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1 Beuth Hochschule für Technik LABOR für REGELUNGSTECHNIK und PROZEßSIMULATION University of Applied Sciences SpeicherProgrammierbare Steuerungen. Ziel und Zweck der Aufgabe Steuerungstechnik Bei einer Steuerung wird eine Ausgangsgröße (= Steuergröße) von einer oder mehreren Eingangsgrößen (Systemgrößen) nach einem vorgegebenen Schema (Gleichung, Kennlinie, Kennfeld, Programm) beeinflusst. Im Gegensatz zur Regelung erfolgen keine Rückkopplung der Ausgangsgröße und kein Ist-Sollwertvergleich. Bei Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) ist das Schema ein Programm, das in der Steuerung gespeichert ist und schrittweise abgearbeitet wird. Beispiel: Steuern der Einzeloperationen einer Maschine nach einem vorgegebenen Funktionsablauf. Typische Beispiele zeigen Bild und 2 im Anhang. Aus dem Alltag bekannt ist z.b. die Steuerung der Eingangstür bei einem Supermarkt. Weit verbreitet sind Binäre Steuerungen, die 2-wertige logische Informationen (An-/Aus-, Auf-/Zu-, Hoch-/Tief-...) der Ein- und Ausgänge durch logische (Boolsche) Funktionen, die Schaltfunktionen, miteinander verknüpfen (Verknüpfungssteuerung). In der Steuerungstechnik versucht man, die Fülle möglicher Verknüpfungen auf wenige Basisfunktionen (logische Grundfunktionen) zurückzuführen (Tabelle ), aus denen komplexere Verknüpfungen zusammengesetzt werden können. Vom Hersteller werden zusätzlich spezielle Steuerungen als vorprogrammiertes Modul angeboten (z.b. Treppenlichtschaltung bei Siemens). In der Übungsaufgabe sollen das Grundprinzip der Steuerung und die Programmierung von einfachen Steuerungsaufgaben deutlich werden.. Versuchsaufbau Die Versuchseinrichtung ist die Kleinsteuerung LOGO von SIEMENS, Version 2/24RC (8 Eingänge davon 2 analog, 4 Relais-Ausgänge. Der Begriff Klein bezieht sich auf die begrenzte Zahl von Ein- und Ausgängen). Sie kann über die Software LOGOSoftComfort mit einem PC programmiert werden. Die Software bietet eine grafische Oberfläche mit Kontaktplan KOP und/oder Funktionsbausteinsprache FBS (bzw. Funktionsplan FUP). Zwischen den beiden Darstellungsformen kann jederzeit (auch während der Programmierung) gewechselt werden. Außerdem enthält sie die Möglichkeit, das erstellte Programm auf dem PC in seiner Funktionsfähigkeit zu testen, bevor es in die Steuerung heruntergeladen wird. Die Programmierung kann auch direkt über die Tasten am LOGO-Modul erfolgen, ist dort aber weniger übersichtlich und schlechter dokumentierbar. LOGO - Modul doc Seifert 2 Seite von 2

2 2. Grundlagen der Steuerungstechnik Für die Programmiersprache von Steuerungen gibt die DIN EN 63 (Nachfolge der DIN 9239, Ergänzung durch DIN EN 6499) folgende Möglichkeiten: verbal => Anweisungsliste AW, strukturierter Text ST, grafisch=> Kontaktplan KOP, Funktionsbausteinsprache FBS, Ablaufsprache AS Darstellung der Grundfunktion ODER als: Stromlaufplan, KOP-Kontaktplan, FUP- Funktionsplan, AWL- Anweisungsliste, Logiktabelle. Parallelschaltung Schließer E.2 A4.2 NW E.2 E.3 STROMLAUFPLAN E.3 KONTAKTPLAN ( KOP ) A 4.2 ANWEISUNGLISTE ( AWL ) NW E.2 ODER FUNKTIONSPLAN ( FUP ) O O = E E A > A4.2 BE E.3 = LOGIKTABELLE ODER - Verknüpfung -N TFH BERLIN FB VIII,Labor f. Regel.u. Prozeßsim. Gawel Jan 9.6. / logode.skd E.2 E.3 A4.2 Seite. doc Seifert 2 Seite 2 von 2

3 Darstellung der Grundfunktion UND als: Stromlaufplan, Kontaktplan, Funktionsplan, Anweisungsliste, Logiktabelle. Reihenschaltung Schlieser NW 2 NW 2 E. E. A4. E. STROMLAUFPLAN E. A4. A4. A4. KONTAKTPLAN ( KOP ) ANWEISUNGLISTE ( AWL ) NW 2 NW 2 E. UND FUNKTIONSPLAN ( FUP ) U U E E.. E. & = A4. = = A A UND - Verknüpfung - N 2 TFH BERLIN FB VIII,Labor f. Regel.u. Prozeßsim. Gawel Jan 9.6. / log2und.skd = A4. E. LOGIKTABELLE E. A4. A4. Seite.2 Darstellung der Verknüpfung UND vor ODER als: Kontaktplan, Funktionsplan, Logiktabelle E. E. A4. E. E.2 E.4 E.2 E.3 E. E.3 A4. STROMLAUFPLAN E.4 KONTAKTPLAN ( KOP ) Die UND- vor-oder- Verknüpfung entspricht einer Parallelschaltug mehrerer in Reihe geschalteter Kontakte im Stromlaufplan. UND E. ODER E. E. E.2 LOGIKTABELLE E.3 E.4 A4. E. E.2 E.3 & & _> FUNKTIONSPLAN ( FUP ) A4. UND vor ODER Verknüpfung N 3 TFH BERLIN FB VIII,Labor f. Regel.u. Prozeßsim. Gawel Jan9.6.\ log3uvo.skd Seite.3 E.4 = doc Seifert 2 Seite 3 von 2

4 Darstellung der Grundfunktion ODER mit Sonderfunktion Ausschaltverzögerung als: Kontaktplan, Funktionsplan Darstellung der Grundfunktion ODER mit Einschaltverzögerung bzw. Ausschaltverzögerung NW S S2 K S S2 K Parallelschaltung Schließer Parallelschaltung Schließer Relais K (in LOGO:Q) E Relais K (in LOGO:Q) E S2 S I ODER _> entspricht K I ODER _> BO Das ist der neue Block -Ausschaltverzögerung BO2 I2 I2 X Q X Q Vedratung Program Q T Vedratung Program - LOGO N 4 a ODER-Block mit Sonderfunktion TFH BERLIN FB VIII,Labor f. Regel.u. Prozeßsim. Gawel Jan 9.6. log4son.skd Seite.4a Das Relais soll den Verbraucher 2 Min verzögert ausschalten. doc Seifert 2 Seite 4 von 2

5 RS-Speicherglied (Selbsthalterelais) Bei einer Speicherschaltung nimmt der Ausgang den Signalzustand an, wenn der Eingang S (=Setzen, Set) kurzzeitig -Signal führt. Der Ausgangssignalzustand bleibt so lange erhalten (wird gespeichert) auch wenn das Signal am Eingang S verschwindet, bis am Eingang R (=Rücksetzen, Reset) ein Signal angelegt wird. Dann nimmt der Ausgang wieder -Signal an. Funktionaler Aufbau aus Einzelbausteinen: Benötigt wird ein solcher Baustein, um einen Vorgang zu Ende zu führen, obwohl das auslösende Signal bereits verschwunden ist. Beispiel: Füllen eines Behälters Das Füllen beginnt bei der Meldung Leer des Behälters (Eingang S). Sind die ersten Liter hineingeflossen, verschwindet das Leer -Signal, das Füllen würde also wieder aufhören, der Behälter nie voll werden. Hier wird durch das Speicherglied das Leer -Signal solange künstlich aufrechterhalten, bis der Behälter Voll (Eingang R) meldet. Damit wird das Speicherglied gelöscht, das Füllen beendet. doc Seifert 2 Seite 5 von 2

6 Tabelle : Standard-SPS-Funktionen doc Seifert 2 Seite 6 von 2

7 3. Aufgabenstellung 3.. Realisieren Sie die in Kapitel 2 dargestellten Funktionen (UND, ODER, UND vor ODER, ODER mit Ausschalt- bzw. Einschaltverzögerung, Selbsthalterelais) am PC mit LOGOSoft als Kontakt- und/oder Funktionsplan und testen Sie die Schaltung mit der Simulation. 3.2 Entwickeln Sie am PC oder direkt am LOGO aus dem folgenden Stromlaufplan ein Programm in allen drei Darstellungsarten (KOP, FBS (FUP), AW): S (E.) S2 (E.) S3 (E.2) H (A4.) S4 (E.3) S5 (E.4) S6 (E.5) S7 (E.6) AWL: FUP: U E =... KOP : Beschreiben Sie die Funktion dieser Steuerung in Worten: Entwickeln Sie am PC ein Steuerungs-Programm in den Darstellungsarten KOP und/oder FBS (FUP) für eine Wechselschaltung und eine Kreuzschaltung von Leuchten. 3.4 Entwickeln Sie am PC ein Programm in den Darstellungsarten KOP und/oder FBS (FUP) für eine Motorsteuerung mit Rechtslauf, Linkslauf, Stop. doc Seifert 2 Seite 7 von 2

8 3.5 Beantworten Sie die Fragen (Mehrfachnennungen möglich):. Bei einer SPS bedeutet eine Änderung der Funktion 2. Welche Aussage ist zutreffend? θ den Austausch von Schaltelementen. θ Funktionsplan ist eine andere Bezeichnung für Kontaktplan. θ eine Verdrahtungsänderung. θ Im Funktionsplan verläuft der Signalfluss von rechts nach links. θ eine Programmänderung. θ FUP und KOP beschreiben dieselbe Funktion in unterschiedlicher Darstellung. 3. Die Anweisungsliste 4. Ein Schalter als Steuerelement liefert ein θ gewinnt zunehmend an Bedeutung θ zeigt das Programm nicht so, wie es im Programmspeicher steht θ enthält einzelne Steuerungsanweisungen θ binäres Ausgangssignal. θ zeitdiskretes (analoges) Ausgangssignal θ digitales Ausgangssignal. 5. Welche Aussagen über die Reihenschaltung sind richtig? 6. Ein Pt -Temperatursensor oder ein Thermoelement liefern ein θ Darstellung im KOP mit dem & -Symbol θ Darstellung im FUP mit dem > -Symbol θ analoges Ausgangssignal. θ Darstellung im FUP mit dem & -Symbol θ zeitdiskretes Ausgangssignal. θ Anweisung U in der AWL θ binäres Ausgangssignal. θ Anweisung O in der AWL 7. Aus der Reihenschaltung von Bauelementen (Schaltern, Funktionsbausteinen) wird die...-funktion und aus der Parallelschaltung die...-funktion. 8. Ein Schreib-Lese-Speicher wird als... bezeichnet, ein Nur-Lese-Speicher als..., ein Programmierbarer Nur-Lese-Speicher als.. Die Festplatte oder ein USB-Stick ist ein...speicher 9. Ein durch UV-Licht löschbarer Programmierbarer Nur-Lese-Speicher ist ein..., ein elektrisch löschbarer Programmierbarer Nur-Lese-Speicher ein. Zur Programmierung einer Steuerung gibt es nach DIN drei graphischedarstellungsarten:.... Mit einem Funktionsbaustein kann θ nur aus einem θ maximal aus zwei θ aus beliebig vielen Eingangssignalen ein Ausgangssignal erzeugt werden Ein Funktionsbaustein bildet eine θ Wenn-Dann-Funktion θ Sowohl-als-Auch-Funktion θ Entweder-Oder-Funktion ab 2. Dem Leiter eines Hotels wurde das Ergebnis einer Umfrage zum Genuss von Kaffee und Tee in seinem Restaurant vorgelegt. Es trinken Kaffee: 78 Es trinken Tee: 7 Es trinken Kaffe und Tee: 48 Zahl der Befragten: Der Bericht wurde als fehlerhaft abgelehnt. Wieso? doc Seifert 2 Seite 8 von 2

9 3.6 Entwickeln und testen Sie am PC ein Programm zur Steuerung einer Drei-Behälter-Füllanlage. Es existieren drei Vorratsbehälter mit den Signalgebern (Schaltern) S, S3 und S5-für die Voll -Meldung und S2, S4 und S6- für die Leer -Meldung. Die Leer -Meldung verschwindet, wenn die Füllung des Behälters beginnt, die Voll -Meldung kommt erst, wenn der Behälter ganz gefüllt ist. Die Vorratsbehälter können in beliebiger Reihenfolge entleert werden (auch mehrere Behälter gleichzeitig). Die Steuerung soll bewirken, dass stets nur ein Behälter nach erfolgter Leer -Meldung gefüllt werden kann (also nur eines der Ventile Y geöffnet wird), weil die Pumpenleistung begrenzt ist. Die Leer -Meldungen müssen also gegebenenfalls gespeichert und der Reihe nach abgearbeitet werden. Das Füllen eines Behälters dauert solange bis die entsprechende Voll -Meldung erfolgt ist. Dann soll automatisch der nächste leere Behälter gefüllt werden, die Reihenfolge soll der zeitlichen Folge der Leer -Meldungen entsprechen. Zu betätigende Ausgänge oder Merker Variablen für SETZEN Variablen für RÜCKSETZEN Ventil Behälter Y S 2 Ventil Behälter 2 Y2 S 4 Ventil Behälter 3 Y3 S 6 S VERRIEGELUNGEN: Y2, Y3 S 3 VERRIEGELUNGEN: Y, Y3 S 5 VERRIEGELUNGEN: Y, Y2 doc Seifert 2 Seite 9 von 2

10 Programm mit RS-Speicherglied (SF-Sonderfunktion) doc Seifert 2 Seite von 2

11 Speicherprogrammierbare Steuerungen Bild : Dosierungssteuerung (Ablaufsteuerung) doc Seifert 2 Seite von 2