Übung Basisautomatisierung

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1 Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur Prozessleittechnik Übung Basisautomatisierung VL Prozessleittechnik I (SS 2012) Professur für Prozessleittechnik L. Urbas, A. Krause

2 Übungsinhalte Binäre Steuerungen Sicherheitsabfrage bei Türschleusen Speicherfunktionen Tanksystem Zeitfunktionen Pumpenförderstromüberwachung Ofentür Ablaufsteuerung Baustellenampel Rezept Folie 2

3 Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur Prozessleittechnik Binäre Steuerungen

4 Sicherheitsabfrage bei Türschleusen Um das historische Grüne Gewölbe betreten zu können, muss durch eine Türschleuse gegangen werden. Die Endschalter der beiden Schleusentüren sollen melden, ob die jeweilige Tür geschlossen ist. Aus Sicherheitsgründen sollen die beiden Endschalter mit einem Öffner und einem Schließer ausgestattet werden. Wenn einer der Endschalter einen Fehler meldet, soll eine Alarmleuchte H eingeschaltet werden. (Quelle: Staatliche Kunstsammlungen Dresden ) Folie 4

5 Aufgaben Ergänzen Sie folgende Zuordnungstabelle der Ein- und Ausgangsvariablen! Eingangsvariable Symbol Datentyp Logische Zuordnung Endschalter 1 (Schließer) S1 BOOL Endschalter betätigt S1=1 Ausgangsvariable Stellen Sie anschließend die Funktionstabelle auf! Lesen Sie die disjunktive und konjunktive Normalform aus der Funktionstabelle ab! Zeichnen Sie ein Karnaugh-Veith-Diagramm und minimieren Sie damit die Gleichung! Stellen Sie die Gleichung als Funktionsplan dar! Folie 5

6 Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur Prozessleittechnik Speicherfunktionen

7 Sammelbecken Der Inhalt eines Sammelbeckens wird mit zwei Schwimmschaltern überwacht. Übersteigt der Füllstand eine bestimmte Höhe, so meldet der obere Signalgeber S2 1 -Signal und das Sammelbecken ist über das Öffnen des Ablaufventils Y (Y=1) zu entleeren. Y S2 S1 Ist das Sammelbecken entleert, meldet der untere Schwimmschalter S1 0 -Signal und das Ablaufventil soll wieder geschlossen werden (Y=0). Zur Verringerung der Schalthäufigkeit soll sich der Füllstand immer zwischen voll und leer bewegen. Bei offenkundigen Signalfehlern soll das Ablaufventil geschlossen sein. Folie 7

8 Aufgaben Stellen Sie eine Zuordnungstabelle der Ein- und Ausgangsvariablen auf! Erarbeiten Sie sich anschließend die vollständige Funktionstabelle der Ein- und Ausgangsvariablen! Lesen Sie die Gleichung ab! Vereinfachen Sie die Gleichungen mittels algebraischer Verfahren! Folie 8

9 Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur Prozessleittechnik Zeitfunktionen

10 Pumpenförderstromüberwachung Ein Ultraschall-Durchflussmessgerät soll verhindern, dass eine Kreiselpumpe, die von einem Drehstrommotor angetrieben wird, trocken läuft. Bei richtigem Förderstrom liefert der Messgeräteausgang S2 24V-Impulse der Frequenz 10 Hz. Die Durchflussüberwachung beginnt erst 5s nach Einschalten des Drehstrommotors über den Taster S1. Bleiben die Impulse aus, so wird der Drehstrommotor sofort abgeschaltet und die Alarmleuchte H1 geht an. S0, AUS Mit dem Aus-Taster S0 können der Drehstrommotor der Pumpe und die Alarmleuchte H1 abgeschaltet werden. Der Drehstrommotor wird über den Schütz K1 geschaltet. H1, ALARM S1, EIN M, MOTOR S2, Durchflussüberwachung Folie 10

11 Aufgaben Erstellen Sie eine Zuordnungstabelle der Ein- und Ausgänge mit Bezeichnung, Symbol, Datentyp und logischer Zuordnung. Ergänzen Sie auch Merker (siehe Hinweis unten). Stellen Sie eine Funktionstabelle auf. Berücksichtigen Sie dabei auch die zeitlichen Bedingungen. Hinweis: Führen Sie hier zunächst eine binäre Variable ein, die anzeigt, dass die zeitliche Bedingung erfüllt ist. Machen Sie sich mit den Zeitfunktionen der vertraut und überlegen Sie sich welche der Zeitfunktionen verwendet werden können und wie deren Ein- und Ausgänge beschaltet werden müssen. Stellen Sie die Lösung in FUP oder KOP dar. Folie 11

12 Ofentür Eine Ofentür mit den Funktionen Öffnen, Schließen und Stillstand wird durch einen Zylinder auf- und zugefahren. In der Grundstellung ist die Ofentür geschlossen. Durch den Taster S1 wird die Öffnung eingeleitet und durch den Endschalter S3 abgeschaltet. Ist die geöffnete Tür in der Endposition, wird sie entweder durch Betätigen von Taster S2 oder nach Ablauf von 6s automatisch geschlossen. Die Türschließung wird durch den Endschalter S4 abgeschaltet. Die Schließbewegung muss sofort gestoppt werden, wenn die Lichtschranke LI unterbrochen ist und kann weiterlaufen, wenn die Lichtschranke wieder frei ist. Sowohl das Öffnen als auch das Schließen kann jederzeit durch S0 abgeschaltet werden. Die Türbewegungen müssen gegeneinander verriegelt werden. Folie 12

13 Technologieschema Folie 13

14 Aufgaben Erstellen Sie eine Zuordnungstabelle der Ein- und Ausgänge mit Bezeichnung, Symbol, Datentyp und logischer Zuordnung. Stellen Sie eine Funktionstabelle auf. Berücksichtigen Sie dabei auch die zeitlichen Bedingungen und Zustände. Hinweis: Treten mehr als 6 Eingangsvariablen auf, so kommen meist nur ganz bestimmte Eingangskombinationen vor. Nur diese werden in eine verkürzte Funktionstabelle eingetragen. Bei Steuerungen mit komplexen Speicherbedingungen (Verriegelung, Folgebedingungen) kann eine tabellarische Übersicht hilfreich sein. Ermitteln Sie zunächst die Variablen für das Setzen und Rücksetzen eines Speichers und formulieren Sie anschließend die genauen Bedingungen! Stellen Sie die Lösung als Funktionsplan oder Kontaktplan dar! Folie 14

15 Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur Prozessleittechnik Ablaufsteuerungen

16 Baustellenampel S0 H4 H2 I2 Wegen Bauarbeiten muss die Straße halbseitig gesperrt werden. Damit der Verkehr problemlos passieren kann, wird eine Baustellenampel installiert. I1 H1 H3 Beim Einschalten der Anlage sollen beide Ampeln rot sein. Wird ein Induktionsschalter betätigt, so schaltet die zugehörige Ampel nach 10s auf grün. Die Grünphase soll mindestens 20s andauern bevor durch eventuelles Betätigen des anderen Induktionsschalters zunächst beide Ampeln auf rot schalten und 10s später die andere Fahrspur grün bekommt. Liegt eine Anforderung vor, so bleibt die Anlage im jeweiligen Zustand. Folie 16

17 Aufgaben Erstellen Sie eine Zuordnungstabelle! Stellen Sie einen Zustandsgraphen des Automaten auf! Realisieren Sie den Automaten in Ablaufsprache. Verwenden Sie keine Speicheraktionen (S, R). Folie 17

18 Rezept In dem Reaktor R01 können zwei Flüssigkeiten gemischt und erwärmt werden. Im Automatikbetrieb wird durch betätigen des Starttaster folgendes Rezept abgearbeitet: Zufluss 1 (Pumpe und Ventil) und Zufluss 2 werden gleichzeitig geöffnet. Nach 10 s wird Zufluss 1 geschlossen und nach 20 s Zufluss 2. Danach wird die Heizung H01 angeschaltet das Gemisch umgerührt. Nach 35 s wird die Heizung wieder abgeschaltet und anschließend solange Flüssigkeit aus Zufluss 1 entnommen und gleichzeitig gerührt bis Sensor S03 aktiv ist. Dann wird alles abgeschaltet und der Abfluss geöffnet. Folie 18

19 Aufgaben Erstellen Sie eine Zuordnungstabelle! Folgende Zustände sind zu verhindern: Überlaufen Heizen ohne/bei zu wenig Flüssigkeit Rühren bei zu wenig Flüssigkeit Überlegen sie sich wie diese Zustände durch Verriegelung ausgeschlossen werden können und schreiben Sie die Gleichungen auf! Stellen Sie den Zustandsgraphen des Steuerungsautomaten auf! Realisieren Sie den Zustandsautomaten mit der Ablaufsprache. Verwenden Sie bei den Aktionen keine Speicherfunktionen (S, R, ) Folie 19

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