Steuerungen in der Mechatronik

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1 Steuerungstechnik Inhaltsverzeichnis Steuerungstechnik... Grundbegriffe Was bedeutet steuern? Analog - Digital - Binär Steuerungen mit binären Signalen Digitale Grundverknüpfungen Schaltung nach Funktionsgleichung (3 Eingänge, Ausgang) Schaltung nach Funktionsgleichung (3 Eingänge, 2 Ausgänge) Entwurf einer Schaltung aus Grundelementen: Wechselschaltung Disjunktive Normalform: eine systematische Lösungsmöglichkeit Prüf- und Sicherheitsschaltung (Übung) Majoritätsschaltung: 2-aus-3-Schaltung (Übung) Schaltungsvereinfachung Schaltungsvereinfachung mit dem KV-Diagramm Regeln zur Vereinfachung mit dem KV-Diagramm Übungen Schaltungsvereinfachung Leuchtpunktanzeige (Übung) Leuchtbandanzeige, "Thermometercode" (Übung) Teichbefüllungssteuerung (Übung) Zahlensysteme Windrichtungsanzeige für Windkraftanlage (Übung) Sturmsicherung für eine Windkraftanlage (Übung) Umsetzung von analogen in digitale Signale und umgekehrt Digital-Analog-Umsetzer Analog-Digital-Umsetzer Komparator (Schwellwertschalter) ohne Hysterese Komparator (Schwellwertschalter) mit Hysterese (Schmitt-Trigger) Analoger Schwellwertschalter (Komparator) in LOGO Analoger Schadstoffmelder (Übung) Schadstoffkonzentrationsanzeige mit 3 Stufen (Übung) Bit-Analog-Digital-Umsetzer aufgebaut aus 4 Schwellwertschaltern Pumpensteuerung für thermische Solaranlage (Übung) Jalousiesteuerung (Übung) Temperaturmessung mit PT und Messverstärker (Übung) Heizungsregelung mit 2-Punkt-Regler (Übung) Heizungs-Zweipunktregeler mit Temperaturvorwahl am Poti Fernschalten der Heizung mit dem Smartphone (Übung) Speichern von Informationen Erklärung des Begriffs Speichern am Beispiel Fahrstuhlanforderung...39 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite von 76

2 4.2 RS-Flipflop RS-Flipflop aus Grundgattern Funktionsbaustein RS-Flipflop Selektive Bandweiche Milchanlage Reaktionstester Straßenbahn Zeitgeber, Timer Einschaltverzögerung Logo-Ausschaltverzögerung Norm-Ausschaltverzögerung Lauflicht mit Norm-Ausschaltverzögerungen Automatisches Lauflicht Einfache Ampelsteuerung Fußgänger-Ampel Fußgänger-Bedarfsampel Prinzip von Ablaufsteuerungen Funktion einer Schrittkette Grafische Ablaufdarstellung einer einfachen Befüllung Zugehöriges Zeitablaufdiagramm: einfache Befüllung Schaltung aufgebaut in LOGO Ablaufsteuerung einer Waschstraße Aufgaben Ablaufdarstellung Waschstraße Zeitablaufdiagramm Waschstraße Waschstraße Steuerungsschaltung mit Schrittkette aus RS-Flipflops Schrittkette Waschstraße in LOGO Schaltwerk für eine Waschmaschine Aufgaben Ablaufdarstellung Waschmaschine Zeitablaufdiagramm Waschmaschine Erklärung der Funktion des Zeitgebers (Timers) Schrittkette Waschmschine, realisiert mit LOGO Schwimmbecken mit Sonnenkollektorheizung Technologieschema Gewünschter Ablauf Aufgaben Ablaufdarstellung Zeitablaufdiagramm Schrittkette in LOGO mit analoger Temperaturmessung und Meldetexten...64 Mischanlage Technologieschema Gewünschter Ablauf Aufgaben Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 2 von 76

3 .4 Zusatzaufgabe Ablaufdarstellung Zeitablaufdiagramm Mischanlage Schrittkette mit 3 Schritten in LOGO Mischanlage Schrittkette mit 4 Schritten in LOGO Mischanlage mit analogem Füllstandssensor des Mischbehälters...7 In Arbeit! Letzte Aktualisierung Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 3 von 76

4 Grundbegriffe. Was bedeutet steuern? Sensoren Eingabe Steuerung Aktoren Verarbeitung Ausgabe Abhängig von den Eingangsgrößen, die Sensoren liefern werden, werden Ausgangsgrößen mit Hilfe von Aktoren beeinflusst. Die Eingangs- und Ausgangsgrößen können analog oder digital sein... Beispiele für Sensoren Schalter, Taster Temperatursensor Drucksensor Helligkeitssensor Bewegungssensor..2 Beispiele für Steuerungen Fahrstuhlsteuerung, Garagentorsteuerung Ampelsteuerung, Treppenhauslicht Waschmaschinensteuerung Heizungssteuerung Ausrichtung einer Windkraftanlage Automatisches Mischen eines Stoffes Abfüllanlage..3 Beispiele für Aktoren Motor, Lüfter, Ventilator Pumpe, Ventil Beleuchtung Heizung..4 Beispiel für ein einfaches Steuerungssystem 24V 24V 24V 24V LogoKleinsteuerung GND Eingabe Verarbeitung Ausgabe Zwei Schalter sind an eine Logo-Kleinsteuerung angeschlossen und schalten über zwei Relaiskontakte zwei 24V- oder 23V-Lampen. Die Kleinsteuerung benötigt eine Versorgungsspannung, damit in ihr ein Programm abgearbeitet werden kann. An den Ausgängen verwendet man oft Relaiskontakte. Dann kann man den Verbraucher und die Versorgungsspannung frei wählen. Die Relaiskontakte schließen dann einen vollständigen Stromkreis. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 4 von 76

5 .2 Analog - Digital - Binär Steuerungen arbeiten mit analogen und digitalen Signalen..2. Analog Es sind unendlich viele Zwischenwerte sind möglich. Beispiel: Spannung zwischen V und V Eine Uhr mit mechanischen Zeigern ist eine Analoguhr..2.2 Digital Es sind abzählbar viele Zustände möglich. Beispiel. Analoge Musik und Sprache wird vor der Speicherung im PC / Handy / MP3Player / CD digitalisiert in 256 (8-Bit) oder (6-Bit) Spannungswerte Farben auf dem PC-Bildschirm oder im Foto werden in abzählbar viele Abstufungen digitalisiert (z.b. 8, 6, 24 Bit).2.3 Binär (boolean) Zwei digitale Zustände bezeichnet man als binär. Logisch = High (H) = wahr = true Logisch = Low (L) = falsch = false In einer Steuerung verwendet man z.b. binäre Signale: Taster am Eingang nicht gedrückt (V) -> Low -> Taster am Eingang gedrückt (24V) -> High -> -> Kontakt am Ausgang geschlossen -> Lampe leuchtet -> Kontakt am Ausgang offen -> Lampe leuchtet nicht Zunächst beschäftigen wir uns mit digitalen Steuerungen. Obwohl diese nur 2 Zustände kennt, bezeichnet man sie nicht als Binärtechnik, sondern als Digitaltechnik. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 5 von 76

6 Steuerungen in der Umwelttechnik 2 Steuerungen mit binären Signalen 2. Digitale Grundverknüpfungen Funktionsgleichung Symbol NOT (Negation) NICHT A Y B Y Y B Steuerungstechnik-Mech25.odt in Worten A Y Y=AB Y = A AND B Y=A B Y = A B B A Y Nur wenn alle beschalteten Eingänge sind, wird der Ausgang eins (LED leuchtet). Y=A+B Y = A OR B Y=A+B Y = A B B A Y Wenn mindestens ein beschalteter Eingang ist, wird der Ausgang. OR (Disjunktion) ODER A Funktionstabelle Y =!A Y = NOT A Y = /A Y= A AND (Konjunktion) UND A Symbol in LOGO Eingänge: I Ausgänge: Q Amerikanische Darstellung z.b. Labview Wenn der Schalter am Eingang aus ist, leuchtet die LED aus Ausgang und umgekehrt. 6 von 76

7 Steuerungen in der Umwelttechnik NAND A B A Y B A Y Y=A$B Y = A XOR B Y = A*/B + /A*B Y = A B B A Y Nur wenn genau ein Eingang ist, wird der Ausgang. (nur 2 Eingänge möglich) Y = A!$ B Y = A XNOR B Y = A*B + /A*/B Y = A B B A Y Wenn die Eingänge gleich sind, wird der Ausgang. (nur 2 Eingänge möglich) Y =!(A B) B Y = NOT(A AND B) Y NOR Y = /(A B) Y = A B Y =!(A + B) A Y = NOT (A AND B) Y B Y = /(A + B) Y = A B XOR (Antivalenz) A B = Y XNOR (Äquivalenz) A B = Y UND / ODER / NAND / NOR XOR und NXOR Steuerungstechnik-Mech25.odt Wie ein UND, dessen Ausgang invertiert ist. Ausgang wird, sobald mindestens ein Eingang ist. Wie ein ODER, mit invertiertem Ausgang. Ausgang wird, wenn alle Eingänge sind. Verknüpfungen können beliebig viele Eingänge haben.... nur 2 Eingänge. 7 von 76

8 2.2 Schaltung nach Funktionsgleichung (3 Eingänge, Ausgang) Eingänge: 3 Schalter I bis I3 Ausgänge: 2 LEDs Q und Q2 Aufgaben: Bauen Sie folgende Schaltungen mit der LOGO!-Steuerung auf: Q = / I * I2 * / I3 (sprich: NICHT I UND I2 UND NICHT I3) Q2 = I * / I2 * / I3 (sprich: I UND NICHT I2 UND NICHT I3) Vervollständigen Sie die Funktionstabelle Erklären Sie in Worten, in welchen Fällen die LEDs Q und Q2 leuchten. Schaltung und Funktionstabelle: I3 I2 I Q Q2 Erklärungen: Q leuchtet, wenn die beschalteten Eingänge der UND-Verknüpfung eins werden. Da I und I3 vor der UND-Verknüpfung invertiert werden leuchtet Q wenn I = ist und I2 = ist und I3 = ist. Setzt man genau diese Kombination in die Gleichung Q = / I * I2 * / I3 ein, Q = / * * / = * * so erhält man Q =. Zusammenfassung: Q = / I * I2 * / I3 Q wird wenn I = UND I2 = UND I3 = ist. Q2 leuchtet, wenn die beschalteten Eingänge der UND-Verknüpfung eins werden. Da I2 und I3 vor der UND-Verknüpfung invertiert werden leuchtet Q2 wenn I = ist und I2 = ist und I3 = ist. Setzt man genau diese Kombination in die Gleichung Q2 = I * / I2 * / I3 ein, Q2 = * / * / = * * so erhält man Q2 =. Zusammenfassung: Q2 = I * / I2 * / I3 Q2 wird wenn I = UND I2 = UND I3 = ist. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 8 von 76

9 2.3 Schaltung nach Funktionsgleichung (3 Eingänge, 2 Ausgänge) Eingänge: 3 Schalter I bis I3 Ausgänge: 2 LEDs Q und Q2 Aufgaben: Bauen Sie folgende Schaltungen mit der LOGO!-Steuerung auf: Q = / I * I2 (sprich: NICHT I UND I2 + I * I3 ODER I UND I3) Q2 = I * / I2 + / I3 Vervollständigen Sie die Funktionstabelle Erklären Sie in Worten, in welchen Fällen die LEDs Q und Q2 leuchten. Schaltung und Funktionstabellen: Erklärungen Q = / I * I2 + I * I3 I3 I2 I Q Q2 I3 I2 I Q Q2 Q wird wenn ( I = UND I2 = ) werden, I3 ist dabei gleichgültig ( oder ) ODER wenn (I = UND I3 = ) werden, I2 ist dabei gleichgültig ( oder ). Weil bei beiden UND-Verknüpfungen nur 2 der 3 Eingänge angeschlossen werden, ist der Zustand des 3. Eingang gleichgültig. Dies sind jeweils 2 Zeilen in der Funktionstabelle! Erklärungen Q2 = I * / I2 + / I3 Q2 wird wenn (I = UND I2 = ) werden, I3 ist dabei gleichgültig ( oder ) ODER wenn I3 = wird, I und I2 sind dabei gleichgültig ( oder ) Bei I * / I2 ist der Zustand von I3 gleichgültig -> 2 Fälle in der Funktionstabelle Bei / I3 werden I und I2 nicht abgefragt -> gleichgültig -> 4 Fälle in der Tabelle Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 9 von 76

10 2.4 Entwurf einer Schaltung aus Grundelementen: Wechselschaltung Eingänge: 2 Schalter Ausgänge: Beleuchtung Aufgabe: Wenn beide Schalter aus sind, soll die Lampe aus sein. Wenn man einen Schalter umschaltet, soll die Lampe ihren Zustand ändern. (Ändern: Wenn die Lampe an war, soll sie aus gehen und umgekehrt). Erstellen Sie die Funktionstabelle. I2 I Q Bauen Sie die Schaltung ausschließlich aus beliebig vielen digitalen Grundbausteinen UND, ODER, NICHT auf. Hilfestellung: Wir zerlegen das Problem in 2 Schritte: Für jede Zeile, in welcher der Ausgang wird, erstellen wir zunächst eine eigene Schaltung: Fall Zeile 2: I2 I Q Je Schaltung für Zeile 2 und Zeile3 Die Schaltung für den 2. Fall, in welcher der Ausgang wird sieht so aus Fall Zeile 3: I2 I Q2 Zusammenfassen: Fall Zeile 2 oder Zeile3 tritt auf: Nun fassen wir beide Fälle zusammen: Die Lampe soll angehen, wenn der Fall Zeile 2 oder Zeile 3 eintritt: Dies ist die Lösung! abgelesene Funktionsgleichung: Q = (I * /I2) + (/I * I2) Steuerungstechnik-Mech25.odt ; wobei * UND, AND; + ODER, OR ; / NICHT, NOT Seite von 76

11 2.5 Disjunktive Normalform: eine systematische Lösungsmöglichkeit Aufgabe wie oben: Wechselschaltung I2 I Q (/ I2 * I) (I2 * / I) abgelesen: Q = (/ I2 * I) + (I2 * / I), dies ist exakt die Lösung aus 2.2! 2.5. Vorgehen beim Ablesen der Funktionsgleichung aus der Funktionstabelle Funktionstabelle erstellen Für jede Zeile, in der unter dem Ausgang eine steht, wird eine UND-Verknüpfung aller Eingänge erstellt, dabei werden alle Eingänge invertiert, bei denen in der Zeile eine steht. Am Schluß werden alle UND-Verknüpfungen mit einem ODER zusammengefasst Schaltung nach disjunktiver Normalform Man erhält mit dieser Lösungsmethode immer eine Schaltung, die nach dem gleichen Muster aufgebaut ist. zunächst werden die Eingänge invertiert oder nicht invertiert dann werden die Eingänge auf UND-Verknüpfungen geführt anschließend werden die Ausgänge der UND-Verknüpfungen mit ODER verknüpft Q = (/ I2 * I) + (I2 * / I) I2 I NICHT Q UND ODER Versuchen Sie in Zukunft die Schaltungen in LOGO auch immer nach diesem "Muster" zu zeichnen. Dies erhöht die Übersicht und macht die Schaltungen verständlicher. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite von 76

12 2.6 Prüf- und Sicherheitsschaltung (Übung) Eingänge: 2 Schalter (binäre Sensoren) Ausgänge: rote Anzeige-LED, grüne Anzeige-LED Aufgabe : In einer sicherheitsrelevanten Steuerung werden Sensoren, die dasselbe messen, zwei- oder dreifach ausgeführt. Hier soll überprüft werden, ob 2 Sensoren das gleiche Signal liefern. Die grüne LED soll angehen, wenn die Sensoren das gleiche Signal liefern. Geben Sie die Funktionstabelle, die disjunktiven Normalformen und die in LOGO aufgebaute Schaltung an. Aufgabe 2: zusätzliche Schaltung! Die rote LED soll angehen wenn die Sensoren unterschiedliche Signale liefern. Lösung: I2 I rot Steuerungstechnik-Mech25.odt grün grün = (/ I2 * / I ) + ( I2 * I ) rot = (/ I2 * I ) + ( I2 * / I ) (wie Aufg 2.2) einfacher: rot = / grün Denkweise: rot geht an, wenn grün aus. Seite 2 von 76

13 2.7 Majoritätsschaltung: 2-aus-3-Schaltung (Übung) Eingänge: 3 Schalter (binäre Sensoren) Ausgänge: grüne Anzeige-LED, gelbe Anzeige-LED Aufgabe: Wenn mindestens 2 Sensoren H-Signal zeigen, leuchtet die gelbe LED. (Dies ist die Majoritätsschaltung. Majorität = Mehrheit) Wenn alle 3 Sensoren H-Signal zeigen, leuchtet zusätzlich die grüne LED. Lösung: I3 I2 I Steuerungstechnik-Mech25.odt Gelb Grün Gelb = (/ I3 * I2 * I) + (I3 * / I2 * I) + (I3 * I2 * / I) + (I3 * I2 * I) Grün = (I3 * I2 * I) Seite 3 von 76

14 2.8 Schaltungsvereinfachung Durch Überlegung erkennt man, dass sich die Majoritätsschaltung auch mit UNDVerknüpfungen aufbauen lässt, die nur 2 Eingänge besitzen: Q = (I2 * I) + (I3 * I) + (I3 * I2) Ursprüngliche Schaltung (disjunktive Normalform) I3 I I2 Vereinfachte Schaltung I3 I2 I Q Q Es muss demnach eine systematische Möglichkeit geben, die Schaltung zu vereinfachen. Erklärung, warum sich diese Schaltung vereinfachen lässt: Vorgehen: ) Evtentuell erweitern, 2) vereinfachen durch Zusammenfassung: Gelb = (/I3 * I2 * I) + (I3 * /I2 * I) + (I3 * I2 * /I) + (I3 * I2 * I) Gelb = (/I3 * I2 * I) + (I3 * /I2 * I) + (I3 * I2 * /I) + (I3 * I2 * I) + (I3 * I2 * I) + (I3 * I2 * I) Gelb = (I2 * I) + (I3 * I) + (I3 * I2 ) Prinzip der Vereinfachung: unterscheiden sich 2 Terme nur durch eine Variable, so kann man sie zusammenfassen: z.b. (/I3 * I2 * I) + (I3 * I2 * I) unterscheiden sich nur durch I3 Bei der Zusammenfassung wird daraus (I2 * I) Regeln: y = (a * b) lässt sich erweitern zu y = (a * b) + (a * b) + (a * b) usw. y = (a * b) + (a * /b) lässt sich vereinfachen zu y = a y = (a * b * c) + (a * b * /c) lässt sich verienfachen zu y = (a * b) Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 4 von 76

15 2.9 Schaltungsvereinfachung mit dem KV-Diagramm Eingänge Nr 2 3 b a Q Eingänge Nr c b a Q Eingänge Nr d c b a Q Regeln zur Vereinfachung mit dem KV-Diagramm I I I4 I3 Das KV-Diagramm hat so viele Felder wie Zeilen in der Funktionstabelle. Für jeden Ausgang ein KV-Diagramm verwenden. Nummerierung darf nur verwendet werden, wenn die Reihenfolge der Eingänge (I4,I3,I2,I) in der Funktionstabelle mit der Beschriftung des KV-Diagramms übereinstimmen (oberhalb links I, linke Seite oben I2, unten Mitte I3, rechts Mitte I4). Zusammengefasste Blöcke bestehen aus,2,4,8,... Einsen. Je größer der Block ist, desto größer ist die Vereinfachung. Die Blöcke müssen symmetrisch zu eingezeichneten Linien des KV-Diagramms sein. Jede Eins muss mindestens einmal berücksichtigt werden, dürfen aber in mehreren Blöcken vorkommen. Innerhalb eines Block steht UND Die Blöcke werden ODER-verknüpft +. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 5 von 76

16 2. Übungen Schaltungsvereinfachung a b a b c c a a b b d c c a b d a c Steuerungstechnik-Mech25.odt b d d c Seite 6 von 76

17 2.2 Leuchtpunktanzeige (Übung) Mit drei Meldern (A, B, C) wird die Konzentration an Schadstoffen gemessen. Es ist eine Leuchtpunkt-Anzeige nach folgendem Muster zu entwerfen: Wenn genau ein Melder H-Signal zeigt, geht Lampe L an. Wenn genau zwei Melder H-Signal zeigen, geht Lampe L2 an. Wenn genau drei Melder H-Signal zeigen, geht Lampe L3 an. E L3 E2 L2 Logik L E3 Leuchtpunkt-Anzeige 3 Melder Lösung: E3 E2 E L L2 L3 abgelesen aus Funktionstabelle: L = (/E3 * /E2 * E) + (/E3 * E2 * /E) + (E3 * /E2 * /E) L2 = (/E3 * E2 * E) + (E3 * /E2 * E) + (E3 * E2 * /E) L3 = (E3 * E2 * E) mithilfe der Gleichungen die nebenstehende Schaltung aufgebaut: Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 7 von 76

18 2.3 Leuchtbandanzeige, "Thermometercode" (Übung) Mit drei Meldern (A, B, C) wird die Konzentration an Schadstoffen gemessen. Es ist eine Leuchtband-Anzeige nach folgendem Muster zu entwerfen: Wenn mindestens ein Melder H-Signal zeigt, geht Lampe L an. Wenn mindestens zwei Melder H-Signal zeigen, geht zusätzlich L2 an. Wenn mindestens drei Melder H-Signal zeigen, geht zusätzlich L3 an. Wenn alle Melder H-Signal zeigen, gehen alle Lampen an. E L3 E2 L2 Logik L E3 Leuchtpunkt-Anzeige 3 Melder Lösung: E3 E2 E L L2 L3 L = E + E2 + E3 L2 = (E * E2) + (E * E3) + (E2 * E3) Gleiche Schaltung wie bei Majoritätsschaltung, 2-aus-3-Schaltung! L3 = E * E2 * E3 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 8 von 76

19 2.4 Teichbefüllungssteuerung (Übung) Als Amphibienfreunde wollen wir das Überleben der Frösche im Gartenteich sichern und entwickeln eine Steuerung zur Befüllung eines Froschteiches mit zwei Pumpen. Pumpe P Pumpe P2 Sensor C Sensor B Sensor A Die Sensoren liefern Signal wenn das Wasser sie erreicht bzw. Signal, wenn kein Wasser am Sensor ist. Befindet sich der Wasserstand unterhalb des Sensors A, dann müssen beide Pumpen laufen. Befindet sich der Wasserstand zwischen den Sensoren A und B darf nur Pumpe laufen. Befindet sich der Wasserstand zwischen den Sensoren B und C darf nur Pumpe 2 laufen. Erreicht der Wasserstand den Sensor C oder höher darf keine der Pumpen in Betrieb sein. Wenn die Sensoren einen Zustand melden, der nicht möglich ist ("schwebendes Wasser"), gehen beide Pumpen aus und ein Warnsignal ertönt. Eingänge: C, B, A Ausgänge: P, P2, W Lösung: C B A P P2 W P = (/C * /B) vereinfacht von P = (/C * /B * A) + (/C * /B * /A) P2 = (/C * /B * /A) + (/C * B * A) W = (B * /A) + (C * /B) vereinfacht von W = (/C * B * /A) + (C * B * /A) + (C * /B * A) + (C * /B * /A) Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 9 von 76

20 2.5 Zahlensysteme 2.5. Dezimalzahl Zahlenvorrat: Ziffern bis 9 Basis: Ziffern Wertigkeit Dezimalzahl Bedeutet: 2 * + * + 4 * + 8 * Dualzahl (binär) und Umwandlung von Dual- in Dezimalzahl Zahlenvorrat: Ziffern und Basis: 2 2 Ziffern Wertigkeit Dualzahl Bedeutet: *28 + *64 + *32 + *6 + *8 + *4 + *2 +* = 23dez Beispiel Dualzahl: mov p,#b Umwandlung von Dezimal- in Dualzahl 23dez =?dual Wertigkeit Dualzahl???????? X X X -2 - Wertigkeit Dualzahl Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 2 von 76

21 2.5.4 Hexadezimal (Sedezimal) Zahlenvorrat: Ziffern bis 9, A bis F Basis: 6 6 Ziffern Wertigkeit Dezimalzahl A F Bedeutet: * * A * 6 + F = * * * = 427dez Umwandlung Dualzahl Hexadezimalzahl Dezimal Wertigkeit 23 umgewandelt in Dualzahl: Dualzahl Wertigkeit für Umwandlung in Hexadezimalzahl Hexadezimalzahl C B Wertigkeit Hexzahl Umwandlung Hexadezimalzahl in Dezimalzahl CBhex = C * 6 + B * = 2 * 6 + * = 23dez Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 2 von 76

22 2.6 Windrichtungsanzeige für Windkraftanlage (Übung) D D2 D4 Steuerung N S W O Windrichtungs- Dualzahl Erfassung WindrichtungsAnzeige Dualzahl Anzeige Dezimalzahl Himmelsrichtung D4 D2 D N O S N NO 2 O 3 SO 4 S 5 SW 6 W 7 NW W Die Ansteuerung einer Windrichtungsanzeige für eine Windkraftanlage wird entworfen. Ein Sensor erfasst 8 verschiedene Positionen und liefert auf 3 Leitungen die als Dualzahl kodierte Himmelsrichtung. Wir legen fest: Norden =, Nordosten =, Osten = 2 usw. Bei der Anzeige sind die Leuchtschriften für N und S sowie W und O transparent hintereinander angebracht. Man sieht immer nur N oder S bzw. W oder O leuchten. Entwerfen Sie die Steuerung. Anleitung: Geben Sie zunächst die disjunktiven Normalformen an und vereinfachen Sie dann die Gleichungen bevor Sie die Schaltungen in LOGO eingeben. Alternativ können Sie die Vereinfachungen auch aus der Funktionstabelle entnehmen Lösung N = (/D4 * /D2) + (D4 * D2 * D) Dies ist bereits die vereinfachte Gleichung, ablesen aus der Funktionstabelle: Die Gleichung für die unter N stehenden Einsen (Zeilen und ) kann man zusammenfassen, weil in beiden Zeilen unter D4 und D2 das Gleiche steht. Wenn man beide Zeilen einzeln abliest, ergibt sich: (/D4 * /D2 * D) + (/D4 * /D2 * /D). Auch hier sieht man, dass sich die Terme zusammenfassen lassen. Für O sind zwei Vereinfachungen möglich: Zeilen und 3 sowie Zeilen 2 und 3 lassen sich jeweils zusammenfassen, man erhält: O = (/D4 * D) + (/D4 * D2 ) Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 22 von 76

23 Durch Ablesen der disjunktiven Normalform (jede Zeile mit einzeln) erhält man: O = (/D4 * /D2 * D) + (/D4 * D2 * /D) + (/D4 * D2 * D) Bevor man 2x 2 Terme zusammenfassen kann, muss man erst den Term, den man 2x braucht "verdoppeln": Erweitert: O = (/D4 * /D2 * D) + (/D4 * D2 * /D) + (/D4 * D2 * D) + (/D4 * D2 * D) Nun kann man die Vereinfachung durchführen: O = (/D4 * D) + (/D4 * D2 ) S = (D4 * /D2) + (/D4 * D2 * D), dabei war eine Vereinfachung möglich. W = (D4 * D) + (D4 * D2), dabei waren wieder 2 Vereinfachungen möglich Schaltung Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 23 von 76

24 2.7 Sturmsicherung für eine Windkraftanlage (Übung) Ein Windgeschwindigkeitsmesser liefert die Windstärke in Beauford (-2) kodiert als Dualzahl. Ab Windstärke soll die Sturmsicherung ansprechen. Bei Windstärke 8 und 9 soll eine gelbe Warnleuchte an gehen. Entwerfen Sie beide Schaltungen. Anleitung: Erstellen Sie eine Funktionstabelle, dann die disjunktiven Normalformen. Vereinfachen Sie dann die Gleichungen oder lesen Sie aus der Funktionstabelle gleich die vereinfachten Gleichungen ab. dez D8 D4 D2 D Sturm Warn Sturm = (D8 * D4) + (D8 * D2) Warn = (D8 * /D4 * /D2) Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 24 von 76

25 3 Umsetzung von analogen in digitale Signale und umgekehrt 3. Digital-Analog-Umsetzer Häufig verwendete Abkürzungen: DAU oder DAC (digital-analog-converter) An den Eingang des DAU legt man eine Dualzahl an, am Ausgang erhält eine entsprechende analoge Spannung. 3.. Beispiel 4-Bit-Digital-Analog-Umsetzer Zur einfachen Erklärung der Wirkungsweise wird der DAU mit einer Versorgungsspannung von 6V versorgt. Der Ausgang kann dann eine Spannung im Bereich von bis 6V ausgeben. Mit 4 digitalen Eingängen lassen sich 24 = 6 verschiedene Zahlen darstellen. Man erhält die in der Tabelle aufgeführten Zuordnungen zwischen Dualzahl, Dezimalzahl und Spannung. 6V D8 D D4 D2 D Digitale Eingänge A Analoger Ausgang Dualzahl (digital) Analogwert D8 D4 D2 D dezimal U in V Wenn man an den DAU nacheinander die Dualzahlen bis anlegt uns sich die zugehörigen analogen Spannungen am Ausgang ansieht, erhält man den dargestellten Verlauf. Folgendes fällt auf: Mit dem 4-Bit-Umsetzer lassen sich nur analoge Spannungen in VSchritten erzeugen, Zwischenwerte sind nicht möglich. Der "Endwert" 6V wird nicht erreicht, die maximal mögliche Spannung ist 5V, also Stufe weniger als der "Endwert". Die Auflösung dieses Umsetzers beträgt: Spannungsbereich 6V 6V = 4 = =V Anzahl der Zahlen 6 2 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 25 von 76

26 3..2 Verschiedene Auflösungen im Vergleich Jedes hinzukommende Bit am Eingang des Digital-Analog-Umsetzers verdoppelt die Anzahl der Stufen und verbessert damit die Auflösung. 4-Bit-DAU Spannungsbereich 6V 6V = 4 = =V Anzahl der Zahlen Bit-DAU 6V 6V =,5 V 5 = Bit-DAU 6V 6V =,25V 6 = 64 2 Stufe = V Stufe =,5V Stufe =,25V 8-Bit-DAU 2-Bit-DAU 6-Bit-DAU 6V 6V =,625 V 8 = Stufe = 62,5mV 6V 6V =3,9 mv 2 = Stufe = 3,9mV 6V 6V =,25 V 6 = Stufe =,244mV 3..3 Aufgabe: 6-Bit-DAU arbeitet mit bis V Berechnung der Auflösung: 3..4 Aufgabe: 6-Bit-DAU arbeitet mit -V bis V Berechnung der Auflösung: Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 26 von 76

27 3.2 Analog-Digital-Umsetzer Häufig verwendete Abkürzungen: ADU oder ADC (analog-digital-converter) Ein Analog-Digital-Umsetzer liefert immer "nach Aufforderung" einen neuen Digitalwert, Sample genannt. Diese Aufforderung erfolgt durch ein Taktsignal. Bei einem Taktsignal von 4kHz fallen also 4. Samples pro Sekunde an. Beispiel : Blockschaltbild eines 8-Bit-Analog-Digital-Umsetzers mit V Spannungsversorgung und einer Samplingrate von 4. Samples pro Sekunde. Takt = Samplingrate = 4kHz Ubatt=V A Dieser ADU liefert 4. Digitalwerte pro Sekunde mit einer Auflösung von Spannungsbereich V V = 8 = =39mV Anzahl der Zahlen D Analoger Eingang Digitale Ausgänge Beispiel 2: ADU für CD-Qualität mit 6Bit (=2Byte) und einer Samplingrate von 44,kHz. Bei einem Stereo-Signal fallen also 44. * 2 Byte * 2 Kanäle = 76.4 Bytes Informationen pro Sekunde an, entspricht einem "Bitstrom" von,42 MBit/s Aufgabe: PT am Messeingang für Widerstände des mydaq Der ADU im mydaq abeitet mit 6 Bit. Der Widerstandsmessbereich beträgt bis 2MΩ. Bei C hat der PT einen Widerstandswert von R=Ω, bei C beträgt R=385Ω. Berechnung der Auflösung in Ω und C: Auflösung= Wertebereich 2MΩ 2MΩ = = =35,8 Ω 6 Anzahl der Zahlen Ω -> Auflösung : 78 C Ω,2597 Man muss den Messbereich also unbedingt einschränken, wenn man bei Zimmertemperatur misst: Messbereich bis 2kΩ: Auflösung= Wertebereich 2k Ω 2k Ω = 6 = =,358 Ω=,78 C Anzahl der Zahlen Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 27 von 76

28 3.3 Komparator (Schwellwertschalter) ohne Hysterese Komparator bedeutet Vergleicher. Dieses Bauteil vergleicht einen analogen Wert mit einem Vergleichswert und zeigt an seinem Ausgang durch ein digitales High oder Low an, ob der Wert größer oder kleiner als der Vergleichswert ist. Folgende Schaltzeichen sind gebräuchlich: comp Bei den Symbolen mit 2 Eingängen schließt man auch den Vergleichswert am Bauteil an, wenn nur ein Eingang dargestellt ist, ist der Vergleichswert fest. Der Vergleichswert wird auch Schaltschwelle genannt. Spannung Schaltschwelle Vergleichswert Ausgang Q t t 3.4 Komparator (Schwellwertschalter) mit Hysterese (Schmitt-Trigger) Ein Komparator besitzt oft 2 Schaltschwellen, der Abstand der Schaltschwellen wird Hysterese genannt. Die Hysterese wird in Volt, Grad oä. angegeben. Folgende Schaltzeichen sind gebräuchlich: Abstand der Schaltschwelle n = Hysterese Spannung Obere Schaltschwelle Untere Schaltschwelle t Ausgang Q t Arbeitsweise: Wenn die obere Schaltschwelle überschritten wird, ist der Ausgang Q high. Wenn die untere Schaltschwelle unterschritten wird, ist der Ausgang Q low. Wenn die Spannung zwischen den Schaltschwellen liegt, bleibt der Ausgang wie er zuvor war, der Zustand wird "gespeichert". Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 28 von 76

29 3.5 Analoger Schwellwertschalter (Komparator) in LOGO Logo setzt den analogen Spannungswert an den Eingängen AI bis AI4 im Bereich von bis V in einen internen Rechenwert bis um. Wir lassen zunächst Gain =, Spannung in V interner sowie Offset = und den Rechenwert Messbereich bis. Mit diesen Einstellungen kann, man später Eingangsgrößen einem bestimmten 5 5 Wertebereich zuweisen. Wenn Gain =, und 7,5 75 Offset = ist, gelten 8, nebenstehende Zuordnungsbeispiele. Der analoge Schwellwertschalter ist in Logo ein Komparator mit 2 Schaltschwellen. Die Schaltschwellen heißen ON und OFF und können getrennt eingegeben werden. Benötigt man einen Schwellwertschalter mit einer Schaltschwelle, so gibt man für beide Schaltschwellen den gleichen Wert ein Schaltschwelle ON > Schaltschwelle OFF Q = falls Ax > ON Q = falls Ax <= OFF Q bleibt falls OFF<=Ax<ON Ax ON OFF Q Schaltschwelle ON < Schaltschwelle OFF (Fensterkomparator) Ax Q= falls Ax zwischen ON und OFF OFF ON Q Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 29 von 76

30 3.5.3 Testprogramm Schalter AI / I7 auf A (Analogeingang = Poti nutzen) Schaltschwellen: ON (Ein): 6 OFF (Aus): 4 Meldetext mit Erklärungen und Anzeige des augenblicklich eingestellten Analogwerts Einstellungen Schwellwertschalter und Meldetext Beobachtungen der Funktionsweise: Erhöht man den Wert von an, so geht die LED an, sobald der Wert 6 überschreitet. Erniedrigt man den Wert von > 6 so geht die LED erst aus, wenn man 4 unterschreitet. Im Bereich zwischen 4 und 6 bleibt der zuletzt ausgegebene Zustand erhalten. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 3 von 76

31 3.6 Analoger Schadstoffmelder (Übung) Die Schadstoffkonzentration wird von einem Sensor mit einer Spannung von bis V gemeldet. Wenn die Spannung kleiner als 4V beträgt, ist die Schadstoffkonzentration gering und die grüne LED leuchtet. Ist die Spannung größer als 4V, ist die Konzentration bedenklich und die rote LED leuchtet. Auf dem Logo-Display soll die Konzentration von bis und einer der Texte Schadstoffe gering oder Schadstoffe bedenklich erscheinen Simulation Wert größer 4 rote LED leuchtet und der Meldetext "bedenklich" erscheint. Wenn man Merker 25 an High anschließt, leuchtet die LCD-Hintergrundbeleuchtung dauern. Würde man M25 an den Meldetext "bedenklich" anschließen, würde Beleuchtung nur angehen, wenn der Schadstoffwert größer als 4 ist Simulation Wert kleiner als 4 grüne LED leuchtet und Meldetext "gering" erscheint. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 3 von 76

32 3.7 Schadstoffkonzentrationsanzeige mit 3 Stufen (Übung) Die Schadstoffkonzentration wird von einem Sensor mit einer Spannung von bis V gemeldet. Wenn die Spannung kleiner oder gleich 4V ist, herrscht ein geringe Schadstoffkonzentration und die grüne LED leuchtet. Liegt die Spannung zwischen 4 und 6V, ist die Konzentration mittel und die gelbe LED leuchtet. Überschreitet die Spannung 6V, so ist die Konzentration hoch und die rote LED leuchtet. Auf dem Logo-Display soll die Konzentration von bis als Zahl und als Balkenanzeige erscheinen sowie einer der Texte Schadstoffe geringe Belastung / mittlere Belastung / Gefahr angezeigt werden Simulation bei mittlerer Belastung Schaltschwellen des mittleren Schwellwertschalters beachten! (sonst leuchten bei 4 bzw. 6 jeweils 2 LEDs) Nun aber Gefahr der Schwingungsneigung wenn auf der realen LOGO genau 4 oder 6 eingestellt wird. (Relais geht dauern an und aus, dies ist durch ein Rattern hörbar.) Untere Zeile des Meldetexts als Ticker (Laufschrift) Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 32 von 76

33 3.8 2-Bit-Analog-Digital-Umsetzer aufgebaut aus 4 Schwellwertschaltern Takt = Samplingrate wird bestimmt durch die Programmlaufzeit Ubatt=V A Q2 2-Bit-Dualzahl D Analoger Eingang Q Digitale Ausgänge Am Eingang AI ist ein Poti angeschlossen, mit dem man Spannungen zwischen un V einstellen kann. Wir bilden einen 2-Bit-Analog-Digital-Umsetzer nach mit folgenden Eigenschaften. Bei Eingangsspannung zwischen und V wird an den Ausgängen die Dualzahl dargestellt. Spannungen zwischen V und 2V bedeuten Dualzahl usw. bis zur Dualzahl. Beachten Sie die eindeutige Zuordnung an den Bereichsgrenzen! Bedeutet V Dualzahl oder? Q2 Q Spannung zwischen und,99 und,99 2 und 2,99 3 und 3,99 In den folgenden 2 Lösungen wurden in der Simulation 2,99V eingestellt Zahl 2 Schwellwertschalter mit je einer Schaltschwelle bei V, 2V, 3V, 4V Schwellwertschalter mit je zwei Schaltschwelle bei V/V, V/2V, 2V/3V, 3V/4V Beide obere Komparatoren melden Nur der Komparator mit den Schwellen 2, und 3, meldet Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 33 von 76

34 3.9 Pumpensteuerung für thermische Solaranlage (Übung) Die Warmwassererwärmung wird durch eine thermische Solaranlage unterstützt. Von den Sonnenkollektoren auf dem Dach soll dann Wasser in den Warmwasserspeicher im Keller gepumpt werden, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Sonnenkollektoren und Warmwasserspeicher 5 C beträgt. Betriebsmittel: 2 Temperatursensoren: - V entspricht - C Pumpe Schalter Unterstützung Warmwasser durch Solaranlage An / Aus Anleitung: Der LOGO-Funktionsbaustein "Analogkomparator" besitzt 2 analoge Eingänge, deren Differenzwert den Ausgang steuert. 3. Jalousiesteuerung (Übung) Die Jalousien der Carl-Engler-Schule sollen dann heruntergefahren werden (Ausgang Q=; Q2=), wenn der analoge Sonnensensor eine Spannung von mehr als 8V abgibt. Bei einer Spannung von 3V wird sie wieder hochgefahren (Ausgang Q=; Q2 = ). (Hinweis: Die Jalousie hat Endschalter, die beim Herunter- oder Hochfahren die Jalousie automatisch stoppen, wenn die Endstellung erreicht ist.) Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 34 von 76

35 3. Temperaturmessung mit PT und Messverstärker (Übung) Der Messverstärker liefert Spannungen von V bis V, was Temperaturen von -3 C bis +7 C entsprechen. Der Messverstärker benötigt eine Versorgungsspannung zwischen 2V und 24V. 3.. Anschluss: 24V PT Messverstärker ϑ..v V 24V-Buchse AIN3-Buchse (I) V-Buchse LOGO Schiebeschalter auf 24V (Ain) 3..2 Verarbeitung der Zahlenwerte: V +7 C C C. C 3V 3 V Logo-interne Zuordnung -3 Offset -3-3 C Messverstärker -3. C Anzeige mit Dezimalstelle 3..3 Programm Temperaturanzeige und Heizungssteuerung Damit Logo ein Sinn in der Schaltung sieht, wird ein Ausgang benötigt, hier die Heizung. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 35 von 76

36 3.2 Heizungsregelung mit 2-Punkt-Regler (Übung) Als Heizung dient eine Halogenlampe. Unter der Lampe ist der Temperatursensor angebracht, der durch die Heizung erwärmt wird. Die Lampe erhält ihre Energie von einem 2V-Netzteil und wird mit einem MOSFET ein- und ausgeschaltet. Der 5V-Ausgang der LOGO-Platine kann den MOSFET direkt ansteuern. 24V PT ϑ Mess..V verstärker V 2V LOGO-Steuerung AIN3-Buchse (I) GND-Buchse Schiebeschalter auf 24V (Ain) G Q out_5v 2V GND Wenn Ein- und Ausschalten bei der gleichen Spannung (Temperatur) erfolgt, hört man wie das Relais oft schnell ein- und ausschaltet. Dies zerstört das Relais auf Dauer und der schadet der Heizung. Daher unterscheiden sich Ein- und Ausschaltpunkt, hier um,2 C (also,2v). Man spricht von einer Hysterese von,2 C. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 36 von 76

37 3.3 Heizungs-Zweipunktregeler mit Temperaturvorwahl am Poti Die gewünschte Temperatur kann mit einem Potenziometer, das an AIN4 angeschlossen ist, vorgewählt werden. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 37 von 76

38 3.4 Fernschalten der Heizung mit dem Smartphone (Übung) Die Heizungsanlage kann über die Taster I3 oder über das Smartphone F eingeschaltet und über I4 bzw F2 ausgeschaltet werden. Achtung bei Verwendung in der Schule: Je nach verwendetem Smartphone-Browser muss die LOGO-IPAdresse ohne aufgerufen werden. Rechts oben: Anlage aus, keine Regelung der Heizungs Rechts Mitte: Anlage wurde mit F eingeschaltet. Die Anlage heizt, weil der Sollwert kleiner als der Istwert ist. Rechts Mitte: Anlage eingeschaltet. Die Anlage heizt nicht, weil der Istwert größer als der Sollwert ist. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 38 von 76

39 4 Speichern von Informationen 4. Erklärung des Begriffs Speichern am Beispiel Fahrstuhlanforderung Ich teile dem Fahrstuhl mit, dass er kommen soll durch Drücken des Tasters. Der Fahrstuhl teilt mir mit, dass er sich die Anforderung gemerkt hat, indem die Lampe im Taster leuchtet. Neu: Die Lampe leuchtet, auch wenn ich den Taster loslasse! Dies funktioniert, weil meine Anforderung in einem Flipflop gespeichert wurde. Sobald der Fahrstuhl da ist, setzt ein Kontakt im Fahrstuhlschacht das Fipflop zurück, die Lampe erlischt. 4.2 RS-Flipflop 4.2. Schaltzeichen / einfache Funktionstabelle / Ablaufdiagramm Q S R S R Q Zustand Q speichern rücksetzen setzen rücksetzdominant S R Q Begriffe Setzen (set): den Ausgang auf bringen Rücksetzen (reset): den Ausgang auf bringen Rücksetzdominant: Rücksetzen hat Vorrang vor Setzen; bei S=R= wird rückgesetzt Highaktiv: die Eingänge reagieren auf 4.3 RS-Flipflop aus Grundgattern 4.3. erweiterte Funktionstabelle und abgelesene Funktionsgleichung Zum Schaltungsentwurf muss man die Funktionstabelle erweitern: Links steht der Zustand von Q vor der Tastterbetätigung, rechts nach der Tasterbetätigung Qvor S R Qnach Zustand speichern rücksetzen setzen rücksetzdominant speichern rücksetzen setzen rücksetzdominant Steuerungstechnik-Mech25.odt Q = (S * /R) + ( Q * /R) /R ausklammern: Q = /R * (S + Q) Seite 39 von 76

40 4.3.2 Schaltung Q = /R * (S + Q) R S Q Wie funktioniert das Speichern? 4.4 Durch Setzen= wird der Ausgang zu Wenn anschließend Setzen= wird, bleibt durch die Rückführung von Q= auf das ODER am Setzeingang dieser Zustand gespeichert. Durch Rücksetzen= wird der Ausgang Auch dieser Zustand bleibt erhalten, wenn Rücksetzen wieder wird. Funktionsbaustein RS-Flipflop Der Baustein heißt in Logo Selbsthalterelais und hat die Funktions eines Rücksetzdominaten RS-Flipflops. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 4 von 76

41 4.5 Selektive Bandweiche Auf einem Transportband werden lange und kurze Werkstücke in beliebiger Reihenfolge transportiert. Die Bandweiche soll so gesteuert werden, dass die ankommenden Teile nach ihrer Länge getrennten Abgabestationen zugeführt werden. Die Länge der Teile wird über eine Abtastvorrichtung ermittelt (Rollenhebel): Durchläuft ein langes Teil die Abtastvorrichtung, sind kurzzeitig alle drei Rollenhebel betätigt. Durchläuft ein kurzes Teil die Abtastvorrichtung, wird kurzzeitig nur der mittlere Rollenhebel betätigt. Bewegt wir die Bandweiche durch einen pneumatischen Zylinder, der von einem 5/2-Wegeventil mit elektromagnetischer Betätigung und Rückstellfeder angesteuert wird. Ist der Elektromagnet M des Ventils stromdurchflossen, fährt der Kolben des Zylinder aus. Funktionsplan [Ergänze die logische Schaltung für den Setz- und Rücksetzbefehl, teste evtl. die Funktion in LOGO! (das Betätigte Magnetventil M entspricht dann der Lampe)] S Q R Bildquelle: Wellenreuther, G. Zastrow, D. (2): Automatisieren mit SPS Theorie und Praxis, Vieweg+Teubner, Wiesbaden, S. 3 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 4 von 76

42 4.6 Milchanlage Eine Milchanlage besteht aus zwei Tanks: Der linke, große ist der Sammelbehälter, in dem die Milch zunächst gesammelt wird. Der rechte Behälter dient dazu, die Milch im Hofladen des Bauernhofes abzufüllen. Dazu wird die Milch aus dem Sammelbehälter mit Hilfe einer Pumpe in den Versorgungsbehälters des Hofladens gepumpt. Für die Steuerung sind die folgenden Bedingungen zu beachten:. Die Pumpe darf nicht laufen, wenn der Sammelbehälter leer ist. Der Füllstand des Sammelbehälters wird dabei über den Schwimmschalter S überwacht (S = bedeutet, dass der Tank leer ist). 2. Die Pumpe darf nur dann anlaufen, wenn der Mindestfüllstand des Versorgungsbehälters unterschritten (S2 = ) wird. Ist dies der Fall, wird der Behälter sofort auf die maximale Füllhöhe aufgefüllt (S3 = ). Sinkt der Milchpegel danach unter die maximale Füllhöhe ab, bleibt die Pumpe vorerst abgeschaltet (P = ). 3. Die Pumpe darf nur anlaufen, wenn der Deckel des Versorgungsbehälters geschlossen ist (S4 = ). Funktionsplan [Funktionsplan in LOGO! erstellen und testen, evtl. zunächst auf Papier Überlege dir zunächst, wie der Setz- und Rücksetzeingang beschalten werden muss!] Bildquelle: Informatik und Informationstechnik für allgemeinbildende und beruflich Gymnasien, Europa Lehrmittel: Haan-Gruiten, 2, S. 4 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 42 von 76

43 4.7 Reaktionstester Mit zwei RS-Flipflops soll ein Reaktionstester für zwei Spieler gebaut werden (siehe Abbildung). Gewonnen hat der Spieler, welcher zuerst seinen Buzzer betätigt und der Gewinn wird über eine Lampe angezeigt. Der Zustand der Lampen kann durch erneutes Drücken der beiden Spieler nicht mehr geändert werden, sondern muss über die Taste Neues Spiel in den Ausgangszustand versetzt werden. Funktionsplan zunächst auf Papier, dann Abbildung durch Grundverknüpfungen und Leitungen ergänzen. Bildquelle: Informatik und Informationstechnik für allgemeinbildende und beruflich Gymnasien, Europa Lehrmittel: Haan-Gruiten, 2, S. 4 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 43 von 76

44 4.8 Straßenbahn In der Straßenbahn signalisiert der Fahrgast mit dem Betätigen von S, dass er an der nächsten Haltestelle aussteigen möchte. Der Wunsch des Fahrgastes wird gespeichert und über die Lampe P als Haltesignal angezeigt. a) Entwerfe eine passende Schaltung, in dem du die Abbildung durch Leitungen und ggf. logische Grundfunktionen (UND, ODER, NICHT) ergänzt. An der nächsten Haltestelle gibt der Fahrer über den Taster S2 die Tür frei. Die Tür öffnet nun automatisch, falls vorher S betätigt wurde. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Tür mit dem Drücken der Taste S direkt an der Haltestelle zu öffnen. Tür öffnet:e =, wobei ein Impuls an E genügt. Nach 5 Sekunden schließt die Tür automatisch (was in der Aufgabe nicht umgesetzt werden muss). b) Erweitere die Schaltung entsprechend. Ist die Tür vollständig geöffnet, soll die Lampe P (Haltesignal) gelöscht werden. Die Türanlage liefert bei vollständig geöffneter Tür A =, in allen anderen Fällen A =. Mit der Taste S3 sperrt der Fahrer die Türanlage und das Haltesignal wird gelöscht. P S Q R Bildquelle: Informatik und Informationstechnik für allgemeinbildende und beruflich Gymnasien, Europa Lehrmittel: Haan-Gruiten, 2, S. 4 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 44 von 76

45 5 Zeitgeber, Timer 5. Einschaltverzögerung Eingang Ausgang 5.2 Eingang während der Verzögerungszeit ist der Ausgang Eingang nach der Verzögerungszeit ist der Ausgang Logo-Ausschaltverzögerung Eingang und Zeit abgelaufen Ausgang Steuerungstechnik-Mech25.odt Eingang Ausgang Eingang wechselt auf während der Verzögerungszeit ist der Ausgang Seite 45 von 76

46 5.3 Norm-Ausschaltverzögerung Trg Q Zeit läuft Eingang und Zeit abgelaufen Ausgang 5.4 Eingang Ausgang Eingang wechselt auf während der Verzögerungszeit ist der Ausgang Lauflicht mit Norm-Ausschaltverzögerungen Durch Hintereinanderschaltung von 3 Norm-Ausschaltverzögerungen ist ein Lauflicht nach dem vorgegebenen Ablaufdiagramm zu programmieren. I Q Q2 Q3 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 46 von 76

47 5.5 Automatisches Lauflicht a) Nr 5.4 ist entsprechend de folgenden Ablaufdiagramms abzuändern. I Q Q2 Q3 b) Statt des Schalters wird ein Merker verwendet, der nach Doppelklick als Anlaufmerker verwendet wird. 5.6 Einfache Ampelsteuerung Folgender Ablauf soll realisiert werden: Anleitung: M M2 M3 M4 rot gelb grün 5.7 Bauen Sie eine NormAusschaltverzögerung auf, wobei sie jedoch den Ausgangsblock Q durch einer Merker M ersetzen Kopieren Sie die entstandene Verzögerungsschaltung drei Mal untereinander und verschalten Sie diese wie für ein Lauflicht. Schalten Sie Die Ausgänge der Merker sind nun mit geeigneten UND/-ODERVerknüpfungen mit den Ausgängen Q (rot), Q2 (gelb), Q3 (grün) zu verbinden. Fußgänger-Ampel Ergänzen Sie Ihre Ampel durch eine Fußgängerampel. 5.8 Fußgänger-Bedarfsampel Ändern Sie Ihre Ampel so ab, dass der Zustand Auto-rot nur dann verlassen wird, wenn ein Fußgänger grün angefordert hat. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 47 von 76

48 Achtung: Die folgenden Beispiele von Ablaufsteuerungen sind der Umwelttechnik entnommen. Im Unterricht der Mechatronik wird die Hardware Festo-Meclab eingesetzt. Die entsprechende Ergänzung dieses Scripts erfolgt, sobald ich Zeit dazu finde. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 48 von 76

49 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 49 von 76

50 6 Prinzip von Ablaufsteuerungen 6. Funktion einer Schrittkette 6.. Schaltung einer Schrittkette in LOGO oder in Fluid-Sim M M2 Start-Bedingung, z.b. Start-Taster Schritt M S R Schritt2 Übergangs-Bedingung zu Schritt 2 Bedingung alle Schritte auf S R Q Betriebsmittel Q2 Betriebsmittel 2 Q3 Betriebsmittel 3 M M2 M Logik zur Ansteuerung der Betriebsmittel 6..2 Prinzipien Nach dem Einschalten (Reset) sind alle RS-FFs rückgesetzt (M=) Ein Schritt ist aktiv, wenn das zugehöhrige RS-FF gesetzt ist (M=) Es kann nur in den nächsten Schritt geschaltet werden, wenn eine Übergangsbedingung erfüllt ist und der vorhergende Schritt aktiv ist. Dies wird erreicht durch die Rückführung (rot) des Ausgangs M auf die UNDVerknüpfung vor dem S-Eingang von M2. Ein RS-Flipflop kann nur dann zurückgesetzt werden, wenn das RS-FF des Folgeschritts gesetzt wurde (M=) oder bei NOT-Aus. Sobald Schritt 2 aktiv ist, wird Schritt sofort. Dies wird sichergestellt durch die Rückführung (blau) von M2 auf das ODER vor dem R-Eingang von M. Die Ansteuerung der Betriebsmittel erfolgt durch logische Verknüpfung der FlipflopAusgänge Anmerkung: Warum heißen die Flipflop-Ausgänge M? Normalerweise bezeichnet man die Flipflop-Ausgänge mit Q. Wenn wir aber die Schaltung in LOGO eingeben, heißen die Ausgänge der Schaltung Q, an denen die Betriebsmittel (Lampen, Motoren usw.) angeschlossen sind. Hinter die RS-FFs müssen Merker geschaltet werden, die sich die Zustände der RS-FFs merken. Daher bezeichnen wir die Ausgänge der Flipflop-Schaltungen mit den Merkern als M und die Ausgänge der Gesamtschaltung mit Q. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 5 von 76

51 6.2 Grafische Ablaufdarstellung einer einfachen Befüllung Technologieschema 6.2. Beschreibung der Anlage Ein Behälter besitzt je einen Flüssigkeits-Zulauf- und ein Ablaufventil. Ein Rührer bewegt die Flüssigkeit im Behälter. Zwei Sensoren messen einen oberen und einen unteren Füllstand Gewünschter Ablauf Ventil oben M Rührer Füllstand Nachdem die Anlage mit Spannung versorgt wurde und oben damit eingeschaltet ist, befindet sie sich im Grundzustand, in dem beide Ventile geschlossen sind und der Rührer sich Füllstand nicht dreht. unten Die Befüllung wird durch Drücken des Starttasters gestartet. Dann läuft von oben solange Flüssigkeit in den Behälter, bis Ventil unten der obere Füllstand erreicht ist. Das untere Ablaufventil ist dabei geschlossen, aber der Rührer dreht sich. Anschließend wird das obere Ventil geschlossen und die Starttaster (durch die Füllstandsmessung portionierte Flüssigkeit) läuft unter ständigem Rühren druch Öffnen des unteren Ventils ab (z.b. in eine Flasche, die genau den Behälterinhalt aufnehmen kann). Ist der untere Füllstand unterschritten (Behälter leer), geht die Anlage wieder in den Grundzustand Grafik des Ablaufs Step Starttaster gedrückt Start_Taster Step2 Füllstand oben erreicht Fuell_oben Fuell_unten Ventil oben auf Ventil_oben N Rührer einschalten Ruehrer N Ventil unten auf Ventil_unten N Rührer einschalten Ruehrer Step3 Füllstand unten erreicht N Zu Step Der Wechsel von einem Schritt in den nächsten erfolgt durch die links angegebenen Bedingungen. Rechts wird angegeben, welcher Aktor in welchem Schritt angesteuert wird. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 5 von 76

52 6.3 Zugehöriges Zeitablaufdiagramm: einfache Befüllung Annahme: Zu Beginn ist der Behälter leer. Starttaster Füllstand oben Füllstand unten Step (M) Step2 (M2) Step3 (M3) Ventil oben Ventil unten Rührer Zustand, Schritt Grundzustand, Schritt Befüllen, Schritt 2 Entleeren, Schritt 3 Grundzustand, Schritt Füllstand unten Füllstand oben Beim Einschalten Starttaster Wechsel zu Step Wechsel zu Step3 setzt der Wechsel zu Step2 M3 =, M = M2 =, M3 = Anlaufmerker M =, M2 = Ventil unten M auf. Ventil oben Alle anderen Füllstand unten Taster Füllstand oben Schritte bleiben. betätigen unterschritten überschritten Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 52 von 76

53 6.4 Schaltung aufgebaut in LOGO Eingänge Schrittkette Ausgänge Übergangsbedingungen von einem Schritt zum nächsten immer nur ein Schritt ist aktiv Aktoren sind in einem oder mehreren Schritten aktiv Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 53 von 76

54 7 Ablaufsteuerung einer Waschstraße Ber Gebl RW M M Anlage Ein Start NotAUS Transp Hrot Hgr L M Hgr Hrot L2 L3 M H Ind Der zeitliche Verlauf dieser Ablaufsteuerung lässt sich folgendermaßen beschreiben: Grundzustand: AUS Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung und nach NOT-AUS. Alle Betriebsmittel sind aus, das Relais H besitzt eine Ruhekontakt, an dem die rote Ampel angeschlossen ist, diese leuchtet.. Schritt: BEREIT / AUSFAHRT Die Ampel ist grün. 2. Schritt: EINFAHRT Der Waschvorgang kann durch Betätigen der Starttaste (Start =) eingeleitet werden, allerdings nur dann, wenn ein Fahrzeug über die Induktionsschleife (Ind = ) erkannt wird. In diesem Fall wird das Transportband (Trans = ) eingeschaltet. 3. Schritt: WASCHEN Das Fahrzeug wird vom Transportband durch die einzelnen Stationen der Waschanlage befördert. Erreicht das Fahrzeug die Lichtschranke (L = ), sollen die Reinigungswalze (RW = ) und die Berieselungsanlage (Ber = ) eingeschaltet werden. Gleichzeitig ist die rote Ampel (Hrot = ) einzuschalten die signalisiert, dass das nächste Fahrzeug noch vor der Waschanlage warten muss. 4. Schritt: TROCKNEN Beim Erreichen der Lichtschranke 2 (L2 = ) muss einerseits das Stellventil der Berieselungsanlage wieder geschlossen werden (Ber = ), und andererseits ist die Reinigungswalze auszuschalten (RW = ). Gleichzeitig schaltet sich das Trocknungsgebläse ein (Gebl = ).. Schritt: AUSFAHRT Erreicht das Fahrzeug schließlich die Lichtschranke 3 (L3=), ist der Trocknungsvorgang beendet. Gebläse und Transportband werden wieder ausgeschaltet. Die grüne Ampel muss eingeschaltet werden. Dieser Schritt entspricht dem Schritt BEREITschaft Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 54 von 76

55 7. Aufgaben Zeichnen Sie Ablaufdarstellung und vervollständigen Sie das Zeitablaufdiagramm. Entwickeln Sie daraus die Beschaltung der Schrittkette. Zeichnen Sie das LOGO!-Programm unter Verwendung einer fertigen Schrittkette. 7.2 Ablaufdarstellung Waschstraße Step Step2 Step3 Step4 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 55 von 76

56 7.3 Zeitablaufdiagramm Waschstraße Anlage EIN Start Not-Aus Ind L L2 L3 Hrot H = grün RW Ber Gebl Trans Zustand, Schritt Bereit Schritt Einfahrt, Schritt 2 Waschen, Schritt 3 Trocknen, Schritt 4 Bereit, Schritt M = M2 = M3 = M4 = M = AUS hier kann man ablesen gut die Ansteuerungsschaltung für Betriebsmittel ablesen: grün = M + M2 RW = Ber = M3 Gebl = M4 Trans = M2 + M3 + M4 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 56 von 76

57 7.4 Waschstraße Steuerungsschaltung mit Schrittkette aus RS-Flipflops schwarz: vorgefertigtes Arbeitsblatt blau: ergänzte Bauteile für die Waschstraße M M M2 M3 EIN M2 S R M4 M M3 M2 L M4 M3 L2 M M Start Ind M3 Schritt L3 M2 RW Schritt2 S R M2 Ber Gebl Schritt3 H (grün) S R M3 Trans Schritt4 S R M4 Not-AUS Hinweis: Die rote Lampe geht an, wenn die grüne Lampe aus ist. Die Umschaltung erfolgt durch das Relais H Besonderheiten: Einschalten (EIN) der Anlage möglich nach dem Resetzustand (M=M2=M3=M4=) oder nach Schritt 4. M4 wird gelöscht, wenn M =. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 57 von 76

58 7.5 Schrittkette Waschstraße in LOGO Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 58 von 76

59 8 Schaltwerk für eine Waschmaschine Mit Hilfe einer Schrittkette soll eine Waschmaschinensteuerung entworfen werden. 8.. Betriebsmittel Kaltwasserventil V Heizung H Motor M Pumpe P Wasserzulauf Ventil Waschtrommel V 8..2 Weiterschaltung in den nächsten Schritt ist abhängig von einem Starttaster S, einem oberen Füllstandssensor Foben, einem unteren Füllstandssensor Funten, einem Temperatursensor T und einem Zeitgeber Z. Heizung H Wasserablauf M Motor Pumpe M P 8..3 Funktion des Zeitgebers Sobald an seinem Eingang Ze eine anliegt, liefert der Ausgang Za nach genau Minuten einen kurzen Impuls. Ze Ze Za Za 2min 8..4 Ablauf Der Ablauf der Steuerung findet in den folgenden Schritten statt:. Alles ausgeschaltet (nach Reset) 2. Wasserzulauf Start des Waschvorgangs durch Taste S (S=) -> Waschtrommel mit Wasser füllen (V=), bis Füllstand (Foben=) erreicht. 3. Heizen Motor einschalten (M=). Heizung einschalten (H=), bis Temperatur (T=) erreicht. 4. Waschen Zeitgeber aktivieren -> Motor bleibt eingeschaltet, bis nach Minuten kurz Za= wird. 5. Abpumpen Motor ausschalten. Abpumpen (P=), bis der Füllstand unterschritten wird (Fu=) 6. Alles ausgeschaltet wie. -> Ende des Waschvorgangs 8.2 Aufgaben Zeichnen Sie Ablaufdarstellung und vervollständigen Sie das Zeitablaufdiagramm. Entwickeln Sie daraus die Beschaltung der Schrittkette. Zeichnen Sie das LOGO!-Programm unter Verwendung einer fertigen Schrittkette. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 59 von 76

60 8.2. Verwendete Abkürzungen 8.3 V M H P S Fo Fu T Ze Za Ventil Motor Heizung Pumpe Starttaste Füllstand Füllstand Temperatursensor Zeitgeber Zeitgeber oben unten Eingang Ausgang Ablaufdarstellung Waschmaschine Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 6 von 76

61 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 6 von 76

62 Step Step2 Step3 Step4 Step5 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 62 von 76

63 8.4 Zeitablaufdiagramm Waschmaschine Starttaste S Füllstand oben Fo Füllstand unten Fu Temperatur T Ze Zeitgeber Eingang Za ZeitgeberAusgang Ventil V Motor M Heizung H Pumpe P Zustand, Aus WasserGrund- zulauf zustand Schritt Schritt M = 8.5 Heizen, Waschen, Schritt 2 Schritt 3 Abpumpen, Aus GrundSchritt 4 zustand M2 = M3 = M4 = Erklärung der Funktion des Zeitgebers (Timers) Der Zeitgeber heißt in Logo Einschaltverzögerung. Wir versenden ihn aber als Übergangsbedingung, um einen Zustand (Schritt) wieder automatisch zu verlassen. Der Eingang des Zeitgebers wird an den Ausgang des FFs angeschlossen, das den Schritt signalisiert, hier Schritt3. Sobald der Schritt aktiv ist, startet der Zeitgeber. Ze Ze Za Za 2min Wenn die im Funktionsbaustein eingestellte Zeit abgelaufen ist, geht der Ausgang des Zeitgebers auf. Dieser ist an den Setz-Eingang des nächsten RS-FFs angeschlossen. Dadurch beginn der nächste Schritt (4) Mit diesen nächsten Schritt (4) wird das FF des vorherigen Schritts (3) rückgesetzt und damit auch der Eingang des Zeitgebers. Dadurch geht auch der Ausgang des Zeitgebers wieder auf. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 63 von 76

64 8.6 Schrittkette Waschmschine, realisiert mit LOGO Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 64 von 76

65 9 Schwimmbecken mit Sonnenkollektorheizung 9. Technologieschema Reinigungsmittel Sonnenkollektor S Starttaste RMleer Filter Wärmetauscher H Heizung ZH Zusatzheizung an RMauf Schwimmbecken SP Solarpumpe Duchfluss zum Filter V= Durchfluss zum Wärmetauscher V= 9.2 TB Temperatur Becken UP Umwälzpumpe Gewünschter Ablauf. Aus: Alle Betriebsmittel aus, 2-Wegeventil Richtung Filter Einschalten mit Starttaste, dies kann auch der Impulskontakt einer Zeitschaltuhr sein. Bei allen weiteren Schritten ist die Umwälzpumpe an.. Reinigungsmittel hinzufügen bis Portionsbehälter leer (RMleer = ). 2. Durchfluss zum Wärmetauscher, Solarpumpe an bis Zeitgeber 5min abgelaufen ist. Das Becken wird über die Wärmetauscher von den Sonnenkollektoren geheizt. 3. Durchfluss zum Filter, Heizung an, falls Zusatzheizung gewünscht (ZH = ) und Temperatur des Beckens zu gering ist (TB = ). Übergang zum nächsten Schritt wenn der Zeitgeber nach min abgelaufen ist. 4. Durchfluss zum Filter, Heizung aus, Nutzung der Heizungsnachwärme für 5 min, anschließend weiter mit Schritt 2 Hinweis: Verwenden Sie 3 Zeitgeber-Bausteine (LOGO: Einschaltverzögerungen) 9.3 Aufgaben Ze Ze Za Za min Zeichnen Sie die Ablaufdarstellung und vervollständigen Sie das Zeitablaufdiagramm. Entwickeln Sie daraus die Beschaltung der Schrittkette. Zeichnen und testen Sie das LOGO!-Programm unter Verwendung einer fertigen Schrittkette. Wenn der Ablauf funktioniert, fügen Sie folgende Änderung ein: Statt des Sensors TB wird die gemessene Temperatur mit einem am Poti voreingestellten Sollwert verglichen. Temperatur... C entspricht in LOGO dem Zahlenwert bis. Ebenso ist am Poti theoretisch ein Vorgabewert von bis (wobei der Wert elektrisch auf 25 begrenzt ist (25C )) Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 65 von 76

66 9.4 Ablaufdarstellung Step Step2 Step3 Step4 9.5 Zeitablaufdiagramm Starttaste S RMleer Zusatzheizung gewünscht ZH Temperatur Becken TB Ventil Reinigungsmittel RM Umwälzpumpe UP Zweiwegeventil V Solarpumpe SP Heizung H. Timer 5 min. Timer min 2. Timer 5 min Zustand, Schritt Aus Reinigungs5 min solar min filtern, 5 min 5 min solar min mittel zufügen beheizen heizen Nachlauf beheizen filtern M = M2 = M3 = M4 = M2 = M3 = Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 66 von 76

67 9.6 Schrittkette in LOGO mit analoger Temperaturmessung und Meldetexten Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 67 von 76

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70 Hinweis: Zu Testzwecken wurden die Timer auf Sekunden statt Minuten eingestellt. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 7 von 76

71 Mischanlage. Technologieschema.2 F Füllstandssensor Behälter V Auslass-Ventil Behälter F2 Füllstandssensor Behälter 2 V2 Auslass-Ventil Behälter 2 R Rührer H Heizung Fo Füllstand oben Fm Füllstand Mitte Fu Füllstand unten (leer -> Fu = ) T Temperatur Mischbehälter VM Auslass-Ventil Mischbehälter S Starttaste Behälter Behälter 2 F2 F V V2 M R MischBehälter Fo T Fm H Fu VM S Starttaste Gewünschter Ablauf Grundzustand: alle Betriebsmittel aus, Ventile sind geschlossen. Jeder der Behälter + 2 besitzt ein rote Warnlampe, die signalisiert, dass der Behälter leer ist. Wenn eine der Lampen leuchtet, kann die Anlage nicht gestartet werden. Wenn der Mischbehälter leer ist, die beiden Behälter +2 gefüllt sind und die Starttaste gedrückt wird, öffnet Ventil das Ventil des Behälters und Flüssigkeit wird in den Mischbehälter gefüllt. Wenn der untere Füllstand (Fu = ) erreicht ist, wird V geschlossen und die Flüssigkeit aus Behälter 2 wird in den Mischbehälter gefüllt bis der obere Füllstand (Fo = ) erreicht ist. Nun ist der Zulauf beider Flüssigkeiten beendet, sie können verrührt werden. Dazu werden Rührer und Heizung eingeschaltet bis die gewünschte Temperatur erreicht ist (T = ). Nun bleibt der Rührer min alleine an. Anschließend wird die Mischflüssigkeit mit VM abgelassen, der Rührer bleibt eingeschaltet. Sobald der Mischbehälter leer ist, geht die Anlage in den Grundzustand..3.4 Aufgaben Überlegen und begründen Sie, wie viele Zustände Sie benötigen und benennen Sie die Zustände sinnvoll. Zeichnen Sie das Zustandsdiagramm oder die GRAFCET-Darstellung sowie das Zeitablaufdiagramm. Entwickeln Sie daraus die Beschaltung der Schrittkette. Zeichnen Sie das LOGO!-Programm unter Verwendung einer fertigen Schrittkette Zusatzaufgabe Die Füllstände Fo, FM, Fu werden von einem analogen Sensor FA erfasst. Welche Programmänderungen sind notwendig? Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 7 von 76

72 .5 Ablaufdarstellung Step Step2 Step3 Step4 Step5 Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 72 von 76

73 .6 Zeitablaufdiagramm Starttaste S Füllstand Behälter F Füllstand Behälter 2 F2 Füllstand Mischbehälter oben Fo Füllstand Mischbehälter Mitte Fm Füllstand Mischbehälter unten Fu Temperatur T Ventil Behälter V Ventil Behälter 2 V2 Ventil MischBehälter VM Rührer R Heizung H Zustand, Schritt Aus Flüssigkeit Flüssigkeit 2 Heizen befüllen befüllen M = M2 = M3 = Rühren min M4 = Entleeren M5 = Flüssigkeit befüllen M = Hinweis: Wenn man den Ablauf mit 4 Schritten löst, bleibt der Ablauf bestehen, jedoch sind M4 und M5 zusammen ein Schritt. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 73 von 76

74 .7 Mischanlage Schrittkette mit 3 Schritten in LOGO Der Timer startet den 5. Schritt. Dessen Ausgang geht wieder auf null, wenn der Eingang (M4 ) beim 5. Schritt auf null geht. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 74 von 76

75 .8 Mischanlage Schrittkette mit 4 Schritten in LOGO Hier sieht man, warum der Timer in LOGO Einschaltverzögerung heißt. Er schaltet das Ventil VM in Schritt 4 mit einer Verzögerung ein. Das Ventil wird ausgeschaltet, wenn der Timereingang auf null geht, also Schritt 4 beendet wird weil der Mischbehälter leer ist. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 75 von 76

76 .9 Mischanlage mit analogem Füllstandssensor des Mischbehälters An den analogen Eingang sind 3 analoge Schwellwertschalter geschaltet, die feststellen, ob der Füllstand oberhalb des eingestellten Schwellwerts ist. Die eingestellten Schwellwerte sind unten: %, Mitte: 4%, oben 8% des Maximalwerts. Da der LOGO-interne maximale Rechenwert beträgt (-> V), wurde, 4, 8 eingestellt. Steuerungstechnik-Mech25.odt Seite 76 von 76