Anleitung Heimpraktikum Mechatronic Safety

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1 Datei: Anleitung Heimpraktikum Mechatronic-Safety Letzte Änderung: :48: Anleitung Heimpraktikum Mechatronic Safety 1 Einführung 1.1 Lehrziele In diesem Versuch kann im Selbststudium die automatische Steuerung eines Tors durch eine SPS umgesetzt werden. Eine Simulation der Tor-Anlage steht dafür als SIMIT-Echtzeitmodell zur Verfügung und kann über eine simulierte SPS-Hardware aus dem Engineering-Tool TIA (Siemens) angebunden und gesteuert werden. In mehreren Projekten soll dabei die jeweils durch ein Lastenheft vorgegebene Funktionalität der Tor-Anlage in das Pflichtenheft eines SPS-Programms umgesetzt werden. Hierbei werden wichtige Aspekte zur Diagnose und Sicherheit sowie Fehlermöglichkeiten beim Betrieb der Anlage durch die SPS-Programmierung, auch hinsichtlich der Gewährleistung einer funktionalen Sicherheit, aufgezeigt. 1.2 Erforderliche Software Installationen Hierzu kann im Labor ein entsprechender Installations-USB-Stick ausgeliehen werden. 1. Installieren Sie aus dem Dateiordner mit das Siemens TIA Portal als Engineering-Tool für die PLC-Programmierung. Das für die Kopplung mit dem SIMIT Anlagen-Modell erforderliche PLCSIM ist in der TIA-Installation bereits enthalten. Der erforderliche License Key sollte bei der Installation automatisch vom USB-Stick auf den Lokalen Datenträger übertragen werden, dies kann mit dem auf: überprüft werden, ansonsten kann er auch manuell mit dem Automation License Manager übertragen werden. 2. Installieren Sie aus dem Dateiordner mit die Siemens SIMIT-Simulationssoftware für den Einsatz des SIMIT Anlagen-Modells. 3. Kopieren Sie den gesamten Dateiordner auf Ihren lokalen Datenträger. (Der Ordner enthält alle benötigten Dateien für die Durchführung der Projekte) 1.3 Dokumentation Die Datei im Dateiordner enthält die Beschreibung des Simulationsmodells der Tor-Anlage und die Dokumentation zu den einzelnen Übungsprojekten! Allgemeine Hilfe und Tutorials zum TIA-Portal Ergänzende Lehrunterlagen und Tutorials sind über die SIEMENS-Homepage verfügbar:

2 Datei: Anleitung Heimpraktikum Mechatronic-Safety Letzte Änderung: :48: Einrichtung der Entwicklungs- und Simulations-Umgebung 2.1 Starten der Software 1. Über den Desktop-Link das TIA-Portal starten. In die Projektansicht wechseln und unter Menü: Projekt Öffnen das TIA Portal-Projekt Mechatronic safety_config aus dem Dateiordner Mechatronic Safety auswählen: Dann das Projekt evtl. auf eine aktuellere TIA Version hochrüsten: Das Projekt Mechatronic safety_config enthält keine Programmbausteine aber unter Gerätekonfiguration die erforderliche Konfiguration der SPS-Hardware und unter PLC-Variablen die Festlegung aller Variablen mit den entsprechenden Adressen, die zum Betreiben des SIMIT Tor-Anlagenmodells benötigt werden!

3 Datei: Anleitung Heimpraktikum Mechatronic-Safety Letzte Änderung: :48: Im TIA-Portal für unter Menü: Online Simulation Starten PLCSIM als Simulationsschnittstelle für die Anbindung des SIMIT Anlagenmodells aufrufen. In S7-PLCSIM unter Menü: Simulation Arbeitsplatz öffnen Mechatronic-safety.lay als Arbeitsplatzdatei für die Simulation öffnen. Die Arbeitsplatzdatei enthält alle Eingangs (Ix)- und Ausgangs (Qx)- Adressbereiche die bei dem SIMIT Tor-Anlagenmodell genutzt werden können. Soll ein zuvor nach PLCSIM geladenes SPS- Programm ausgeführt werden muss hier dann die CPU von STOP auf RUN gesetzt werden. 3. Über den Desktop-Link die SIMIT-Simulationssoftware im DEMO-Modus starten. Unter Projekt dearchivieren bei Archivname das Projekt Mechatronic-safety.simarc aus dem Dateiordner Mechatronic Safety auswählen, Öffnen und dann. (Der vorgegebene Zielordner kann bleiben)

4 Datei: Anleitung Heimpraktikum Mechatronic-Safety Letzte Änderung: :48: Danach die Projektansicht öffnen und in der Projektnavigation unter Diagramme das Diagramm auswählen und im Menü Simulation Starten wählen (Im DEMO-Modus muss die Modell-Simulation nach 45 Minuten wieder erneut gestartet werden. Für die Modell-Simulation muss PLCSIM gestartet sein, ansonsten erscheint ein Fehler. Gemäß der verwendeten Bildschirmauflösung ist für die Darstellung ein geeigneter Zoomfaktor zu wählen, über kann das Modellfenster auch herausgelöst werden.) Das Simulationsmodell der Tor-Anlage kann nun manuell oder durch ein SPS-Programm über PLCSIM gesteuert werden 2.2 Testen des Simulationsmodells Zum Testen des Modells der Toranlage im Handbetrieb kann nach dem Aktivieren von Force ein zwangsgesteuertes Schalten des zugehörigen Ausgangssignals erfolgen: Force EIN / Force AUS Ausgang eingeschaltet / Ausgang ausgeschaltet Über kann manuell ein Drahtbruch der jeweiligen Signalleitung simuliert werden. Die aktuellen Signalzustände werden im animierten SIMIT- Simulationsmodell angezeigt und können auch mit PLCSIM (CPU auf RUN) beobachtet werden. Wird z.b. am Panel 1 der CLOSE-Button betätigt, ändern Sie die Eingangssignale 1.0 und 1.7. Ebenso können in PLCSIM auch Ausgangssignale direkt geschaltet werden. Das direkte Einschalten von z.b. Drive_1_Gate_Close (Q0.1) sollte die Stromleitungen L1, L2 und L3 so schalten, dass das offene Tor durch den dann laufenden Motor M geschlossen wird. Datei im Dateiordner enthält in Kapitel 2 eine detaillierte Beschreibung des Simulationsmodells der Toranlage. 2.3 Modellsteuerung durch ein SPS-Programm 1. Programmbausteine auf Basis von Projekt Mechatronic safety_config im TIA-Portal erstellen 2. Programmbausteine nach PLCSIM übertragen (Der Online-Zugang erfolgt über PLCSIM[PROFIBUS]) 3. CPU in PLCSIM auf RUN 4. Simulation von Projekt Mechatronic-safety in SIMIT starten 5. Funktionalität des SPS-Programms am Modell testen und beobachten

5 Datei: Anleitung Heimpraktikum Mechatronic-Safety Letzte Änderung: :48: Übungsprojekte In den Übungsprojekten wird die Funktionalität der Tor-Anlage durch ein Lastenheft vorgegeben und soll als Pflichtenheft in einem SPS-Programm umgesetzt werden. Die Datei Dateiordner enthält dazu in Kapitel 3 die Lastenhefte zur Umsetzung. Die Grundlagen dazu werden in der Vorlesung und Übung gegeben. im Projekt Mechatronic safety_fup Bad Die Programmierung in FUP soll eine Bedienung des Tors mit dem Panel 1 Pushbutton ermöglichen. Projekt Mechatronic safety_fup Die Programmierung in FUP soll eine Bedienung des Tors mit Panel 1 Pushbutton ermöglichen. Der Aufbau und die Programmierung sollen entsprechend den geltenden Regeln der Technik so erfolgen, dass gefährliche Zustände möglichst vermieden werden. Eine Überlastung des Antriebs Drive 1 wird durch geeignete Steuerungsmaßnahmen verhindert. Wenn die Lichtschranke ein Hindernis detektiert, wird das Schließen gestoppt. Wenn das Tor geschlossen ist, wird der Antrieb Drive 1 Save eingeschaltet. Diese Sicherheitsfunktion soll die höchste Ausfallwahrscheinlichkeit aufweisen. Projekt Mechatronic safety_basic Alle Anforderungen des Lastenheftes Mechatronic safety_fup müssen erfüllt sein. Es werden Panel Indicator verwendet, die den Zustand der Steuerung anzeigen (grün = ok, blau = Wartung, gelb = Gefahr). Die Steuerung diagnostiziert diese Zustände und schaltet den Antrieb Drive 1 aus, wenn eine Gefährdung möglich ist. Nach Behebung der Gefährdung erfolgt das erneute Einschalten nur durch Power off und anschließend Power on (in PLCSIM Netz aus/netz ein). Es wird ein Basic HMI Panel verwendet. Die Visualisierung der Bewegungen des Tors erfolgt mit einem Bild. Die Meldungen Wire Break und Drive 1 Save On werden in diesem Bild ausgegeben