Name: Elias Pritzi
Datum: 11.09.2014 Klasse: 4AEL
Automation Laborübung:
01
Tauchbeschichtungsanlage
Anlagenbeschreibung: Dieser Automat dient dazu, unbeschichtete Leiterplatten mit fotosensiblem Lack zu beschichten. Dafür muss die unbeschichtete Leiterplatte mehrmals in den Fotolack eingetaucht und anschließend für eine bestimmte Zeit an der Luft getrocknet werden. Der Beschichtungsautomat besteht aus einem nach oben und unten beweglichem Haltearm. Der Motor wird durch eine sogenannte HBrücke angesteuert. Die 4 Relaisausgänge der LOGO sorgen für den notwendigen Polaritätswechsel. An der oberen und unteren Endposition befindet sich jeweils ein Sensor (Taster-Öffner):
SO = Sensor für „Arm Oben“
SU = Sensor für „Arm Unten“
Auf dem Bedienfeld befinden sich 4 Taster T1 - T4 (alles Schließer). Aus Sicherheitsgründen wird der Betriebszustand der Anlage durch drei Leuchten Angezeigt:
L1 = rote Lampe = Fehler
L2 = gelbe Lampe = Prozess in Ausführung
L3 = grüne Lampe = Anlage bereit
Der Fotolack soll eine Temperatur von 35-38°C haben, weshalb sich in Beschichtungswanne ein Heizelement (HE) und ein Temperatursensor (ST) befinden. Der Temperatursensor liefert einen Analogwert zwischen 0V und 10V für eine Temperatur von 30°C bis 40°C. Das Heizelement ist eine elektrische Widerstandsheizung und wird über ein Relais geschaltet.
Aufgaben: 1.
Erstelle die Symboliktabelle für die gesamte Anlage
2.
Übung: Die Entwicklung des Steuerprogramms für die Anlage soll in mehreren Schritten erfolgen. Erstelle zu jedem Schritt eine ausführliche Funktionsbeschreibung. Jede Teilaufgabe soll so programmiert werden, dass sie auf der Anlage getestet werden kann ohne diese zu beschädigen. Bearbeite folgende Teilaufgaben:
Seite 1 von 9
Name: Elias Pritzi
Datum: 11.09.2014 Klasse: 4AEL
a.
Programmiere zunächst eine einfache Funktion zum manuellen Heben und Senken des Arms. Ein kurzer Tastendruck auf Taste 1 lässt den Arm in die obere Endposition fahren. Ein kurzer Tastendruck auf den Taster 2 lässt ihn in die untere Endposition fahren. Wichtig: Das gleichzeitige Drücken von Taste 1 und Taste 2 darf NICHT zum Kurzschluss führen.
b.
Der Taster 3 soll die Automatik-Funktion starten. Nach kurzem Drücken von Taster 3 wird der Arm erst nach unten fahren, dann gleich wieder nach oben fahren und an der oberen Endposition stehen bleiben. Die Automatik darf nur starten, wenn der Arm in der Ausgangsposition (= Arm oben) ist!
c.
Die Lampen sollen den Betriebszustand (siehe Funktionsbeschreibung) anzeigen.
d.
Nach dem Einschalten soll der Arm in die Home-Position zum oberen Endschalter fahren.
e.
Der Beschichtungsprozess kann über einen Taster gestartet werden (3*eintauchen und anschließend jeweils trocknen)
f.
Der Prozess berücksichtigt die Temperatur der Wanne
g.
Der Benutzer kann die Trockenzeit und die Anzahl der Eintauchvorgänge einstellen (16Bit BCD-Anzeige)
h.
Erstelle eine Menüstruktur: M1-> Anzahl Durchgänge, M2 -> Trockenzeit, M3 -> Temperatur, M4 -> Temperaturtoleranz
i.
Möglichkeit einer Pause-Funktion (d.h. während Automatikbetrieb wird Arm ganz nach oben gefahren und ohne Zeitbegrenzung gewartet, bis Pause-Funktion wieder aufgehoben wird). Während der Pause soll die Bereit-Led blinken.
Anlagenschema:
L1 L2 L3
Anzeige Betriebszustand
So
MR /ML
M
Bedienfeld T1 T2
Su Beschichtungswanne
T3 Abbildung1: Tauchbeschichter der Firma Bungard
ST
T4
HE
Seite 2 von 9
Temperatursensor Heizelement
Name: Elias Pritzi
Datum: 11.09.2014 Klasse: 4AEL
HMI (Human Machine Interface):
Men端punkte 1-4
Anzeige Betriebszustand Tastenfeld T1
manuell Senken
T2
manuell Heben
T3
Beschichtungsprozess
T4
Pause
Seite 3 von 9
LED 3
Fehlermeldung
LED 2
Maschine im Betrieb
LED 1
leuchten -> Maschine bereit blinken -> Pausemodus
LED 4
Betrieb Heizelement
Name: Elias Pritzi
Datum: 11.09.2014 Klasse: 4AEL
Funktionsbeschreibung: a) Manuelles Heben und Senken: Wenn der Taster T1 gedrückt wird, wird die H-Brücke am Motor so geschalten, dass der Arm nach oben fährt (Q 1 und Q2). Sobald der Sensor S0 meldet, dass der Arm sich am oberen Ende befindet, wird der Motor gestoppt. Ist der Sensor S 0 bereits beim Tastendruck getätigt, wird keine Bewegung ausgeführt. Umgekehrt wird bei Betätigung des Tasters T2 die H-Brücke so geschalten, dass der Arm nach unten fährt (Q 3 und Q4). Sobald der Sensor Su getätigt wird, wird der Motor gestoppt. Ist dies bereits bei Betätigung des Tasters der Fall, wird keine Bewegung ausgeführt. Während Ausführung der beiden Aufgaben, werden weitere Tastendrücke ignoriert. Aufzupassen ist hierbei, dass auf keinen Fall Ausgänge für H-Brücke nach oben und unten gleichzeitig geschalten werden, da sonst ein Kurzschluss entsteht. b) Automatik – Funktion: Wenn nun der Taster T3 gedrückt wird und gleichzeitig der Sensor So getätigt wird (Arm an oberer Endposition), wird die HBrücke so geschalten, das sich der Arm nach unten bewegt (Q 3 und Q4). Wird nun der Sensor Su getätigt, wird die Drehrichtung geändert (Q1 und Q2), bis wieder Sensor S0 getätigt wird. Dann stoppt der Motor. Während der Ausführung, wird jeder weitere Tastendruck ignoriert. c)
Lampen: Wenn die Maschine betriebsbereit ist und aktuell keine Funktion ausgeführt wird, schaltet Q7 durch und die grüne LED leuchtet. Wenn die Maschine entweder die manuelle oder die Automatikfunktion ausführt, schaltet Q 6 durch und die orange LED leuchtet. Sobald beide Sensoren geschalten werden schaltet Q 5 durch, die rote LED leuchtet und jegliche Funktion der Maschine wird blockiert.
d) Einschalten: Beim Einschalten der Logo wird kontrolliert, ob Sensor S o aktiv ist. Wenn nicht, wird der Arm nach oben gefahren bis Sensor So aktiv wird. Erst anschließend ist die Maschine betriebsbereit. e) Automatik: Wenn die Maschine bereit ist und Taster T3 gedrückt wird, wird der Beschichtungsprozess gestartet. Der Arm bewegt sich nach unten, bis Schalter Su durchschaltet und bewegt sich anschließend wieder an die obere Endposition. Sobald S o betätigt wird, bleibt die Maschine für 3 Sekunden an der oberen Endposition stehen. Dieser Ablauf wird zwei weitere Male wiederholt. Nach dem dritten Durchgang und der dazugehörigen Wartezeit wechselt die Maschine in den Bereitschaftsmodus und die grüne LED (Q7) leuchtet auf. Gibt es während des Beschichtungsprozesses eine Fehlermeldung (So und Su aktiv), so wird der Prozess abgebrochen und die Maschine bleibt sofort stehen. f)
Berücksichtigung der Temperatur: Der Temperatursensor ST liefert Werte zwischen 0V und 10V. Der gewünschte Temperaturbereich entspricht 5V- 8V. Wenn der Wert unterhalb 5V liegt, wird des Heizelement HE eingeschalten und bleibt solange aktiv, bis S T einen Wert von 6,5V liefert. Liegt der Wert außerhalb des Bereiches ist kein Betrieb möglich. Wird der Bereich während eines Beschichtungsprozesses verlassen, so fährt der Arm sofort an die obere Endposition (orange und rote LED aktiv). Wenn der gewünschte Temperaturbereich verlassen wird, leuchtet die rote LED auf.
Seite 4 von 9
Name: Elias Pritzi
Datum: 11.09.2014 Klasse: 4AEL
g) Benutzereingabe: Über die BCD-Anzeige kann die Anzahl der Tauchvorgänge sowie die Trockenzeit eingestellt werden. Standardmäßig liegt der Wert bei 3-mal und 3 Sekunden. Mit den Cursortasten nach oben und unten kann die Zeit eingestellt werden und über die Cursortasten nach rechts und links kann die Anzahl der Durchläufe eingestellt werden. Der Wert wird als Meldetext auf dem Display der LOGO! Angezeigt. h) Menüstruktur: Mit den Cursortasten nach oben und unten kann man durch die 4 Menüpunkte navigieren, die über einen Meldetext ausgegeben werden (Anzahl Durchgänge, Trockenzeit, Temperatur, Temperaturtoleranz). Mit den Cursortasten nach links und rechts können die Werte verändert werden. 1.
Anzahl Durchgänge: Der Startwert liegt bei 3 und kann beliebig verändert werden.
2.
Trockenzeit: Der Wert wird in Sekunden angegeben und der Startwert liegt bei 3sek.
3.
Temperatur: Die Temperatur gibt die gewünschte Temperatur ein. Der Sensor misst einen Temperaturbereich von 0°C – 100°C. Der Startwert liegt bei 70°C.
4.
Temperaturtoleranz: Die Temperaturtoleranz gibt die maximale Abweichung der Temperatur nach oben sowie nach unten an. Der Startwert liegt bei 5°C.
i)
Pausenfunktion: Beschichtungsprozess unterbrochen und der Arm bewegt sich an die obere Endposition. Durch erneutes Drücken von T 4 wird die Pausenfunktion unterbrochen und der Beschichtungsprozess wird ohne Pause (Verzögerung für die Trockenzeit) fortgesetzt. Während die Maschine im Pausenbetrieb ist, blinkt die grüne LED.
j)
Erweiterung der Menüstruktur: Wenn 3 Sekunden keine Cursortaste gedrückt wechselt der Meldetext und zeigt die Anzahl der verbleibenden Durchgänge, die aktuelle Temperatur sowie die verbleibende Trockenzeit. Beim Tastendruck einer Cursortaste wechselt der Meldetext vom Infobildschirm in die Einstellungen.
Symboltabelle: Symbol
Anschluss
Beschreibung
T1 T2 T3 T4 L1 L2 L3 SO Su ST H1 H2 H3 H4 HE
I1 I2 I3 I4 Q5 Q6 Q7 I5 I6 AI1 Q1 Q2 Q3 Q4 Q8
Taster für manuelle Bewegung zur oberen Endposition Taster für manuelle Bewegung zur unteren Endposition Taster für Automatikbetrieb Taster für Pausefunktion rote LED für Fehlermeldungen gelbe LED symbolisiert „Prozess in Ausführung“ grüne LED symbolisiert „Anlage bereit“ Sensor für obere Endposition Sensor für untere Endposition Temperatursensor Ausgang für H-Brücke (hoch) Ausgang für H-Brücke (hoch) Ausgang für H-Brücke (runter) Ausgang für H-Brücke (runter) Heizelement
Seite 5 von 9
Name: Elias Pritzi
Datum: 11.09.2014 Klasse: 4AEL
Zustandsdiagramm:
LED 2
LED 2
Seite 6 von 9
Name: Elias Pritzi
Datum: 11.09.2014 Klasse: 4AEL
Seite 7 von 9
Name: Elias Pritzi
Datum: 11.09.2014 Klasse: 4AEL
Programmierung:
Ein Kurzschluss an der H-Brücke wurde im Programm wie folgt verhindert. Beim Setzen des Flip Flops für die Ausgänge nach oben / nach unten wird jeweils kontrolliert ob nicht bereits das andere Flip Flop gesetzt ist.
Die Bewegung an die obere Endposition beim Einschalten wird durch einen Anlaufmerker (M8) realisiert, der beim Einschalten einen Impuls gibt, der gleichgesetzt mit einem Druck von T1 ist.
Der Beschichtungsprozess mit drei Durchgängen wird mit einem Zähler realisiert, der um eins erhöht wird, sobald sich der Arm zum Trocknen am oberen Ende befindet. Sobald der Zähler einen Wert von drei erreicht, wird der Automatikbetrieb zurückgesetzt. Die Trockenzeit wird mittels einer Ausschaltverzögerung beim Wechsel von hoch- auf runterfahren und einer Einschaltverzögerung zwischen Zähler (Anzahl Durchgänge) und Reset des Flip-Flops für die Automatik umgesetzt.
Die Berücksichtigung der Temperatur funktioniert mit Hilfe dreier analoger Schwellwertschalter (Optimalwert, untere Grenze, obere Grenze).
Die einstellbaren Werte werden über 2 Zähler und Verweise eingestellt.
Die Menüstruktur wurde wie folgt programmiert: Mit den Cursortasten oben und unten sind 4 Zähler verbunden, die einen Wert von 0-3 annehmen können. Jeweils ein Zähler wird bei einem Zahlenwert aktiv (Z 1 bei 0, Z2 bei 1…) und der Meldetext für den dazugehörigen Menüpunkt wird angezeigt. Es gibt 4 weitere Zähler mit dem jeweiligen Wert für den Menüpunkt. Diese Zähler können mit den Cursortasten nach links und rechts und wenn der dazugehörige Menüpunkt aktiv ist verändert werden. Über Verweise sind die Zähler mit dem restlichen Programm verbunden.
Das Blinken im Pausenmodus wird mit einem Impulsgeber realisiert.
Bei der erweiterten Menüstruktur wird ein weiterer Meldetext (Infotext) mit einer höheren Priorität angezeigt.
Seite 8 von 9
Name: Elias Pritzi
Datum: 11.09.2014 Klasse: 4AEL
Anhänge:
Tauchbeschichter_a.lsc
Tauchbeschichter_b.lsc
Tauchbeschichter_c.lsc
Tauchbeschichter_d.lsc
Tauchbeschichter_e.lsc
Tauchbeschichter_f.lsc
Tauchbeschichter_g.lsc
Tauchbeschichter_h.lsc
Tauchbeschichter_i.lsc
finales Programm.lsc
Seite 9 von 9