6
1 5
2 6
1 5
2 6
1 5
2 6
1 5
2 6
1 5
SF SFSF
BF
ON
RUN
STOP
FRCE
64
32
16
8
4
2
1
64
32
16
8
4
2
1
14 14 14 14 14
12 12 12
M M N E J L L
14 14 14 14 14
12 12 12
M M N E J L L
Bestell-Nr. 534 271
Benennung: ARBEITSBUCH
Bezeichnung: D:LW-TP402-DE
Stand: 08/2003
Autoren: Monika Bliesener, Sabine Scharf
Grafik: Doris Schwarzenberger
Layout: 04.08.2003, Beatrice Huber
© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, 2003
Internet: www.festo.com/didactic
E-Mail: [email protected]
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.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 3
Einführung ___________________________________________________________ 5
Sicherheits- und Arbeitshinweise________________________________________ 15
Teil A – Aufgaben
Projekt 1 Pneumatische Türsteuerung___________________________________A-3
Projekt 2 Pneumatische Türsteuerung mit Profibus Ventilinsel ______________A-11
Projekt 3 Pneumatische Türsteuerung mit Profibus Ventilinsel
und intelligentem Slave _____________________________________A-39
Projekt 4 Profibus-DP System mit Stapelmagazin_________________________A-81
Projekt 5 Profibus-DP System mit Stapelmagazin und Umsetzer_____________A-95
Teil B – Grundlagen
1. Was ist ein Feldbussystem? _____________________________________B-3
1.1 Warum überhaupt Feldbussysteme? ______________________________B-4
1.2 Wo ist der Feldbus in der Fabrik eingeordnet?_______________________B-5
1.3 Die Einordnung der Feldbussysteme ______________________________B-9
1.4 Zusammenfassung __________________________________________ B-10
2. Nachrichtenaustausch innerhalb eines Feldbussystems_____________ B-12
2.1 Master/Slave _______________________________________________ B-12
2.2 Adresse der Station, des Busteilnehmers ________________________ B-15
2.3 Topologie __________________________________________________ B-15
2.4 Datenübertragung ___________________________________________ B-16
2.5 ISO/OSI-Referenzmodell ______________________________________ B-17
2.6 Zusammenfassung __________________________________________ B-18
3. Vier unterschiedliche Feldbuskonzepte und ihre Vertreter ___________ B-20
3.1 Das nachrichtenorientierte Konzept _____________________________ B-20
3.2 Das teilnehmerorientierte Konzept______________________________ B-21
3.3 Das Multi-Master-Konzept ____________________________________ B-23
3.4 Das Installations-Konzept _____________________________________ B-24
3.5 Feldbustypen und ihre Anwendungsgebiete ______________________ B-26
3.6 Zusammenfassung __________________________________________ B-27
Inhalt
Inhalt
4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402
4. Der Profibus-DP _____________________________________________ B-28
4.1 Grundlagen ________________________________________________ B-29
4.2 Die Topologie des Profibus-DP _________________________________ B-30
4.3 Die Funktionsweise des Profibus-DP ____________________________ B-34
4.4 CPU mit integriertem Profibus-DP Master ________________________ B-35
4.5 CPU und externer Profibus-DP Master ___________________________ B-37
4.6 Von aktiven und passiven Slaves _______________________________ B-40
4.7 Zusammenfassung __________________________________________ B-42
Teil C – Lösungen
Projekt 1 Pneumatische Türsteuerung___________________________________C-3
Projekt 2 Pneumatische Türsteuerung mit Profibus Ventilinsel _______________C-5
Projekt 3 Pneumatische Türsteuerung mit Profibus Ventilinsel
und intelligentem Slave ______________________________________C-7
Projekt 4 Profibus-DP System mit Stapelmagazin_________________________C-13
Projekt 5 Profibus-DP System mit Stapelmagazin und Umsetzer_____________C-19
Teil D – Anhang
Glossar____________________________________________________________ D-3
Literatur __________________________________________________________ D-17
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 5
Einführung
Das Trainingspaket TP 402 Profibus-DP enthält Geräte und Komponenten der
Automatisierungstechnik und der industriellen Kommunikation. Am Beispiel von
Profibus-DP werden Kenntnisse der Feldbustechnik vermittelt, und Fähigkeiten zum
Umgang mit solchen Systemen erworben.
Das generelle Lernziel, das mit den Trainingspaketen erreicht werden soll, ist die
Fähigkeit, ein Profibus-DP System
• zu projektieren
• zu konfigurieren
• und in Betrieb zu nehmen.
Unter dieser Zielsetzung werden ebenso Themen behandelt, die unabhängig von
einem speziellen Bussystem sind:
• Topologie eines Feldbussystems, Master und Slave
• Adressieren von Feldbuskomponenten
• Schnittstellen und Verbindungen
• Datenübertragung
Die sich gegenwärtig vollziehende, überaus dynamische Entwicklung vernetzter
Automatisierungssysteme ermöglicht neuartige Problemlösungen für die
Prozesstechnik, Fernwirktechnik und Fernwartung.
Ziel der industriellen Kommunikation ist das Lösen von Automatisierungsaufgaben
mit einem einzigen, vollständig integrierten und durchgängigen
Kommunikationssystem mit Offenheit zu den Büronetzen. Der Nutzen der
Vernetzung liegt in der Kosteneinsparung bei Hardware, Montage und Wartung.
Die Projektierung und Inbetriebnahme derartiger vernetzter
Automatisierungsanlagen wurde bisher in der beruflichen Ausbildung nicht oder nur
ansatzweise vermittelt.
Von der fertiggestellten Anlage wird zumeist eine Verfügbarkeit von nahezu 100 %
gefordert. Bei auftretenden Störungen muss das Wartungspersonal durch gezielte
Meldungen aus dem System bei der Fehlererkennung unterstützt werden.
Damit ist auch hier industrielle Kommunikation ausbildungsrelevant.
Lerninhalt
Bedeutung dieser
Lerninhalte in der
beruflichen Praxis
Einführung
6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402
Mit dieser technischen Entwicklung muss die qualifikatorische Entwicklung der
Facharbeiterschaft und die innerhalb der beruflichen Weiterbildung mitwachsen.
Deshalb ist die Einführung der industriellen Kommunikation in den Unterricht der
Elektroberufe und teilweise auch der Metallberufe von strategischer Bedeutung.
Ohne Einsicht in das Wesen der Feldbuskommunikation ist ein Systemverständnis
für vernetzte Anlagenkomponenten nicht erreichbar. Mitarbeiter ohne
Feldbuskenntnisse sind nicht einarbeitungsfähig, sie können nach einem
Anlagenumbau oder auf Betriebsstörungen nicht angemessen reagieren.
Das Trainingspaket vermittelt für den Bereich der industriellen Kommunikation das
Basiswissen, das die zukünftige FacharbeiterIn in der beruflichen Praxis für die
Projektierung und Inbetriebnahme über Profibus-DP vernetzter Anlangen der
Automatisierungstechnik benötigt. Das Themenfeld Wartung und Fehlersuche wird
in diesem Trainingspaket im Zusammenhang mit der Störungsbeseitigung bei der
Inbetriebnahme behandelt.
Auf dieser Grundlage ist es für FacharbeiterInnen in der betrieblichen Praxis möglich,
vertiefende Kenntnisse und Fähigkeiten bei der Wartung- und Fehlersuche zu
erwerben.
• Künftige MechatronikerInnen, ElektrikerInnen und ElektronikerInnen:
Für diese ist Handlungskompetenz auf dem Gebiet der Vernetzung
automatisierungstechnischer Prozesse für die berufliche Praxis unbedingt
notwendig.
• Künftige IndustriemechanikerInnen:
Für diese wird es immer notwendiger, sich in einfachen Bussystem auf der Aktor-
Sensor-Ebene auszukennen. Für diese Zielgruppe ist besonders das
Trainingspaket TP 401 AS-Interface geeignet.
• Das Trainingspaket eignet sich aber ebenso für den Einsatz in der beruflichen
Weiterbildung.
• Technische Grundbildung
• Grundlagen der Elektro- und Digitaltechnik
• Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik
• Grundlagen der Steuerungstechnik
• Kenntnisse über Ventilinseln
• Programmierkenntnisse in Siemens STEP 7
• Interpretation von Schaltungsunterlagen
• Umgang mit PC und Windowsprogrammen
Nutzen für die
betriebliche Praxis
Zielgruppe
Voraussetzungen
Einführung
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 7
Diese Trainingspaket ermöglicht Ihnen, die Trainingspakete TP 201/202 und TP 301
an die Feldbustechnologie anzupassen und Industriekomponenten wie Ventilinseln
und MPS® Module von Festo einzusetzen und industriell zu vernetzen.
Busunabhängige Geräte und Komponenten
Programmiersoftware Siemens STEP 7, ab Version 5.1
Aus Trainingspaket Elektropneumatik Grundstufe TP 201 oder Trainingspaket
SPS Grundstufe TP 301:
– 5/2-Wege-Magnetventil
– Doppeltwirkender Zylinder
– Näherungsschalter mit Zylinderbefestigung
– Verteilerblock
– Einschaltventil mit Filterregelventil
MPS® Module der Station Verteilen:
Modul Stapelmagazin Best.-Nr. 527 434
und
Modul Umsetzer Best.-Nr. 527 435
Universalanschlusseinheit mit SysLink Best.-Nr. 162 231
E/A-Datenkabel Best.-Nr. 034 031
Meldeeinrichtung und Verteiler, elektrisch Best.-Nr. 162 244
Signaleingabe, elektrisch Best.-Nr. 162 242
Kunststoffschläuche
Diverse Kabelsätze
Sensor-Kabel
– 3-polig, M8 Buchse/4 mm SIBU Best. Nr. 184 123
– 3-polig, M8 Stecker/Buchse Best. Nr. 175 488 für -Zylinderendschalter
– 4-polig auf 3-polig M8-Buchse/SIBU Best.-Nr. 184 121 für
Vakuumschalter (Modul Umsetzer) und für Sensor (Modul Magazin)
– 4-polig auf 3-polig M8-Stecker/Buchse Best.-Nr. 532 930
– DUO Verbindungskabel Best. Nr. 018 685
Geräte und Komponenten
Einführung
8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402
Profibus-DP
SIMATIC S7 EduTrainer® Compact :
S7 313C-2DP mit 16 DE/16 DA; Profibus-DP plus ASi-Master Best.-Nr.527 424 (siehe Abbildung)
oder
S7 313C-2DP mit 16 DE/16 DA; Profibus-DP plus Platzhalterbaugruppe Best.-Nr.533 021
oder
S7 313C-2DP mit 16 DE/16 DA; Profibus-DP plus Analogbaugruppe 4 AE/2AA Best.-Nr.533 022
oder
S7 313C-2DP mit 16 DE/16 DA; Profibus-DP plus Simulatorbaugruppe Best.-Nr. 533 023
Bei allen Varianten sind 16 DE/16 DA auf 2 SysLink Stecker verdrahtet.
Bei Best.-Nr. 533 022 sind die 4 AE/2 AA auf 15-poligen Submin-D Stecker verdrahtet.
oder
S7 EduTrainer® plus als Profibus Master
Alle Varianten mit S7 315-2DP oder S7 313C-2DP
Programmierkabel mit PC-Adapter Best.-Nr. 184 555
SIMATIC S7 EduTrainer® ET200S
mit integrierter CPU 12E/10A als intelligenter Slave Best.-Nr. 527 425
Ventilinsel mit Profibus-DP Anschluss mit 16-fach Eingangsstufe Best.-Nr. 527 432
Profibus-DP Kabel 50 cm Best.-Nr. 533 035
200 cm Best.-Nr. 533 036
Zum Aufbau funktionsfähiger Feldbussysteme wird zusätzlich die Profilplatte, ein
elektrisches Netzgerät und eine Druckluftquelle benötigt.
Einführung
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 9
Die Lernenden kennen die Grundlagen von Feldbussystemen, speziell die von
Profibus-DP
Sie kennen ...
die Vorteile von Bussystemen gegenüber einer konventionellen
Verdrahtung
Teil B, Kapitel 1
die Möglichkeiten und Einsatzgebiete von Feldbuskomponenten Teil B, Kapitel 1
die Einordnung von Feldbussystemen in die Hierarchieebenen einer
Fabrik und die Anforderungen an unterschiedliche Netzwerke
Teil B, Kapitel 1
Busstrukturen (Topologie, Master/Slave, Master/Master) und können
diese einordnen
Teil B, Kapitel 2
die wichtigsten Grundbegriffe für die Datenübertragung innerhalb eines
Feldbussystems (Adressierung ,Telegramm, Protokoll)
Teil B, Kapitel 2
das OSI-Referenzmodell für Kommunikationsaufgaben Teil B, Kapitel 2
unterschiedliche Feldbuskonzepte (teilnehmerorientiert,
nachrichtenorientiert) und den entsprechenden Feldbustyp und können
die unterschiedlichen Feldbuskonzepte untereinander abgrenzen
Teil B, Kapitel 3
die wesentlichen Bussysteme in der industriellen Anwendung und ihre
spezifischen Einsatzgebiete
Teil B, Kapitel 3
die Funktionsweise von Profibus-DP Teil B, Kapitel 4
Siehe auch Aufgaben und Lösungen, Teil A und C.
Die Lernenden können in gewissen Grenzen die Prozesskomponenten eines
Profibus-DP Systems auswählen, installieren und handhaben. Sie können ein
Profibus-DP System projektieren und in Betrieb nehmen.
Sie kennen
• mehrere Vorteile von Bussystemen gegenüber einer konventionellen
Verdrahtung
• die Prozesskomponenten von Profibus-DP Systemen
Lernziele und Lerninhalte
Fachkompetenz
Handlungskompetenz
Einführung
10 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402
Die Lernenden können
• ein Profibus-DP System zusammenstellen und deren Komponenten auswählen
und handhaben
• ein Profibus-DP System aufbauen und die Komponenten richtig verbinden
• ein Profibus-DP System und deren Komponenten konfigurieren (Adressvergabe,
Software- und Hardwarekonfiguration, Fremdgeräte einbinden)
• ein Profibus-DP System in Betrieb nehmen
• Steuerungsaufgaben in einem mit Profibus-DP vernetzten System
programmieren
• ein Profibus-DP System erweitern und anpassen
• mit PROFIBU-DP verteilte Prozesse synchronisieren, z. B. intelligente Slaves
einsetzen
• während der Inbetriebnahme Fehler erkennen und beseitigen
Die Lernenden können
• Vernetzungen topologisch darstellen
• Programmlisting für Feldbusanwendungen erstellen und dokumentieren
• Schaltpläne für vernetzte Systeme anpassen und darstellen
• Abnahmeprotokoll erstellen
Raumausstattung, Arbeitsmittel
Im Unterricht müssen sowohl praktische Fähigkeiten an den Geräten wie auch
theoretische Inhalte vermittelt werden. Um einen durch Raumwechsel verbundenen
Zeitverlust zu vermeiden, empfehlen wir einen Laborraum mit einem
Plenumsbereich für Präsentationen und Besprechungen.
• Der Laborraum sollte mit einer ausreichenden Anzahl von Laborarbeitsplätzen
und der entsprechenden Anzahl von PCs sowie Automatisierungs- und
Feldbuskomponenten ausgestattet sein.
• Im Plenumsbereich sollten Tafel, Beamer und Projektor vorhanden sein.
Feldbussysteme
dokumentieren
Methodische Hinweise
für den Unterricht
Einführung
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 11
Wie beginnen?
• Geben Sie den Lernenden mit dem Material aus dem Grundlagenteil und mit
eigenen Anschauungsbeispielen aus der industriellen Praxis einen kurzen
Überblick über das Gesamtsystem der industriellen Kommunikation.
• Konzentrieren Sie sich dann schwerpunktmäßig auf mindestens ein Bussystem,
indem Sie sich mit den Aufgaben dieses Trainingspakets beschäftigen.
Für den Einstieg in das Thema „Industrielle Kommunikation“ bietet Festo Didactic
das multimediale Lernsystem „Busstudio“ als Bestandteil des Arbeitsbuches an. Es
kann als Selbstlernmedium für den Einzelnen, für das Lernen in der Gruppe oder als
Präsentation eingesetzt werden.
Als Einstieg eignet sich ebenso der Einsatz von Bildern von Anwendungsbeispielen,
Grafiken (z. B. aus dem Grundlagenteil) und Videos.
• Klären Sie Fachbegriffe handlungsorientiert, d.h. dann, wenn sie bei der
praktischen Bearbeitung der Projektierung und Installation des Bussystems
auftreten!
Diese Methode bietet sich deshalb an, weil einerseits die Lernenden in diesem
Moment durch die aufgetretene Fragestellung motiviert sind und andererseits eine
Überfrachtung des Unterrichts mit theoretischen Inhalten entgegengewirkt wird.
Eine Erklärung von Fachbegriffen aus dem Gebiet der industriellen Kommunikation
finden Sie im Glossar, Teil D.
Der Grundlagenteil (Teil B) ist so aufgebaut, dass sie einzelne Kapitel benutzen
können, um
• in ein Thema einzuführen
• praktisch erworbenes Wissen, das die Lernenden bei der Bearbeitung einer
Aufgabe gewonnen haben, zu festigen und zu vertiefen.
Sie können den Grundlagenteil aber auch als Ganzes, wie ein Buch, durcharbeiten.
In der Literaturliste im Teil D finden Sie Literaturangaben zur Vertiefung des
Wissens.
Fachbegriffe
Grundlagenteil und
Literaturliste
Einführung
12 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402
Grundlegend für alle Feldbussysteme ist die softwaregeleitete Arbeitsweise für
Projektierung und Diagnose. Dem gemäß sind PC-Kenntnisse und Handhabung von
Windows-Oberflächen für den Unterricht vorauszusetzen. Zu diesem Bereich gehört
auch die Fähigkeit der Lernenden, sich von Anfangsschwierigkeiten bei der
Handhabung komplexer Softwarepakete nicht vorschnell entmutigen zu lassen,
sondern sich das Mitdenken unter Benutzung der Online-Hilfe anzugewöhnen. Dies
stellt einen wichtigen Aspekt der Handlungskompetenz dar.
Von großer Bedeutung für ein effektives Unterrichten ist der Umstand, ob die
SchülerInnen zu Hause einen PC besitzen, und ob unter dieser Voraussetzung die
Projektierungs- bzw. Steuerungs-Software ohne Lizenzprobleme zur Verfügung
gestellt werden kann. Erfahrungen haben gezeigt, dass immer mehr Schülerinnen
und Schüler die Voraussetzungen mitbringen und dass viele Komponentenhersteller
dazu übergehen, so genannte Hausaufgabensoftware zur Verfügung zu stellen. Ist
den Schülerinnen und Schülern somit die Möglichkeit gegeben, die Handhabung der
Software in aller Ruhe zu üben, lassen sich im Unterricht viel größere und schnellere
Lernfortschritte erzielen.
Zur Lösungsüberprüfung für die einzelnen Projektaufgaben stehen auf der
beiliegenden CD-ROM „Lösungen und STEP7-Programme für TP 402“ fertige SPS-
Programme bereit. Sie befinden sich als archivierte STEP7-Programme in den unten
genannten Unterverzeichnissen.
Für die Projekte zu TP 402, PROFIBUS-DP:
• STEP7-Progr\PROFIBUS-DP\PRO1_PB.ARJ
• STEP7-Progr\PROFIBUS-DP\PRO2_PB.ARJ
• STEP7-Progr\PROFIBUS-DP\PRO3_PB.ARJ
• STEP7-Progr\PROFIBUS-DP\PRO4_PB.ARJ
• STEP7-Progr\PROFIBUS-DP\PRO5_PB.ARJ
Voraussetzungen für den Einsatz der STEP7-Programme sind:
• PC mit Microsoft Windows® 95/98/2000/ME/XP Professional/NT
• 8-fach CD-ROM Laufwerk
• Programmiersoftware ab STEP7 5.1 Servicepack 2
• SIMATIC S7 EduTrainer® mit Programmierkabel
PC als Arbeitsgerät
und Lernhilfe
SPS-Programme
für Siemens STEP7
auf CD-ROM
Einführung
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 13
Als Unterstützung für die Lernenden dient auch das diesem Arbeitsbuch beigelegte
web-basierte, multimediale und interaktive Lernprogramm Bus Studio. Das Erlernen
von grundlegendem Wissen über die Feldbustechnik mit dieser Software empfiehlt
sich vor dem Lösen der Projektaufgaben, da sie gerade dem Einsteiger einen
optimalen Überblick zu diesem Thema verschafft. Mit Animationen werden
verschiedene Praxisbeispiele visuell dargestellt. Alle relevanten Begriffe zum Thema
Bustechnik finden sich im integrierten Lexikon.
Je nach Kenntnisstand beträgt die Lernzeit ungefähr eine Stunde. Die Lerninhalte
sind:
• Funktionsweise und Vorteile von Feldbussystemen
• Einsatzgebiete verschiedener Feldbussysteme
• Offene und geschlossene Systeme
• Technische Konzepte
• Datenübertragungsnormen RS 485 und RS 422
• Topologien von Feldbussystemen
Für den Einsatz der Lernsoftware sind folgende Systemvoraussetzungen notwendig:
• PC mit Microsoft Windows® 95/98/2000/ME/XP/NT
• ab Internet Explorer 5.0 oder Netscape 4.7
• Macromedia® Flash Player 5.0 (auf CD-ROM enthalten)
• 8-fach CD-ROM Laufwerk
Die Lösungen der Aufgaben aus dem Teil C des Arbeitsbuches stehen Ihnen auch in
elektronischer Form zu Verfügung. Sie finden diese auf der CD-ROM „Lösungen und
STEP7-Programme für TP 402“ in dem Unterverzeichnis Dokumentation. Zum Öffnen
der Dateien im PDF-Format benötigen Sie das Programm Acrobat Reader® von der
Firma Adobe Systems Incorporated. Falls dieses Programm noch nicht auf Ihrem PC
läuft, können Sie es aus dem Unterverzeichnis Dokumentation\Acrobat installieren.
Ergänzende Lernsoftware
Bus Studio WBT
auf CD-ROM
Elektronische
Dokumentation
Einführung
14 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402
Im Projekt 1 soll eine Ansteuerung von automatisierungstechnischen Komponenten
mit konventioneller Verdrahtung realisiert werden.
Die Themenstellung und die Ausführung hat mit Bustechnik insoweit etwas zu tun,
als dann bei der Bearbeitung weiterer Aufgaben anschaulich dargestellt werden
kann, welche Vorteile es hat, denselben Aufbau bustechnisch anzusteuern und zu
vernetzen.
Außerdem soll mit Hilfe dieser Aufgabe an vorhandenes Wissen aus dem Bereich
„Automatisieren mit SPS“ angeknüpft werden.
Schwerpunkt von Projekt 2 und 3 ist die Projektierung und Inbetriebnahme eines
Bussystems.
Die Phase der Projektierung und Inbetriebnahme eines Bussystems stellen an den
Lernenden hohe Anforderungen auf dem Gebiet Planung, Konfigurierung und
Programmierung, vor allem weil an dieser Stelle die neuen Kenntnisse und
Fertigkeiten vermittelt und erworben werden. Aus diesem Grund wird der Lernende
bei der Bearbeitung der Projekte 2 und 3 stark angeleitet und geführt.
Die Lernenden beginnen im Projekt 2 mit der Ansteuerung und dem Aufbau eines
Minimalsystems aus einem Master und einem Slave (Ventilinsel/Zylinder). Erste
Erfahrungsschritte können sich so auf die Fragen konzentrieren, wie ein Master
seinen Slave über eine Adresse erkennen und erreichen kann und wie Busadressen
vergeben werden.
Im Projekt 3 wird das Minimalsystem ausgebaut und erweitert. Komponenten
werden angepasst und ausgetauscht. Die Lernenden erkennen, welche
Systemreaktion eintritt, wenn ein Busteilnehmer ausfällt oder neu hinzukommt, so
dass ein Systemverständnis entsteht.
An dieser Stelle werden die Vorteile des Bussystems gegenüber einer
konventionellen Verdrahtung besonders deutlich. Ebenso lernen die Lernenden die
spezifischen Einsatz- und Anwendungsgebiete des jeweiligen Bussystems kennen.
Außerdem wird eine einfache Fehlerdiagnose durchgeführt.
Projekt 4 und 5 sind Anwendungsaufgaben mit einer weitergehenden
Problemstellung. Hier werden die MPS Module Umsetzer und Stapelmagazin der
MPS Station Verteilen angesteuert. Dadurch wird der Bezug zu einem realen Prozess
hergestellt. Bei der Bearbeitung dieser Projekte findet ein Wissenstransfer statt,
indem das erworbenen Wissen auf eine Situation aus der industriellen Praxis, das
Vereinzeln von Werkstücken, angewandt wird.
Diese Projekte sollen die Lernenden weitgehend selbständig erledigen, indem sie
vorher Erlerntes einsetzen und anwenden.
Hinweise zu den Projekten
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 15
Sicherheits- und Arbeitshinweise
Im Interesse Ihrer eigenen Sicherheit sollten Sie folgende Hinweise beachten:
• Durch Druckluft abspringende Schläuche können Unfälle verursachen. Druck
sofort wegnehmen
• Erst verschlauchen, dann Druckluft einschalten.
• Beim Einschalten der Druckluft können Zylinder selbsttätig losfahren.
• Beachten Sie besonders folgendes bei der Bearbeitung der Projekte mit den MPS
Modulen Magazin und Umsetzer:
– Füllen Sie das Magazin mit Hilfe des Fallrohrs.
– Fassen Sie bei Betrieb nie mit der Hand hinein!
– Gehen Sie bei Betrieb außerhalb der Reichweite des Umsetzers!
• Allgemeine Sicherheitsbestimmungen beachten (DIN 58126 und VDE 100).
• Den elektrischen Grenztaster bei Fehlersuche nicht von Hand betätigen
(Werkzeug benutzen).
• Bei den elektrischen Grenztastern sind zwei Bauformen zu unterscheiden
– Betätigung von links
– Betätigung von rechts
• Die Grenztaster sollen bei großen Kolbengeschwindigkeiten nur in der
vorgesehenen Richtung vom Schaltnocken des Zylinders angefahren werden.
• Die Grenztaster dürfen nicht frontal betätigt werden.
• In den pneumatischen Schaltplänen des Lösungsteils sind die Zylinder
grundsätzlich ohne magnetischen Zylinderkolben dargestellt, da dieser nur bei
Verwendung von magnetischen Endschaltern benötigt wird.
In den Gerätesätzen von Festo Didactic sind nur Zylinder mit magnetischer
Kolbenstange enthalten.
• Zulässigen Arbeitsdruck nicht überschreiten.
• Nur Kleinspannung ≤ 24 V verwenden.
• Alle Geräte sind mit 4 mm Sicherheitsbuchsen bzw. Sicherheitssteckern
ausgestattet. Verwenden Sie für die elektrischen Verbindungen nur Kabel mit
Sicherheitsstecker.
• Pneumatischer Schaltungsaufbau:
Geräte mit dem Silbermetallic-Kunststoffschlauch mit 4 mm Außendurchmesser
verbinden. Dabei den Schlauch bis zum Anschlag in die QS-Steckverbindung
stecken; kein Sichern notwendig!
• Lösen der QS-Steckverschraubung:
Durch Niederdrücken der Kralle (blauer Ring) kann der Schlauch gelöst werden
(keine Entkupplung unter Druck möglich!)
• Vor dem Schaltungsabbau die Druckluftversorgung und Spannungsversorgung
abschalten.
16 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 A-1
Teil A – Aufgaben
Projekt 1 Pneumatische Türsteuerung___________________________________A-3
Projekt 2 Pneumatische Türsteuerung mit Profibus Ventilinsel ______________A-11
Projekt 3 Pneumatische Türsteuerung mit Profibus Ventilinsel
und intelligentem Slave _____________________________________A-39
Projekt 4 Profibus-DP System mit Stapelmagazin_________________________A-81
Projekt 5 Profibus-DP System mit Stapelmagazin und Umsetzer_____________A-95
Inhalt
A-2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 A-3
Projekt 1: Pneumatische Türsteuerung
Der Auszubildende
• soll seine Kenntnisse im Umgang mit S7/STEP 7 auffrischen.
• beherrscht die Inbetriebnahme einer einfachen Steuerungseinrichtung mit
E/A-Kopplung.
Ein einfacher Prozess soll direkt über die lokalen E/As der S7 Steuerung gesteuert
werden.
Da die Programmierung selbst kein Lernziel ist, wird das STEP 7 Programm fertig
mitgeliefert. Der Lerner soll nur noch die Verdrahtung und Inbetriebnahme
vornehmen.
Diese Aufgabe dient dem Auffrischen und Festigen des vorhandenen Vorwissens.
Vor einem CNC-Bearbeitungszentrum befindet sich eine pneumatisch betriebene
Tür. Die Tür wird durch einen pneumatischen Zylinder geöffnet und geschlossen.
Eine Bedienungsperson öffnet die Tür durch einen einmaligen Druck auf einen
Taster, wenn ein Werkstück zur Bearbeitung eingebracht werden soll. Durch einen
weiteren Druck auf den Taster schließt die Bedienungsperson die Tür.
Die Steuerung für diese pneumatisch betriebene Tür soll realisiert werden.
Automatische Tür des CNC-Bearbeitungszentrums
Lernziele
Durchführung
Projektauftrag
Projekt 1
A-4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402
Aufgabenblatt: Türsteuerung projektieren, aufbauen und in Betrieb nehmen
Name: Datum:
Die Kolbenstange eines Zylinders zur Betätigung einer automatischen Tür wird mit
einem federrückgestellten Magnetventil (Spule 1Y1) angesteuert. Zwei
Näherungsschalter melden die Positionen “ausgefahren” (1B2) und “eingefahren”
(1B1). Mit einem Taster (S1) wird der Zylinder so angesteuert, dass er aus der
Endlage heraus in die jeweils entgegengesetzte Richtung fährt. Der Zylinder darf nur
einmal mit einem Tastendruck fahren. Um eine zweite Bewegung des Zylinders
auszulösen, muss der Taster losgelassen und erneut betätigt werden.
1. Erstellen Sie den elektrischen Schaltplan und bauen Sie die Schaltung auf.
2. Deklarieren Sie die Variablen des SPS-Programms.
3. Laden Sie das SPS-Programm in die Steuerung.
4. Nehmen Sie die Anlage in Betrieb.
Sie haben Zugriff auf den Gerätesatz TP 201.
1. Elektrischer Schaltplan
2.1 – 2.2 Aufbau der Schaltung
3. Deklaration der Variablen des SPS-Programms
4. SPS-Programm
• Dokumentation STEP 7
• Kapitel 1: Was ist ein Feldbussystem
Problemstellung
Arbeitsauftrag
Randbedingungen
Arbeitsblätter
Hilfsmittel
Projekt 1
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 A-5
Arbeitsblatt 1: Elektrischer Schaltplan
Name: Datum:
Ergänzen Sie den elektrischen Schaltplan.
Bezeichnen Sie die einzelnen Bauelemente.
I
Q
24 V
0 V
0 V
24 V
SPSO V
Projekt 1
A-6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402
Arbeitsblatt 2.1: Aufbau der Schaltung
Name: Datum:
Montieren Sie die benötigten Geräte auf der Profilplatte.
Menge Benennung
1 S7 EduTrainer® Compact 313C-2DP
1 Signaleingabe, elektrisch
1 Doppeltwirkender Zylinder
1 5/2-Wege-Magnetventil
2 Näherungsschalter, induktiv-magnetisch
1 Universalanschlusseinheit mit Syslink-Kabel
2 Sensorkabel
1 Kabelsatz
1 Verteilerblock
Kunststoffschlauch
Geräteliste
Projekt 1
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 A-7
Arbeitsblatt 2.2: Aufbau der Schaltung
Name: Datum:
Stellen Sie die pneumatischen Verbindungen her.
1B21B1
1V1
1A1
4
5
1Y1
2
31
Pneumatischer Schaltplan
Projekt 1
A-8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402
Arbeitsblatt 3: Deklaration der Variablen des SPS-Programms
Name: Datum:
Deklarieren Sie die im SPS-Programm benötigten Variablen:
Symbol Adresse Datentyp Kommentar
Projekt 1
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402 A-9
Arbeitsblatt 4: SPS-Programm
Name: Datum:
SPS-Programm
Pneumatische Türsteuerung
Projekt 1
A-10 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • TP 402