Laborversuche. Für. SPS - Technik

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1 Laborversuche Für SPS - Technik 1

2 7 Segment Zifferanzeige Versuch 1 Funktionsbeschreibung : Mit einer 7 Segment Zifferanzeige sollen die Ziffern 0 9 aus dem BCD Code dargestellt werden : Schaltbelegungstabelle x 4 x 3 x 2 x 1 A B C D E F G g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g F E A G D B C Aufgabe : Entwickeln Sie die Ansteuerung für die Balken A bis G in NAND Logik! Schreiben Sie das SPS Programm und Testen Sie die Lösung! 2

3 Mischautomat Versuch 2 Lineare Ablaufsteuerung für einen Mischautomaten Die grundsätzlichen Ausführungen zur Schrittkette nach Abschnitt 9.2 werden im Folgenden am Beispiel eines Mischautomaten angewendet. Beschreibung des Modells ( Technologieschema ) und der Funktion der Steuerung. 1. Ein Mischautomat für Flüssigkeiten besteht aus folgenden Teilen : einer Ventilanordnung Y1, Y2, Y3 und Y4 für die Zufuhr der einzelnen Flüssigkeiten, einem Mischbehälter und Rührer mit Motor M1 für eine gründliche Mischung, einer Pumpe mit Motor M2, einer Füllstandsmessvorrichtung mit den Fühlern B1 bis B4. 2. Steuerung ( Bild 1 ) Die Steuerung soll folgenden Mischzyklus durchlaufen : Die Bedienperson betätigt den Startknopf S0. Die Startlampe H0 leuchtet, Pumpe M2 und Rührer M1 werden eingeschaltet ( Schritt 1 ). Ventil Y1 wird betätigt und Flüssigkeit Nr. 1 läuft in den Mischbehälter ( Schritt 1 ), bis der Initiator B1 betätigt wird. Ventil Y1 schließt sich ( Schritt 2 ). Ventil Y2 wird über B1 betätigt und Flüssigkeit Nr. 2 läuft in den Mischbehälter ( Schritt 2 ), bis der Initiator B2 betätigt wird. Ventil Y2 schließt sich ( Schritt 3 ). Ventil Y3 wird über B2 betätigt und Flüssigkeit Nr. 3 läuft in den Mischbehälter ( Schritt 3 ), bis der Initiator B3 betätigt wird. Ventil Y3 schließt sich ( Schritt 4 ). Ventil Y4 wird über B3 betätigt und Flüssigkeit Nr. 4 läuft in den Mischbehälter ( Schritt 4 ), bis der Initiator B4 betätigt wird. Ventil Y4 schließt sich ( Schritt 5 ). Die Pumpe M2 wird abgeschaltet, der Rührer M1 läuft weiter. Vier Sekunden, nachdem Ventil Y4 geschlossen hat, geht die Startlampe H0 aus, und die Klarlampe H5 leuchtet als Signal für die Bedienperson, dass der Mischvorgang beendet ist ( noch Schritt 5 ). Nach dem Aufleuchten der Klarlampe H5 kann die Bedienperson die Stopp Taste S5 betätigen. Der Rührer M1 wird abgeschaltet und die Klarlampe H5 geht aus. Mit dem STOPP Taster S5 wird die Anlage erst abgeschaltet, wenn die Klarlampe H5 aufleuchtet ( Schritt 6 ). Der Behälter kann dann entleert werden. Die Anlage wird abgeschaltet, wenn die NOT AUS Taster S6 oder S7 betätigt werden oder die thermischen Auslöser F1 oder F2 der beiden Motoren M1 und M2 ansprechen. 3

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5 Zylindersteuerung Versuch 3 A+ B+ nach 5s D+ A nach 3s C+ / B C / D Zylinder A Zylinder B Zylinder C Zylinder D S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 y 1 y 2 y 3 y 4 y 5 y 6 y 7 y 8 Aufgabenstellung : 1. Entwerfen Sie den Funktionsplan! 2. Ermitteln Sie die Setz und Rücksetzsignale für die Hilfsschütze ( Merker )! 3. Ermitteln Sie die Ansteuerungsfunktionen für die Magnetventile! 4. Erstellen Sie das Fluid SIM Programm mit den dazugehörigen DDE Aus und Eingänge, für die Kopplung mit der SPS S7! 5. Programmieren Sie die Schaltung als SPS S7 Programm! 6. Testen Sie das Programm! 7. Nach dem Test ist die Schaltung so zu programmieren, dass : a ) Dauerbetrieb b ) Einzelschritt Weiterschaltung erfolgen kann! 8. Die Anlage soll jederzeit über ein RESET zurückgesetzt werden können! 9. Der Arbeitsablauf soll nach 3 Arbeitszyklen stoppen. ( Es erfolgt eine akustisches Signalisation ) Viel Erfolg bei der Lösung der Aufgabenstellung!!! 5

6 Fußgänger - Ampel Versuch 4 Fußgänger-Ampel mit Blinklicht, Anwahl für 2. Durchlauf, Sperre bei Dauerbetrieb S1, S2, Schnellschaltung für Fußgänger nach langer Grundstellung für Autofahrer GRÜN Bild 1: Fußgänger-Ampel Funktionsbeschreibung: Nach Einschaltung des RUN Betriebes leuchtet GELBES Blinklicht, ( Impuls im 1. Zyklus )! Anschließend Autoampel ROT und Fußgängerampel ROT ( Zeiten sind selbst zu wählen )! Nach Ablauf der Zeit Autoampel GELB ( Zeit wählen ) anschließend Autoampel GRÜN! Nach Start durch S1 oder S2 kann 2. Durchlauf ab Schritt 5 vorgewählt werden bei Dauerbetrieb S1 oder S2 ( Taster kleben fest ) sperrt M 10 den erneuten Durchlauf GELBES Blinklicht kann über Schalter S7 dauernd für verkehrsarme Zeiten bzw. bei Reparaturarbeiten gegeben werden! Schritt 7 ist ausreichend lang ( hier 10 Sekunden ) geschaltet. Wenn die Zeit ( 10 Sekunden ) abgelaufen ist, kann Schritt 1 erneut geschaltet werden, Auto GRÜN, Fußgänger ROT ist also mindestens 10 Sekunden ( Schritt 7 ) Plus 2 Sekunden ( Schritt 1 ) gleich 12 Sekunden eingeschaltet! Tritt nach längerer Zeit ein Fußgänger an die Ampel, so ist über S1 oder S2 nach 2 Sekunden die Umschaltung auf Schritt 2 ( Auto GELB ) und nach weiteren 4 Sekunden auf Schritt 3 ( Fußgänger GRÜN ) und damit eine schnelle Fußgängerüberquerung möglich! 6

7 Farbmischstation Versuch 5 PROBLEMSTELLUNG In einem Mischbehälter wird aus flüssigem Farbgrundstoff und einem festen Farbpulver Farbe gemischt. Es stehen die Farbpulver ROT, BLAU und GRÜN zur Verfügung. Nach Druck auf den Auswahlknopf für ROT ( S1 ), für GRÜN ( S2 ) oder für BLAU ( S3 ) läuft ein Mischvorgang automatisch ab. Das Mischungsverhältnis von Farbgrundstoff zu Farbpulver beträgt 3:1. Durch die verschiedenen Öffnungszeiten der Ventile werden die Mischungsverhältnisse eingehalten. Nach Druck auf den Auswahlknopf öffnet das Hauptventil Y1 und lässt den Farbgrundstoff einlaufen. Nach 8 Sekunden öffnet das Ventil des ausgewählten Farbpulvers für 8 Sekunden. Nach einer Gesamteinlaufzeit von 24 Sekunden schließt das Hauptventil Y1. Der Einfüllvorgang darf nur beginnen, wenn die Heizung eingeschaltet ist, beide Rührwerke in Betrieb sind und das Ablauf ventil Y5 geschlossen ist. Eine Sicherheitsmarke ( S4 ) verhindert das Überlaufen und schließt alle offenen Ventile gleichzeitig. Nach einer Mischzeit von 30 Sekunden kann über das Ausgangsventil die Farbe abfließen. Eine neue Auswahl ist erst nach dem Abfließen der Farbe ( Sensor S5 ) möglich. Für die Schieberventile stehen pneumatische Zylinder zur Verfügung, die durch 5/2 Wege Magnetventile mit Federrück stellung angesteuert werden. Arbeitsauftrag : Vervollständigen Sie den Funktionsplan nach DIN T6. Ergänzen Sie die Zuordnungsliste Schreiben Sie ein SPS Anwenderprogramm 7

8 Wendeschützschaltung SPS Technikversuch 1 Durchführung: 1. Stellen Sie die Verbindungen des Leistungsteils entsprechend dem Stromlaufplan her! 2. Stellen Sie alle Verbindungen entsprechend dem Anschlussschema zur SPS her! 3. Programmieren Sie die Schaltung! 4. Testen Sie das Programm! 8

9 Lauflicht SPS Technikversuch 2 Aufgabenstellung: Für 8 Signallampen soll eine Lauflichtsteuerung entworfen werden. Funktionsbeschreibung 1: Einzelsteuerung eine Laufrichtung mit Handtakt Nach Betätigen der Start Taste S1 ist mit der Taste S2 die Laufrichtung ABWÄRTS festzulegen und zu aktivieren. Mit dem Handtakt S4 soll zuerst die Lampe H1 angesteuert werden. Bei wiederholter Betätigung von S4 werden die Lampen H2 bis H8 aufeinanderfolgend, aber einzeln, eingeschaltet. Mit dem nächsten Takt beginnt die Ansteuerung wieder mit H1. Die Steuerung muss mit Tastschalter S0 jederzeit ausgeschaltet werden können! Nach erneuter Betätigung der Starttaste S1 wird der Ablauf neu begonnen! Funktionsbeschreibung 2: Einzelsteuerung eine Laufrichtung mit Takt Automatik / Manuell Zusätzlich zur Funktionsbeschreibung 1 soll mit Tastschalter S5, wahlweise anstelle von S4, ein SPS interner automatischer Takt eingeschaltet werden können! Funktionsbeschreibung 3: Einzelsteuerung beide Laufrichtungen mit Takt Automatik / Manuell Die Funktionsbeschreibung 2 soll so ergänzt werden, dass mit Tastschalter S2 bzw. S3 zwischen der Laufrichtung ABWÄRTS und AUFWÄRTS wahlweise umgeschaltet werden kann! 9

10 Abschervorrichtung SPS Technikversuch 3 Beschreibung der Steuerungsaufgabe Es soll eine Steuerung für eine Abschervorrichtung entworfen werden. Durch das Zusammenwirken einer Zuführeinheit und einer Schervorrichtung soll Stangenmaterial abgeschnitten werden. Die Zuführung erfolgt durch den Vorschubzylinder ( Zylinder B ), der beim Vor bzw. Rückhub die pneumatische Spannzange ( Zylinder A ) mitbewegt. Ist das Material gegen einen Festanschlag eingeschoben, wird es durch die Spannvorrichtung ( Zylinder C ) festgehalten. Danach kann der Abschervorgang beginnen ( Zylinder D ) und gleichzeitig das Öffnen der Spannzange ( Zylinder A ) erfolgen. Ist die Spannzange ( Zylinder A ) geöffnet so erfolgt das Zurückfahren ( Zylinder B ) in Ausgangsstellung. Ist der Abschervorgang beendet ( Zylinder D ) und hat die Zuführeinheit die Ausgangsstellung erreicht, so wird die Spannvorrichtung ( Zylinder C ) geöffnet und es kann ein neuer Arbeitsablauf begonnen werden. Der Start wird durch die Betätigung der Start Taste ausgelöst, wenn sich alle Zylinder in der hinteren Endlage befinden. Für unser Programmbeispiel sieht die Kurzschreibweise folgendermaßen aus: A B A + B + C + D + D C 10

11 Beschreibung der Randbedingungen 1. Wahlmöglichkeit zwischen Automatik oder Manuell. Wird im laufenden Zyklus von Automatik auf Manuell geschaltet, so bleibt die Steuerung im Ablauf stehen. Nach Wiedereinschalten auf Automatikbetrieb läuft der Zyklus erst weiter nachdem die Start Taste betätigt wurde. 2. Bei Vorwahl Automatik soll zusätzlich die Wahlmöglichkeit zwischen Einzelzyklus oder Dauerzyklus bestehen. Der Dauerzyklus soll durch Umschalten auf Einzelzyklus gelöscht werden. Ein bereits begonnener Zyklus läuft zu Ende. Der Start erfolgt durch die Betätigung des Starttasters. 3. Bei Vorwahl Manuell soll die Steuerung über eine Richten Taste in die Grundstellung gerichtet werden können. Mit dem Start Taster ist es im Manuellbetrieb möglich die Steuerung schrittweise durchzutakten. 4. Bei Energieausfall und Wiederkehr darf die Anlage nicht selbsttätig weiterlaufen, sondern muss durch das Startsignal erneut gestartet werden. 5. Nach Betätigung des NOT AUS Tasters soll die Anlage sofort stehen bleiben! Ein Neustart ist nur möglich nachdem die Abschervorrichtung in Grundstellung gerichtet wurde. 6. Die Betriebsarten Manuell, Automatik, Dauerzyklus und Not Aus sollen über die Leuchtmelder H1 bis H4 angezeigt werden. Aufgabenstellung: Entwickeln Sie das S7 Programm für diese Steuerung ohne Randbedingungen! Testen Sie das Programm! Fügen Sie die Randbedingungen hinzu und testen das Programm erneut! 11

12 Variablentabelle: Labor SPS Technik Hier sind nur die Variablen eingetragen, welche für die Beschaltung der S7 von Bedeutung sind : Symbol Adresse Datentyp Kommentar S1_A0 E 0.0 BOOL Grenztaster Zylinder A eingefahren S2_A1 E 0.1 BOOL Grenztaster Zylinder A ausgefahren S3_B0 E 0.2 BOOL Grenztaster Zylinder B eingefahren S4_B1 E 0.3 BOOL Grenztaster Zylinder B ausgefahren S5_C0 E 0.4 BOOL Grenztaster Zylinder C eingefahren S6_C1 E 0.5 BOOL Grenztaster Zylinder C ausgefahren S7_D0 E 0.6 BOOL Grenztaster Zylinder D eingefahren S8_D1 E 0.7 BOOL Grenztaster Zylinder D ausgefahren START E 1.0 BOOL Starttaste AUTO_MAN E 1.1 BOOL 1 = Automatikbetrieb ; 0 = Manuell EINZEL E 1.2 BOOL Einzelzyklus ( ein Durchlauf ) DAUER E 1.3 BOOL Dauerzyklus RICHTEN E 1.4 BOOL Richten der Anlage ( Grundstellung ) NOT_AUS E 1.5 BOOL NOT AUS Betätigung Y1 A 0.0 BOOL Zylinder A ausfahren Y2 A 0.1 BOOL Zylinder A einfahren Y3 A 0.2 BOOL Zylinder B ausfahren Y4 A 0.3 BOOL Zylinder B einfahren Y5 A 0.4 BOOL Zylinder C ausfahren Y6 A 0.5 BOOL Zylinder C einfahren Y7 A 0.6 BOOL Zylinder D ausfahren Y8 A 0.7 BOOL Zylinder D einfahren H1_MANU A 1.0 BOOL Anzeige Betriebsart Manuell H2_AUTO A 1.1 BOOL Anzeige Betriebsart Automatik H3_DAUER A 1.2 BOOL Anzeige Betriebsart Dauerzyklus H4_NOT_AUS A 1.3 BOOL Anzeige Betriebsart NOT AUS 12

13 Fußgängerampel SPS Technikversuch 4 Zuordnungsliste: Tastschalter: S0 ( Öffner ) I 0.0 S1 ( Schließer ) I 0.1 S2 ( Schließer ) I 0.2 S3 ( Schließer ) I 0.3 Signallampen: Kraftfahrzeuge ROT Q 0.0 GELB Q 0.1 GRÜN Q 0.2 Fußgänger ROT Q 0.3 GRÜN Q

14 Aufgabenstellung: Labor SPS Technik Für den vorgegebenen Fußgänger Überweg soll eine Ampelsteuerung entworfen werden, die die Fußgängerampel auf Anforderung des Fußgängers auf GRÜN schaltet. Funktionsbeschreibung: Nach Betätigen der Starttaste S2 wird für die Kraftfahrzeugampeln Blinklicht GELB eingeschaltet. Mit Taster S3 startet der Automatikbetrieb, wobei zunächst alle Ampeln auf ROT geschaltet werden. Anschließend werden über einen SPS internen Zeittakt oder über Timer die Fahrzeugampeln über GELB auf GRÜN geschaltet. Im Falle einer Bedarfsanforderung der Fußgänger, durch Betätigung des Tastschalters S1, werden nach Ablauf einer Verzögerungszeit die Fahrzeugampeln über GELB auf ROT und anschließend die Fußgängerampel auf GRÜN geschaltet. Die Umschaltung auf ROT erfolgt nach einer angemessenen GRÜNPHASE. Die Steuerung muss mit Tastschalter S0 jederzeit ausgeschaltet werden können. 14

15 Parkhaus SPS Technikversuch 5 Zuordnungsliste: Tastschalter : S0 ( Öffner ) I 0.0 Anlage AUS S1 ( Schließer ) I 0.1 Anlage EIN S2 ( Schließer ) I 0.2 Ticket Anforderung S3 ( Schließer ) I 0.3 Ausfahrt Anforderung S4 ( Schließer ) I 0.4 NOTFALL Signallampen : Einfahrt Parkhaus besetzt Parkhaus frei Ticket gesperrt Ticket frei Q 0.0 Ampel ROT Q 0.1 Ampel GRÜN Q 0.2 Anzeige ROT Q 0.3 Anzeige GRÜN Ausfahrt STOPP Q 0.4 Ampel ROT Voreinstellungen: keine 15

16 Aufgabenstellung: Labor SPS Technik Für das vorgegebene Parkhaus soll eine Steuerung entworfen werden, die jeweils auf Anforderung die Ein und Ausfahrt frei gibt. Zusätzlich wird bei vollständiger Belegung die Einfahrt gesperrt. Funktionsbeschreibung 1: Steuerung: Einfahrt und Ausfahrt Nach Betätigen des Tastschalters S1 ( Anlage EIN ) schalten die Ampeln an der Ein und Ausfahrt auf ROT. Die Ampel der Parkhausbelegung und die NOTFALL Situation bleiben zunächst unberücksichtigt. Im Falle einer Bedarfsanforderung an der Einfahrt ( S2 betätigt ), schaltet nach Ablauf einer Verzögerungszeit, die Ampel am Parkscheinautomaten auf GRÜN. Die Umschaltung auf ROT erfolgt nach einer angemessenen GRÜNPHASE. Bei Anforderung an der Ausfahrt ( S3 betätigt ) erlischt, nach Ablauf einer Verzögerungszeit, das ROTLICHTSIGNAL, die Ausfahrt ist FREI und die Ampel schaltet, nach Ablauf einer Verzögerungszeit, wieder auf ROT. Die Steuerung muss mit Tastschalter S0 jederzeit ausgeschaltet werden können. Funktionsbeschreibung 2: Im NOTFALL schaltet die Ampel am Parkhaus auf ROT und alle Schranken ( Einfahrt und Ausfahrt gehen auf ). 16

17 Gruppe : Klasse: Versuch Datum Bemerkung Note Versuch 1: 7 Segment Anzeige Versuch 2: Mischautomat Versuch 3: Zylindersteuerung Versuch 4: Fußgängerampel Versuch 5: Farbmischstation Technik Versuch 1: Wendeschützschaltung Technik Versuch 2: Lauflicht Technik Versuch 3: Abschervorrichtung Technik Versuch 4: Fußgängerampel Technik Versuch 5: Parkhaus 17