Teil 3 von 6⏱ 18 hSprint 2 · Meilenstein M2

Das Netz steht auf dem Papier, jetzt kommen die Antriebe dran. Die Umrichter der Bänder 4.3 und 4.5 sollen ihren Sollwert nicht mehr über 0 bis 10 V und drei Drähte bekommen, sondern über das Anlagennetz: mit Steuerwort, Sollwert, Zustandswort und Istwert. Und weil Umrichter ihren Strom nicht sinusförmig aus dem Netz holen, prüfst du, was sie an der UV-K4 anrichten und wie du sie EMV-gerecht installierst.

Schritt 1 von 5. Du liest die Lage, siehst dir die beiden Umrichter im Übersichtsplan an und planst mit deinem Team den Weg bis Meilenstein M2.

Danach: Lernangebot 5 · Antriebe am Bus steuern

Agil arbeiten · Sprint 2

Eure Storycard für Teil 3

Druckt sie doppelseitig aus, bevor ihr loslegt. Im Planning schreibt ihr euer Sprintziel in eigenen Worten auf und ergänzt eigene Kriterien. Am Ende prüft das andere Team gegen die Akzeptanzbedingungen, danach haltet ihr eure Retrospektive.

1 Planning2 Arbeiten mit Daily3 Review4 Retrospektive

Storycard Teil 3 herunterladen PDF · 2 Seiten · 361 KB

Im Projekt: Wie kommt der Sollwert sauber in den Umrichter?

SteuerwortZustandswortNormierungOberschwingungenEMVenglisches Handbuch

Deine Lernangebote in Teil 3

Lernangebot 5 · Antriebe am Bus steuernLernangebot 6 · Netzrückwirkungen und EMV beherrschen

Die Karte kennst du von „Bevor du loslegst“. Sie zeigt, was du in diesem Teil lernst.

Karte „Steuerwort und Zustandswort lesen“: Das Kurs-Telegramm der Umrichter: Bits von Steuerwort und Zustandswort, Normierung des Sollwerts, Schreibweise 16#. Die Karte steht im Wissensspeicher, Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“. Leg sie neben jede Aufgabe mit Telegrammen.

Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Ein Antrieb am Bus versteht nur, was im Steuerwort steht, und er sagt alles, was im Zustandswort steht.

Check-in: Wo ist dir das schon begegnet?

Klick bei jedem Punkt an, wo er dir schon begegnet ist: im Betrieb, privat oder in einem früheren Lernfeld. Das ist keine Bewertung.

Wozu der Check-in?

Manches kennst du aus LF 8 und LF 10. Das ist Absicht. In LF 8 hast du den Umrichter =4.3-T1 (dort hieß er T1) mit Hochlauf- und Rücklaufzeit, Frequenzgrenzen und Drehgeber parametriert; in LF 10 sind dir Oberschwingungen an der Trafostation begegnet; aus LF 4 kennst du Dualzahlen und Sedezimalzahlen. Neu ist, dass der Umrichter seine Befehle als Bits in einem Wort bekommt, seinen Zustand selbst zurückmeldet und dass du die Oberschwingungen jetzt an ihrer Quelle untersuchst: am Umrichter. Ordne trotzdem ehrlich ein, wo dir das schon begegnet ist: im Betrieb an einem Antrieb mit Bedienfeld, privat an einem Gerät mit Netzteil oder in einem früheren Lernfeld.

Darum geht es

Als Elektronikerin oder Elektroniker für Betriebstechnik möchte ich die Umrichter der Bänder 4.3 und 4.5 so an das Anlagennetz bringen, dass K1 sie sicher steuert, jeden Zustand sieht und bei einem Ausfall des Netzes weiß, was die Bänder tun, und ich möchte sie so anschließen, dass weder die Spannung an der UV-K4 noch der Bus unter ihnen leidet, damit Abschnitt 4 nach dem Umbau zuverlässiger läuft als vorher.

Das bewegte Überblicksbild zu diesem Teil lädt. Darunter steht der Übersichtsplan von Abschnitt 4.

Übersichtsplan von Abschnitt 4

Abschnitt 4 im Gepäckkeller von Terminal 3 geht ans NetzSchema von oben · Anlagennetz in Kursfarbe, Lichtwellenleiter zum Leitstand punktiertLeitstandGepäckförderanlage, BedienplätzeCheck-in 1Check-in 24.04.14.24.314 m, 10° Steigung4.44.5Band 5.3 aus Abschnitt 5zur SortierungZusammenführung 4/54.7Rutsche zu Gate B4.6-BG1M3~M3~M3~M3~M3~-KE11Peripherie-KE12PeripherieSchaltschrank SK4 neben der UV-K4UV-K4400/230 V=4.3-T1Umrichter=4.5-T1Umrichter-KE21Router-K1SPS-KF20Switch-P1TafelStapler 4 · Leerwannen-Rückführung, Ebene −2-KE1SPSStapelschachtLichtwellenleiter zum LeitstandMotorleitungen,geschirmt
Übersichtsplan Abschnitt 4 von oben: oben der Leitstand, darunter die Bänder 4.0 bis 4.3 (Steigband, 14 m, 10° Steigung) mit Lichtschranken an den Übergängen, die Kurve 4.4, das Beschleunigerband 4.5 mit dem Laser BG1, die Zusammenführung 4/5 mit Band 5.3, der Ausschleuser 4.7 und das Rutschenband 4.6. Unten der Schaltschrank SK4 neben der UV-K4 mit den Umrichtern =4.3-T1 und =4.5-T1, Router KE21, Anlagensteuerung K1, Switch KF20 und Bedientafel P1, rechts unten Stapler 4 mit KE1. Das Anlagennetz ist in Kursfarbe gezeichnet, der Lichtwellenleiter zum Leitstand punktiert, die geschirmten Motorleitungen von den beiden Umrichtern zu den Motoren von 4.3 und 4.5 grau. Hervorgehoben ist, was in Teil 3 zählt: die beiden Umrichter und die Bänder 4.3 und 4.5. Eigene Darstellung für den Unterricht.

Die Lage in der Werkstatt

Nach Meilenstein M1 liegen Netzplan, Adressplan und FMEA vor. In der Werkstatt hängt jetzt der Umrichter des Beschleunigerbands auf einem Prüfaufbau am Bus. Er meldet sich bei K1, aber der Motor dreht nicht. Gleichzeitig kommt aus der Probewoche am Steigband eine Meldung: An KE11 gibt es sporadische Busfehler, immer dann, wenn das Steigband anläuft. Die Meisterin der Elektrowerkstatt will vor der Umbaunacht drei Dinge sehen: „Eine Telegrammliste, mit der beide Umrichter sicher laufen und sauber stehen bleiben, wenn der Bus weg ist. Einen Nachweis, dass die Umrichter der Ausbaustufe die Spannung an der UV-K4 nicht kaputt machen. Und eine EMV-Prüfliste, mit der wir die Busfehler finden, statt zu raten.“ Euer Ergebnis ist Meilenstein M2. Die Projektleitung nimmt ab, danach die Meisterin.

Die beiden Antriebe in Zahlen · Unterrichtswerte
Größe Steigband 4.3 Beschleunigerband 4.5
Umrichter =4.3-T1 (in LF 8: T1), Schaltschrank SK4 =4.5-T1, Schaltschrank SK4
Motor Getriebemotor IE4 1,1 kW, 2,42 A, 1.440 1/min Getriebemotor 1,5 kW, 3,3 A, 1.445 1/min
Band 14 m, 10°, 1,4 m/s, Trommel 200 mm, i = 10,8 4,2 m, 1,4 m/s (Stellbereich 1,0 bis 1,8 m/s), Trommel 200 mm, i = 10,8
Frequenzen und Rampen 10 bis 60 Hz, Hoch- und Rücklauf je 3 s bis 65 Hz, Hochlauf 1,0 s auf 50 Hz
bisher Sollwert 0 bis 10 V, Freigabe, Störung und Quittieren über drei Drähte gesteuert, fester Sollwert
am Bus Aktualisierungszeit 4 ms, Kurs-Telegramm 1 Aktualisierungszeit 4 ms, Kurs-Telegramm 1
Netz TN-S 400/230 V, 50 Hz, aus der UV-K4 (Kurzschlussleistung 6 MVA) ebenso
Das kennst du schon aus LF 4, LF 8, LF 10 und Teil 2

Aus LF 4: Dualzahlen und Sedezimalzahlen, die du jetzt in Steuerwörtern brauchst. Aus LF 8 „Koffer auf Kurs“: den Umrichter des Steigbands mit Gleichrichter, Zwischenkreis und Wechselrichter, seine Parameterliste (Frequenzgrenzen, Hoch- und Rücklaufzeit) und den Drehgeber B3, mit dem er die Drehzahl selbst regelt. Aus LF 10 „Strom aufs Vorfeld“: Oberschwingungen und Netzqualität an der Trafostation. Hier schaust du auf ihre Quelle, den Umrichter. Aus Teil 2: Gerätenamen, Aktualisierungszeit und Ansprechüberwachung der Umrichter im Anlagennetz. LF 11 vertieft das: Der Umrichter wird Busteilnehmer, und du verantwortest, was er im Netz anrichtet.

Erst schätzen, dann arbeiten

Das Steigband läuft mit 1,4 m/s voll beladen bergauf. Plötzlich kommen keine Telegramme mehr bei =4.3-T1 an. Wie weit fährt eine Wanne noch, bis das Band steht: wenige Zentimeter, rund einen halben Meter oder rund zwei Meter? Schreib deine Schätzung auf, bevor du rechnest. In Lernangebot 5 rechnest du nach.

Das tut ihr jetzt: dein Weg in 12 Schritten

1Auftrag klären
2Daten am Bus
3Steuerwort bilden
4Zustandswort lesen
5Sollwerte normieren
6Wenn der Bus schweigt
7Englisches Handbuch
8Telegrammliste
9Oberschwingungen
10Nachweis UV-K4
11EMV-Prüfliste
12Abnahme M2

Kursmaterial · Storycard

Die Storycard zu Teil 3. Zwei Seiten: vorne Story, Akzeptanzbedingungen, Sprintziel und „Die Lage ändert sich“, hinten Anschluss, Kompetenzmodell und Retrospektive. Druck sie doppelseitig aus und leg sie neben das Tabellenbuch.

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Mehr zu diesem Teil

Dein Weg im Einzelnen
  1. Auftrag klären
    Lies die Lage, sieh dir die beiden Umrichter im Übersichtsplan an und schreib auf, was ihr noch nicht erklären könnt.
  2. Daten am Bus
    Unterscheide Prozessdaten und Parameterdaten und beschreibe das Kurs-Telegramm 1.
  3. Steuerwort bilden
    Bilde die Steuerwörter für Lauf, AUS1 und Schnellhalt bitweise und in 16#-Schreibweise.
  4. Zustandswort lesen
    Lies die Zustandswörter vom Prüfaufbau und finde heraus, weshalb der Motor nicht dreht.
  5. Sollwerte normieren
    Normiere die Drehzahlsollwerte für 4.3 und 4.5 und rechne Istwerte zurück.
  6. Wenn der Bus schweigt
    Lege Ansprechüberwachung und Fehlerreaktion fest; der Not-Halt bleibt Hardware.
  7. Englisches Handbuch
    Werte das Kapitel Kommunikation aus und schreibe einen deutschen Steckbrief.
  8. Telegrammliste
    Stellt die Telegrammliste und die Kommunikationsparameter beider Umrichter zusammen.
  9. Oberschwingungen
    Untersuche den Netzstrom des Umrichters und berechne THD und Effektivwert.
  10. Nachweis UV-K4
    Weise nach, ob die Spannung an der UV-K4 die Verträglichkeitspegel einhält, und wähle eine Maßnahme.
  11. EMV-Prüfliste
    Prüfe Schirm, Leitungsführung und Schutzleiter und stellt die EMV-Prüfliste auf.
  12. Abnahme M2
    Ein anderes Team prüft, die Projektleitung und die Meisterin zeichnen ab. Danach Wissensspeicher und Kompetenzmodell.
Fertig bist du, wenn …

Das Arbeitspaket gilt erst als fertig, wenn ein anderes Team alle Punkte geprüft hat und die Projektleitung und danach die Meisterin abzeichnen (Meilenstein M2):

  • Die Telegrammliste für =4.3-T1 und =4.5-T1 nennt die Steuerwörter für Vorbereiten, Lauf, AUS1, Schnellhalt und Quittieren mit Bitbelegung, binär und in 16#-Schreibweise.
  • Die Sollwörter für Steigband 4.3 und für die drei Geschwindigkeiten von Band 4.5 sind normiert und nachgerechnet, die Maximalfrequenz ist geprüft.
  • Die Zustandsfolge des Antriebs ist mit den Zustandswörtern beschriftet; jedes gemeldete Zustandswort lässt sich einem Zustand zuordnen.
  • Die Kommunikationsparameter beider Umrichter stehen in einer Liste: Telegrammart, Bezugsdrehzahl, Steuerquelle, Ansprechüberwachung, Fehlerreaktion, jeder Wert begründet.
  • Die Fehlerreaktion bei Kommunikationsausfall ist je Band entschieden und mit Weg und Bremsweg begründet; der Not-Halt bleibt Hardware.
  • Der Steckbrief „Kommunikation“ aus dem englischen Handbuch liegt auf Deutsch vor.
  • Der Nachweis der Netzrückwirkungen an der UV-K4 zeigt THDi, die Spannungsoberschwingungen und THDu mit und ohne Netzdrossel, verglichen mit den Verträglichkeitspegeln, und eine begründete Maßnahme.
  • Die Messreihe vom Laborumrichter ist ausgewertet und als Messprotokoll abgelegt.
  • Die EMV-Prüfliste für Umrichter, Motorleitung, Busleitung, Potenzialausgleich und Schutzleiter ist abgearbeitet, jeder Punkt mit Soll, Prüfweg und Ergebnis.
  • Telegrammliste, Kommunikationsparameter, Nachweis und Prüfliste sind von einem anderen Team geprüft und von der Projektleitung und der Meisterin abgezeichnet (Meilenstein M2).
Das brauchst du dafür
  • Euren Netzplan und Adressplan aus Teil 2 (Meilenstein M1) und die Parameterliste von =4.3-T1 aus LF 8
  • Lernangebot 5 (Antriebe am Bus steuern) und Lernangebot 6 (Netzrückwirkungen und EMV beherrschen)
  • Den Werkstattrechner aus LF 4 mit dem Programmierwerkzeug und seiner Beobachtungstabelle, wenn vorhanden einen Laborumrichter am Bus
  • Tabellenbuch Elektrotechnik, Taschenrechner und eine Tabellenkalkulation für die Oberschwingungen
  • Die Wissensspeicher-Vorlage
Das kommt in deinen Wissensspeicher

Ein Blatt „Wie kommt der Sollwert sauber in den Umrichter?“: die vier Wörter des Kurs-Telegramms 1, eure Steuerwörter für Vorbereiten, Lauf, AUS1, Schnellhalt und Quittieren, die Zustandsfolge mit den Zustandswörtern, die Normierung 16#4000 = 100 %, Ansprechüberwachung und Fehlerreaktion, THD und Effektivwert, eure Werte an der UV-K4 und die fünf wichtigsten Punkte eurer EMV-Prüfliste.

Zusätzlich: drei Prüffragen für die Expertenrunde formulieren, eine Wissensfrage, eine Rechenfrage, eine Begründungsfrage.

Für Lehrkräfte
Für Lehrkräfte: Sprint 2 · 18 h · Meilenstein M2 „Antriebe am Bus“: Telegrammliste mit Steuer- und Zustandswort, Kommunikationsparameter der Umrichter, Nachweis der Netzrückwirkungen, EMV-Prüfliste; abgenommen von der Projektleitung, dann von der Meisterin. Stunden als Vorschlag: Auftrag 1 h, Lernangebot 5 7,5 h, Lernangebot 6 7,5 h, Rechenwege, Kontrolle, gemischte Wiederholung und Abnahme M2 2 h. Lernziele: 3.1 Prozess- und Parameterdaten unterscheiden und das Kurs-Telegramm 1 beschreiben; 3.2 Steuer- und Zustandswort bitweise bilden und lesen; 3.3 Soll- und Istwerte normieren; 3.4 Kommunikationsparameter und Fehlerreaktion festlegen, Not-Halt in Hardware begründen; 3.5 Oberschwingungen, THDi und THDu berechnen und mit Verträglichkeitspegeln vergleichen; 3.6 Maßnahmen gegen Netzrückwirkungen auswählen und EMV-gerecht installieren und prüfen; 3.7 englische Unterlagen auswerten. Rahmenlehrplan, Inhalte: „Steuern und Regeln von kommunikationsfähigen Antriebssystemen“ (Steuern hier, Regeln über den Bus in Teil 4), „Umrichtergespeiste Antriebe“, „Netzrückwirkungen und EMV-Maßnahmen“. Zielsätze (Nummern wie in der Abdeckungsmatrix): Z2 Steuerungen analysieren und automatisierte Anlagen installieren (EMV-gerechte Installation), Z3 Komponenten mittels industrieller Kommunikationssysteme einbinden, Z7 Antriebssysteme konfigurieren und parametrieren, Z9 Datenaustausch erfassen und analysieren, Instrumente zur Programmentwicklung einsetzen (Beobachtungstabelle), Z10 Normen und Regeln für kommunikationsfähige elektrische Antriebe anwenden (DIN EN 61800-3, DIN EN 61000-2-4, DIN EN 61800-5-1), Z11 deren Einhaltung dokumentieren (EMV-Prüfliste, Messprotokoll), Z15 englischsprachige Unterlagen nutzen (Handbuch, Kapitel Kommunikation), Z16 Standard- und anwendungsspezifische Software verwenden (Programmierwerkzeug, Tabellenkalkulation). Prüfungsbezug: prüfungsrelevant für Teil 2 der Abschlussprüfung (Arbeitsauftrag, Systementwurf, Funktions- und Systemanalyse, Wirtschafts- und Sozialkunde); Teil 3 gehört vor allem zur Funktions- und Systemanalyse (Telegramme lesen, Netzrückwirkungen beurteilen). Wiederholung aus LF 8 (Umrichter, Parameterliste) und LF 10 (Oberschwingungen) ist gewollt, sag das den Teams offen. Offen sind die Fehlerreaktion je Band, ob das Zusatzwort Iststrom ins Telegramm kommt, die Maßnahme gegen Netzrückwirkungen und der Aufbau der EMV-Prüfliste. Wählen alle Teams dasselbe, frag nach der Begründung, nicht nach dem Ergebnis. Das Kurs-Telegramm 1 ist an das herstellerneutrale Antriebsprofil nach DIN EN 61800-7 angelehnt und vereinfacht; im Labor gilt die Bitbelegung des vorhandenen Umrichters, lass die Teams sie im Handbuch gegenprüfen. Laborvorschlag: Laborumrichter mit Motor am Bus einer Laborsteuerung, Steuer- und Zustandswort in der Beobachtungstabelle schrittweise setzen, Ansprechüberwachung durch Ziehen des Busteckers auslösen (ohne Last); Oberschwingungsmessung am Laborumrichter 0,75 kW mit Leistungsanalysator ohne und mit Netzdrossel. Arbeiten am Umrichter nur nach den fünf Sicherheitsregeln (DIN VDE 0105-100, Tabellenbuch S. 139) und nach Ablauf der Entladezeit des Zwischenkreises laut Handbuch. Alle Werte sind Unterrichtswerte.
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