1 - Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen. Impressum. An dieser Qualifizierungseinheit haben mitgewirkt. Herausgeber:

Transkript

1 Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen

2 Impressum An dieser Qualifizierungseinheit haben mitgewirkt Herausgeber: IHK für Oberfranken Bahnhofstr Bayreuth Inhaltliche Konzeption: ets GmbH, Halblech ihk.online&medien.gmbh, Bayreuth Produktion/ Umsetzung: ihk.online&medien.gmbh, Bayreuth Redaktionelle Betreuung: Andrea Nüssel, ihk.online&medien.gmbh Claudia Hohdorf, ets Halblech Rechte: Copyright ets GmbH, Halblech. Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (durch Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Auch die Rechte der Wiedergabe durch Vortrag, Funk und Fernsehen sind vorbehalten. Text, Abbildungen und Programme wurden mit größter Sorgfalt erarbeitet. Herausgeber, Programmierer und Autoren können jedoch für eventuell verbliebene fehlerhafte Angaben und deren Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen. Namensschutz: Die meisten in dieser Einheit erwähnten Soft- und Hardwarebezeichnungen sind auch eingetragene Marken und unterliegen als solche den gesetzlichen Bestimmungen. Microsoft, Windows und andere Namen von Produkten der Firma Microsoft, die in dieser Qualifizierungseinheit erwähnt werden, sind eingetragene Warenzeichen der Microsoft Corporation. Inhaltliche Verantwortung: Diese Qualifizierungseinheit enthält Verweise (sogenannte Hyperlinks) auf Seiten im World Wide Web. Wir möchten darauf hin weisen, dass wir keinen Einfluss auf die Gestaltung sowie die Inhalte der gelinkten Seiten haben. Deshalb distanzieren wir uns hiermit ausdrücklich von allen Inhalten der Seiten, auf die aus unserem Lerninhalt verwiesen wird. Diese Erklärung gilt für alle in diesem Lerninhalt ausgebrachten Links und für alle Inhalte der Seiten, zu denen Links oder Banner führen. gsps01q Seite 2 / 129

3 Impressum...2 Firmenvorstellung...5 Leitfragen Kapitelübersicht Aufbau und Funktion einer SPS Vorteile einer Speicherprogrammierbaren Steuerung Vorteile einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (2) Vorteile einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (3) Modulare SPS mit verschiedenen Baugruppen Eingabe - Verarbeitung - Ausgabe Zyklische Programmbearbeitung Lineare und strukturierte Programmierung Kapitelübersicht Signalarten in der Steuerungstechnik Signalarten in der Steuerungstechnik (2) Signalarten in der Steuerungstechnik (3) Datentypen zur Adressierung Bit- und Byte-Adressen Symbolische Adressierung Adressierung nach IEC und STEP Kapitelübersicht Übersicht Programmiersprachen Kontaktplan KOP Funktionsplan FUP Anweisungsliste AWL Kapitelübersicht Programmierung von Öffnern und Schließern UND- Programmierung von Öffnern und Schließern...41 Programmdarstellung in KOP und in FUP ODER- Programmierung von Öffnern und Schließern...44 Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP Füllstandssteuerung - Problematik Füllstandssteuerung - Zuordnungsliste...49 Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP Abfrage von Ausgängen...53 Abfrage von Ausgängen AWL und FUP UND-vor-ODER-Verknüpfung...57 Programmdarstellung in KOP und in FUP ODER-vor-UND-Verknüpfung Verwendung von Merkern...61 Programmdarstellung in KOP und in FUP Garagentorsteuerung...67 Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP Kapitelübersicht Ausgang mit Selbsthaltung RS-Speicherfunktion mit vorrangigem Rücksetzen RS-Speicherfunktion mit vorrangigem Setzen Sammelbecken Kapitelübersicht Darstellung von Zeitabläufen Einschaltverzögerung SE Ausschaltverzögerung SA Zeit als Impuls SI Toiletten-Licht-Lüfter-Steuerung Kapitelübersicht Darstellung von Zählerfunktionen Ein- und Ausgänge eines Zählers bei STEP Beispiel Parkplatzüberwachung...99 gsps01q Seite 3 / 129

4 8.0 Kapitelübersicht Sicherheit von Steuerungen Drahtbruchsicherheit Erdschlusssicherheit Elektromechanische Verriegelungen NOT-Halt-Bestimmungen NOT-HALT-Schaltung Bearbeitung der Fallstudie gsps01q Seite 4 / 129

5 Einleitung Firmenvorstellung Firmenchronik: Die Firma Automatico ist eine traditionsreiche Firma mit langjähriger Erfahrung auf dem Gebiet der Automatisierungstechnik. Sie entstand aus einem Familienbetrieb, der sich mit Maschinen für die Blechumformung befasste. Anfang 1995 wurde auf die stark wachsende Automatisierungstechnik mit der Suche nach Vertriebspartnern reagiert. Heute beschäftigt die Firma Automatico 60 Mitarbeiter, die für viele metallverarbeitende Branchen Automatisierungsmöglichkeiten konstruieren und umsetzen. Produktgeschichte: Von einem reinen Maschinenbauunternehmen entwickelte sich die Automatico in den 90er Jahren zu einer mittelständischen Automatisierungsfirma, was auch zur Umbenennung in den jetzigen Namen führte. Nicht zuletzt bescherte der Wunsch nach mehr Automatisierung der Firma eine große Anzahl neuer Kunden. Schon bei der ersten Herstellung von Blechbearbeitungsmaschinen lag der Firmenschwerpunkt auf der Automatisierung von Fertigungsabläufen der Blechbearbeitung. gsps01q Seite 5 / 129

6 Einleitung Leitfragen Die hier zusammen gestellten Leitfragen sollen Ihnen den Einstieg in die Qualifizierungseinheit ermöglichen. Nehmen Sie sich die Zeit und notieren Sie jetzt bitte ganz spontan, was Ihnen als Antworten einfällt. Im Laufe der weiteren Bearbeitung werden Sie mehrmals auf Ihre Notizen zurückgreifen. Bitte verwenden Sie daher einfach ein Blatt Papier für Ihre Antworten. gsps01q Seite 6 / 129

7 1 Grundwissen zur SPS 1.0 Kapitelübersicht Kapitelbezogene Eingangsfragen: Wie sieht der Aufbau und die Funktion einer Sps aus? Themen: 1.0 Kapitelübersicht 1.1 Aufbau und Funktion einer SPS Vorteile einer Speicherprogrammierbaren Steuerung Vorteile einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (2) Vorteile einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (3) 1.2 Kompaktsteuerungen und Steuerungen in Modulbauweise 1.3 Modulare SPS mit verschiedenen Baugruppen 1.4 Eingabe - Verarbeitung - Ausgabe 1.5 Zyklische Programmbearbeitung 1.6 Lineare und strukturierte Programmierung gsps01q Seite 7 / 129

8 1 Grundwissen zur SPS 1.1 Aufbau und Funktion einer SPS Eine Speicherprogrammierbare Steuerung hat die Struktur eines Rechners, deren Funktion in einem Programm gespeichert ist. Sie werden vorzugsweise in kommerziellen und industriellen Anwendungen eingesetzt. Eine SPS überwacht Eingabegeräte, trifft Entscheidungen auf Grund ihres Programms und steuert über ihre Ausgänge Maschinen und automatisierte Prozesse. In dieser Lerneinheit werden Sie grundlegende Informationen über den Aufbau und die Funktionsweise einer SPS erhalten. Taster, Schalter gsps01q Seite 8 / 129

9 Sensoren Meldungen Motorstarter gsps01q Seite 9 / 129

10 Motoren Schütze gsps01q Seite 10 / 129

11 1 Grundwissen zur SPS Vorteile einer Speicherprogrammierbaren Steuerung Verbindungsprogrammierte Steuerung In der herkömmlichen Schütztechnik wird das Steuerprogramm durch eine feste Verdrahtung von Schaltern, Tastern, Schützen usw. bestimmt. Man spricht deshalb von einer verbindungsprogrammierten Steuerung. Den Ablauf des Steuerungsprogramms verändern oder die Hinzufügung zusätzlicher Funktionen erfordert meistens umfangreiche Änderungen in der Hardware und zeitaufwendiges Umbzw. Neuverdrahten. Speicherprogrammierbare Steuerung Bei einer SPS erfolgt die Verdrahtung der Geräte und Schaltglieder in einem Programm. Der Arbeitsaufwand in konventioneller Technik wird wesentlich reduziert und beschränkt sich hauptsächlich auf den Hauptstromkreis elektrischer Steuerungen. Programmerstellung und Änderungen sowie Beseitigung von Fehlern sind schneller möglich. gsps01q Seite 11 / 129

12 1 Grundwissen zur SPS Vorteile einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (2) Im Folgenden sind einige Vorteile einer Lösung mit SPS gegenüber einer verbindungsprogrammierten Steuerung (VPS) geringerer Platzbedarf als bei einer Lösung in Schütztechnik eine SPS arbeitet schneller und ist weniger störungsanfällig leichter und schnellere Änderungen im Steuerungsprogramm möglich weiterführende Verknüpfungsoperationen wie Zählen, Vergleichen, arithmetische Operationen usw. eine SPS hat Fehlerdiagnose- und Überwachungsfunktionen bereits integriert Anwendungen können ohne zusätzlichen Aufwand dokumentiert werden bereits vorhandene Lösungen lassen sich problemlos in neuen Anwendungen einbinden VPS: gsps01q Seite 12 / 129

13 1 Grundwissen zur SPS Vorteile einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (3) Bereits an dieser einfachen Steuerungsaufgabe ist zu erkennen, wie beim Einsatz einer SPS Verdrahtungsaufwand verringert wird und Einsparungen bei der Hardware, hier das Zeitrelais K4T, möglich sind. Diese Vorteile gewinnen bei zunehmender Komplexität der Steuerung an Gewicht. gsps01q Seite 13 / 129

14 1 Grundwissen zur SPS 1.2 Kompaktsteuerungen und Steuerungen in Modulbauweise Man unterscheidet grundsätzlich zwischen Steuerungen in Kompaktbauweise und modular aufgebauten Steuerungen. Kompaktsteuerung Für kleinere Steuerungsaufgaben werden kompakt aufgebaute Steuergeräte angeboten. Sie stellen in sich geschlossene Einheiten dar mit einer fest vorgegebenen Anzahl von Ein- und Ausgängen. Ihr Einsatz rentiert sich schon bei einfachen Aufgabenstellungen. Die Programmierung kann auch ohne PC direkt über am Gerät befindliche Bedientasten und einem integrierten Display erfolgen. gsps01q Seite 14 / 129

15 Modulare Steuerung Größere Steuergeräte werden aus einzelnen Baugruppen in Modulbauweise, deren Anzahl und Kombination in weiten Grenzen vom Anwender bestimmt werden kann. Der besondere Vorteil liegt in der problemlosen Anpassung an erweiterte Aufgabenstellungen. Die einzelnen Baugruppen werden meist auf einer Profilschiene angeordnet und über einen Hinterwandbus miteinander verbunden. gsps01q Seite 15 / 129

16 1 Grundwissen zur SPS 1.3 Modulare SPS mit verschiedenen Baugruppen Fahren Sie mit der Maus in die verschiedenen Bereiche der SPS für mehr Informationen. Baugruppe 1: Stromversorgung (Netzteil) Baugruppe 2: Zentraleinheit (CPU) Baugruppe 3: Digitale Eingangsbaugruppen Baugruppe 5: Digitale Ausgangsbaugruppen gsps01q Seite 16 / 129

17 1 Grundwissen zur SPS 1.4 Eingabe - Verarbeitung - Ausgabe gsps01q Seite 17 / 129

18 1 Grundwissen zur SPS 1.4 Eingabe - Verarbeitung - Ausgabe Eine SPS besteht grundsätzlich aus einer Eingabebaugruppe, einer Verarbeitungsbaugruppe oder Zentraleinheit und einer Ausgabebaugruppe. Dazu gehören als Peripheriegeräte noch ein Programmiergerät und eventuell eine Bedieneinheit. Eingabebaugruppe Die SPS nimmt über die Eingabebaugruppe eine Vielzahl digitaler und analoger Signale auf, die z.b. von Tastern, Endschaltern und Sensoren aus der zu steuernden Anlage kommen. Oftmals müssen diese für die SPS systemfremden Signale in einer Anpassungsschaltung auf das Niveau des Verarbeitungsteiles ( 0V...5V) gebracht werden. Eine galvanische Trennung zwischen Signaleingabe und Signalverarbeitung kann hier ebenfalls erfolgen. gsps01q Seite 18 / 129

19 Verarbeitungsbaugruppe Die Zentraleinheit bzw. CPU bildet das Gehirn des Automatisierungsgerätes. Die von der Eingabebaugruppe aufgenommenen und aufbereiteten Signale werden in der Zentraleinheit entsprechend dem Steuerungsprogramm logisch verknüpft. Je nach gewünschter Leistungsfähigkeit und Rechengeschwindigkeit werden unterschiedliche Prozessoren eingesetzt. Ausgabebaugruppe Über die Ausgabebaugruppe greift die SPS in den Steuerungsprozess ein. Ebenso werden die Signale aus dem Verarbeitungsteil so aufbereitet, dass Stellglieder wie z.b. Schütze und Magnetventile und Aktoren wie z.b. Meldeeinrichtungen damit angesteuert werden können. Digitale Ausgänge werden in der Regel als Transistor- oder Relaisausgänge ausgeführt. gsps01q Seite 19 / 129

20 Programmiergerät Ein Programmiergerät wird benötigt, um die Konfigurationsdaten für die SPS-Hardware sowie das Anwenderprogramm in die CPU der Zentralbaugruppe zu übertragen. Als Erstellsysteme werden PCs oder Handprogrammiergeräte verwendet. Bedieneinheit Eine Bedieneinheit ermöglicht die Darstellung von Prozessinformationen sowie die Eingabe neuer Steuerungsparameter durch das Personal. gsps01q Seite 20 / 129

21 1.5 Zyklische Programmbearbeitung 1 Grundwissen zur SPS Bei der Programmbearbeitung werden durch die CPU die Adressen der Speicherzellen nacheinander abgearbeitet. Ein Programmdurchlauf wird als Arbeitszyklus bezeichnet. Die für einen Programmdurchlauf benötigte Zeit wird Zykluszeit genannt. Diese Zeit wird ständig überwacht. Überschreitet sie einen Maximalwert, wird die Steuerung unverzüglich in den STOPP-Zustand gebracht. Die durchschnittliche Zykluszeit beträgt etwa ms. Auf Grund dieser Arbeitsweise ergeben sich für die Erstellung von SPS-Programmen wichtige Gesichtspunkte, die berücksichtigt werden müssen: Während der Programmbearbeitung werden Änderungen der Eingangssignale nicht berücksichtigt, und es werden auch keine neuen Ausgangssignale ausgegeben. Treten in einem Programm gleichlautende Befehl auf, hat derjenige Vorrang, der als letzter kommt, da er im PAA gespeichert wird. gsps01q Seite 21 / 129

22 1 Grundwissen zur SPS 1.6 Lineare und strukturierte Programmierung gsps01q Seite 22 / 129

23 1 Grundwissen zur SPS 1.6 Lineare und strukturierte Programmierung Bei der Strukturierung des Programmcodes gibt es zwei grundsätzliche Möglichkeiten, die von der Art der Programmierung abhängen. Lineare Programmierung Das gesamte Programm befindet sich im zyklisch bearbeiteten Organisationsbaustein OB1. Die CPU arbeitet die Anweisungen der Reihe nach ab und beginnt dann wieder von vorne. Diese Art der Programmierung wird aber nur für einfache, nicht zu umfangreiche Steuerungsaufgaben verwendet. Strukturierte Programmierung Ein strukturiertes Programm besteht im Prinzip aus einem Hauptprogramm und mehrfach aufrufbaren Unterprogrammen. Diese Unterprogramme werden bei speicherprogrammierbaren Steuerungen z.b. als Funktionen und Funktionsbausteine bezeichnet. Die Reihenfolge der Bausteinbearbeitung wird im Organisationsbaustein OB1 festgelegt. Dies hat den Vorteil, Programmteile einzeln austesten zu können, bevor sie zu einem Gesamtprogramm zusammengefügt werden. gsps01q Seite 23 / 129

24 2 Adressierung von Ein- und Ausgängen 2.0 Kapitelübersicht Kapitelbezogene Eingangsfragen: Was versteht man unter Symbolische Adressierung? Themen: 2.0 Kapitelübersicht Signalarten in der Steuerungstechnik Signalarten in der Steuerungstechnik (2) Signalarten in der Steuerungstechnik (3) 2.2 Datentypen zur Adressierung 2.3 Bit- und Byte-Adressen 2.4 Symbolische Adressierung 2.5 Adressierung nach IEC und STEP 7 gsps01q Seite 24 / 129

25 2 Adressierung von Ein- und Ausgängen Signalarten in der Steuerungstechnik Die an den Ein- und Ausgängen einer SPS anstehenden elektrischen Signale können grundsätzlich in zwei verschiedene Gruppen unterteilt werden: Binäre Signale Klicken Sie mit der linken Maustaste auf die Hand! Drucktaster, Umschalter, Grenz- und Näherungsschalter usw. liefern Signale, die nur zwei Signalzustände annehmen können. In der Steuerungstechnik wird häufig eine Gleichspannung von +24V als Steuerspannung verwendet, was in diesem Fall den Signalzustand 1 am Eingang der SPS bedeuten würde. Da aber unter realen Bedingungen nur selten exakt +24V bzw. 0V an den Eingängen anliegen, wurde herstellerseitig ein Toleranzbereich festgelegt. gsps01q Seite 25 / 129

26 2 Adressierung von Ein- und Ausgängen Signalarten in der Steuerungstechnik (2) Digitale Signale Mehrere Binäre Signale zusammengefasst ergeben ein digitales Signal, dessen Bedeutung durch eine Codierung festgelegt ist. So lassen sich z.b. die Dezimalziffern 0 bis 9 mit einem 4-stelligen Dualcode darstellen. gsps01q Seite 26 / 129

27 2 Adressierung von Ein- und Ausgängen Signalarten in der Steuerungstechnik (3) Analoge Signale Analoge Signale können innerhalb eines bestimmten Bereichs jeden beliebigen Wert annehmen. Typische analoge Eingangssignale in der Automatisierungstechnik sind z.b. bei elektrischen Strömen ma und ma. Elektrische Spannungspegel sind in der Regel in den Bereichen V und V anzutreffen. Da eine SPS intern keine analogen Werte verarbeiten kann, müssen die eingelesenen Spannungs- und Stromwerte in eine digitale Information umgewandelt werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als Analog-Digital-Wandlung. Im folgenden Beispiel überwacht eine SPS die Füllstandshöhe eines Tankinhaltes. Der Messfühler liefert an die SPS eine analoge Eingangsgröße. gsps01q Seite 27 / 129

28 2 Adressierung von Ein- und Ausgängen 2.2 Datentypen zur Adressierung Zur eindeutigen Adressierung von Ein- und Ausgängen werden bei Automatisierungsgeräten folgende Datentypen verwendet: Fahren Sie mit der Maus über die dargestellten Datentypen, um nähere Informationen zu erhalten. Bit: Unter einem Bit versteht man die kleinste binäre Informationseinheit. Diese kann den Signalzustand 0 oder 1 annehmen. Byte: Für eine Einheit von 8 Binärzeichen steht der begriff Byte. Ein Byte hat demnach die Größe von 8 Bit. Wort: Ein Wort setzt sich aus 2 Byte oder 16 Bits zusammen. Mit Worten lassen sich Dualzahlen, Buchstaben digital-codierte Analogwerte usw. darstellen. Doppelwort: Beim Doppelwort entspricht die Wortlänge einer Anzahl von 32 Binärzeichen. Ein Doppelwort besitzt demnach die Größe von 2 Worten, 4 Byte oder 32 Bit. gsps01q Seite 28 / 129

29 2 Adressierung von Ein- und Ausgängen 2.3 Bit- und Byte-Adressen Um die einzelnen Bits einer digitalen Eingangs - oder Ausgangsbaugruppe ansprechen zu können, wird jedem einzelnen Bit innerhalb eines Bytes eine Ziffer, die Bitadresse zugeordnet. Bei der dargestellten SIMATIC-Baugruppe hat das jeweils oberste Bit die Adresse 0. Auch die einzelnen Bytes erhalten Nummern, die Byteadressen. Jedes Eingangsbyte (EB) und jedes Ausgangsbyte (AB) erhält eine Adresse abhängig vom Steckplatz der jeweiligen Baugruppe. Somit ist jedes Bit eindeutig durch die Kombination von Bit- und Byteadresse bestimmt. Hier finden Sie ein Beispiel. gsps01q Seite 29 / 129

30 2 Adressierung von Ein- und Ausgängen 2.4 Symbolische Adressierung Die symbolische Adressierung ermöglicht es, an Stelle von absoluten Adressen (z.b. E 4.1) mit Symbolen (z.b. Motor_Ein ) zu arbeiten. Damit wird eine bessere Verständlichkeit und Lesbarkeit des Programmcodes erreicht. Jeder symbolische Name darf nur einmal im Programm vergeben werden. Die Symbole für Eingänge, Ausgänge, Merker, Zeiten, Zähler usw. werden in einer Symboltabelle hinterlegt. Beispiel einer Symboltabelle: Symbol Adresse Datentyp Kommentar S0 E 4.0 BOOL Taster Motor Aus S1 E 4.1 BOOL Taster Motor Ein F2 E 4.2 BOOL Motorschutzkontakt K1 A 5.1 BOOL Netzschütz K2 A 5.2 BOOL Sternschütz K3 A 5.3 BOOL Dreieckschütz Anlauf T1 S5TIME Y-? -Anlaufzeit gsps01q Seite 30 / 129

31 2 Adressierung von Ein- und Ausgängen 2.5 Adressierung nach IEC und STEP 7 Bis zur Verabschiedung eines einheitlichen Standard für die Programmierung von Automatisierungsgeräten waren Steuerungsprogramme unterschiedlicher Hersteller praktisch nicht austauschbar. Die IEC Norm für Speicherprogrammierbare Steuerung ist als deutsche Norm DIN EN übernommen worden. Sie hat die Zielsetzung, neue herstellerunabhängige Programmierwerkzeuge zu entwickeln, die auf herkömmlichen PCs einsetzbar sind und für nahezu jede SPS einen entsprechenden Maschinencode erzeugen. Die in diesem Lehrgang dargestellten Programme wurden auf der Grundlage der Programmiersoftware STEP 7 von der Firma Siemens erstellt deren Befehlsvorrat auf der Norm IEC beruht. IEC STEP 7 Eingangs-Bit IX E Ausgangs-Bit QX A Eingangs-Byte IB 3 EB 3 AusgangsByte IQB 5 AB 5 Eingangs-Wort IW 2 EW 2 Ausgangs-Wort QW 8 AW 8 Eingangs-Doppelwort ID 10 ED 10 Ausgangs-Doppelwort QD 14 AD 14 gsps01q Seite 31 / 129

32 3 Programmiersprachen nach IEC in STEP Kapitelübersicht Kapitelbezogene Eingangsfragen: Haben Sie eine Übersicht der Programmiersprachen? Themen: 3.0 Kapitelübersicht 3.1 Übersicht Programmiersprachen 3.2 Kontaktplan KOP 3.3 Funktionsplan FUP 3.4 Anweisungsliste AWL gsps01q Seite 32 / 129

33 3 Programmiersprachen nach IEC in STEP Übersicht Programmiersprachen Fahren Sie mit der Maus über die einzelnen Bereiche der Grafik, um nährere Informationen zu erhalten. Ablaufsprachen: Die Ablaufsprache orientiert sich an der Darstellung von Ablaufsteuerungen in Form von Schritten und Weiterschaltbedingungen. Sie wird im Laufe dieser Qualifizierungseinheit nicht benutzt. Kontaktplan: Der Kontaktplan ist die grafische Darstellung eines Steuerungsprogramms mit Symbolen nach DIN , wie sie auch in den USA üblich sind. Funktionsplan: Der Funktionsplan ist die grafische Darstellung eines Steuerungsprogramms mit Symbolen der Digitaltechnik nach DIN Anweisungsliste: In der Anweisungsliste werden die einzelnen Programmzeilen untereinander geschrieben. Sie kann den gesamten Befehlsvorrat einer SPS ausnutzen. Strukturierter Text: Der Strukturierte Text ist eine höhere Programmiersprache geeignet für komplexe Rechenaufgaben, vergleichbar mit PASCAL oder C++. Sie wird im Laufe dieser Qualifizierungseinheit nicht benutzt. gsps01q Seite 33 / 129

34 3 Programmiersprachen nach IEC in STEP Kontaktplan KOP Der Kontaktplan gleicht einem Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung. KOP-Anweisungen bestehen aus Elementen und Boxen, die grafisch zu Netzwerken verbunden werden. Ausgangsgrößen werden als Spulen dargestellt. Der Signalzustand an Ausgang A 4.0 ist 1, wenn: am Eingang E 0.0 der Signalzustand 1 ODER am Eingang E 0.2 der Signalzustand 0 ist UND am Eingang E 0.1 der Signalzustand 1 ist. Möglichkeiten des Signalflusses Kann Strom über den Stromkreis bis zur Spule fließen, so wird die Spule stromführend. Kann der Strom nicht über den gesamten Stromkreis bis zur Spule fließen, so wird die Spule nicht stromführend. gsps01q Seite 34 / 129

35 3 Programmiersprachen nach IEC in STEP Funktionsplan FUP Die Programmiersprache FUP beruht auf der zweiwertigen Logik der Booleschen Algebra, in der Variablen die Werte wahr (1) oder falsch (0) annehmen können. FUP -Anweisungen bestehen aus Elementen und Boxen, die graphisch zu Netzwerken verbunden werden.die Eingänge befinden sich auf der linken, die Ausgänge auf der rechten Seite der Box. Beispiel: Der Signalzustand an Ausgang A 4.0 ist 1, wenn: am Eingang E 0.0 der Signalzustand 1 ODER am Eingang E 0.2 der Signalzustand 0 ist UND am Eingang E 0.1 der Signalzustand 1 ist. Möglichkeiten des Signalflusses: Sind die Bedingungen der FUP Verknüpfungen erfüllt, so ist der Signalzustand an der Ausgangs Box 1. Sind die Bedingungen der FUP Verknüpfungen nicht alle erfüllt, so ist der Signalzustand an der Ausgangs Box 0. gsps01q Seite 35 / 129

36 3 Programmiersprachen nach IEC in STEP Anweisungsliste AWL Abhängig von ihrem Aufbau werden Anweisungen in eine der beiden folgenden Hauptgruppen eingeordnet: Anweisungen, die nur aus der Operation bestehen. Beispiele: NOT CLR Anweisungen, die aus einer Operation und einem Operanden bestehen. Beispiele: U E 0.2 O A 4.1 Hier sehen Sie ein Beispiel. Der Signalzustand an Ausgang A 4.0 ist 1, wenn: am Eingang E 0.0 der Signalzustand 1 ODER am Eingang E 0.2 der Signalzustand 0 ist UND am Eingang E 0.1 der Signalzustand 1 ist. Möglichkeiten des Signalflusses: Dem Ausgang A 4.0 wird das Verknüpfungsergebnis 1 zugewiesen, wenn alle AWL-Verknüpfungen erfüllt sind. Dem Ausgang A 4.0 wird das Verknüpfungsergebnis 0 zugewiesen, wenn nicht alle AWL-Verknüpfungen erfüllt sind. gsps01q Seite 36 / 129

37 gsps01q Seite 37 / 129

38 4 Programmbeispiele ohne Speicherverhalten 4.0 Kapitelübersicht Kapitelbezogene Eingangsfragen: Was ist die Schützschaltung? Themen: 4.0 Kapitelübersicht Programmierung von Öffnern und Schließern Füllstandssteuerung - Problematik 4.3 Abfrage von Ausgängen 4.4 UND-vor-ODER-Verknüpfung 4.5 ODER-vor-UND-Verknüpfung 4.6 Verwendung von Merkern 4.7 Garagentorsteuerung Garagentorsteuerung (2) Garagentorsteuerung (3) gsps01q Seite 38 / 129

39 4 Programmbeispiele ohne Speicherverhalten Programmierung von Öffnern und Schließern Bei der Erstellung eines SPS-Programms, unabhängig davon, ob es als Funktionsplan, Anweisungsliste oder Kontaktplan dargestellt wird, ist die Ausführung der Geber zu beachten. Es muss vor der Programmerstellung bekannt sein, ob der verwendete Geber ein Öffner oder ein Schließer ist. Merksatz: Ist ein an einem Eingang angeschlossener Geber ein Schließer, führt der Eingang bei Betätigung Signalzustand 1. Ist der Geber ein Öffner, so führt der Eingang bei Betätigung den Signalzustand 0. Das Automatisierungsgerät hat keine Möglichkeit festzustellen, ob ein Eingang mit einem Schließer oder einem Öffner belegt ist. Es kann nur den Signalzustand 1 oder den Signalzustand 0 erkennen. Siehe hierzu die Tabelle der Signalzustände. Eine Kurzübersicht der digitalen Grundfunktionen können Sie sich mit diesem Dokument ausdrucken lassen. gsps01q Seite 39 / 129

40 Digitale Grundfunktionen gsps01q Seite 40 / 129

41 4 Programmbeispiele ohne Speicherverhalten UND- Programmierung von Öffnern und Schließern Das Schütz K1 soll anziehen, wenn der Taster S1 betätigt und der Taster S2 nicht betätigt ist. Der Taster S1 ist ein betätigter Schließer und wird auf 1 abgefragt. Der Taster S2 ist ein nicht betätigter Schließer und wird auf 0 abgefragt. Beide SPS-Operanden werden mit UND verknüpft Beispiel AWL Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der UND- Programmierung von Öffner und Schließer in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 41 / 129

42 Ausbildung zum Mechatroniker Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen Programmdarstellung in KOP und in FUP Name: Vorname: Klasse/Kurs: Datum: Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in KOP und in FUP und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der UND- Programmierung von Öffner und Schließer in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 42 / 129

43 UND- Programmierung von Öffner und Schließer gsps01q Seite 43 / 129

44 4 Programmbeispiele ohne Speicherverhalten ODER- Programmierung von Öffnern und Schließern Das Schütz K1 soll anziehen, wenn der Taster S1 betätigt oder der Taster S2 nicht betätigt ist. Der Taster S1 ist ein betätigter Schließer und wird auf 1 abgefragt. Der Taster S2 ist ein nicht betätigter Öffner und wird ebenfalls auf 1 abgefragt. Beide SPS-Operanden werden mit ODER verknüpft Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der ODER- Programmierung von Öffner und Schließer in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 44 / 129

45 Ausbildung zum Mechatroniker Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP Name: Vorname: Klasse/Kurs: Datum: Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der ODER- Programmierung von Öffner und Schließer in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 45 / 129

46 ODER- Programmierung von Öffner und Schließer gsps01q Seite 46 / 129

47 4 Programmbeispiele ohne Speicherverhalten Füllstandssteuerung - Problematik Die Füllstände von 3 Behältern in einer Tankanlage sollen mit einer SPS kontrolliert und gesteuert werden. Sprechen jeweils nur die unteren Sensoren B1, B3 und B5 (alles Schließer) an, öffnen die Ventile entsprechenden Ventile. Melden die Sensoren B2, B4 oder B6 (alles Schließer), dass die Tanks voll sind, werden die zugehörigen Ventile geschlossen. Die Ventile können nur geöffnet werden, wenn die Anlage durch den Schalter S0 eingeschaltet wurde. Die Auslassventile der drei Behälter werden per Hand betätigt. Bitte klicken Sie orangemarkierten Griffe! gsps01q Seite 47 / 129

48 gsps01q Seite 48 / 129

49 4 Programmbeispiele ohne Speicherverhalten Füllstandssteuerung - Zuordnungsliste Bevor man sich über die eigentliche Programmierung der Steuerung macht, ist im Sinne einer guten Dokumentation eine Zuordnungsliste zu erstellen, in der den Sensoren bzw. Aktoren die entsprechenden Ein- und Ausgänge der SPS zugewiesen werden. Kommentare erhöhen die Verständlichkeit für andere Personen die das Programm nicht selbst erstellt haben. Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Füllstandssteuerung AWL, KOP und FUP in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 49 / 129

50 Ausbildung zum Mechatroniker Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP Name: Vorname: Klasse/Kurs: Datum: Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 50 / 129

51 Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP gsps01q Seite 51 / 129

52 gsps01q Seite 52 / 129

53 4 Programmbeispiele ohne Speicherverhalten 4.3 Abfrage von Ausgängen Ausgänge können wie Eingänge vom SPS-Programm abgefragt werden. In der vorliegen Schützschaltung kann das Schütz K2 nur dann eingeschaltet werden, wenn das Schütz K1 nicht eingeschaltet ist. Die Leuchtmelder H1 und H2 zeigen den jeweiligen Schaltzustand der Schütze an. Hier sehen Sie die Schützschaltung mit weiteren Erklärungen hinter den orangemarkierten Begriffen. An der Beschaltung der SPS ist zu erkennen, dass der Öffner von K1 im Strompfad 2 und die Schließer von K1 und K2 in den Strompfaden 3 und 4 nicht mehr als wirkliche Kontakte existieren. Deren Aufgabe wird im SPS-Programm mit logischen Verknüpfungen nachgebildet. Wie lässt sich die Schützschaltung mit einer SPS-Steuerung realisieren und welche Programmierregeln sind dabei zu beachten? SPS-Programm in der Darstellung KOP gsps01q Seite 53 / 129

54 Netzwerk 1:Damit der Ausgang A 4.1 Signalzustand 1 führt, muss der Schließer S1 betätigt werden. Ein betätigter Schließer gibt ein 1-Signal an die SPS, der Eingang E 0.1 wird deshalb auf 1 abgefragt. Netzwerk 2: Damit der Ausgang A 4.2 Signalzustand 1 führt, muss der Schließer S2 betätigt werden. Der Eingang E 0.2 wird deshalb auf 1 abgefragt. Zusätzlich muss der Ausgang A führen, bzw. das Schütz K1 darf nicht angezogen haben. Der Ausgang A 4.1 wird deshalb auf 0 abgefragt. Netzwerk 3: Der Ausgang A 4.3 für den Melder H1 führt dann 1-Signal, wenn der Ausgang A Signal führt, bzw. das Schütz K1 angezogen hat. Der Ausgang A 4.1 wird deshalb auf 1 abgefragt. Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Abfrage von Ausgängen AWL und FUP in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 54 / 129

55 Ausbildung zum Mechatroniker Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen Abfrage von Ausgängen AWL und FUP Name: Vorname: Klasse/Kurs: Datum: Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL und in FUP auf einem Blatt Papier und ve r- gleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Abfrage von Ausgängen AWL und FUP in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 55 / 129

56 Abfrage von Ausgängen AWL und FUP gsps01q Seite 56 / 129

57 4 Programmbeispiele ohne Speicherverhalten 4.4 UND-vor-ODER-Verknüpfung Bei der UND-vor-ODER-Verknüpfung handelt es sich um eine Parallelschaltung mehrerer in Reihe geschalteter Signalgeber. Hier sehen Sie die Schützschaltung mit weiteren Erklärungen hinter den orangemarkierten Begriffen. In der IEC ist definiert, dass zuerst die UND-Verknüpfungen bearbeitet werden. Danach erfolgt die ODER-Verknüpfung der Ergebnisse der UND-Verknüpfungen. Die Programmierung der Anweisungsliste in STEP 7 entspricht dieser Norm. SPS-Programm in der Darstellung AWL Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der UND- vor ODER Verknüpfung KOP und FUP in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 57 / 129

58 Ausbildung zum Mechatroniker Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen Programmdarstellung in KOP und in FUP Name: Vorname: Klasse/Kurs: Datum: Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in KOP und in FUP und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der UND- vor ODER Verknüpfung KOP und FUP in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 58 / 129

59 UND- vor ODER Verknüpfung KOP und FUP gsps01q Seite 59 / 129

60 4 Programmbeispiele ohne Speicherverhalten 4.5 ODER-vor-UND-Verknüpfung Bei der ODER-vor-UND-Verknüpfung handelt es sich um eine Reihenschaltung mehrerer parallel geschalteter Signalgeber. Hier sehen Sie die Schützschaltung mit weiteren Erklärungen hinter den orangemarkierten Begriffen. Merksatz Damit die ODER-Verknüpfungen Vorrang vor der UND-Verknüpfung haben, müssen sie durch Klammern zusammengefasst werden. SPS-Programm in der Darstellung AWL Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der ODER-vor-UND Verknüpfung in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 60 / 129

61 4 Programmbeispiele ohne Speicherverhalten 4.6 Verwendung von Merkern Mit Merkern lassen sich Zwischenergebnisse bei der Programmbearbeitung speichern. Sie werden wie Ausgänge programmiert, können aber nur innerhalb der SPS benutzt werden. Ein Beispiel soll die Verwendung von Merkern veranschaulichen: Hier sehen Sie die Schützschaltung mit weiteren Erklärungen hinter den orangemarkierten Begriffen. SPS-Programm in der Darstellung KOP gsps01q Seite 61 / 129

62 Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Verwendung von Merkern in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 62 / 129

63 Ausbildung zum Mechatroniker Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen Programmdarstellung in KOP und in FUP Name: Vorname: Klasse/Kurs: Datum: Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL und in FUP und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Verwendung von Merkern in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 63 / 129

64 gsps01q Seite 64 / 129

65 gsps01q Seite 65 / 129

66 gsps01q Seite 66 / 129

67 4 Programmbeispiele ohne Speicherverhalten 4.7 Garagentorsteuerung Ein Garagentor lässt sich über einen Motor M1 mit Rechts- und Linkslauf öffnen bzw. schließen. Zwei Endschalter sorgen dafür, dass der Motor ausgeschaltet wird, wenn das Tor vollständig geöffnet oder geschlossen ist. Das Garagentor kann im Tippbetrieb von außen und von innen bedient werden. Von außen ist zusätzlich ein Schlüsselschalter notwendig, da unbefugte keinen Zutritt haben sollen. Klicken sie auf den Begriff Schützsteuerung um sie anzeigen zu lassen. An der Beschaltung der SPS ist zu erkennen, dass bei Automatisierungsgeräten Schützverriegelungen zusätzlich verbindungsprogrammiert ausgeführt werden müssen. Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Garagentorsteuerung in der Dokumentbox. gsps01q Seite 67 / 129

68 Ausbildung zum Mechatroniker Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP Name: Vorname: Klasse/Kurs: Datum: Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Garagentorsteuerung in der Dokumentbox. gsps01q Seite 68 / 129

69 gsps01q Seite 69 / 129

70 5 Programme mit Speicherverhalten 5.0 Kapitelübersicht Kapitelbezogene Eingangsfragen: Können Sie den Begriff Sammelbecken erklären? Themen: 5.0 Kapitelübersicht 5.1 Ausgang mit Selbsthaltung RS-Speicherfunktion RS-Speciherfunktion (2) 5.3 Sammelbecken gsps01q Seite 70 / 129

71 5 Programme mit Speicherverhalten 5.1 Ausgang mit Selbsthaltung gsps01q Seite 71 / 129

72 Ausbildung zum Mechatroniker Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen 5 Programme mit Speicherverhalten 5.1 Ausgang mit Selbsthaltung Die in Schützsteuerungen übliche Schaltung für eine Speicherfunktion ist die Selbsthalteschaltung. Für das Ausschalten des Schützes sind 2 Varianten möglich, je nachdem, ob der Einschaltbefehl oder der Ausschaltbefehl vorrangig ist. Vorrangiges Ausschalten Bei gleichzeitiger Betätigung des Ein- und des Austasters ist das Schütz ausgeschaltet. Wird der Kontaktplan KOP als Programmiersprache verwendet, lässt sich die Selbsthalteschaltung direkt in ein SPS-Programm umsetzen. Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Selbsthaltung in AWL und FUP aus der Dokumentenbox. gsps01q Seite 72 / 129

73 Selbsthaltung Vorrang AUS in AWL und FUP Name: Vorname: Klasse/Kurs: Datum: Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL und FUP und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Selbsthaltung in AWL und FUP aus der Dokumentenbox. gsps01q Seite 73 / 129

74 Vorrangiges Einschalten Bei gleichzeitiger Betätigung des Ein- und des Austasters ist das Schütz eingeschaltet. Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Programmdarstellung in AWL, KOP und FUP in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 74 / 129

75 Ausbildung zum Mechatroniker Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen Programmdarstellung in AWL, KOP und FUP Name: Vorname: Klasse/Kurs: Datum: Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Programmdarstellung in AWL, KOP und FUP in der Dokumentenbox.. gsps01q Seite 75 / 129

76 gsps01q Seite 76 / 129

77 5 Programme mit Speicherverhalten RS-Speicherfunktion mit vorrangigem Rücksetzen Kurzzeitiger Signalzustand 1 am Setzeingang (S) setzt den Ausgang Q auf 1. Kurzzeitiger Signalzustand 1 am Rücksetzeingang (R) setzt den Ausgang Q auf 0 zurück. Liegt an beiden Eingängen der Signalzustand 1 an, führt der Ausgang Q bei rücksetzdominanten SR-Speicher 0 -Signal. Der Setz- und der Rücksetzeingang kann mit einem 0-Signal belegt werden. Betrachten sie sich die Funktion des SR-Speichers durch abwechselndes Betätigen der Schalter. Prägen Sie sich die Programmierung für AWL, KOP und FUP ein, indem Sie auf die Begriffe klicken. gsps01q Seite 77 / 129

78 gsps01q Seite 78 / 129

79 5 Programme mit Speicherverhalten RS-Speicherfunktion mit vorrangigem Setzen Kurzzeitiger Signalzustand 1 am Setzeingang (S) setzt den Ausgang Q auf 1. Kurzzeitiger Signalzustand 1 am Rücksetzeingang (R) setzt den Ausgang Q auf 0 zurück. Liegt an beiden Eingängen der Signalzustand 1 an, so führt der Ausgang Q bei einem setzdominanten RS -Speicher 1 -Signal. Setz- und Rücksetzeingang kann mit einem 0-Signal (Werden sowohl der Setz- als auch der Rücksetzeingang mit einem 0-Signal belegt, behält der Ausgang Q seinen aktuellen Wert bei.) belegt werden. (Werden sowohl der Setz- als auch der Rücksetzeingang mit einem 0-Signal belegt, behält der Ausgang Q seinen aktuellen Wert bei.) Betrachten sie sich die Funktion des RS-Speichers durch abwechselndes Betätigen der Schalter. Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit dem vorrangigen Setzen von AWL, KOP und FUP. gsps01q Seite 79 / 129

80 Ausbildung zum Mechatroniker Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP Name: Vorname: Klasse/Kurs: Datum: Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL, KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit dem vorrangigen Setzen von AWL, KOP und FUP in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 80 / 129

81 gsps01q Seite 81 / 129

82 5 Programme mit Speicherverhalten 5.3 Sammelbecken Der Inhalt eines Abwasser-Sammelbeckens wird mit zwei Schwimmschaltern überwacht. Übersteigt der Füllstand eine bestimmte Höhe, so meldet der obere Schalter B2 1 -Signal und das Becken wird über das Ablassventil Y vollständig entleert. Ist das Becken leer, so meldet der untere Schalter B1 0 - Signal. Klicken Sie mit der linken Maustaste in das Netzwerk, um nähere Erläuterungen zum Programm zu erhalten. Hier sehen Sie die Anweisungsliste. Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit Abwasser-Sammelbecken KOP und FUP in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 82 / 129

83 Ausbildung zum Mechatroniker Grundlagen Speicherprogrammierbarer Steuerungen Abwasser-Sammelbecken KOP und FUP Name: Vorname: Klasse/Kurs: Datum: Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in KOP und in FUP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit Abwasser-Sammelbecken KOP und FUP in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 83 / 129

84 gsps01q Seite 84 / 129

85 6 Zeitfunktionen 6.0 Kapitelübersicht Kapitelbezogene Eingangsfragen: Wie funktioniert eine Toiletten-Licht-Lüfter-Steuerung? Themen: 6.0 Kapitelübersicht 6.1 Darstellung von Zeitabläufen 6.2 Einschaltverzögerung SE 6.3 Ausschaltverzögerung SA 6.4 Zeit als Impuls SI 6.5 Toiletten-Licht-Lüfter-Steuerung gsps01q Seite 85 / 129

86 6 Zeitfunktionen 6.1 Darstellung von Zeitabläufen In der Steuerungstechnik werden häufig Zeitabläufe wie z.b. Einschalt- oder Ausschaltverzögerungen benötigt. Die Zeitfunktionen sind in der Zentralbaugruppe des Automatisierungsgeräts integriert. Die Einstellung der gewünschten Zeit und das Starten der Zeitfunktion erfolgt über das Anwenderprogramm. Die Programmiersprache STEP 7 stellt fünf verschiedene Zeittypen zur Verfügung: Impuls SI Verlängerter Impuls SV Einschaltverzögerung SE Speichernde Einschaltverzögerung SS Ausschaltverzögerung SA Drei dieser Zeitfunktionen, der Impuls SI, die Einschaltverzögerung SE und die Ausschaltverzögerung SA finden sich auch in der Norm IEC wieder und sollen im Folgenden näher untersucht werden. gsps01q Seite 86 / 129

87 6 Zeitfunktionen 6.2 Einschaltverzögerung SE Wechselt das Signal von 0 nach 1 am Starteingang der Zeitfunktion Einschaltverzögerung, wird die Zeit T gestartet. Der Ausgang führt erst dann 1 -Signal, wenn die programmierte Zeit abgelaufen ist und am Starteingang immer noch 1 -Signal anliegt. Der Ausgang wird ausgeschaltet, wenn das Eingangssignal 0 wird. Eingangssignale, die kürzer als die eingestellte Zeit sind, haben am Ausgang keine Wirkung. Klicken Sie auf die Begriffe AWL, KOP und FUP, um Einzelheiten über die Programmierung der Einschaltverzögerung SE zu erfahren. gsps01q Seite 87 / 129

88 gsps01q Seite 88 / 129

89 6 Zeitfunktionen 6.3 Ausschaltverzögerung SA Wechselt das Signal von 0 nach 1 am Starteingang der Zeitfunktion Ausschaltverzögerung, schaltet der Ausgang unverzögert ein. Erst wenn am Starteingang das Signal wieder von 1 nach 0 wechselt, läuft die programmierte Zeit T ab. Nach Ablauf der eingestellten Zeit wird auch der Ausgang auf Signal 0 geschaltet. Klicken Sie mit der Maus auf die Begriffe AWL, KOP und FUP, um Einzelheiten über die Programmierung der Ausschaltverzögerung SA zu erfahren. gsps01q Seite 89 / 129

90 gsps01q Seite 90 / 129

91 6 Zeitfunktionen 6.4 Zeit als Impuls SI Wechselt das Signal von 0 nach 1 am Starteingang der Zeitfunktion Impuls, schaltet der Ausgang unverzögert ein und die programmierte Zeit läuft ab. Die Dauer des Impulses entspricht der eingestellten Zeit T. Tritt während der Laufzeit des Timers am Starteingang ein Signalwechsel von 1 nach 0 auf, wird der Impuls vorzeitig beendet. Hierin unterscheidet sich die Impulspunktion unter STEP 7 zur Norm IEC Klicken Sie mit der Maus auf die Begriffe AWL, KOP und FUP, um Einzelheiten über Zeit als Impuls SI zu erfahren. gsps01q Seite 91 / 129

92 gsps01q Seite 92 / 129

93 6 Zeitfunktionen 6.5 Toiletten-Licht-Lüfter-Steuerung Wird der Schalter zum Einschalten der Beleuchtung in einer Toilette betätigt, so geht das Licht sofort an. 10 Sekunden später soll der Motor für die Toilettenbelüftung anlaufen. Nach dem Ausschalten der Beleuchtung soll die Belüftung noch für weitere 15 Sekunden in Betrieb sein. Überlegen Sie sich bitte die Programmdarstellung in AWL und in KOP auf einem Blatt Papier und vergleichen Sie Ihre Aufzeichnung mit der Toiletten-Licht-Lüfter-Steuerung in FUP in der Dokumentenbox. gsps01q Seite 93 / 129

94 7 Zählfunktionen 7.0 Kapitelübersi cht Kapitelbezogene Eingangsfragen: Kennen Sie die Darstellung von Zählerfunktionen? Themen: 7.0 Kapitelübersicht 7.1 Darstellung von Zählerfunktionen 7.2 Ein- und Ausgänge eines Zählers bei STEP Beispiel 7.4 Parkplatzüberwachung gsps01q Seite 94 / 129

95 7 Zählfunktionen 7.1 Darstellung von Zählerfunktionen Um z.b. Stückzahlen zu erfassen, enthalten Automatisierungsgeräte Zählfunktionen. Bei der SIMATIC S7 sind diese in der Zentraleinheit integriert. Der Bereich eines Zählers liegt zwischen 000 und 999. Die Anzahl der zur Verfügung gestellten Zähler ist von der gewählten CPU abhängig. Die Programmiersprache STEP 7 stellt wie die IEC drei verschiedene Zählertypen zur Verfügung: Vorwärtszähler Rückwärtszähler Vor-Rückwärtszähler Der Zählerstand ergibt sich aus der Anzahl der positiven Signalflanken an den Eingängen für das Vorund Rückwärtszählen. Der Zählwert kann auf einen bestimmten Anfangswert eingestellt oder auf den Wert 0 zurückgesetzt werden. gsps01q Seite 95 / 129

96 7 Zählfunktionen 7.2 Ein- und Ausgänge eines Zählers bei STEP 7 In der Darstellung FUP sind nachfolgend alle Ein- und Ausgangsparameter der Zählerfunktion in STEP 7 dargestellt. Beispiele in AWL: U Z1; O Z1; UN Z1 Bei einem Zustandswechsel von 0 nach 1 am Vorwärtszähleingang ZV wird der Zählwert ums eins erhöht. Erreicht der Zählwert die obere Grenze von 999, wird er nicht mehr erhöht. Bei einem Zustandswechsel von 0 nach 1 am Rückwärtszähleingang ZR wird der Zählwert um eins verringert. Erreicht der Zählwert die untere Grenze von 0, wird er nicht weiter verringert. Ein Zählen mit negativen Zählwerten findet nicht statt. Mit einer positiven Flanke am Eingang S wird die Zählfunktion auf einen Anfangswert gesetzt. Wird ein Zähler gesetzt, so wird der Inhalt des Akkumulators 1 als Zählwert geladen. Man hat die Möglichkeit, den Zählwert entweder binär-codiert oder BCD-codiert einzuladen. Wird der Vorgabewert als Konstante angegeben, so kann der Wert mit C# in Verbindung mit drei Dezimalziffern geschrieben werden. Beispiel Vorgabewert 120: L C#120 Über den Rücksetzeingang R wird die Zählerfunktion bei Signalzustand 1 auf den Zählwert 0 zurückgesetzt. Bei erfüllter Rücksetzbedingung kann weder gesetzt noch gezählt werden. Beispiel Vorgabewert 120: L C#120 Über Ladebefehle kann der Zählerstand abgefragt werden. Der im Zähler stehende Wert kann als Dualzahl in den Akku geladen und von dort in andere Operandenbereiche transferiert werden. Beispiel in AWL: L Z1 Über Ladebefehle kann der Zählerstand abgefragt werden. Der im Zähler stehende Wert kann als BCD-Zahll in den Akku geladen und von dort in andere Operandenbereiche transferiert werden. gsps01q Seite 96 / 129

97 Beispiel in AWL: LC Z1 Der Ausgang Q ist ein binärer Ausgang. Er hat 1-Signal, wenn der Zählerstand ungleich 0 ist. Nur bei Zählerstand 0 führt der Ausgang Q auch 0-Signal. Diese Signalzustände können wie gewohnt mit den binären Operationen verknüpft werden. gsps01q Seite 97 / 129

98 7 Zählfunktionen 7.3 Beispiel gsps01q Seite 98 / 129

99 7 Zählfunktionen 7.4 Parkplatzüberwachung Ein- und Ausfahrt: Der Zugang zum Parkplatz wird über einen Magnetkartenleser kontrolliert. Ist die Karte gültig, wird der Kontakt S2 kurzzeitig geschlossen. Ein ausfahrendes Fahrzeug schließt den Kontakt S1 über eine im Boden eingelassene Induktionsschleife. Durch eine Anzeigetafel soll bereits in der Zufahrt signalisiert werden, ob noch Parkplätze zur Verfügung stehen. Liegt am Schütz K2 Spannung an, zeigt die Tafel Besetzt, andernfalls Frei. Zählung der Fahrzeuge: Ein- und ausfahrende Fahrzeuge werden mit einem Vor-Rückwärtszähler gezählt. Die maximale Anzahl der parkenden Fahrzeuge kann am Zähler über den Setzeingang S5 vorgegeben werden. Ist Parkraum vorhanden, wird die Einfahrt freigegeben. Um einen Ausgangszustand herstellen zu können, kann über den Schlüsselschalter S4 der Zähler auf 0 zurückgesetzt werden. Manueller Betrieb: Der Pförtner hat über den Taster S3 jederzeit die Möglichkeit, die Schranke K1 zu öffnen, unabhängig davon, ob der Parkplatz besetzt ist oder nicht. Anmerkung: Verzögerungszeiten, damit die Fahrzeuge die offene Schranke passieren können, werden in diesem Beispiel nicht berücksichtigt. Funktionsschema : gsps01q Seite 99 / 129