Steuerungstechnik mit LOGO!

Transkript

1 Oliver Stange, Jan Tesch Steuerungstechnik mit LOGO! Für Schüler und Schülerinnen im Berufsfeld Elektrotechnik 2. Auflage Bestellnummer 44700

2 Bildungsverlag EINS GmbH Ettore-Bugatti-Straße 6 14, Köln ISBN Copyright 2014: Bildungsverlag EINS GmbH, Köln Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vor herigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis zu 52a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungs einrichtungen.

3 3 Vorwort Die Siemens - Kleinsteuerung LOGO! gibt es nun in der Version 0BA7 und auch die Software zum Erstellen der Steuerprogramme LOGO! Soft Comfort hat die Version 7 erreicht. Wesentliche Neuerung ist dabei die Art, wie zwischen Soft- u. Hardware kommuniziert wird: per Ethernet. Natürlich wird das Einrichten der Verbindung zwischen Hard- u. Software ausführlich und anschaulich beschrieben. Es gibt aber weitere Neuerungen, die den Einsatz einer LOGO! bzw. das Arbeiten mit LOGO! weiter vereinfachen. So z. B. die Möglichkeit aus häufig vorkommenden Logikbaugruppen anwenderdefinierte Funktionen zu erstellen Siemens nennt das User Defined Function (UDF). So wird eine Steuerung noch kompakter und übersichtlicher und die Entwicklungszeit für Automatisierungslösungen im Kleinsteuerbereich kann jetzt noch weiter reduziert werden. Die Kombination einer LOGO! mit einem Textdisplay vergrößert noch einmal die Möglichkeiten einer anwenderfreundlichen, wenn nicht intuitiven Kontrolle einer Steuerung. Exemplarisch wird der Komfortzugewinn einer Erweiterung mit einem Textdisplay durchgeführt. Im Gegensatz zur ersten Auflage sind nun alle Programme in das Betriebssystem Windows 7 transferiert und auch getestet worden. Die beiliegende DVD beinhaltet unter anderem die Siemens LOGO!Soft Software (Demoversion) sowie weitere praxisnahe Anwendungsbeispiele für Handwerk und Industrie. Travenbrück/Heiligenstedten, 2014 Oliver Stange/Jan Tesch

4 4 Inhalt Vorwort Einführung Grundprinzip einer Steuerung Das EVA-Prinzip Arbeitsbeispiel: Steuerung einer Presse Verbindungsprogrammierte Steuerungen (VPS) Speicherprogrammierte Steuerungen (SPS) Sensorik und Aktorik Was sind Eingänge bzw. was liefert Eingangssignale? Was sind Ausgänge bzw. was wird angesteuert? Dokumentation einer Steuerung erstellen Technologieschema Zuordnungsliste Anschlussplan LOGO! Soft Comfort Installation und Arbeitsoberfläche Installation Kommunikation zur LOGO! herstellen Adressieren von Geräten Einstellen der Verbindung in LOGO! Soft Comfort V Arbeitsoberfläche Mit LOGO! Motoren steuern Arbeitsbeispiel: Steuerung einer Förderbandanlage Teil Betriebsarten Tippbetrieb Dauerbetrieb Selbsthaltung mit RS-Selbsthalterelais Das Abfragen von Kontakten Motoren werden geschützt Motorschutzrelais Erweiterung der Förderbandanlage Meldeleuchten einfügen Vertiefungsübung: Förderband mit zweiter Schaltstelle Vertiefungsübung: Steuerung dreier Förderbänder Zeitfunktionen in LOGO! Einschaltverzögerungen Förderband mit automatischer Anlaufverzögerung Teil Ausschaltverzögerungen Förderbandanlage mit Nachlaufzeit Vertiefungsübung: Farbspritzanlage mit Absaugeinrichtung Vertiefungsübung: Temperaturüberwachung eines Kessels

5 5 7 Zählfunktionen in LOGO! Vorwärts-/Rückwärtszähler Arbeitsbeispiel: Belüftungssteuerung einer Parkgarage Beispiellösung Belüftungssteuerung einer Parkgarage Vertiefungsübung: Gästezähler für einen Zoo Anwendungsbeispiele Motorsteuerungen Steuerung zur Drehrichtungsumkehr Wendeschützschaltungen Folgeschaltungen/Kaskadenschaltungen Steuerung zur Einschaltstrombegrenzung Stern-Dreieck-Schaltung Steuerung der Drehfrequenz mit polumschaltbaren Maschinen Projektbezogene Aufgaben aus anderen Technikbereichen Komfortable Treppenhausbeleuchtung Teil Komfortable Treppenhausbeleuchtung mit Komfortschalter Teil Jalousiesteuerung für ein Gewächshaus Wartezeitsteuerung in einer Behörde Alarmanlage in einer Schule Schwesternrufanlage Straßenbeleuchtung für ein Werksgelände Tiefgaragensteuerung Räuberschaltung für ein Einfamilienhaus Wasseraufbereitungsanlage Ausgewählte Sonderfunktionen in LOGO! Meldetexte Vertiefungsübung: Wartezeitsteuerung Teil Erweiterung der Funktion Meldetexte mit dem LOGO!-Textdisplay Programmierung und Parametrierung des LOGO! TD am Beispiel der Wasseraufbereitungsanlage Impulsgeber/Taktgeber Schieberegister Vertiefungsübung: Leuchtreklame mit Schieberegister Wochenschaltuhr Vertiefungsübung: Futtersteuerung in einer Zoohandlung Zufallsgenerator Vertiefungsübung: Reaktionstrainer mit drei Schwierigkeitsgraden LOGO! UDF und sequenzielle Steuerungen UDF User-Defined Function Sequenzielle Steuerungen Bildquellenverzeichnis

6 20 5 Mit LOGO! Motoren steuern Die Steuerung elektrischer Maschinen bzw. Motoren gehört in der Elektrotechnik zu den wesentlichen Grundaufgaben. Dabei tauchen immer wieder Elemente der Schaltungstechnik auf, die insbesondere bei der Umsetzung in ein funktionsgleiches LOGO!-Programm von Bedeutung sind. Die Wichtigsten werden hier beispielhaft vorgestellt. 5.1 Arbeitsbeispiel: Steuerung einer Förderbandanlage Teil 1 Mithilfe eines einfachen Förderbandes soll Schüttgut aus einem Silo abtransportiert werden. Zur Umsetzung dieser Steuerungsaufgabe muss aber vorher geklärt werden, auf welche Weise das Förderband betrieben werden soll. Denn es besteht die Möglichkeit, dass der Bediener einen Taster z. B. nur einmalig betätigt und den Taster dann loslässt oder einen Taster so lange gedrückt halten muss, solange das Förderband in Betrieb sein soll. Beim Loslassen soll das Förderband sofort stehen bleiben. Für beide Betriebsarten gibt es gute Gründe. Sie kommen beide im Bereich der Motorsteuerungen häufig vor und sind darum von grundsätzlicher Bedeutung. Hier werden zunächst die Unterschiede der beiden möglichen Betriebsarten gezeigt und wie sie mit LOGO! umgesetzt werden können. Technologieschema: S1 Stopp Silo S2 Start Schaltstelle Förderband Motor M 3 ~

7 26 Mit LOGO! Motoren steuern Motoren werden geschützt Motorschutzrelais Motoren müssen gegen zu hohe Ströme, die z. B. durch Überlastung der Maschine entstehen, geschützt werden. Befindet sich z. B. im Antrieb der Förderbandanlage ein Hindernis, muss die Anlage sofort gestoppt werden. Häufig geschieht die Überwachung zu hoher Ströme durch sogenannte Motorschutzrelais. Es befindet sich in der Zuleitung zum Motor, häufig unmittelbar unter dem Motorschütz. Bei einem zu hohen Strom schaltet das Relais den Steuerstromkreis einfach ab. Dadurch wird auch der Hauptstromkreis, in dem sich der Motor befindet, abgeschaltet, und der Motor bleibt so geschützt. L1 L2 F / 230 V - 50 Hz ~ L3 N PE F Q S1 1 2 S2 3 4 Q F Q1 A1 A2 M1 M 3 ~ PE Ein Motorschutzrelais verfügt in der Regel über zwei Kontakte, einen Öffner und einen Schließer. Der Öffner dient zur Unterbrechung des Steuerstromkreises. Der Schließer könnte dazu verwendet werden, eine Störung auch optisch oder akustisch anzuzeigen.

8 5.4 Erweiterung der Förderbandanlage Meldeleuchten einfügen 29 b Anschlussplan So werden die Ein- und Ausgänge nach der Erweiterung mit der LOGO! verschaltet: L+ S2 S1 F5 L-(Minus) 12/24 V L+ M I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 DC 12/24 V Input 8 x DC (I1. I2 und I7.I V) SIEMENS SD LOGO! 1 2 Q1 12 / 24 RC 1 2 Q2 X Q3 ESC OK 6ED1052-1MD00-OBA7 1 2 Q4 PE LAN MAC Adress 00-7C C7 Tx/Rx LINK L+/L1 L- Q1 A1 A2 P1 P2 Funktionsskizze/Notizen:

9 40 Zeitfunktionen in LOGO! P3 Meldeleuchte Störung Rem = off 03:00s _002_00_1.indd 40 F5 Motorschutzrelais S0 Stopp-Taster S1 Start-Taster B004 1 Rem = off RS S R Par B001 Trg T B002 B003 1 K1 Magnetventil Q1 Motorschütz c Förderband mit automatischer Anlaufverzögerung Teil 2 das fertige LOGO!-Programm 8/28/14 3:33 PM

10 49 7 Zählfunktionen in LOGO! 7.1 Vorwärts-/Rückwärtszähler In der Steuerungs- bzw. Automatisierungstechnik gehört das Zählen aller erdenklichen Gegenstände und das davon abhängige Weiterverarbeiten zu den wesentlichen Grundaufgaben. Nur durch genaue Zählvorgänge ist es möglich, z. B. Kartons exakt mit Lebensmittel zu befüllen, Tabletten in dafür vorgesehene Röhrchen oder auch Getränkeflaschen in Kisten zu verteilen. Auch Menschen müssen manchmal gezählt werden, z. B. wenn ein Kaufhaus wissen möchte, wie viel Kunden an einem Tag das Geschäft betreten haben usw. LOGO! bietet für diese Zählaufgaben eine Zählfunktion an, die die oben beschriebenen Zählaufgaben übernehmen könnte. Der Einsatz eines Vorwärts-/Rückwärtszählers soll an einem Beispiel gezeigt werden Arbeitsbeispiel: Belüftungssteuerung einer Parkgarage Funktionsbeschreibung: Die Belüftung einer Parkgarage, in der bis zu 50 Autos Platz haben, soll so gesteuert werden, dass bereits ab 30 Autos in der Garage ein zusätzlicher Lüfter für einen Abzug der Autoabgase sorgen soll. Erst wenn die Anzahl der Autos unter 20 sinkt, soll sich der Belüftungsmotor wieder abschalten. Technologieschema: P1- -Betrieb Lüfter P2- -Störung M 3~ PARKGARAGE Einfahrt Ausfahrt Lichtschranke B1 Lichtschranke B2 Weitere Funktionsanforderungen sind: Die einfahrenden Autos werden mit einer Lichtschranke B1, die ausfahrenden Autos mit einer Lichtschranke B2 erfasst (hier: jeweils Schließer-Kontakte). Wenn sich der Lüfter zuschaltet, soll der Betrieb durch eine Meldeleuchte P1 angezeigt werden.

11 50 Zählfunktionen in LOGO! Der Motor ist mit einem Motorschutzrelais geschützt. In einem Störungsfall zeigt eine Meldeleuchte P2 die Störung an. Bevor die eigentliche Steuerung realisiert werden kann, wird erst der dafür erforderliche LOGO!- Baustein angesehen, der Vorwärts-/Rückwärtszähler. Er befindet sich ebenfalls im Arbeitsbereich unter den Sonderfunktionen: Der Zähler verfügt über drei zu beschaltende Eingänge: Cnt (engl. Counter /Zähler): Gelangt ein 1-Signal an diesen Eingang, wird aufwärts oder abwärts gezählt. Die Zählrichtung ist davon abhängig, ob an dem Eingang Dir (engl. Direction /Richtung) ein 1-Signal für abwärts oder ein 0-Signal für aufwärts gelangt. Mit dem Eingang R (engl. Reset /Rücksetzen) kann der Zähler wieder auf Null zurückgesetzt werden. Über seine Blockeigenschaften (rechte Maustaste) lassen sich die Schaltgrenzen einstellen, ab der der Ausgang des Zählers 1-Signal annimmt bzw. ab welcher Ausschaltgrenze er wieder auf 0-Signal gesetzt wird. In unserem Beispiel muss die Einschaltgrenze bei 30 (Autos) liegen, da ab dieser Anzahl der Lüftermotor hinzugeschaltet werden soll. Die Ausschaltgrenze liegt bei 20 (Autos), da erst bei Unterschreiten dieser Grenze der Lüfter wieder abgeschaltet werden soll. Mit diesen Angaben können nun die Zuordnungsliste und der Anschlussplan erstellt werden.

12 56 8 Anwendungsbeispiele 8.1 Motorsteuerungen Die Steuerung elektrischer Maschinen bzw. Motoren gehört mit zu den wichtigsten Aufgabenfeldern der Elektrotechnik. Dabei lassen sich einige typische und immer wiederkehrende Steuerungsaufgaben unterscheiden, wobei zu deren Lösung prinzipiell jedoch auf immer ähnliche Steuerelemente zurückgegriffen werden kann. Eine große Hilfe besteht dabei in der Möglichkeit, diese Steuerungen mit einer Kleinsteuerung wie LOGO! besonders schnell und flexibel zu erstellen, zu simulieren und später einmal auch zu erweitern. Einige wichtige Motorsteuerungen seien hier exemplarisch vorgestellt Steuerung zur Drehrichtungsumkehr Wendeschützschaltungen Beispiel: Torsteuerung für eine Hofeinfahrt Funktionsbeschreibung: Ein Tor für eine Hofeinfahrt soll mit einem Drehstrommotor automatisch geöffnet und geschlossen werden können. Technologieschema: P1 S0 S3 S1 S2 P2 S4 M 3~ Dabei soll mit einem Taster S1 das Tor zu- und mit einem Taster S2 aufgefahren werden können. Solange das Tor in Bewegung ist, soll dies eine Rundummeldeleuchte P1 anzeigen. Ein Taster S0 kann die Bewegung jederzeit anhalten.