Hier ordnest du die Automatisierung von Abschnitt 4 und Stapler 4 nach Ebenen, bewertest die Einzelverdrahtung von heute und erfasst, welche Daten fließen und wie schnell sie fließen müssen.
Schritt 2 von 5. Du ordnest Geräte und Daten den Ebenen zu, bewertest die Einzelverdrahtung, rechnest die Zeitanforderung an der Zusammenführung aus, erfasst die Datenflüsse und klärst mit Leitstand und Gepäcklogistik, was sie brauchen.
Danach: Lernangebot 2 · Bussysteme vergleichen und auswählen
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Jedes Datum hat eine Quelle, ein Ziel und eine Frist. Wer alle drei kennt, weiß, auf welcher Ebene es zu Hause ist.
Am Ende hast du: das Ebenenbild von Abschnitt 4 und Stapler 4, die Datenflussliste, die Bewertung der Einzelverdrahtung und die Anforderungsliste von Gepäcklogistik und Leitstand.
Karte „Ebenen der Automatisierung“: Die fünf Ebenen von der Feldebene bis zur Unternehmensebene mit Beispielen aus dem Gepäckkeller und typischen Reaktionszeiten. Die Karte steht im Wissensspeicher, Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“.
Wie die Geräte im gemeinsamen Netz heißen
In Lernfeld 7 und 8 hatte jede Anlage ihr eigenes T1: In Lernfeld 8 hieß der Umrichter des Steigbands T1, in Lernfeld 7 das Netzteil von Stapler 4. Im gemeinsamen Netz wären zwei Geräte mit demselben Kennzeichen eine Fehlerquelle. Deshalb bekommt jedes Referenzkennzeichen nach DIN EN IEC 81346 einen Vorsatz für das System, zu dem es gehört: „=“ steht für den Aspekt System, „-“ für das Produkt. Die Kennbuchstaben bleiben (Tabellenbuch S. 82): K verarbeitet Signale, T wandelt Energie um, B erfasst eine Größe, P stellt Informationen dar.
| bisher | im gemeinsamen Anlagennetz | Gerät |
|---|---|---|
| K1 (Lernfeld 8) | =A4-K1 | Anlagensteuerung von Abschnitt 4 |
| T1 (Lernfeld 8) | =4.3-T1 | Umrichter Steigband 4.3 |
| Umrichter des Beschleunigerbands (Lernfeld 8) | =4.5-T1 | Umrichter Beschleunigerband 4.5 |
| B1, B2 (Lernfeld 8) | =4.3-B1, =4.3-B2 | Lichtschranken am Steigband, Einlauf unten und Auslauf oben |
| B3 (Lernfeld 8) | =4.3-B3 | Drehgeber am Motor des Steigbands |
| KE1 (Lernfeld 7) | =ST4-KE1 | SPS von Stapler 4 |
| neu | =A4-P1, =A4-KE11, =A4-KE12, =A4-KF20, =A4-KE21 | Bedientafel, zwei Feldstationen, Switch, Router |
Erst du, dann die anderen
Die Schichtleitung Leitstand sagt: „Ich will alles sehen.“ Die Meisterin sagt: „Alles heißt nichts.“ Wie findest du heraus, welche Daten der Leitstand wirklich braucht? Den Weg gibt dir keiner vor. Wie würdest du vorgehen?
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Den Leitstand fragen. Du gehst mit der Schichtleitung Leitstand durch, was sie bei einer Störung tut und was ihr dabei fehlt. So erfährst du, was wirklich gebraucht wird, und der Leitstand trägt das Ergebnis mit. Gefragt nennt man aber vor allem, was man schon kennt, und Wünsche ohne Grenze.
- Das Meldearchiv auswerten. Du liest im Archiv des Leitstands und im Schichtbuch nach, welche Störungen an Abschnitt 4 in den letzten Monaten auftraten und wie lange sie dauerten. Das sind belastbare Zahlen. Im Archiv steht heute aber nur „Abschnitt 4 Störung“; die Ursache musst du aus dem Schichtbuch zusammensuchen.
- Vom Störfall rückwärts denken. Du nimmst einen Fall, etwa die verschmutzte Lichtschranke, und fragst Schritt für Schritt: Was hätte der Leitstand wissen müssen, um ohne Fahrt in den Keller zu entscheiden? Das ist gründlich und zeigt den Nutzen jeder Meldung. Es dauert aber, und seltene Fälle fallen leicht heraus.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Gegebene Werte: Bestand Abschnitt 4 und Stapler 4 · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte: Bestand Abschnitt 4 und Stapler 4
- Signalliste K1
- Auszug nach Gruppen:
Art Signalgruppe Anzahl DI Lichtschranken an den Übergängen und auf den Bändern 4.0 bis 4.7 14 DI Motorschutzschalter und Schützrückmeldungen der Bänder 4.0, 4.1, 4.2, 4.4, 4.6 10 DI Umrichter =4.3-T1 und =4.5-T1: bereit, Störung 4 DI Not-Halt-Befehlsgeräte und Sicherheitsschaltgerät: Meldekontakte 6 DI Bedientafel an der Tür von SK4: Taster und Wahlschalter 8 DI Ausschleuser 4.7: Endlagen und Druckschalter 4 DI Staumelder und Schieflagenkontrolle 6 DI Schaltschrank SK4: Hilfskontakte der Leitungsschutzschalter, Türkontakt, Lüfter 6 DO Schütze der Bänder 4.0, 4.1, 4.2, 4.4, 4.6 5 DO Umrichter =4.3-T1 und =4.5-T1: Freigabe, Quittieren 4 DO Ventile Ausschleuser 4.7 2 DO Meldeleuchten an der Bedientafel und an den Bändern 12 DO Warnleuchte und Hupe vor dem Anlauf 2 DO Wannenstopper 4 DO Sammelmeldung „Abschnitt 4 Störung“ an den Leitstand (Koppelrelais, potenzialfreier Kontakt) 1 DO Schaltschranklüfter 1 AI Istfrequenz der Umrichter =4.3-T1 und =4.5-T1, 0 bis 10 V 2 AO Frequenzsollwert der Umrichter =4.3-T1 und =4.5-T1, 0 bis 10 V 2 zusammen 93 - Verdrahtung heute
- je Digitalsignal eine Ader · je acht Digitalsignale ein gemeinsamer Rückleiter · je Analogsignal zwei Adern, geschirmt · mittlere Länge vom Schaltschrank SK4 bis ins Feld 40 m · je Ader eine Klemmstelle im Schaltschrank und eine im Feld
- Leitstand heute
- eine Sammelmeldung „Abschnitt 4 Störung“ über einen potenzialfreien Kontakt · Leitstand in einem anderen Gebäudeteil, erreichbar über Lichtwellenleiter
- Beschleunigerband 4.5
- Grundgeschwindigkeit 1,4 m/s · an der Zusammenführung 4/5 muss jede Wanne innerhalb ± 0,2 m ihrer Lücke liegen · das Alter eines Werts darf die Lage um höchstens ein Zwanzigstel der Toleranz verfälschen
- Spitzenstunde
- 2.000 Wannen je Stunde an der Zusammenführung
- Abschnitt 5
- die Steuerung K5 von Abschnitt 5 kennt die Lage der Lücke auf Band 5.3
- Stapler 4
- SPS =ST4-KE1 mit Ethernet-Schnittstelle · Tageszähler C2, rund 9.000 Wannen am Tag, Rücksetzen um 0 Uhr durch RESET_TAG vom Leitstand · Not-Halt über das Sicherheitsschaltgerät KF2 in Hardware
- Ganze Gepäckförderanlage
- öffentliche Größenordnung, gerundet: rund 700 Steuerungen, mehr als eine Million Datenpunkte, ein Leitstand mit rund 16 Bedienplätzen
Alle Werte zu Abschnitt 4 und Stapler 4 sind Unterrichtswerte. Zahlen zur ganzen Gepäckförderanlage sind öffentliche Größenordnungen, gerundet.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
Ebenenbild und Datenflussliste von Abschnitt 4
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- dem Ebenenbild: jedes Gerät von Abschnitt 4 und Stapler 4 auf seiner Ebene, mit Pfeilen für die Datenflüsse
- der Datenflussliste mit Quelle, Ziel, Datum, Datentyp grob, Häufigkeit und Zeitanforderung
- der Bewertung der Einzelverdrahtung mit Adern, Aderlänge, Klemmstellen und Diagnosemöglichkeit
- der Rechnung zur Zeitanforderung an der Zusammenführung 4/5
- der Anforderungsliste von Gepäcklogistik und Leitstand aus dem Gespräch
Zur Dokumentation
Das Ebenenbild passt auf eine Seite, die Datenflussliste ist eine Tabelle. Jede Zeitanforderung nennt ihren Grund, jede Zahl ihre Herkunft (gegebener Wert oder eigene Rechnung). Was die Schichtleitungen gesagt haben und was ihr daraus folgert, haltet ihr getrennt. Gespeichert wird am Werkstattrechner.
Zusammen mit der Entscheidungsmatrix aus Lernangebot 2 ist das der erste Teil von Meilenstein M1. Abgenommen wird er im Kreuzreview durch ein anderes Team am Ende von Sprint 1, danach zeichnet die Projektleitung ab.
1.1Erschließe die Ebenen der Automatisierung am Beispiel der Gepäckförderanlage
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Aufgabe 1.1
Erschließe die Ebenen der Automatisierung am Beispiel der Gepäckförderanlage:
- Benenne die Ebenen 1 bis 5 im Bild.
- Beschreibe für jede Ebene, was dort in der Gepäckförderanlage getan oder entschieden wird.
- Gib für jede Ebene an, in welcher Zeit sie reagieren muss.
- Ordne =A4-K1, =ST4-KE1, =4.3-T1, =4.3-B2 und den Leitstand je einer Ebene zu.
- Ordne den Begriff SCADA einer Ebene zu.
- Erkläre, weshalb die Daten auf dem Weg nach oben verdichtet werden.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Automatisierungspyramide · Feldebene · SCADA · Steuerung
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
1.2Bewerte die Einzelverdrahtung von Abschnitt 4
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Aufgabe 1.2
Bewerte die Einzelverdrahtung von Abschnitt 4:
- Berechne die Zahl der Adern zwischen dem Schaltschrank SK4 und dem Feld.
- Berechne die Aderlänge in Kilometern.
- Berechne die Zahl der Klemmstellen.
- Beschreibe, was der Leitstand heute bei einer Störung erfährt.
- Beurteile die Einzelverdrahtung nach Aufwand, Fehlerstellen und Diagnosemöglichkeit.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Klemmleiste · Leitungslänge · Signalübertragung · Busleitung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
1.3Berechne, wie schnell die Daten an der Zusammenführung 4/5 sein müssen
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Aufgabe 1.3
Berechne, wie schnell die Daten an der Zusammenführung 4/5 sein müssen:
- Berechne, wie weit eine Wanne auf Band 4.5 in 1 ms, 4 ms, 8 ms, 10 ms und 100 ms fährt.
- Berechne, wie weit sie in 1 s fährt.
- Bestimme die zulässige Verfälschung der Lage durch das Alter eines Werts.
- Berechne daraus, wie alt ein Lagewert höchstens sein darf.
- Berechne den mittleren Abstand zweier Wannen in der Spitzenstunde in Sekunden.
- Begründe, welche Daten von Abschnitt 4 Millisekunden brauchen und welchen Sekunden reichen.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Geschwindigkeit · gleichförmige Bewegung · Bussysteme
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
1.4Unterscheide vertikale und horizontale Kommunikation in Abschnitt 4
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Aufgabe 1.4
Unterscheide vertikale und horizontale Kommunikation in Abschnitt 4:
- Erkläre den Unterschied zwischen vertikaler und horizontaler Kommunikation.
- Ordne zu: K1 an den Leitstand, K5 an K1, K1 an =4.3-T1, =ST4-KE1 an K1.
- Erkläre, was Querkommunikation zwischen zwei Steuerungen ist.
- Begründe, weshalb die Lage der Lücke von K5 nicht über den Leitstand zu K1 laufen soll.
- Erkläre, weshalb man Abschnitt 4 am Netz ein Cyber-Physisches System nennen kann.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Querkommunikation · Kommunikation · Cyber-Physikalische Systeme · Industrie 4.0
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
1.5Erfasse die Datenflüsse von Abschnitt 4 und Stapler 4
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Aufgabe 1.5
Erfasse die Datenflüsse von Abschnitt 4 und Stapler 4:
- Trage für jedes Datum die Quelle und das Ziel ein.
- Gib den Datentyp grob an: Bit, Ganzzahl, Kommazahl oder Wort mit Einzelbits.
- Gib an, wie oft das Datum entsteht oder gebraucht wird.
- Lege fest, wie schnell es ankommen muss, und begründe das.
- Ergänze mindestens zwei weitere Daten, die Gepäcklogistik oder Leitstand brauchen.
| Datum | Quelle | Ziel | Datentyp grob | wie oft | wie schnell nötig, weshalb |
|---|---|---|---|---|---|
| Drehzahlsollwert Steigband 4.3 | |||||
| Zustand Umrichter =4.5-T1 | |||||
| Lage der Lücke auf Band 5.3 | |||||
| Lichtschranke =4.3-B2 verschmutzt | |||||
| Tageszähler Stapler 4 | |||||
| Rücksetzen des Tageszählers um 0 Uhr | |||||
| Not-Halt in Abschnitt 4 betätigt | |||||
| Betriebsstunden Motor 4.3 | |||||
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Datenübertragung · Vernetzung · SPS · Dualzahlen
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
1.6Vergleiche Sammelmeldung und Einzelmeldung am Störfall aus der Lage
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Aufgabe 1.6
Vergleiche Sammelmeldung und Einzelmeldung am Störfall aus der Lage:
- Beschreibe, was heute zwischen dem Aufleuchten der Lampe und der Meldung aus dem Keller geschieht.
- Gib an, welche Angaben eine Einzelmeldung braucht, damit der Leitstand ohne Fahrt in den Keller entscheiden kann.
- Formuliere die Einzelmeldung für die verschmutzte Lichtschranke am Steigband.
- Begründe, weshalb der Leitstand trotzdem nicht jeden Datenpunkt der Anlage sehen soll.
- Entscheide, welche Meldungen von Abschnitt 4 einzeln am Leitstand erscheinen und welche zusammengefasst bleiben.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Meldegerät · Instandhaltung · Digitalisierung · SCADA
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
1.7Klärt im Gespräch mit Leitstand und Gepäcklogistik, welche Daten sie brauchen
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Aufgabe 1.7
Klärt im Gespräch mit Leitstand und Gepäcklogistik, welche Daten sie brauchen:
- Bereitet je fünf Fragen an die Schichtleitung Leitstand und an die Schichtleitung Gepäcklogistik vor.
- Führt das Gespräch mit den beiden Schichtleitungen, die eure Lehrkraft spielt.
- Haltet jede Anforderung mit Wer, Was, Wie schnell und Wozu fest.
- Trennt, was beauftragt ist, von dem, was nur gewünscht ist.
- Lasst euch die Anforderungsliste von beiden Schichtleitungen bestätigen.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Kunden, Kommunikation mit · Lastenheft · Protokoll · Arbeiten im Team
Im Team Diese Aufgabe bearbeitet ihr im Projektteam. Jede und jeder kann das Ergebnis am Ende erklären.
1.8Stellt das Ebenenbild und die Datenflussliste von Abschnitt 4 fertig
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Aufgabe 1.8
Stellt das Ebenenbild und die Datenflussliste von Abschnitt 4 fertig:
- Zeichnet das Ebenenbild von Abschnitt 4 und Stapler 4 mit allen Geräten aus dem Übersichtsplan.
- Tragt die Datenflüsse aus eurer Liste als Pfeile mit Datum und Zeitanforderung ein.
- Kennzeichnet vertikale und horizontale Kommunikation unterschiedlich.
- Fasst die Bewertung der Einzelverdrahtung in drei Sätzen zusammen.
- Prüft, ob jede Anforderung aus dem Gespräch im Ebenenbild einen Datenfluss hat.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Automatisierungspyramide · Dokumentation · Projektmanagement · Feldebene
Im Team Diese Aufgabe bearbeitet ihr im Projektteam. Jede und jeder kann das Ergebnis am Ende erklären.
Die Lage ändert sich
Die Gepäcklogistik möchte am Leitstand zusätzlich für jede Wanne die Kennung aus ihrem RFID-Etikett sehen, gelesen am Übergang 4/5. In Lernfeld 7 war das ein Ausblick, jetzt fragt sie konkret nach.
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe an deinem Ebenenbild, auf welcher Ebene die Kennung entsteht und wohin sie fließen muss.
- Ergänze die Datenflussliste um Datentyp, Häufigkeit und Zeitanforderung der Kennung.
- Beurteile, ob sich deine Anforderungsliste und die Zeitanforderung an das Netz dadurch ändern.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.