Planung, Programmierung und Visualisierung einer Steuerung für eine Vakuumgießanlage mit Sensor-/ Aktoransteuerung über CAN-Bus

von Jan Eberle und Marc Warschke
in Zusammenarbeit mit der Fa. Krayer Systemtechnik
betreut von Herrn Dr. Richter

Überblick und Aufgabenstellung

Der Projektaufbau

Ziel der Technikerarbeit war es, eine vorhandene Vakuumgießanlage zu automatisieren. Der Gießvorgang für verschiedene Kunststoffe sollte durch eine SPS mit integrietem Touch-Panel der Firma Sabo gesteuert und visualisiert werden. Die SPS wird mit der Software CoDeSys programmiert und visualisiert. Desweiteren war es unsere Aufgabe, den Schaltschrank der Anlage mit geeigneten elektrischen Komponenten zu bestücken. Es wurde vom Auftraggeber gefordert, dass das Programm flexibel für unterschiedliche Gussformen und Kunststoffe einsetzbar ist. Die Aktoren (Vakuumpumpe, Belüftung, Ablassventil 1, Ablassventil 2, Ablassventil 3, Schwenker 1, Schwenker2, Mixer) waren teilweise über Motorvollbrücken der Firma MRS anzusteuern, wobei die Anbindung an die SPS über einen CAN-Bus erfolgen sollte. Die Erstellung von Schalt- und Programmlaufplänen waren ebenfalls Bestandteil der Technikerarbeit

Durchführung

1. Planung

Schaltschrank


Ein wesentlicher Bestandteil der Technikerarbeit war das Planen der Elektrokonstruktion. Aus Platzmangel im Schaltschrank kamen für unser Projekt nicht alle Bauteile infrage.

Zum Einsatz kamen folgende Komponenten:
  • Motorschutzschalter PKZM0-10 von der Firma Moeller
  • 120 W/24 VDC/5 A Netzteil der Firma MEAN WELL
  • Leistungsschütze DILEM-01-G (24 VDC)
  • verschiedene Leitungsschutzschalter
  • Schaltrelais der Firma Kaleja
  • Motorsteuermodule der Firma MRS

Ebenfalls gehörte das Überarbeiten des Schaltplanes zu unseren Aufgaben. Diese Änderungen wurden von uns mit der Software EPlan durchgeführt.



2. Montage


Die bestellten Bauteile wurden von uns in den Schaltschrank eingebaut und anschließend verdrahtet. Besonderes Augenmerk war dabei auf die Auswahl der CAN-Bus-Leitung zu legen. Zur Vermeidung von Störungen auf dem Bus war hier eine verdrillte Zweidrahtleitung mit Schirm erforderlich.




3. Programmierung der Steuerung



Die Programmierung erfolgte über die Automatisierungssoftware CoDeSys.

Das Programm “PLC_PRG“ ist so aufgebaut, dass es alle Unterprogramme (Methoden) aufruft und ausführt. Bei dem Programm “Prog_teach“ wird auf die Variablen der Methoden zugegriffen und der Zustand abgespeichert und im Programmspeicher (Prog_Speicher) abgelegt. Vom Prog_Speicher kann das Modul “Prog_play“ die Zustände abfragen und anschließend ausführen und so die Aktoren ansteuern.

Skizze des Projektablaufs




4. Visualisierung


Dieses Schaubild beschreibt den Aufbau unserer Visualisierung. Diese sollte intuitiv bedienbar und optisch ansprechend sein. Um das in CoDeSys erstellte Programm visualisieren zu können, ist kein weites Tool vonnöten. Da in CoDeSys der Visualisierungs-Editor integriert ist, kann das Programm direkt auf die Variablen zugreifen. Die oft schwer zu konfigurierende OPC- oder DDE-Schicht entfällt, weil die Kommunikation über dieselbe Software erfolgt wie auch das Programmiersystem. Dadurch wird der Aufwand für die Visualisierung erheblich reduziert und viele mögliche Fehlerquellen werden von vorneherein ausgeschlossen.

Abschließend kann man sagen, dass das Projekt einerseits sehr anspruchsvoll war, andererseits bekamen wir durch diese Technikerarbeit neue Einblicke in den Bereich der Automatisierungstechnik und Datenübertragung. Desweiteren konnten wir unser theoretisches Wissen, welches wir in der Schule erworben hatten einbringen.