Sonstiges SPS Steuerung für Bachelorarbeit (Anfänger)

[mobin.kt]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Hallo und guten Morgen,
ich arbeite aktuell an meiner Bachelorarbeit, in der es darum geht einen automatisierten Fahrradprüfstand zu bauen. Der Prüfstand wurde von einem Kommilitonen bereits konstruiert und aufgebaut, allerdings konnte es im Zeitraum seines Bachelors nicht fertigstellen aufgrund von Lieferschwierigkeiten der SPS. Ich habe nun das Thema aufgegriffen und versuche den Prüfstand in Betrieb zu nehmen.

Mein Problem ist, das ich als Wirtschaftsingenieur Studi (Schwerpunkt Maschinenbau) keine Ahnung von SPS habe und seit einer Woche versuche ich nun schon mich in das Thema einzufinden, leider mit eher mäßigem Erfolg. Im Bild zu sehen ist der Aufbauplan vom Kommilitonen, mit dem ich aktuell versuche die noch benötigte Teile nachzubestellen.

Laut Aufbauplan werden das Druckregelventil, das Magnetventil und der Kraftaufnehmen (alle anderen Sensoren werden erst mal nicht bearbeitet) direkt mit den Ein- und Ausgängen der SPS verdrahtet. Ich habe nun allerdings mehrfach gelesen, das eine direkte Verdrahtung mit der SPS auf aufwändigsten wäre. Meine Frage an euch wäre, ob ihr denkt das der Aufbauplan so wie er im Bild zu sehen ist sinnvoll gestaltet ist bzw. überhaupt funktionieren kann oder ob zwischen Sensoren/Aktoren und der SPS noch Relais oder Klemmleisten benötigt werden?



Ich weiß nicht ob diese Frage blöd ist oder nicht, aber ich habe wirklich keine Ahnung von SPS und werde sicherlich noch die ein oder anderen "dumme" Frage hier in diesem Forum stellen. Ich bin übrigens dankbar über jeden Typ der mir hilft in die Welt der SPS einzusteigen, ob Literatur, Videos oder sonstige Quellen!

Viele Grüße
Mo

 

[DeltaMikeAir]

Als erstes wäre es sinnvoll, einmal einen "normalen" Schaltplan zu zeichnen.

 

[FBieneke]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Als 2 wäre es sinnvoll mal zu überlegen was der Prüfstand machen soll. Und wie Ihr das Automatisieren wollt.

 

[JSEngineering]

Spoiler: Sorry - OT-Beitrag, konnt's mir nicht verkneifen...

Vermutlich zu spät, aber für mich stellt sich die Frage: Wie sinnvoll ist es, daß ein Wirtschaftsingenieur eine Automatisierungsaufgabe in seiner Bachelor-Arbeit löst?

Mein Problem ist, das ich als Wirtschaftsingenieur Studi (Schwerpunkt Maschinenbau) keine Ahnung von SPS habe

Gibt's da keine besseren Themen? Wirtschaftsnäher?
Die SPS-Programmierung ist schon für die Automatisierer schwer genug, weil es an der Uni nicht ausreichend Praxis gibt, jetzt fangen schon die Wirtschaftsingenieure an...
Bald müssen die Programmiersprachen so einfach sein, daß auch der Philosophiestudent damit arbeiten kann - KI macht's möglich...

 

[Cal_TDI]

Hi,

Also aufwendig wird es alle mal. Wie sieht es denn mit der Elektrokonstruktion bei euch aus und wer baut den Schaltschrank / das Rack auf?

Bei einem Rack würde ich direkt verdrahten, wenn ihr einen Schaltschrank nutzt dann indirekt über Steckverbinder / Klemmleisten. Ein weiteres Kriterium ist der Aderquerschnitt, dieser muss auch in die E/A Karten passen.

Bezüglich deiner Frage, ob Relais oder nicht ist, muss man wissen wie groß die elektrische Last für die SPS sein könnte. Siemens gibt an wie viele Ampere pro Ausgang bereitgestellt werden können, und dein Magnetventil wird bestimmt auch eine Leistungsaufnahme angegeben haben.

 

[Maagic7]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Zur Siemens Steuerung 6ES7516-3FN00-4AB2, die in dem Plan angegeben ist.

Das ist die Bestellnummer eines Schulungspaketes bestehend aus

CPU 1516F-3 PN/DP bestehend aus: S7-1500 CPU 1516F-3 PN/DP, 1,5 MByte/5 MByte, 32 DI, 32 DQ, 8 AI, 4 AQ, SIMATIC Memory Card 24 MByte, 4x 40-poliger Frontstecker Ethernet Kabel RJ45/RJ45 6m Profilschiene, 482mm PM 24V/8A Software f. Training STEP 7 for educational purposes only.

Das Projekt ist von der umgebenden Hardware relativ klein!
2x Proportionalventil, 2 Messaufnehmer was auf die SPS gehen. Das Quantum Messystem geht lt. Plan ja direkt auf den PC.
Hier schießt man also mit Kanonen auf Spatzen.
Die CPU 1516F-3 PN/DP ist eine F-CPU, was bedeuted, dass sie ein Saftey-Programm bearbeiten kann und Not-Halt Operation direkt ausführen.
Von der Serie auch noch eine der Leistungsstarken. Völlig überdimensioniert und relativ teuer. Gelistet mit rund 4.500.-€. Ich gehe mal davon aus, dass diese CPU hauptsächlich für "Großprojekte" eingesetzt wird.

In "freier Wildbahn" würde man das wohl eher mit einer kleinen 1200er CPU und evtl. ein paar Sicherheitsrelais lösen.
Oder auch mit der Safte Variante in der kleinsten Ausführung (6ES7212-1AF40-0XB0 500.-€)
Wenn das jetzt ein Ausbildungsprojekt an einer Maschinenbauschule oder FH ist und man hat das Zeug, dann kann man das machen.

Soll das raus an eine Firma in den Produktionseinsatz ist zu bedenken, dass dann die Version der Entwicklungsumgebung dafür nicht lizenziert ist.
Irgendwer muss das dann auch warten und benötigt, die volle Lizens der TIA Software incl. Saftey und muss dann noch dazu in der Lage sein, damit korrekt umzugehen. Wo ich hier speziell bei dem saftey Teil meine Zweifel habe.

 

[mobin.kt]

Als erstes wäre es sinnvoll, einmal einen "normalen" Schaltplan zu zeichnen.

Danke, ich bin gerade dabei zu lernen wie man so einen Schaltplan zeichnet. Ist echt nicht einfach, vor allem ohne Software. Ich habe versucht eine Studilizenz für Eplan zu besorgen. Mal sehen ob das klappt.

 

[DeltaMikeAir]

Ich habe versucht eine Studilizenz für Eplan zu besorgen

Wie ist denn euer Zeitplan? Eplan lernst du nicht in 14 Tagen....

 

[mobin.kt]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Als 2 wäre es sinnvoll mal zu überlegen was der Prüfstand machen soll. Und wie Ihr das Automatisieren wollt.

Was der Prüfstand machen soll, steht eigentlich schon fest. Es geht dabei darum, einen Fahrradrahmen zu prüfen, indem dynamische horizontale Kräfte für eine gewisse Anzahl an Zyklen auf den Rahmen wirken, so wie im Bild zu sehen. Die Kraft wirkt über einen doppeltwirkenden Zylinder an der Vorderachse des Rahmens. Es wirkt zunächst eine vorwärtsgerichtete und anschließend eine rückwärtsgerichtete Kraft.

Dadurch, dass der Kompressor im Aufbauplan nicht an der SPS angeschlossen ist, gehe ich davon aus, dass dieser manuell eingeschaltet werden soll und die Druckluft im Druckluftspeicher bereitstellt. Der automatisierte Teil folgt, indem nun durch einen Knopfdruck am PC Druckluft durch das Druckregelventil in das 5/2 Magnetventil eingeleitet wird und der Kolben so ein- und ausfährt. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis die Zyklusanzahl erreicht ist. So habe ich es mir zumindest vorgestellt.

Auf dem Aufbauplan stehen 2 Druckregelventile und 2 Zylinder, das war allerdings für die Prüfung von pedalierenden Kräften vorhergesehen, die wir nun nicht mehr verfolgen. Somit bleibt nur noch ein Zylinder, der angesteuert werden muss.


Der Prüfstand steht soweit auch schon. Meine Aufgabe wäre es nun ihn in Betrieb zu nehmen.

 

[mobin.kt]

Spoiler: Sorry - OT-Beitrag, konnt's mir nicht verkneifen...

Vermutlich zu spät, aber für mich stellt sich die Frage: Wie sinnvoll ist es, daß ein Wirtschaftsingenieur eine Automatisierungsaufgabe in seiner Bachelor-Arbeit löst?


Gibt's da keine besseren Themen? Wirtschaftsnäher?
Die SPS-Programmierung ist schon für die Automatisierer schwer genug, weil es an der Uni nicht ausreichend Praxis gibt, jetzt fangen schon die Wirtschaftsingenieure an...
Bald müssen die Programmiersprachen so einfach sein, daß auch der Philosophiestudent damit arbeiten kann - KI macht's möglich...

Ich verstehe was du meinst. Um ehrlich zu sein, habe ich das Thema selber ein wenig unterschätzt und nicht erwartet, dass die Steuerung so komplex werden wird. Noch habe ich mich nicht angemeldet und kann diese Arbeit "abbrechen". Ich finde das Thema allerdings schon sehr interessant. Ich muss halt nun vorher abwägen, ob ich es schaffe, innerhalb der kommenden 12 Wochen den Prüfstand sinnvoll in Betrieb zu nehmen oder nicht. Ich dachte nicht, dass die Programmierung zum "einfachen Ein- und Ausfahren eines Zylinders" so komplex werden könnte, lol.

 

[mobin.kt]

Hi,

Also aufwendig wird es alle mal. Wie sieht es denn mit der Elektrokonstruktion bei euch aus und wer baut den Schaltschrank / das Rack auf?

Bei einem Rack würde ich direkt verdrahten, wenn ihr einen Schaltschrank nutzt dann indirekt über Steckverbinder / Klemmleisten. Ein weiteres Kriterium ist der Aderquerschnitt, dieser muss auch in die E/A Karten passen.

Bezüglich deiner Frage, ob Relais oder nicht ist, muss man wissen wie groß die elektrische Last für die SPS sein könnte. Siemens gibt an wie viele Ampere pro Ausgang bereitgestellt werden können, und dein Magnetventil wird bestimmt auch eine Leistungsaufnahme angegeben haben.

Das Rack würde ich aufbauen. Neben der Laststromversorgung und der CPU stehen mir noch jeweils ein Digital und Analog Ein- und Ausgabemodul zur Verfügung. Das Aufbauen vom Rack habe ich mir online und in der Betriebsanleitung mal angeschaut und ich glaube das sollte ich noch schaffen. Was die Verdrahtung angeht, bin ich mir noch unsicher, da ich noch nicht genau weiß, was ich wo anschließen muss, damit es auch so funktioniert wie ich es mir vorstelle.

Ich werde mir die Datenblätter meiner Komponenten mal genauer anschauen um herauszufinden ob Relais benötigt werden oder nicht. Danke!

 

[mobin.kt]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Das ist die Bestellnummer eines Schulungspaketes bestehend aus

Das Schulungspaket wurde schon letztes Jahr bestellt und steht mir auch so zur Verfügung, da werde ich jetzt nichts mehr daran ändern können.

2x Proportionalventil, 2 Messaufnehmer was auf die SPS gehen. Das Quantum Messystem geht lt. Plan ja direkt auf den PC.

Es sind inzwischen sogar nur noch ein Proportionalventil und ein Kraftaufnehmer, da wir uns dagegen entschieden haben, die pedalierende Prüfung durchzuführen, wofür die anderen Komponenten und ein weiterer Zylinder benötigt werden würden.

Soll das raus an eine Firma in den Produktionseinsatz ist zu bedenken, dass dann die Version der Entwicklungsumgebung dafür nicht lizenziert ist.
Irgendwer muss das dann auch warten und benötigt, die volle Lizens der TIA Software incl. Saftey und muss dann noch dazu in der Lage sein, damit korrekt umzugehen. Wo ich hier speziell bei dem saftey Teil meine Zweifel habe.

Der Prüfstand bleibt in der Hochschule und wird dort weiter genutzt.

 

[mobin.kt]

Wie ist denn euer Zeitplan? Eplan lernst du nicht in 14 Tagen....

Noch habe ich die Bachelorarbeit nicht angemeldet und könnte die daher "abbrechen" falls es mir zu komplex erscheint. Falls ich sie anmelden sollte, würde das bedeuten, dass ich noch bis Anfang Februar Zeit hätte das Projekt fertigzustellen.

 

[DeltaMikeAir]

ob ich es schaffe, innerhalb der kommenden 12 Wochen den Prüfstand sinnvoll in Betrieb zu nehmen oder nicht

12 Wochen für Programmierung und Eplan bei 0% Kenntnisstand halte ich für extrem sportlich. Dann noch die Arbeit schreiben.

Aber gut, vielleicht bist du ja ein Naturtalent.

Ich frage mich halt, warum....

Du kommst aus dem Bereich Wirtschaft und dann sowas? Verstehe ich nicht. Wenn ich Elektrotechnik studiere dann konstruiere und baue ich doch auch keinen Dachstuhl als Abschluss.

 

[ducati]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Wie würdest Du denn Sicherungen und Aderquerschnitte auslegen?

 

[FBieneke]

Also so wie ich das Sehe ist es eine Spannende Aufgabe. Die mit Sicherheit einiges an Potenzial hat. Ich frage mich nur wie du mit einem 5/2 Wegeventil die Zug und Druck Kräfte abschalten möchtest. Ich kann mir vorstellen das über das Prop. Ventil einen gewissen Druck an dem Ventil Einstellen möchtest, der dann über das 5/2 Wege Ventil an den Zylinder wirkt. Bedenke dazu aber, dass du dann auch ein 5/2 Wege Ventil benutz mit Externer Steuerluft. Über den Kraftsensor möchtest Du die Kräfte messen die auf den Ramen wirken? Diese Daten werden dann wahrscheinlich irgendwo aufgezeichnet, und ausgewertet werden müssen? Also wie gesagt es würde schon gehen aber fang halt mal an Dir Gedanken zu machen was Du wie erreichen möchtest. Der Schaltplan muss nicht unbedingt mit EPlan gezeichnet werden. Das ist halt nur ein Programm das es auch zu verstehen gilt, ist auch nicht so einfach wie Du es Dir vorstellst. Nimm dir halt erstmal ein Blatt Papier und bring mal deine Sensoren und Aktoren Drauf die dann an deine Anschlüsse der SPS gehen. Dann kannst Du Dir immer noch überlegen ob Dir das nicht zu Viel Arbeit ist. Wir reden hier von 2 x Analogeingang / 1 x Analogausgang und max. 2 Digitalen Ausgängen. Das sollte zu schaffen sein.

 

[DeltaMikeAir]

Also wie gesagt es würde schon gehen aber fang halt mal an...

EPLAN => Er hat keinerlei Kenntnisse
Verdrahtung => Er hat keinerlei Kenntnisse
Sicherheitstechnik => Er hat keinerlei Kenntnisse
SPS-Projektierung => Er hat keinerlei Kenntnisse
VISU => Er hat keinerlei Kenntnisse
Grenzwerte loggen / dokumentieren => Er hat keinerlei Kenntnisse
"Beruflicher" Hintergrund => Wirtschaft

So, und nun soll man in 12 Wochen eine Bachelorarbeit über die Automatisierung eines Prüfstandes schreiben inkl. Plan + SPS-Program.

Ich möchte ihn nicht schlecht reden aber man sollte sich das mal ganz genau überlegen.
Weil wenn er so den Bachelor schafft, dann mache ich morgen Vormittag den Prof. Dr. Dr. Titel

 

[FBieneke]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Ich möchte ihn nicht schlecht reden aber man sollte sich das mal ganz genau überlegen.
Weil wenn er so den Bachelor schafft, dann mache ich morgen Vormittag den Prof. Dr. Dr. Titel

Aber das weißt Du nicht vieleicht hat er ja auch Talent und jemanden im Hintergrund der Ihm evtl. Helfen kann. Aber ja Du hast recht mit der Logo würde er sich Leichter tun.

 

[DeltaMikeAir]

Aber ja Du hast recht mit der Logo würde er sich Leichter tun.

Nein, das sehe ich überhaupt nicht so.

Er würde sich sicherlich leichter tun, wenn er eine Arbeit aus seinem Fachgebiet schreibt/umsetzt.

 

[FBieneke]

Ja das sollte Er machen. Also abbrechen so lange es noch geht. und sich ein neues Thema suchen. Das wäre der einzig richtige weg.