tgtm HP 2008/09-3: Tiefbohranlage
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Für die mobile Tiefbohranlage soll folgende SPS-Steuerung projektiert werden.1 Mit dem Taster -SF2 „Anlage bereit" wird die Anlage freigegeben (Schritt 0).
Der Bohrvorgang wird in der oberen Endlage (Grundstellung) mit dem Taster -SF1 eingeleitet.
Dazu wird die Bremse der Hubeinrichtung durch die Aktivierung von -QB3 gelöst und der Antriebsmotor mit -QB1 eingeschaltet.
Der Bohrvorschub erfolgt durch das Eigen- gewicht. Ist die Bohreinheit unten ange- kommen (-BG2), wird sie mit einem Seil von der Hubeinrichtung durch die
Aktivierung von -QB2 wieder nach oben gezogen. In der Grundstellung werden dann beide Motoren abgeschaltet und die Bremse der Hubeinrichtung wieder aktiviert.
Ist die Bohreinheit nach 5 Minuten nicht in der unteren Endlage angekommen, soll sie nach dieser Zeit wieder in die Grund- stellung fahren und die Lampe -PF1 leuchten. Die Lampe -PF1 wird durch die Betätigung des Tasters -SF2 wieder abgeschaltet.
Wird der Programmabbruch -SF0 betätigt, soll die Anlage sofort in die Grundstellung zurückfahren.
Damit die Bohrstange sich nicht verklemmt, darf der Antriebsmotor auch beim Hoch- fahren nur in der Grundstellung
abgeschaltet werden.
1 Bestimmen Sie für -BG1 und -BG2 geeignete Sensoren und begründen Sie Ihre Wahl.
2 Stellen Sie auf dem Arbeitsblatt 1 die Zuordnungsliste dar.
3 Zeichnen Sie auf dem Arbeitsblatt 1 das Anschlussbild.
4 Entwickeln Sie einen Funktionsplan oder Grafcet für diese Ablaufsteuerung.2 5 Entwerfen Sie das SPS-Programm (FBS) für diese Steuerung.
3,0 4,0 5,0 Technologieschema
Anmerkung: Der Bohrantrieb fährt beim Bohren mit der Bohrstange nach unten.
2,0 2,0
-BG1
-BG2
-QB1 Antriebsmotor -QB3 Bremse -QB2 Hubmotor
Bohrantrieb Bohrstange Führungsrohr
‑SF0 Programmabbruch
‑SF2 Anlage bereit
‑SF1 Start
-PF1
Hubeinrichtung
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Herr Fink ist an der CNC-Fräsmaschine beschäftigt und erhält Zeitlohn.
6 Nennen Sie jeweils zwei Vorteile und zwei Nachteile des Zeitlohns.
7 Für den Monat März ist die Lohnabrechnung für Herrn Fink zu erstellen. Dabei ist von folgenden Daten auszugehen:
Bruttolohn 3.400 €
Lohnsteuersatz 13%
Kirchensteuersatz 8%
Solidaritätszuschlag 5,5 %
Rentenversicherung 19,9 % (Arbeitnehmer-Anteil: 9,95 %) Krankenversicherung 14 % (Arbeitnehmer-Anteil: 7% + 0,9 %) Arbeitslosenversicherung 3,3 % (Arbeitnehmer-Anteil: 1,65 %) Pflegeversicherung 1,95 % (Arbeitnehmer-Anteil: 0,975 %) Vermögenswirksames Sparen 40 €
Vermögenswirksame Leistung AG 20 € Hinweis: Herr Fink hat Kinder!
Erstellen Sie die Lohnabrechnung bis zum Auszahlungsbetrag für Herrn Fink.
8 Die Eingruppierung von Herrn Fink in seine Lohngruppe soll überprüft werden.
8.1 Beschreiben Sie ein geeignetes Arbeitsplatzbewertungsverfahren.
8.2 Erörtern Sie, ob Herrn Fink bei der Bewertung seines Arbeitsplatzes ein Mit- spracherecht eingeräumt werden sollte.
2,0 4,0
1,0 3,0 30,0
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Arbeitsblatt 1
Zu Aufgabe 2: Zuordnungsliste
Bauteil Anschluss Funktion – Bemerkung
Zu Aufgabe 3: Anschlussbild
E 0.1 E 0.2 E 0.3 E 0.4 E 0.5 E 0.6 E 0.7 E 0.0
A 0.1 A 0.2 A 0.3 A 0.4 A 0.5 A 0.0
24 V + -
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Lösungsvorschläge
1 Induktive Sensoren reagieren auf das Metall der Bohreinheit und sind schmutzunempfindlich oder
Kapazitive Sensoren reagieren auf jedes Material der Bohreinheit und sind schmutzunempfindlich oder
Magnetische Sensoren sind geeignet für raue Umgebung
Hinweis 1: Bei solchen Aufgaben kommt es gar nicht auf den 'richtigen' Sensor an, sondern darauf, dass die Begründung für den gewählten Sensor zur Aufgaben- stellung passt. Es reicht also nicht, einen Sensor zu wählen und seine Vorteile unreflektiert aus dem Tabellenbuch abzuschreiben – man muss schon die Vorteile auswählen, die zur Aufgabenstellung passen.
2 Zuordnungsliste
Bauteil Anschluss Funktion - Bemerkung
-SF0 E0.0 Taster; Öffner: 0-Signal → Programmabbruch / Not-Aus -SF1 E0.1 Taster; Schließer: 1-Signal → Programmstart
-SF2 E0.2 Taster; Schließer: 1-Signal → Anlage bereit
-BG1 E0.3 induktiver Sensor: 1-Signal ← Bohreinheit obere Endlage (in Grundstellung betätigt)
-BG2 E0.4 induktiver Sensor: 1-Signal ← Bohreinheit untere Endlage -PF1 A0.0 1-Signal → Leuchte an; Bohrvorgang abgebrochen
-QF1 A0.1 1-Signal → Antriebsmotor dreht die Bohrstange -QB2 A0.2 1-Signal → Hubmotor zieht Hubeinrichtung hoch -QB3 A0.3 1-Signal → Bremse für die Hubeinrichtung löst 3 Anschlussbild
E 0.1 E 0.2 E 0.3 E 0.4 E 0.5 E 0.6 E 0.7 E 0.0
24 V +
-
‑SF0 ‑SF1 ‑SF2 -BG1 -BG2
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4 Funktionsplan
Grafcet, Variante 1 Variante 2 Variante 3
Variante 1: Einfaches Kästchen für eine Aktion wirkt nur für die Dauer des Schrittes.
Variante 2: Fähnchen ↑: z.B. -QB3:=0 wird geschaltet, sobald Schritt 3 startet (positive Flanke).
Variante 3: Fähnchen ↓: z.B. -QB3:=0 wird geschaltet, sobald Schritt 2 endet (negative Flanke).
00
1
2
‑SF1 ˄ -BG1
-BG1 -BG2
-QB3:=0 -QB2 -QB3:=1 -QB1:=1
-QB1:=0
0
1
2
‑SF1 ˄ -BG1
-BG1 -BG2
"Bremsen lösen"
"Hubeinrichtung zieht"
"Bremse lösen"
-QB3 -QB2 -QB3
"Antriebsmotor ein"
-QB1
"Antriebsmotor ein"
-QB1
0 00
1
2
3
‑SF1 ˄ -BG1
-BG1 -BG2
-QB3:=0 -QB2 -QB3:=1 -QB1:=1
-QB1:=0
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5 FBS (Variante 1) Schrittkette
Schritt 0: Anlage freigeben / Einschalten
Schritt 1: Bohren
Schritt 2: Anheben
Zeitkontrolle
Befehlsausgabe Q1 Antriebsmotor ein
Q2 Hubmotor ein
Q3 Bremse löst
P1 Lampe leuchtet
SPS (20 P): Sensor auswählen; Zuordnungsliste; Anschlussbild; Funktionsplan oder Grafcet; Antrieb mit E-Motoren; FBS Ablaufsteuerung (Schrittkette)
SR
R1 S
Q ein
M0.1= Aus
‑SF2
AND
SR
R1 S
Q b&s -BG1
M1.0=
‑SF1
M0.1
OR M2.0
‑SF0 T1.Q
AND
SR
R1 S
Q anheben M1.0
M0.1
= M2.0 OR
-BG2
-BG1
‑SF0
TON PT
IN Q
T1 T=5min
T1.Q= M1.0
A0.1 OR
M2.0 M1.0 T1.Q
OR A0.2 M2.0
T1.Q
A0.3 OR
M2.0 M1.0 T1.Q
A0.0 T1.Q
‑SF2
SR
R1 S
Q1 Lampe
