LABOR für REGELUNGSTECHNIK und PROZEßSIMULATION

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1 Technische Fachhochschule Berlin LABOR für REGELUNGSTECHNIK und PROZEßSIMULATION University of Applied Sciences SpeicherProgrammierbare Steuerungen. Ziel und Zweck der Aufgabe Steuerungstechnik Grundprinzip: Bei einer Steuerung wird eine Ausgangsgröße (Steuergröße) von einer oder mehreren Eingangsgrößen (Systemgrößen) nach einem vorgegebenen Schema (Gleichung, Kennlinie, Kennfeld, Programm) beeinflusst. Bei Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) ist das Schema ein Programm, das in der Steuerung gespeichert ist und Schritt für Schritt abgearbeitet wird (Bild 3). Beispiel: Steuern der Einzeloperationen einer Maschine nach einem vorgegebenen Funktionsablauf. Typische Beispiele zeigen Bild und 2 im Anhang. Aus dem Alltag bekannt ist die Steuerung der Eingangstür bei einem Supermarkt. Am meisten verbreitet sind Binäre Steuerungen, die 2-wertige logische Informationen durch BOOLEsche Gesetzmäßigkeiten verarbeiten. Die Ein- und Ausgänge einer Steuerung werden durch logische Funktionen, die Schaltfunktionen, verknüpft. Eine Verknüpfungssteuerung ist eine Steuerung, die den binären Signalzuständen der Eingangssignale bestimmte Signalzustände der Ausgangssignale im Sinne BOOLEscher (logischer) Verknüpfungen unmittelbar zuordnet. In der Steuerungstechnik versucht man die Fülle möglicher Verknüpfungen auf wenige Basisfunktionen bzw. logische Grundfunktionen zurückzuführen. Diese werden im folgenden dargestellt (Tabelle ). Automaten sind realisierte Steuerungen mit logischen Funktionen und zusätzlichen Speicherfunktionen, bei denen die Ausgänge auch vom aktuellen Zustand der Steuerung abhängen können. In der Übungsaufgabe sollen das Grundprinzip einer Steuerung und die prinzipielle Form der Programmierung der Steuerung 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 Dastellungsformen kann jederzeit (auch während der Programmierung) gewechselt werden. Außerdem enthält sie die Möglichkeit, das erstellte Programm auf dem PC in seiner Funktionsfähigkeit zu simulieren, 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. doc Seifert WS 28/9 Seite von 2

2 2. Grundlagen der Steuerungstechnik Für die Programmiersprache von Steuerungen gibt die DIN EN 63 (Nachfolge der DIN 9239) folgende Möglichkeiten: verbal => Anweisungsliste AW, strukturierter Text ST, grafisch=> Kontaktplan KOP, Funktionsbausteinsprache FBS, Ablaufsprache AS Jetzt DIN EN 63 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 WS 28/9 Seite 2 von 2

3 Darstellung der Grundfunktion UND als: Stromlaufplan, Kontaktplan, Funktionsplan, Anweisungsliste, Logiktabelle. NW 2 Reihenschaltung Schlieser 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 LOGIKTABELLE = A4. E. E. A4. A4. UND - Verknüpfung - N 2 TFH BERLIN FB VIII,Labor f. Regel.u. Prozeßsim. Gawel Jan 9.6. / log2und.skd 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 WS 28/9 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 BO S2 S I ODER _> entspricht K I ODER _> 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 Das Relais soll den Verbraucher 2 Min verzögert ausschalten. TFH BERLIN FB VIII,Labor f. Regel.u. Prozeßsim. Gawel Jan 9.6. log4son.skd Seite.4a doc Seifert WS 28/9 Seite 4 von 2

5 RS-Speicherglied (Selbsthalterelais) Bei einer Speicherschaltung nimmt der Ausgang den Signalzustand an, wenn der Eingang S (=Setzen) kurzzeitig -Signal führt. Der Ausgangssignalzustand bleibt erhalten (wird gespeichert) auch wenn das Signal am Eingang S verschwindet, bis am Eingang R (=Rücksetzen) ein Signal angelegt wird. Dann nimmt der Ausgang wieder -Signal an. Funktionaler Aufbau aus Einzelbausteinen: doc Seifert WS 28/9 Seite 5 von 2

6 Tabelle : Standard-SPS-Funktionen doc Seifert WS 28/9 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- 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: 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 : doc Seifert WS 28/9 Seite 7 von 2

8 3.3. Beantworten Sie die Fragen:. Bei einer SPS bedeutet eine Änderung der Funktion 2. Welche Aussage ist zutreffend? den Austausch von Schaltelementen. Funktionsplan ist eine andere Bezeichnung für Kontaktplan. eine Verdrahtungsänderung. Im Funktionsplan verläuft der Signalfluss von rechts nach links. eine Programmänderung. FUP und KOP beschreiben dieselbe Funktion in unterschiedlicher Darstellung 3. Die Anweisungsliste 4. Ein Schalter liefert ein gewinnt zunehmend an Bedeutung binäres Ausgangssignal zeigt das Programm nicht so, wie es im diskretes Ausgangssignal Programmspeicher steht kontinuierliches Ausgangssignal enthält Steuerungsanweisungen 5. Welche Aussagen über die Reihenschaltung sind richtig? 6. Ein Pt -Temperatursensor liefert ein Darstellung im KOP mit dem & -Symbol binäres Ausgangssignal. Darstellung im FUP mit dem > -Symbol analoges Ausgangssignal. Darstellung im FUP mit dem & -Symbol diskretes Ausgangssignal. Anweisung U in der AWL Anweisung O in der AWL 7. Aus der Reihenschaltung von Bauelementen (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.. 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 Darstellungsformen:.... Mit einem Funktionsbaustein kann aus einem aus zwei aus beliebig vielen Eingangssignalen ein Ausgangssignal erzeugt werden Ein Funktionsbaustein bildet immer eine Wenn-Dann-Funktion Sowohl-als-Auch-Funktion 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 WS 28/9 Seite 8 von 2

9 3.4 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 Leermeldungen 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 WS 28/9 Seite 9 von 2

10 Programm mit RS-Speicherglied (SF-Sonderfunktion) doc Seifert WS 28/9 Seite von 2

11 Bild : Dosierungssteuerung (Ablaufsteuerung) doc Seifert WS 28/9 Seite von 2