Steuern und Regeln mit Excel

Transkript

1 Steuern und Regeln mit Excel Autor: Beat Loosli Datum: 25. Januar Januar 2011

2 Steuerungsaufgaben bearbeiten 2/9 Steuern und Regeln mit Excel Inhaltsverzeichnis Steuern und Regeln mit Excel... 1 Inhaltsverzeichnis... 2 Ausgangslage... 3 Beschreibung des CompuLAB-Interfaces... 4 Technische Daten... 4 Installation... 4 Leuchtdiodensteuerung... 5 benötigte Komponenten... 5 Kurzanleitung... 5 Steuerung der Siebensegmentanzeige... 6 benötigte Komponenten... 6 Kurzanleitung... 7 Steuerung einer Kreuzungsampel... 8 benötigte Komponenten... 8 Kurzanleitung... 9

3 Steuerungsaufgaben bearbeiten 3/9 Steuern und Regeln mit Excel Ausgangslage Im Modul 121 Steuerungs- und Regelungsprozesse bearbeiten lernen die Schüler steuerungs- und regelungstechnische Aufgaben unter verschiedenen Gesichtspunkten zu erfassen und diese unter Einbeziehung aktueller Technik auszuführen. Die praktischen Übungen werden mit Hilfe des Interfaces CompuLAB aufgebaut. Mit diesem USB-Interface ist es möglich, verschiedene Funktionsmodelle wie zum Beispiel eine Kreuzungsampel, eine Siebensegmentanzeige oder eine Leuchtdiodenmatrix zu regeln und zu steuern. Als Programmierschnittstelle wird das Basic-Modul CompuLABusb.bas benötigt, welches unter Visual Basic (VB) oder Visual Basic for Applications (VBA) eingesetzt werden kann. Ziel dieser Arbeit ist es, den Lernenden auf eine entdeckende Art den Zugang zu der computergestützten Steuerung zu erleichtern. Mit Hilfe von Excel und VBA werden die verschiedenen Funktionsmodelle als Simulation nachgebildet. Die Simulationen funktionieren sowohl autonom wie auch in Kombination mit dem CompuLAB Interface. Die Wahl von Excel soll die vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten aufzeigen, ohne dass eine komplexe Programmierumgebung benötigt wird. Die Simulationen sind als Ergänzungen zum bestehenden Modulunterricht gedacht und können als Hilfen zur Programmierung der einzelnen Funktionsmodelle eingesetzt werden.

4 Steuerungsaufgaben bearbeiten 4/9 Steuern und Regeln mit Excel Beschreibung des CompuLAB-Interfaces Das CompuLAB Interface ist ein universelles Interface welches über USB angesteuert werden kann. Nebst dem USB-Treiber wird eine Basic-Schnittstelle mitgeliefert, welche sowohl unter VB wie auch unter VBA eingesetzt werden kann. Technische Daten - 8 digitale Eingänge, auch als analoge Eingänge verwendbar, geschützt bis ±20 V - 8 digitale Ausgänge mit Kontroll-LEDs, TTL-Pegel, belastbar bis 20 ma - 2 analoge Eingänge 0 V bis 5 V, Auflösung wahlweise 8 Bit oder 10 Bit - 1 zusätzlicher analoger Eingang am Sammelanschluss - Sammelanschluss (25-polige D-Buchse) für alle Ein- und Ausgänge - Anschluss am PC: über USB-Port - Abmessungen (B x H x T): 140 mm x 37 mm x 90 mm - Gewicht: 185 g Installation Anschlussübersicht des CompuLAB-Interfaces Bei der ersten Benutzung des CompuLAB Interfaces über die USB-Schnittstelle müssen die Dateien CompuLAB.inf und CompuLAB.sys in einem Verzeichnis bereitgestellt werden. Die Installation erfolgt dann automatisch. Das Basic-Modul CompuLABusb.bas muss in den jeweiligen VB- oder VBA-Programmen als Modul eingebunden werden. Einbindung von CompuLABusb.bas in VBA-Excel Die neusten Versionen der obgenannten Dateien können von der Webseite der herunter geladen werden.

5 Steuerungsaufgaben bearbeiten 5/9 Steuern und Regeln mit Excel Leuchtdiodensteuerung Mit dieser Simulation kann der Lernende die Grundlagen für die Ansteuerung der digitalen Ausgänge näher sowie den Aufbau des binären Zahlensystems entdecken. benötigte Komponenten CompuLAB USB Interface sim121_01_lichtdioden.xls Die Excel-Simulation funktioniert auch ohne installiertes CompuLAB Interface. Achtung! Bevor die Simulation gestartet wird, muss die Sicherheitseinstellung in Excel wie folgt überprüft werden: Menu Extras Makro Sicherheit... Sicherheitsstufe auf Mittel stellen. Beim Start der Simulation Makros aktivieren. Kurzanleitung Eingabemöglichkeit, um Leuchtdioden mit bestimmtem Dezimalwert zu aktivieren, entweder direkt als Zahl oder mit dem Rollbalken Binärzahl des aktuellen Wertes most significant bit optimale Bildanpassung an die jeweilige Auflösung least significant bit aktuelle Bitwertigkeit Verzögerung der gewählten Animation in Sekunden Wert, der das Leuchtdiodenmuster für die Animation Kette beeinflusst Leuchtdioden Stoppen der aktuellen Animation Starten der Animation Zählen oder Kette Einstellen des Maskierungswertes Mit der AND-Verknüpfung des aktuellen Binärwertes der Leuchtdioden mit dem Maskierungswert, kann festgestellt werden, ob eine bestimmte Leuchtdiode aktiv ist.

6 Steuerungsaufgaben bearbeiten 6/9 Steuern und Regeln mit Excel Steuerung der Siebensegmentanzeige Mit dieser Simulation können die Grundlagen für die Ansteuerung des Funktionsmodells Siebensegmentanzeige erarbeitet werden. benötigte Komponenten CompuLAB USB Interface sim121_02_sevendigits.xls Funktionsmodell Siebensegmentanzeige Verbindungskabel Die Excel-Simulation funktioniert auch ohne installiertes CompuLAB Interface. Achtung! Bevor die Simulation gestartet wird, muss die Sicherheitseinstellung in Excel wie folgt überprüft werden: Menu Extras Makro Sicherheit...Sicherheitsstufe auf Mittel stellen. Beim Start der Simulation Makros aktivieren. Bitte auch überprüfen, ob das Add-In Analysefunktion eingeschaltet ist: Menu Extras Add-Ins...In Excel-Versionen kleiner als 2000 muss eventuell der Blattschutz ausgeschaltet werden: Menu Extras Schutz Blattschutz aufheben...

7 Steuerungsaufgaben bearbeiten 7/9 Steuern und Regeln mit Excel Kurzanleitung wahlweise Ein- oder Ausschaltung der Segmentziffern optimale Bildanpassung an die jeweilige Auflösung Steuerung der Segmente entweder über die entsprechenden Drehfelder oder durch Anklicken der einzelnen Segmente Starten der Animation Ausschalten aller Segmente Eingabebereich für Animationsreihe als Dezimalwerte ( aktuelle Reihe zählt von 0 bis 9) Einstellung der Animationsgeschwindigkeit Anzahl Elemente in der Animationsreihe (wird automatisch berechnet)

8 Steuerungsaufgaben bearbeiten 8/9 Steuern und Regeln mit Excel Steuerung einer Kreuzungsampel Mit dieser Simulation können die Grundlagen für die Programmierung und Ansteuerung einer Ampel erarbeitet werden. benötigte Komponenten CompuLAB USB Interface Ampel_CompuLAB.xls Funktionsmodell Siebensegmentanzeige Verbindungskabel Die Excel-Simulation funktioniert auch ohne installiertes CompuLAB Interface. Achtung! Bevor die Simulation gestartet wird, muss die Sicherheitseinstellung in Excel wie folgt überprüft werden: Menu Extras Makro Sicherheit...Sicherheitsstufe auf Mittel stellen. Beim Start der Simulation Makros aktivieren. Bitte auch überprüfen, ob das Add-In Analysefunktion eingeschaltet ist: Menu Extras Add-Ins...In Excel-Versionen kleiner als 2000 muss eventuell der Blattschutz ausgeschaltet werden: Menu Extras Schutz Blattschutz aufheben...

9 Steuerungsaufgaben bearbeiten 9/9 Steuern und Regeln mit Excel Kurzanleitung optimale Bildanpassung an die jeweilige Auflösung Kreuzung mit einem Paar parallel geschalteten Ampeln Dezimalwert der jeweiligen Ampelkonstellation Einzellichtsteuerung Binärwert der jeweiligen Ampelkonstellation Vorgegebene Ampelkombinationen steuern Starten und Stoppen der automatischen Steuerung Eingabebereich für die Dezimalwerte einer einzelnen Lichtkombination in der automatischen Ampelsteuerung Anzahl Elemente für den Durchlauf einer Ampelabfolge (wird automatisch berechnet) Eingabebereich für die Verzögerungszeit in Sekunden einer bestimmten Lichtkombination in der automatischen Ampelsteuerung