Ereignisdiskrete Steuerung

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1 TU Dresden V: Technische Systeme - Praktikum Datum: 09/01 Fak. EuI / ETI Prof. Dr. P. Büchner Sign.: ü Versuch 1: Ereignisdiskrete Steuerung Versuchsziel: Im Versuch werden Grundaufgaben von Schützensteuerungen und SPS untersucht und daraus abgeleitete einfache Steuerschaltungen entworfen und erprobt. Versuchsgrundlagen: Signalbegriff und spezielle binäre (logische) Signale Grundgesetze der logischen Verknüpfung kontaktbehaftete Eingabeglieder und ihre Betätigung (Taster, Schalter) Aufbau von Relais und Schützen (agnetkreis, Kontaktarten) Stromlaufplandarstellung nach DI für Haupt- und Steuerstromkreise öglichkeiten zurzeitverzögerung in Relaissteuerungen Umsetzung einfacher Steueraufgaben in Stromlaufpläne (Selbsthaltung, dominierend EI, dominierend AUS, Verriegelung) Änderung der Drehrichtung von Asynchronmaschinen Steuerungsmöglichkeiten von Drehstrom-Asynchronmaschinen (z.b. Stern-Dreieck-Umschaltung) Aufbau und Wirkungsweise von speicherprogrammierbaren Steuerungen iteratur: - Büchner, P.: Skript Technische Systeme - Weinert, J.: Schaltungszeichnen in der elektrischen Energietechnik, 6. Auflage. ünchen: Hanser-Verlag 1991 Vorbereitungsaufgaben: 1. achen Sie sich mit den Versuchsgrundlagen vertraut. Die Kenntnisse sind im Eingangstest nachzuweisen. 2. Erläutern Sie die Besonderheiten und skizzieren Sie je einen typischen Signalverlauf für ein analoges kontinuierliches Signal, ein binäres kontinuierliches Signal und ein binäres zeitdiskretes Signal. 3. Erläutern Sie den Unterschied zwischen einem Schütz und einem Relais. 4. Erläutern Sie den Unterschied zwischen einem Taster und einem Schalter. 5. Entwerfen Sie die Druckknopfsteuerung für ein Schütz mit Selbsthaltung und den Tastern "EI" und "AUS". Erläutern Sie den Unterschied zwischen einer Steuerung mit dominierendem EI- oder AUS-Verhalten. 6. Was versteht man unter der "Verriegelung" zweier oder mehrerer Schütze oder Relais? 7. Entwerfen Sie eine "Wendeschützschaltung" (Steuerung eines Drehstrommotors für Rechtsund inkslauf durch Drehfeldrichtungsumkehr). 8. Realisieren Sie die unter 7. formulierte Aufgabe mit einer SPS.

2 TU Dresden V: Technische Systeme - Praktikum Datum: 09/01 Fak. EuI / ETI Prof. Dr. P. Büchner Sign.: ü Hinweise zum Versuch - Um Kurzschlüsse zu vermeiden, sind eistungs- und Steuerkreis möglichst separat zu testen. - Für die Aufgaben 1 bis 3 (Schützensteuerung) sind die Stromlaufpläne der Steuerschaltungen zu Beginn des Praktikums vorzulegen und danach die Steuerungen aufzubauen. - Bei der Programmentwicklung für die SPS bieten sich folgende Arbeitsschritte an: Arbeitsschritt Beispiel E3: Einschalten Ausgang 1, Rechtslauf, Formulieren der Aufgabenstellung mit Selbsthaltung E4: Ausschalten (dominierend) Eingangssignale Ausgangssignal Aufstellen der Schaltbelegungstabelle E3 E (für die Selbsthaltung ist die Auswertung des Ausgangssignals notwendig) Ablesen der Funktionsgleichung E3 E4 E3 E4 E3 E4 Vereinfachen der Funktionsgleichung Erstellen des SPS-Programms (vgl. Hinweise und Regeln für Anweisungslisten) A 1 E 3 A 1 E 3 A 1 E 3 A 1 E4 A 1 A 1 E 3 A 1 E4 UE3 E3 E4 O UE4 =

3 TU Dresden V: Technische Systeme - Praktikum Datum: 09/01 Fak. EuI / ETI Prof. Dr. P. Büchner Sign.: ü Schaltbild des Versuches und verfügbare Steuerungselemente Taster 1 EI 1 AUS U1 2 V1 3~ 3 Drehstromnetz 230 / 400 V 50 Hz EI 2 W1 U2, V2, W2 1 x etzanschluss 2 x Taster (1 x 220 V, 1 x 24 V) 1 x Asynchronmotor 1 Relais K A2 K A x Schütz 3 x Hilfsrelais (1 x neutral, 1 x zwei ampen (farbig) 1 x ansprechverzögert, 1 x rückfallverzögert) Input Output V B1 B2 PF D1 D2 24 V 2 ~ _ A2 1 x Speicherprogrammierbare Steuerung 1 x Getriebemotor

4 TU Dresden V: Technische Systeme - Praktikum Datum: 09/01 Fak. EuI / ETI Prof. Dr. P. Büchner Sign.: ü Schaltung für die Aufgaben 4 und 5: eistungskreis: 1 K1 K2 Rechtslauf inkslauf D1 Steuerkreis: A2 D2 Achtung! Für Eingänge generell nur rote eitungen verwenden. 1 B1 B2 EI AUS E1 E2 E3 E4 PF UB 24 V! 2 SPS A2 A3 A4 K2 inkslauf K1 Rechtslauf

5 TU Dresden V: Technische Systeme - Praktikum Datum: 09/01 Fak. EuI / ETI Prof. Dr. P. Büchner Sign.: ü Programmierung der SPS Befehlssatz (Auszug) Operationsart Operation Verknüpfung U U O O U( O( ) ) Ausgabe = = S R Zeit- und =T Zähl- = Operationen =I Programmorganisation SW O Wirkung UD-Verknüpfung UD-Verknüpfung, Signalabfrage negiert ODER-Verknüpfung ODER-Verknüpfung, Signalabfrage negiert UD-Verknüpfung mit Klammerausdruck ODER-Verknüpfung mit Klammerausdruck Klammer zu Klammer zu, Klammerausdruck negiert Zuweisung Zuweisung negiert Speicher setzen Speicher rücksetzen Zeit-Eingang Zähler-Sollwertübernahme (öschen) Zähler-Eingang Sprung bei Speicherinhalt 1 leere Operation (Platzhalter) Programmende ögliche Operanden Für alle Verknüpfungen: - Eingänge, - Ausgänge, - erker, - Zeiten, - Zähler Für alle Ausgaben: - Ausgänge, - erker Adressnummern der Zeiten bzw. Zähler Zeilennummer (1..896) kein Operand kein Operand Operanden Eingänge: E1... E24 Ausgänge:... 6 erker: Zähler: Z1... Z16 Zeiten: T1... T8 Zeitadressen mit Grundtakt 100 ms T9... T16 Zeitadressen mit Grundtakt 25 ms Hinweise und Regeln für Anweisungslisten - Der Prozessor bildet bei Verknüpfungen nach jeder Anweisung ein internes Zwischenergebnis und verknüpft dies mit der folgenden Anweisung. - Zu Beginn des Programms ist der Speicherinhalt auf 1 gesetzt (normiert). Deshalb muss jede Anweisungsliste mit der Operation U beginnen. - ach Anweisungen mit den Operationen U(, O(, =, =, =T, =I, =, S, R, SW und wird der Speicher ebenfalls auf 1 gesetzt (normiert), so dass die nachfolgende Operation mit U beginnen muss. - Eine UD vor ODER Priorität kennt die SPS nicht. Die Priorität kann durch Verwendung von Klammern oder Zwischenspeichern (erkern) realisiert werden. Jede Anweisungsliste muss mit abgeschlossen werden.

6 TU Dresden V: Technische Systeme - Praktikum Datum: 09/01 Fak. EuI / ETI Prof. Dr. P. Büchner Sign.: ü Versuchsaufgaben 1. Selbsthalteschaltung mit "EI"- und "AUS"-Kommando Ein Schütz soll eine ampe steuern. Entwerfen Sie eine Steuerschaltung, die folgende Funktionen erfüllt: Taster EI 1 : Einschalten des Schützes mit Selbsthaltung Taster EI 2 : Einschalten des Schützes ohne Selbsthaltung ( Tippbetrieb ) Taster AUS :Ausschalten des Schützes (dominierend!) Erproben Sie die Steuerung bei ormalbetrieb und bei Fehlbedienung von Tastenkombinationen. Verändern Sie ihre Steuerschaltung so, dass die gleiche prinzipielle Funktion erreicht wird, aber bei Fehlbedienung der Tasten die Steuerung dominierend "EI" bewirkt. 2. Verzögerungsschaltung mit Zeitrelais Zwei ampen H1 und H2 sollen über je ein Schütz so gesteuert werden, dass die erste ampe mit dem "EI 1"-Taster sofort angesteuert wird, die zweite ampe jedoch erst nach einer einstellbaren Verzögerungszeit selbsttätig zu leuchten anfängt. it dem "AUS"-Taster soll die Schaltung jederzeit dominierend ausgeschaltet werden können. odifizieren Sie Ihre Schaltung so, dass mit dem Einschalten der ampe H2 die ampe H1 automatisch verlöscht. 3. Wendeschützschaltung (Drehrichtungsumkehr einer Asynchronmaschine) Die Drehrichtungsumkehr einer Asynchronmaschine erfolgt durch Vertauschen zweier Anschlüsse am otors. Entwerfen Sie die Stromlaufpläne für den Haupt- und Steuerstromkreis mit folgenden Funktionen: Taster EI 1 : Taster EI 2 : Taster "AUS": Einschalten inkslauf Einschalten Rechtslauf Ausschalten (dominierend) Bauen Sie zunächst nur die Steuerschaltung auf und erproben Sie die Funktionsfähigkeit. Gewährleisten Sie, dass die Drehrichtungsumkehr nur über den Zwischenschritt AUS möglich ist (gegenseitige Verriegelung der Schütze). Ergänzen Sie die Schaltung durch Anschluss des Asynchronmotors und führen Sie die Funktionsfähigkeit dem Versuchsleiter vor.

7 TU Dresden V: Technische Systeme - Praktikum Datum: 09/01 Fak. EuI / ETI Prof. Dr. P. Büchner Sign.: ü Steuerung eines Getriebemotors mit SPS Ein Getriebemotor ist als Universalmotor (Reihenschlussmaschine) ausgeführt. Die Drehrichtung kann durch Umpolen der Feld- oder der Ankerwicklung erreicht werden. Dies erfolgt über zwei Schütze, die von einer SPS angesteuert werden. Als Eingangsgrößen für die SPS sollen die Signale der beiden Endtaster B1 und B2 sowie eines "EI"- und eines "AUS"-Tasters ausgewertet werden. Bauen Sie eine Steuerung auf, die folgenden Funktionen erfüllt: - Einschalten des otors über einen Taster "EI" für Rechtslauf. - Umschalten der Drehrichtung jeweils bei Betätigung des entsprechenden Endtasters durch den otor. - Der Taster "AUS" soll den Betrieb jederzeit unterbrechen können. Gehen Sie dabei in folgenden Schritten vor: - Bauen Sie den eistungskreises entsprechend der Schaltung von Seite 4 auf und testen Sie diese - Verdrahten Sie die Schaltung des Steuerkreises - Testen Sie zunächst die Funktion der Gesamtschaltung, indem Sie das Beispielprogramm von Seite 2 eingeben - Entwickeln Sie ein SPS-Programm, das die oben angegebene Funktion erfüllt und testen Sie dies - Ergänzen Sie das Programm so, dass Rechts- bzw. inkslauf durch jeweils eine Glühlampe angezeigt werden. 5. Zusatzaufgabe Verändern Sie das Programm der SPS gegenüber Aufgabe 4 so, dass alternativ folgende Funktionen zusätzlich realisiert werden: - Verzögerung von Signalen Bei jeder Drehrichtungsumkehr soll eine Pausenzeit von 3 s eingehalten werden. Stillstand und Betrieb des otors sollen mit verschiedenfarbigen ampen signalisiert werden. - Zählen von Signalen Der otor soll, mit Rechtslauf beginnend, jeweils drei volle Umdrehungen ausführen und anschließend die Drehrichtung umkehren. Der Ablauf der jeweils 3. Umdrehung soll optisch signalisiert werden. - Speicherung von Signalen ach Betätigung des "AUS"-Tasters in einem beliebigen Betriebszustand soll das Regime noch solange abgearbeitet werden, bis eine definierte Endstellung am Taster B1 erreicht ist. Das gespeicherte "AUS"-Signal ist optisch zu signalisieren.

8 TU Dresden V: Technische Systeme - Praktikum Datum: 09/01 Fak. EuI / ETI Prof. Dr. P. Büchner Sign.: ü Speicherprogrammierbare Steuerung ODICO A Blockschaltbild