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Projektarbeit „SPS Station 3 – Bearbeiten“ 

Erklärung zur Selbständigen Arbeit 1 

Ich versichere hiermit, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig verfasst und 

keine anderen als die im Literaturverzeichnis angegebenen Quellen benutzt 

habe. 

Stellen, die wörtlich oder sinngemäß aus veröffentlichten oder noch nicht 

veröffentlichten Quellen entnommen sind, sind als solche kenntlich gemacht. 

Die Zeichnungen oder Abbildungen in dieser Arbeit sind von mir selbst erstellt 

worden oder mit einem entsprechenden Quellennachweis versehen. 

Jörn Rehder 

Wilhelmshaven, 14.Mai 2010 

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Erstellt von Jörn Rehder


Vorwort 2 

Ich habe mich für das Projekt „SPS Station 3 – Bearbeiten“ entschieden, da dieses 

Thema für mich am Interessantesten klang. Seid Jahren Programmiere ich gern SPS 

mit S5 oder Simatic S7. Somit war auch in diesem Fall für mich klar, mein 

Abschlussprojekt in diesem Bereich zu erstellen und mich damit zu Befassen. 

Gemeinsam mit meinen Projektkollegen, Nils Schumacher, Mario Harms und Jochen 

Hannsen, haben wir die 4 Festo Stationen der BBS Friedenstrasse programmiert und 

so einer gemeinsamen großen Station zusammengestellt. 

Neben der Station 3 Bearbeiten gibt es noch die Station 1 Ausgabe, Station 2 Prüfen 

und Station 4 Verteilen, welche von meinen Projektkollegen bearbeitet wurden. 

Jörn Rehder 




Station 3 Bearbeiten 3 

Beschreibung 

Die Station 3 ist wie der Name schon sagt, die Station die ein Werkstück bearbeitet. 

Die Station verfügt über einen Drehteller, Bohrer, Spannwerk, Prüfzylinder und einen 

Übergabe Arm. Genauere Beschreibungen zu den Einzelnen Aktoren finden sich im 

Kapitel „Station 3 – Aktoren“. 

Die Station hat die Aufgabe ein kommendes Werkstück aufzunehmen und einer 

Bohrung und Prüfung zuzuführen. Nach erfolgreicher Bohrung und Prüfung wird das 

Werkstück an die Station Sortieren übergeben. 

Ablauf 

In der dritten Station – Bearbeiten – bekommt die Station das Werkstück von Station 

2 – Prüfen- über eine Rutsche. Anhand Sensor B1 erkennt die Station das ein 

Werkstück vorhanden ist und beginnt mit seinem Programm. Der Motor M2 wird 

angesteuert und der Tisch dreht sich bis Sensor B2 auslöst. Das Werkstück ist somit 

auf seiner neuen Position eingetroffen. Der Zylinder 3A spannt das Werktstück ein 

und hält es fest. Gibt der Sensor 3B1 das Signal das Werkstück ist eingespannt 

beginnt der Bohrer M1 zu drehen. Nach einer kleinen Verzögerung (1-2 Sek.) senkt 

sich der Bohrer und Bohrt ein Loch in das Werkstück. Der Bohrer hebt sich wieder. 

Meldet 1B2 das der Bohrer wieder oben ist, schaltet M1 ab. Der Zylinder 3A fällt ab 

und der Drehtisch dreht zur nächsten Station bis B2 wieder auslöst. Hier Senkt sich 

der Prüfzylinder 2A. Gibt 2B1 kein Signal aus ist das Werkstück fehlerhaft und wird 

als Fehler gemerkt. Gibt 2B1 ein Signal dann ist das Werkstück in Ordnung. 2A hebt 

sich wieder und der Motor M2 wird angesteuert bis B2 auslöst. Der Arm 5A schwenkt 

rüber und saugt mit 4A das Werkstück an. Ist 4B1 aktiv schwenkt der Arm rüber zu 

Station 4. Ist der Schalter 5S2 aktiv hört 4A auf zu Saugen und lässt das Werkstück 

ab. 

Somit ist ein Zyklus durchlaufen. 





Sensoren Beschreibung 

Sensor B1: Der Sensor B1 befindet sich unter dem Drehteller über der 

Übergabeöffnung. Sobald ein Werkstück über den Sensor liegt gibt der 

Sensor ein High Signal aus. Wichtig ist, sobald der Drehteller sich dreht 

wird der Sensor ebenfalls aktiv. 

Sensor B2: Der Sensor B2 befindet sich ebenfalls unter dem Drehteller und gibt an 

ob der Drehtisch richtig Positioniert ist. Der Sensor gibt bei einer 

Aktivierung ein High Signal aus. 

Sensor 1B1: Der Sensor 1B1 befindet sich am Bohrzylinder und gibt an ob der 

Bohrkopf unten ist. Der Sensor gibt bei Aktivierung ein High Signal aus. 

Sensor 1B2: Der Sensor 1B2 ist das Gegenstück von Sensor 1B1. Er befindet sich 

ebenfalls am Bohrzylinder und gibt an ob der Bohrkopf sich oben 

befindet. Der Sensor gibt bei Aktivierung ein High Signal aus. 

Sensor 2B1: Der Sensor 2B1 befindet sich am Prüfzylinder. Er gibt an ob die Prüfung 

ausgefahren werden konnte. Ist die Prüfung ausgefahren, so gibt der 

Sensor bei Aktivierung ein High Signal aus. 

Sensor 2B2: Der Sensor 2B2 befindet sich am Prüfzylinder und ist das Gegenstück 

zum Sensor 2B1. Er dient zur Feststellung des Status des 

Prüfzylinders. Er gibt ein High Signal aus sobald der Prüfzylinder oben 

ist. 

Sensor 3B1: Der Sensor 3B1 befindet sich am Spannzylinder und dient zur 

Überprüfung, ob der Spannzylinder ausgefahren ist. Der Sensor gibt bei 

Aktivierung ein High Signal aus. 

Sensor 3B2: Der Sensor 3B2 befindet sich am Spannzylinder und dient ebenfalls zur 

Überprüfung des Spannzylinders. Der Sensor gibt an, ob der 

Spannzylinder eingefahren ist. Der Sensor ist bei Aktivierung High 

geschaltet. 

Sensor 4B1: Der Sensor 4B1 befindet sich auf dem Board neben der Stromeinheit. 

Er gibt an, ob der Vakuum Sauger ein Werkstück angesaugt hat oder 

nicht. Bei erfolgreichem Ansaugen gibt der Sensor ein High Signal aus. 

Sensor 5S1: Der Sensor 5S1 sitzt am Übergabearm und dient zur Feststellung der 

Position des Armes. Der Sensor gibt an ob der Arm in Richtung Station 

Verteilen steht. Ist der Arm in dieser Richtung gibt der Sensor ein High 

Signal aus. 





Sensor 5S2: Der Sensor 5S2 ist das Gegenstück zum Sensor 5S1 und gibt an, ob 

der Arm in Richtung Drehteller steht. Ist dies der Fall, so gibt der Sensor 

ein High Signal aus. 

Aktoren Beschreibung 

Motor M1: Der Motor M1 ist der Bohrmotor. Er wird angesteuert über das Relais 

K2. Der Gleichstrommotor benötigt 24V. 

Motor M2: Der Motor M2 ist der Drehtischmotor. Er sitzt unter dem Drehteller und 

wird über das Relais K1 angesteuert. Der Gleichstrommotor benötigt 

24V. 

Ventil A1: Das Ventil A1 steuert den Bohrzylinder an. Der Bohrzylinder drückt den 

Bohrer nach unten und hebt ihn nach oben. Das Ventil A1 sitzt auf der 

Ventil Insel und wird direkt über die SPS gesteuert. 

Ventil A2: Das Ventil A2 steuert den Prüfzylinder. Der Prüfzylinder drückt den 

Prüfstab nach unten und hebt ihn wieder nach oben. Das Ventil A2 sitzt 

auf der Ventil Insel und wird direkt über die SPS gesteuert. 

Ventil A3: Das Ventil A3 steuert den Spannzylinder. Der Spannzylinder soll das 

Werkstück beim Bohren in der Halterung halten. 

Ventil A4: Das Ventil A4 steuert den Vakuumsauger an um das Werkstück 

übergeben zu können. 

Ventil A5: Das Ventil A5 dient zur Steuerung des Übergabearms. Das Ventil 

steuert die Bewegung vom Drehtisch zum Förderband der Station 4. 





Bedienfeld Beschreibung 

Das Bedienfeld zur Steuerung der SPS bzw der Station wird am SPS Gestell 

angeschlossen. Auf dem Bedienfeld befinden sich 8 Taster. Davon ein Not-Aus 

Schalter und ein Hand / Auto Schalter. Bis auf den Ein und Stop Taster sind alle 

Beleuchtet. 

Taster Beschreibung 

Not – Aus: Der Not – Aus Schalter sperrt und schaltet die ganze Anlage Stromfrei. 

Somit werden alle Funktionen gestoppt. Erst mit dem Entriegeln des 

Not – Aus Schalters und bestätigen des Ein Schalters kann die Anlage 

wieder unter Strom gesetzt werden. 

Ein: Der Einschalter ist nicht mit der SPS verbunden. Er liegt auf dem Not – 

Aus Gerät der Firma „Pilz“. Der „Ein“ Schalter schaltet das Not – Aus 

Gerät wieder frei. 

Stopp: Der Stopp Taster ist für das unterbrechen des Zyklus zuständig. Er 

beendet und setzt die Programm Merker und Status Merker zurück. 

Nachdem der Stopp Taster betätigt worden ist, muss die Anlage 

gerichtet werden. 

Hand/Auto: Der Hand/Auto Schalter dient dazu zwischen Hand Betrieb und 

Automatik Betrieb umzuschalten. Wird der Hand Betrieb gewählt 

müssen die einzelnen Schritte der Anlage durch den Start Taster 

bestätigt werden. 

Der Automatik Betrieb durchläuft alleine den Zyklus. 

Start: Der Start Taster dient im Hand Betrieb dafür, um die Schrittkette Schritt 

für Schritt durchzugehen. 

Richten: Der Richten Taster leuchtet auf wenn die Anlage keine Grundstellung 

hat. Richten kann nur ausgeführt werden wenn die Anlage im Hand 

Betrieb steht. Nach dem ausgeführten Richten erlischt die Leuchte im 

Taster. 

Fehler: Der Fehler Taster ist in dieser Programmierung nicht vorgesehen. 

Störung: Störung wird angezeigt wenn ein Bauteil fehlerhaft ist. Mit Bestätigung 

des Tasters wird der Fehler akzeptiert und die Anlage kann weiter 

laufen. 




SPS Gestell und Module 4 

CPU 315-2 DP 

Erklärung SPS Bausteine 

Die Station wird angesteuert durch eine CPU 315-2 von Siemens. Untenstehend eine 

Abbildung einer CPU 315-2 DP, die ich verwendet habe. 

Abb1.0 Siemens CPU 315-2 DP 





Betriebsarten Steuerung 

Über die Betriebsart wird eingestellt in welchen Modus die CPU läuft. 

Anschluss für die Spannungsversorgung 

Abb1.1 Betriebsarten 

Jede CPU verfügt über eine 2-polige Buchse als Anschluss für die Stromversorgung. 

Auf dieser Buchse ist im Auslieferzustand der Stecker mit Schraubanschlüssen 

bereits aufgesteckt. 

Status und Fehleranzeige der CPU 315-2 DP 

Jede CPU verfügt über eine Status Anzeige, an der man ablesen kann ob die CPU 

einen Fehler vorweist oder ob die CPU regelmäßig läuft. 

Abb1.2 Fehleranzeigen 





MPI 

Das MPI (Multi Point Interface) ist die Schnittstelle der CPU zu einem PG/OP bzw. 

für die Kommunikation in einem MPI-Subnetz. 

Die voreingestellte Baudrate beträgt bei allen CPUs 187,5 kBaud. Zur 

Kommunikation mit einer S7-200 können Sie auch 19,2 kBaud einstellen. Baudraten 

bis max. 12 MBaud sind bei CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 und bei der CPU 319-3 

PN/DP möglich. 

Die CPU verschickt an der MPI-Schnittstelle automatisch ihre eingestellten 

Busparameter (z. B. die Baudrate). Damit kann sich beispielsweise ein 

Programmiergerät mit den richtigen Parametern versorgen und automatisch an ein 

MPI-Subnetz anschließen. 

Profibus DP 

CPUs mit dem Namenszusatz "DP" besitzen mindestens eine DP-Schnittstelle. 

Die CPU 315-2 PN/DP besitzt somit eine MPI/DP-Schnittstelle. 

Eine MPI/DP-Schnittstelle ist im Auslieferungszustand der CPU immer als MPI- 

Schnittstelle eingestellt. Wenn man die DP-Schnittstelle nutzen will, muss man diese 

in STEP 7 als DP-Schnittstelle umprojektieren. 

Die PROFIBUS DP-Schnittstelle dient hauptsächlich zum Anschluss von dezentraler 

Peripherie. Mit PROFIBUS DP können Sie beispielsweise ausgedehnte Subnetze 

aufbauen. 

Die PROFIBUS DP-Schnittstelle können Sie als Master oder Slave konfigurieren und 

ermöglicht eine Übertragung von bis zu 12 MBaud. 

Die CPU verschickt an der PROFIBUS DP-Schnittstelle beim Betrieb als Master ihre 

eingestellten Busparameter (z. B. die Baudrate). Damit kann sich beispielsweise ein 

Programmiergerät mit den richtigen Parametern versorgen, so dass Sie ohne weitere 

Einstellungen mit dem PG online gehen können. Das Verschicken der Busparameter 

ist in der Projektierung abschaltbar. 

Abb1.3 Betriebsarten für CPUs mit 2 Schnittstellen 





Technische Daten CPU 315-2DP 

Jede CPU besitzt die gleiche Höhe und Tiefe, die Maße unterscheiden sich nur in der 

Breite. 

• Höhe: 125 mm 

• Tiefe: 115 mm, bzw. 180 mm mit geöffneter Frontklappe. 

• Breite: 40mm 

Abb1.4 Maße der CPU 315-2DP 

Abb1.5 Ansicht der CPU 315-2DP 

































Bausteine 

Digitaleingabebaugruppe SM 312 DI16xDC24V 

Die SM 321; DI 16 x DC 24 V zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus: 

• 16 Eingänge, potenzialgetrennt in Gruppen zu 16 

• Eingangsnennspannung DC 24 V 

• geeignet für Schalter und 2-/3-/4-Draht-Näherungsschalter (BEROs) 

Abb1.6 SM321 Schaltbild 









Digitalausgabegruppe SM 322 DO16xDC24V/0,5A 

Die SM 322; DO 16 x DC 24 V/0,5 A zeichnet sich durch folgende Eigenschaften 

aus: 

• 16 Ausgänge, potenzialgetrennt in Gruppen zu 8 

• Ausgangsstrom 0,5 A 

• Lastnennspannung DC 24 V 

• geeignet für Magnetventile, Gleichstromschütze und Meldeleuchten 

Abb1.7 SM322 Schaltbild 









Basismodul ET200X 4DO 24VDC 2A 

Abb1.8 Basismodul ET200X 

Das Basismodul ET200X 4DO 24VDC 2A 

dient dafür um Entfernte Anlagen mit der 

SPS über Profibus zu verbinden. In meinen 

Fall verband das Basismodul sämtliche 

Eingänge und Ausgänge der Station mit dem 

SPS Gestell. Am Basismodul waren 

zusätzliche Erweiterungsmodule mit 

Digitalen Eingängen und Ausgängen. 

Ebenfalls befindet sich eine Ventilinsel am 

Basismodul. 

Bei dem Basismodul muss die angegebene 

Profibus Adresse eingestellt werden. Dafür 

muss das Profibuskabel entfernt werden. 

Wichtig ist das wenn die Anlage alleine Betrieben wird, der Abschlusswiderstand 

eingeschaltet wird. Dieser befindet sich ebenfalls unter dem Bus Anschluss. 

Mit dem Basismodul ist eine Weiterleitung des Profibus Signals, sowie die 

Weiterleitung von 24 V DC, möglich. Dies wird aber beim Einzelbetrieb nicht 

gebraucht. 




SPS Programm 5 

SPS Verbindungen 


Erstellt von Jörn Rehder 

Abb1.9 Verbindungen der SPS






























































































Abschluss 6 

Probleme und Schwierigkeiten 

Bei der Programmierung gab es ein Paar Schwierigkeiten im Sensoren Bereich. 

Manche Sensoren haben anders Reagiert als von Anfang an gedacht. Aber dieses 

wurde schnell erkannt und konnte problemlos gelöst werden. 

Ein etwas größeres Problem hat sich in der Anlage selber gefunden. Angefangen 

von Kurzschlüssen in Bedienpulten und einer defekten CPU bis hin zu 

Übertragungsfehlern hat das Testen des Programms Schwierigkeiten bereitet. Erst 

durch Erneuerung von Software und neuer CPU konnten diese Probleme beseitigt 

werden. 

Abschließendes Wort 

Trotz teils Schwierigkeiten und nicht immer klaren Verständnis des Projekts hat das 

Arbeiten und Programmieren sehr viel Spass gemacht und hat mich persönlich im 

Bereich der Automatisierungstechnik und Datenübertragungstechnik weiter gebildet. 

Leider konnten nicht alle persönlichen Ziele erreicht werden, wodurch ich mich auf 

die Projektaufgabe beschränkt habe. 

Ich danke Herrn Tröck als Projektleiter und Herrn Fiedler als Unterstützung, die mir 

bei der Gestaltung und Planung sowie Programmierung und Versorgung mit 

Dokumentationen sehr geholfen haben. 




Anhang 7 

Abbildungsverweis 

Abb1.0 Siemens CPU 315-2 DP 7 

Abb1.1 Betriebsarten 8 

Abb1.2 Fehleranzeigen 8 

Abb1.3 Betriebsarten für CPUs mit 2 Schnittstellen 9 

Abb1.4 Maße der CPU 315-2DP 10 

Abb1.5 Ansicht der CPU 315-2DP 10 

Abb1.6 SM321 Schaltbild 18 

Abb1.7 SM322 Schaltbild 20 

Abb1.8 Basismodul ET200X 22 

Abb1.9 Verbindungen der SPS 23 




Anhang 7 

Fotos 

ET 200X mit Ventil Insel und Erweiterungsmodul 

Gleichstrommotor mit Sensor B2 zur Tischpositionierung 




Anhang 7 

Saugventil 

Drehtisch mit Werkstück Sensor 




Anhang 7 

Gesamtanlage von Oben 

Ventil Insel 




Wochenbericht 8 

Wochenbericht 

11.02.2010 Übernahme der SPS Stationen 

12.02.2010 Überprüfung Funktion 

18.02.2010 Aufteilung der SPS Stationen im Team 

19.02.2010 Überprüfen von Sensoren und Aktoren 

25.02.2010 Überprüfen von Sensoren und Aktoren 

26.02.2010 Erstellung von Ablaufplänen 

04.03.2010 Überprüfung von SPS Gestell und Module 

05.03.2010 Überprüfung von Aktoren und Sensoren 

11.03.2010 Festlegung der Programmiersprache S5 

12.03.2010 Programmieren in S5 


19.03.2010 Ferien 

25.03.2010 Ferien 

26.03.2010 Ferien 

01.04.2010 Ferien 

02.04.2010 Ferien 



15.04.2010 Ändern der Programmiersprache von S5 in S7 

16.04.2010 Festlegung Programmablauf 

22.04.2010 Programmierung der Hardware 

23.04.2010 Programmierung der Hardware und SPS Gestell 

29.04.2010 Programmierung von Sensoren und Aktoren 

30.04.2010 Programmierung von Sensoren und Aktoren 

06.05.2010 Abänderung der Programmierung 

07.05.2010 Beenden der Programmierung in S7 

10.05.2010 Gesamtüberprüfung der Anlage 

12.05.2010 Abnahme durch Projektbetreuer 

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