Praktikum Steuerungstechnik

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1 LABOR FÜR STEUERUNGS- UND REGELUNGSTECHNIK FH München University of Applied Sciences, FK06 Raum D6/D7, Praktikum Steuerungstechnik Prof. Dr.-Ing. R. Froriep, Dipl.-Ing. F. Kuplent Experimente mit dem Anlagenschema-Simulator (ASS) Inhalt 1. Experimentieraufbau, Inbetriebnahme 2. Aufgaben 2.1 Haustürsteuerung 2.2 Garagensteuerung 2.3 Produktionsflusssteuerung 2.4 Reaktorbehältersteuerung 2.5 Aufzugsteuerung 1. Experimentieraufbau, Inbetriebnahme Der Anlagenschema-Simulator ist eine Kunststoffplatine mit 8 Drucktastern, auf die ein DIN-A4-Blatt mit einem Anlagenschema aufgelegt wird (Bilder 1 und 2). ASS Bild 1: ASS (Anlagenschema-Simulator) mit Anlagenschema-Sortiment Bild 2: ASS mit aufgelegtem Anlagenschema In den Drucktastern sind LEDs integriert, so dass mit ihnen zweiwertige Signale sowohl erzeugt als auch angezeigt werden können. Der ASS wird mit einer Soft-SPS gesteuert. Eine Soft-SPS ist eine speicherprogrammierbare Steuerung, die als Software auf einem PC realisiert wird. Dabei wird mit einer bildlichen Darstellung der Baugruppen einer realen SPS auf dem Bildschirm gearbeitet (Bild 3). Bild 4 ist ein Hilfsprogramm, das die Datenübertragung zwischen der Soft-SPS und dem ASS herstellt. Details der Verbindung zwischen PC und ASS zeigt Bild 5. Froriep/Kuplent, ASS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 1/8

2 Bild 3: Soft-SPS S5 für Windows (IBH-softec) Bild 4: Handshake-Programm E0.0 E0.1 usw. PC als Soft-SPS COM RS232 - RS485 Konverter Parallel - Seriell - Umsetzer A0.0 A0.1 usw. Bild 5: Verbindung von PC und ASS. Parallel-Seriell-Umsetzer siehe Bild 2 links. Inbetriebnahme des Experimentieraufbaus: Stromversorgung und PC einschalten Windowsanmeldung: Benutzername wird vom Betreuer vergeben, Kennwort nicht erforderlich, Domain: LSR-Server, Handshake-Programm (Bild 4) öffnet sich automatisch, S5 für Windows starten, Simulations-SPS (Bild 3) mittels Symbolleiste (4. Symbol von rechts) aufrufen, Datenübertragung starten (Bild 4): Open Link und Start (Request und Data beginnen zu blinken) Soft-SPS konfigurieren (Bild 3): Je eine Baugruppe mit E (Eingangsbaugruppe) bzw. A (Ausgangsbaugruppe) markieren. SPS- prüfen: Betätigen auf dem ASS der Reihe nach alle Drucktaster von E 0.0 bis E 0.7 und prüfen Sie, ob die entsprechenden Anzeigen (= logische 1) auf dem Bildschirm (Bild 3 bzw. 4) erscheinen. SPS- prüfen: Klicken Sie auf dem Bildschirm in der Ausgabebaugruppe alle Klemmen A 0.0 bis A 0.7 an und prüfen Sie, ob die Leuchtdioden in den entsprechenden Drucktastern aufleuchten. Froriep/Kuplent, ASS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 2/8

3 Für die Programmierung der Soft-SPS wird STEP 5 (Siemens) verwendet, und zwar die anschauliche FUP-Darstellung (Funktionsplan, Bild 8). Diese Programme werden als PB (Programmbaustein z.b. PB1, PB2 etc.) im Bausteinverzeichnis (Bild 6) abgelegt. Für die zyklisch zu wiederholende Abarbeitung der PB ist ein OB (Organisationsbaustein) erforderlich mit der AWL (Anweisungsliste) von Bild 7. Bild 6: Bausteinverzeichnis Bild 7: OB mit AWL (Rahmenprogramm) Bild 8: PB in FUP (erstes Netzwerk) Mit dem grünen Pfeil ganz links in der Symbolleiste (Bilder 3 und 6 bis 8) kann zyklisch zwischen den geöffneten Ansichten umgeschaltet werden. Erzeugen eines neuen Bausteins: Im Bausteinverzeichnis (Bild 7) Menüleiste Baustein, darin Neuen Baustein, im Fenster den Typ eingeben (OB oder PB), gefolgt von einer Nummer, z.b. PB 1. Nach Bestätigung öffnet sich ein Editierfenster für den Baustein. Editieren eines Bausteins: Im Baustein-Editierfenster (Bild 7 oder 8) Menüleiste Darstellung, darin auswählen FUP (im Fenster eines PB) oder AWL (im Falle eines OB). Die Elemente des FUP können aus der Symbolleiste direkt über der Editierfläche (Bild 8) bezogen werden. Abspeichern eines neuen Bausteins: Im Bausteinverzeichnis (Bild 6) Menüleiste Datei, darin Speichern unter. Bausteinnamen eingeben. Folgendes Verzeichnis auswählen: Benutzername auf "lsr.server\homes" (G:) (Benutzername von der Windowsanmeldung). Das Verzeichnis befindet sich auf dem LSR-Server, wo die abgespeicherten Bausteine während des gesamten Praktikums verfügbar bleiben. Sie werden jeweils in Form von mehreren gleichnamigen Dateien mit verschiedenen Erweiterungen abgelegt. Öffnen eines vorhandenen Bausteins: Im Bausteinverzeichnis (Bild 6) Menüleiste Datei, darin Öffnen. Im Server-Verzeichnis Benutzername auf "lsr.server\homes" (G:) den gewünschten Bausteinnamen markieren und öffnen. Im Bausteinverzeichnis erscheint z.b. PB1 und der zugehörige OB1. Eventuell zuvor im Bausteinverzeichnis enthaltene Bausteine werden aus Froriep/Kuplent, ASS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 3/8

4 dem Verzeichnis entfernt. Mit einem Doppelklick auf z.b. PB1 wird das zugehörige Editierfenster geöffnet. Ausdrucken eines Bausteins: Im Bausteinverzeichnis (Bild 6) Menüleiste Datei, darin Drucken. Im Fenster z.b. PB1 eingeben und drucken. Hilfe: Entsprechende Schaltfläche in der Symbolleiste (Bilder 7 bis 9). Falls erforderlich, ist die Hilfedatei s5w.hlp in folgendem Verzeichnis C:\Programme\S5W\ zu finden. Mit RUN bzw. STOP (Bild 3) wird die Steuerung ein- bzw. abgeschaltet. Mit RESET wird der Zähler auf Null zurückgesetzt. Grundlage der Programmierung ist eine Definition der binären Ein- und Ausgangsgrössen der SPS in einer Zuordnungsliste, z.b. E 0.0 Lüfter 1 an, wenn E 0.0=1 A 0.0 Grün an, wenn A 0.0=1 E 0.1 usw. usw. A 0.1 Gelb an, wenn A 0.1=1 E 0.2 A 0.2 Rot an, wenn A 0.2=1 usw. usw. usw. usw. 2. Aufgaben 2.1 Haustürsteuerung An der Haustür (Bild 9) befindet sich ein Elektromagnet, mit dem das Schloss entriegelt werden kann. In drei Wohnungen gibt es je einen Taster. Aufgaben: a) Programm ASS_Haustuer01: Von jeder Wohnung aus soll das Haustürschloss entriegelt sein, solange der Taster betätigt wird. b) Programm ASS_Haustuer02: Von jeder Wohnung aus soll das Haustürschloss 5s lang entriegelt werden, wenn der Taster betätigt wird. Hinweis zu den Zeitgliedern im S5-FUP: Vorgabe von Zeiten am Eingang TW mittels KT n.t (z.b. KT 040.1), wobei n=vielfaches; T=0: 0,01s; T=1: 0,1s; T=2: 1s. Bild A.1: Anlagenschema Haustürsteuerung E 0.0 Taster 1 betätigt, wenn E 0.0=1 A 0.0 Schloss entriegelt, wenn A 0.0=1 E 0.1 Taster 2 betätigt, wenn E 0.1=1 E 0.2 Taster 3 betätigt, wenn E 0.2=1 Froriep/Kuplent, ASS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 4/8

5 2.2 Garagensteuerung In einer Tiefgarage ist die Funktion von vier Lüftern zu überwachen. Bei nicht ausreichender Belüftung ist die Garagenzufahrt mittels Ampel zu beschränken: grün, wenn 4 oder 3 Lüfter in Betrieb. gelb, wenn 2 Lüfter in Betrieb. rot, wenn 0 oder 1 Lüfter in Betrieb. Aufgaben: a) Programm ASS_Garage01: Realisierung nur mit UND, ODER, NICHT. b) Programm ASS_Garage02: Realisierung der Lüfterzustände mittels Speicher gliedern und Merkern (Im Simulations-SPS-Fenster eine M-Baugruppe einrichten). Bild A.2: Anlagenschema Garagensteuerung zu a) E 0.0 Lüfter 1 an, wenn E 0.0=1 A 0.0 LED grün an, wenn A 0.0=1 E 0.1 Lüfter 2 an, wenn E 0.1=1 A 0.1 LED gelb an, wenn A 0.1=1 E 0.2 Lüfter 3 an, wenn E 0.2=1 A 0.2 LED rot an, wenn A 0.2=1 E 0.3 Lüfter 4 an, wenn E 0.3=1 zu b) E 0.0 Lüfter 1 an, wenn E 0.0=1 A 0.0 Ampel grün an, wenn A 0.0=1 E 0.1 Lüfter 2 an, wenn E 0.1=1 A 0.1 Ampel gelb an, wenn A 0.1=1 E 0.2 Lüfter 3 an, wenn E 0.2=1 A 0.2 Ampel rot an, wenn A 0.2=1 E 0.3 Lüfter 4 an, wenn E 0.3=1 A 0.3 Lüfter 4 an, wenn A 0.3=1 bzw. LED an E 0.4 Rücksetzer betätigt, wenn E 0.4=1 A 0.4 Lüfter 3 an, wenn A 0.4=1 bzw. LED an A 0.5 Lüfter 2 an, wenn A 0.5=1 bzw. LED an A 0.6 Lüfter 1 an, wenn A 0.6=1 bzw. LED an Merker M 0.0 = A 0.6 M 0.1 = A 0.5 M 0.2 = A 0.4 M 0.3 = A 0.3 Froriep/Kuplent, ASS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 5/8

6 2.3 Produktionsflußsteuerung: Die Produktionszentrale überwacht 3 Stationen und eine Reservestation. Eine Ampel A 0.0/A 0.1/A 0.2 = grün/gelb/rot zeigt den Zustand der Anlage an. Aufgabe: Programm ASS_Produebw A 0.0=1, wenn alle drei Stationen in Betrieb. A 0.1=1, wenn eine Station ausgefallen ist. A 0.2=1, wenn nach Ausfall einer Station nicht inner halb von 10s die Reservestation eingeschal tet wurde. Bild A.3: Anlagenschema Produktionsflusssteuerung E 0.0 Station 1 in Betrieb, wenn E 0.0=1 A 0.6 Station 1 i.b., wenn A 0.6=1, LED an E 0.1 Station 2 in Betrieb, wenn E 0.1=1 A 0.5 Station 2 i.b., wenn A 0.5=1, LED an E 0.2 Station 3 in Betrieb, wenn E 0.2=1 A 0.4 Station 3 i.b., wenn A 0.4=1, LED an A 0.3 Res.Stat.ein i.b., wenn A 0.3=1, LED an E 0.4 Reset betätigt, wenn E 0.4=1 A 0.2 Rot an, wenn A 0.2=1 E 0.6 Reservestation in Betrieb, wenn E 0.6=1 A 0.1 Gelb an, wenn A 0.1=1 A 0.0 Grün an, wenn A 0.0=1 Froriep/Kuplent, ASS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 6/8

7 2.4 Reaktorbehältersteuerung In einem abgeschlossenen Behälter sollen zwei Flüssigkeiten chemisch miteinander reagieren. Dabei müssen Druck und Temperatur in bestimmten Bereichen liegen. Folgender Ablauf ist zu programmieren: Zunächst wird geheizt, um Druck und Temperatur auf die erforderlichen Mindestwerte zu bringen. Dann wird zusätzlich das Rührwerk eingeschaltet. Bei weiter steigender Temperatur, muss die Heizung aus- und die Kühlung eingeschaltet werden. Dann erreicht auch der Druck einen Wert, so dass das Rührwerk abgeschaltet werden muss. Zugleich soll auch die Kühlung ausgeschaltet werden. Programmieren Sie eine Ablaufsteuerung a) Programm ASS_Reakt01: Ereignisgesteuerte Schrittkette, wobei die Ereignisse über die Drucktaster vorgegeben werden. b) Programm ASS_Reakt02: Zeitgesteuerte Schrittkette Bild A.4: Anlagenschema Reaktorbehältersteuerung zu a) E 0.0 Druck zu groß betätigt, wenn E 0.0=1 A 0.0 Kühlen betätigt, wenn A 0.0=1 E 0.1 Druck zu klein betätigt, wenn E 0.1=1 A 0.1 Rühren betätigt, wenn A 0.1=1 E 0.2 Temp. zu groß betätigt, wenn E 0.2=1 A 0.2 Heizen betätigt, wenn A 0.2=1 E 0.3 Temp. zu klein betätigt, wenn E 0.3=1 A 0.3 T zu klein betätigt, wenn A 0.3=1 E 0.4 Rührwerk ein A 0.4 T zu groß betätigt, wenn A 0.4=1 A 0.5 D zu klein betätigt, wenn A 0.5=1 A 0.6 D zu groß betätigt, wenn A 0.6=1 A 0.7 zu b) E 0.0 Druck zu groß betätigt, wenn E 0.0=1 A 0.0 Kühlen betätigt, wenn A 0.0=1 E 0.1 Druck zu klein betätigt, wenn E 0.1=1 A 0.1 Rühren betätigt, wenn A 0.1=1 E 0.2 Temp. zu groß betätigt, wenn E 0.2=1 A 0.2 Heizen betätigt, wenn A 0.2=1 E 0.3 Temp. zu klein betätigt, wenn E 0.3=1 A 0.3 T zu klein betätigt, wenn A 0.3=1 E Schritt starten betätigt, wenn E 0.4=1 A 0.4 T zu groß betätigt, wenn A 0.4=1 A 0.5 D zu klein betätigt, wenn A 0.5=1 A 0.6 D zu groß betätigt, wenn A 0.6=1 A 0.7 A 1.0 Zeitglied T1 ein A 1.1 Zeitglied T2 ein A 1.2 Zeitglied T3 ein A 1.3 Zeitglied T4 ein Froriep/Kuplent, ASS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 7/8

8 2.5 Aufzugsteuerung Ein Aufzug kann drei Etagen anfahren. Programm ASS_Aufzug01: Antrieb soll eingeschaltet werden, wenn * alle Türen zu (anzeigen) * eine Ruftaste betätigt (anzeigen mit A 0.3) * Nothalt nicht betätigt * Keine Überlast Bei Betätigung von Nothalt soll der Antrieb sofort abgeschaltet werden. Bild A.5: Anlagenschema Aufzugsteuerung E 0.0 Ruftaste 1 betätigt, wenn E 0.0=1 A 0.0 Antrieb ein, wenn A 0.0=1 E 0.1 Ruftaste 2 betätigt, wenn E 0.1=1 A 0.1 E 0.2 Ruftaste 3 betätigt, wenn E 0.2=1 A 0.2 betätigt, wenn A 0.2=1 E 0.3 Nothalt ein, wenn E 0.3=1 A 0.3 Anforderung erfolgt, wenn A 0.1=1 E 0.4 Türkontakt 1 betätigt, wenn E 0.4=1 A 0.4 Alle Türen zu, wenn A 0.4=1 E 0.5 Türkontakt 2 betätigt, wenn E 0.5=1 A 0.5 E 0.6 Türkontakt 3 betätigt, wenn E 0.6=1 A 0.6 E 0.7 A 0.7 E 1.1 Beladung Überlast, wenn E 1.1=1 Froriep/Kuplent, ASS_Aufgaben.doc, 1006 Seite 8/8