Röntgen-Station

Einsatz der Röntgen Prüfung in diesem schritt wird die Steuerung auf die verschiedenen Stationen getätigt. Mit hilf einer Röntgenkamera aus unserem Röntgengerät können wir feststellen ob das Bauteil Lunker oder weitere Schäden enthält. Die Röntgenaufnahmen werden im digitalen Format abgespeichert und können dann zu einem späteren Zeitpunkt ausgewertet werden. Auch hier muss die Station zur Röntgenprüfung freigeben werden dies geschieht über einen Schalter zur Steuerung der Bauteile. Im weiteren Schritt wird dann das Bauteil über eine Automatisch geregeltes Fließband in die für ihn vorgesehen Ablagerung transportiert. Die MPS steuert dann alle Schalter und Laufbänder wieder in die Richtige Ausgangsposition und das Röntgengerät fährt herunter in den Abschaltmodus.




Ausgangssituation

Dem Steuerungstechnik-Labor der BBS-Technik in Cloppenburg wurde ein Automatisierungssystem der Firma Festo zur Verfügung gestellt, welches schon seit etwa acht Jahren ungenutzt im Metalltechniklager verstaubte. Ursprünglich war diese Anlage Bestandteil einer Technikerarbeit am Berufskolleg in Detmold.

Die Anlage ist mit einer SPS von Festo ausgestattet, für die weder eine Programmierumgebung, noch ein fertiges SPS-Programm aufzufinden ist. Aus diesem Grund sollte im Rahmen des Unterrichts eine Aktualisierung der Anlage mit einer modernen SPS erfolgen.





Das modulare Produktionssystem (MPS)

Die vorhandene Anlage besteht aus den Stationen Verteilen, Prüfen, Bearbeiten und Lagern, welche sich funktionell noch in einzelne Module aufgliedern lassen. In der Anlage wird ein geschlossener Materialfluss simuliert. Werkstücke werden vereinzelt, umgesetzt, auf Materialausführung geprüft und Schlechtteile aussortiert, vermessen, transportiert, bearbeitet mit anschließender Qualitätskontrolle, nach Materialsorten getrennt eingelagert oder zur Nacharbeit wieder dem System zugeführt.

Das MPS verfügt über verschiedene Sensoren und Aktoren: eine Ventilinsel mit verschiedenen Pneumatikzylindern und Schwenkantrieben mit Venturi-Saugern, Schrittmotoren, Analoge Wegtaster, Optischer Reflextaster, Kapazitiver Sensor, Induktiver Sensor, Mikrotaster als Endschalter, Förderbänder, Drehteller mit Getriebemotor, Bohrtriebwerk, Portalkran. Zur Steuerung der Anlage wird ein Automatisierungsgerät mit 34 Eingängen und 29 Ausgängen benötigt.






Station Verteilen

Die Station Verteilen hat die Aufgabe Werkstücke aus dem Stapelmagazin zu vereinzeln und mit dem Schwenkantrieb, sowie dem zugehörigen Vakuum-Sauger, in der Station Prüfen abzulegen. Dazu werden runde Werkstücke (schwarzer Kunststoff, roter Kunststoff oder Aluminium) mit einem Pneumatikzylinder aus dem Magazin zu einem Vakuum-Sauger geschoben. Dieser Sauger befindet sich an einem pneumatischen Schwenkantrieb, der das Werkstück zur Station Prüfen umsetzt.

Station Prüfen

Die Station Prüfen besteht auch den Modulen Erkennen, Heben und Prüfen. Im Modul Erkennen wird eine Materialerkennung mit Hilfe optischer, kapazitiver und induktiver Sensoren durchgeführt. Durch das Modul Heben werden die Werkstücke zum Modul prüfen befördert, welches die Werkstücke mittels eines Analogwegtasters auch Maßhaltigkeit prüft. Ein Zylinder sondert fehlerhafte Werkstücke aus, bzw. schiebt gute Werkstücke auf das Transportband, welches den Transport zur Station Bearbeiten übernimmt.

Station Bearbeiten

In der Station Bearbeiten werden die Werkstücke mit einer Bohrung versehen. Durch das Modul Rundschalttisch werden die Werkstücke in die richtige Position gebracht. Diese Positionierung erfolgt mit Hilfe der Signale eines induktiven Näherungsschalters. Ein Zylinder spannt die Werkstücke in der Werkstückaufnahme unter dem Bohrwerk. Anschließend werden die Bohrungen durch das Modul „Bohrloch prüfen“ geprüft.

Station Lagern

In der Station Lagern werden die Werkstücke mit einwandfreier Bohrung vom Rundschalttisch der Station Bearbeiten aus einer vordefinierten Position, entnommen und in den Werkstückaufnahmen der Station Lagern eingelagert. Fehlerhafte Werkstücke werden, zwecks Nachbearbeitung über die Materialrückführung dem System wieder zugeführt. Den Transport ins Lager, bzw. zum Förderband „Nachbearbeitung“ übernimmt der Portalkran, der über Schrittmotoren und Spindeln gefahren wird. Dieser Portalkran nimmt die Werkstücke mittels Vakuumdüse und Pneumatikheber auf. Die Lagerung der fertigen Werkstücke erfolgt dann anhand der Materialdaten aus der Station „Prüfen“ in drei Werkstückaufnahmen. Eine für rote-, eine für schwarze- und eine für Alu-Werkstücke.






Die Situation

Ausgehend von der o.g. Situation soll die Erneuerung des MPS im Unterricht durch eine Schulklasse (zweites Ausbildungsjahr) der Zweijährigen Berufsfachschule Informatik erfolgen. Im Lernfeld „Rechner in technische Prozesse einbinden“ ist die Automatisierungstechnik fester Bestandteil des Lehrplans, neben der SPS-Programmierung werden auch Sensorik /Aktorik und die Pneumatik thematisiert.

Der New Automation Award von Phoenix Contact bietet hier die Möglichkeit, das MPS mit einer modernen ILC-SPS auszustatten, die Verkabelung der Anlage mit neuen Komponenten von Phoenix Contact zu erneuern und somit auf dem aktuellen Stand der Technik neu zu automatisieren. Die Schülergruppe soll diese Aufgabe im Rahmen des Awards in Projektform bearbeiten. Neben der Neuausstattung und Programmierung des MPS, mitsamt der dazugehörigen Lerninhalte wie Sensorik/Aktorik, Schrittmotorsteuerung, Analogsteuerung und Pneumatik, bietet das Projekt einen fächerübergreifenden Unterricht (Webseitengestaltung, Englisch, Projektmanagement, Präsentationsformen ...).

Das MPS als Lernträger im schulischen Alltag

Auch weiterhin soll das MPS mit dem modernen Automatisierungssystem von Phoenix Contact als Lernträger im Steuerungstechniklabor der BBS-Technik in Cloppenburg den Unterricht unterstützen. Dabei können auch Schüler aus den Bereichen Mechatronik und Elektrohandwerk einzelne Module des MPS programmieren, bzw. einzelne Komponenten analysieren bzw. bearbeiten.