Professur für Prozessleittechnik L. Urbas, A. Krause

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1 Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur Prozessleittechnik Übung Basisautomatisierung VL Prozessleittechnik I 00 Professur für Prozessleittechnik L. Urbas, A. Krause Übungsinhalte Binäre teuerungen icherheitsabfrage bei Türschleusen peicherfunktionen Tanksystem Zeitfunktionen Pumpenförderstromüberwachung Ofentür Ablaufsteuerung Baustellenampel Rezept PLT c UR, AK Folie

2 Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur Prozessleittechnik Binäre teuerungen icherheitsabfrage bei Türschleusen Um das historische Grüne Gewölbe betreten zu können, muss durch eine Türschleuse gegangen werden. Die Endschalter der beiden chleusentüren sollen melden, ob die jeweilige Tür geschlossen ist. Aus icherheitsgründen sollen die beiden Endschalter mit einem Öffner und einem chließer ausgestattet werden. Wenn einer der Endschalter einen Fehler meldet, soll eine Alarmleuchte H eingeschaltet werden. Quelle: taatliche Kunstsammlungen Dresden PLT c UR, AK Folie 4

3 Aufgaben Ergänzen ie folgende Zuordnungstabelle der Ein- und Ausgangsvariablen! Eingangsvariable ymbol Datentyp Logische Zuordnung Endschalter chließer BOOL Endschalter betätigt = Ausgangsvariable tellen ie anschließend die Funktionstabelle auf! Lesen ie die disjunktive und konjunktive Normalform aus der Funktionstabelle ab! Zeichnen ie ein Karnaugh-Veith-Diagramm und minimieren ie damit die Gleichung! tellen ie die Gleichung in Funktionsbausteinsprache FB dar! PLT c UR, AK Folie 5 Zuordnungstabelle Eingangsvariable ymbol Datentyp Logische Zuordnung Endschalter BOOL Endschalter betätigt t chließer = Endschalter BOOL Endschalter betätigt Öffner =0 Endschalter chließer BOOL Endschalter betätigt = Endschalter Öffner Ausgangsvariable 4 BOOL Endschalter betätigt 4=0 Alarmleuchte H BOOL Alarmleuchte an H= PLT c UR, AK Folie 6

4 Funktionstabelle 4 H Bemerkung Fehler Endlagenschalter und Fehler Endlagenschalter Fehler Endlagenschalter 0 0 Fehler Endlagenschalter und Fehler Endlagenschalter Kein Fehler der Endlagenschalter Kein Fehler der Endlagenschalter Kein Fehler der Endlagenschalter 0 Fehler Endlagenschalter Fehler Endlagenschalter Kein Fehler der Endlagenschalter Kein Fehler der Endlagenschalter 0 Fehler Endlagenschalter 0 0 Fehler Endlagenschalter und 0 0 Fehler Endlagenschalter und 0 Fehler Endlagenschalter 0 Fehler Endlagenschalter Fehler Endlagenschalter und Folie 7 PLT c UR, AK Disjunktive Normalform H Konjunktive Normalform o ju o o H Folie 8 PLT c UR, AK

5 Karnaugh-Veith-ymmetrie-Diagramm Minimierte Gleichung H PLT c UR, AK Folie 9 Funktionsplan Hinweis: Äquivalenz ist keine boolsche tandardfunktion nach IEC6- und auch bei iemens TEP 7 nicht implementiert. bzw PLT c UR, AK Folie 0

6 Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur Prozessleittechnik peicherfunktionen ammelbecken Der Inhalt eines ammelbeckens wird mit zwei chwimmschaltern überwacht. Übersteigt der Füllstand eine bestimmte Höhe, so meldet der obere ignalgeber -ignal und das ammelbecken ist über das Öffnen des Ablaufventils = zu entleeren. Ist das ammelbecken entleert, meldet der untere chwimmschalter 0 -ignal und das Ablaufventil soll wieder geschlossen werden =0. Zur Verringerung der chalthäufigkeit soll sich der Füllstand immer zwischen voll und leer bewegen. Bei offenkundigen ignalfehlern soll das Ablaufventil geschlossen sein PLT c UR, AK Folie

7 Aufgaben tellen ie eine Zuordnungstabelle der Ein- und Ausgangsvariablen auf! Erarbeiten ie sich anschließend die vollständige Funktionstabelle der Ein- und Ausgangsvariablen! Lesen ie die Gleichung ab! Vereinfachen ie die Gleichungen mittels algebraischer Verfahren! PLT c UR, AK Folie Zuordnungstabelle Eingangsvariable ymbol Datentyp Logische Zuordnung Unterer ignalgeber BOOL Becken leer =0 Oberer ignalgeber BOOL Becken voll = Ausgangsvariable Ventil BOOL Ventil offen = PLT c UR, AK Folie 4

8 Funktionstabelle alt neu Bemerkung Becken leer; Ventil zu => Ventil schließen B k l V til ff V til hli ß Becken leer; Ventil offen => Ventil schließen ignalfehler => Ventil schließen 0 0 ignalfehler => Ventil schließen Ventil zu => Ventil schließen 0 Ventil offen => Ventil öffnen 0 Becken voll; Ventil zu => Ventil öffnen Becken voll; Ventil offen => Ventil öffnen Folie 5 PLT c UR, AK Disjunktive Normalform alt alt alt neu Minimierung alt alt alt alt alt alt neu alt alt alt Folie 6 PLT c UR, AK

9 Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur Prozessleittechnik Zeitfunktionen Pumpenförderstromüberwachung Ein Ultraschall-Durchflussmessgerät soll verhindern, dass eine Kreiselpumpe, die von einem Drehstrommotor angetrieben wird, trocken läuft. Bei richtigem Förderstrom liefert der Messgeräteausgang 4V-Impulse der Frequenz 0 Hz. Die Durchflussüberwachung beginnt erst 5s nach Einschalten des Drehstrommotors über den Taster. Bleiben die Impulse aus, so wird der Drehstrommotor sofort abgeschaltet und die Alarmleuchte H geht an. Mit dem Aus-Taster 0 können der Drehstrommotor der Pumpe und die Alarmleuchte H abgeschaltet werden. Der Drehstrommotor oto wird über den chütz K geschaltet PLT c UR, AK Folie 8

10 Aufgaben Erstellen ie eine Zuordnungstabelle der Ein- und Ausgänge mit Bezeichnung, ymbol, Datentyp und logischer Zuordnung. Ergänzen ie auch Merker siehe Hinweis unten. tellen ie eine Funktionstabelle auf. Berücksichtigen ie dabei auch die zeitlichen Bedingungen. Hinweis: Führen ie hier zunächst eine binäre Variable ein, die anzeigt, dass die zeitliche Bedingung erfüllt ist. Machen ie sich mit den Zeitfunktionen von tep7 vertraut und überlegen ie sich welche der Zeitfunktionen verwendet werden können und wie deren Ein- und Ausgänge beschaltet werden müssen. tellen ie die Lösung in FB oder Kontaktplan KOP dar PLT c UR, AK Folie 9 Zuordnungstabelle Eingangsvariable ymbol Datentyp Logische Zuordnung Taster Aus 0 BOOL Betätigt 0=0 Taster Ein BOOL Betätigt = Durchflussmessgerät BOOL Impulse Ausgangsvariable Motorschütz K BOOL Angezogen K= Alarmleuchte H BOOL Alarmleuchte an H= Merker Einschaltbedingung M BOOL Erfüllt M= Zeitbedingung g T BOOL Erfüllt T=0 Frequenzwächter T BOOL Frequenz 0Hz T= PLT c UR, AK Folie 0

11 Funktionstabelle und Gleichungen M T T K H Bemerkung 0 x x 0 0 Aus Ein; T>5s; < 0Hz => Motor aus; Lampe ein 0 0 Ein; T>5s; > 0Hz => Motor ein 0 0 Ein; T<5s; < 0Hz => Motor ein 0 Ein; T<5s; > 0Hz => Motor ein 0 M alt M K M TT 0 x x H MTT 0 0 M 0 M T M T T PLT c UR, AK Folie Zeitbedingung und Frequenzwächter Um die Zeitbedingung zu erfüllen wird die Zeitfunktion Impuls verwendet. Gestartet wird der Impuls durch M. T=5s. Binärer Ausgang Q = T. Als Frequenzwächter wird die Zeitfunktion Velängete Verlängerter Impuls genutzt. tt Gestartet und nachgetriggert wird durch und M. Wegen 0Hz muss T > 00ms sein: z. B. T=0ms. Binärer Ausgang Q = T PLT c UR, AK Folie

12 Lösung in KOP/FUP PLT c UR, AK Folie Ofentür Eine Ofentür mit den Funktionen Öffnen, chließen und tillstand wird durch einen Zylinder auf- und zugefahren. In der Grundstellung ist die Ofentür geschlossen. Durch den Taster wird die Öffnung eingeleitet und durch den Endschalter abgeschaltet. Ist die geöffnete Tür in der Endposition, wird sie entweder durch Betätigen von Taster oder nach Ablauf von 6s automatisch geschlossen. Die Türschließung wird durch den Endschalter 4 abgeschaltet. Die chließbewegung muss sofort gestoppt werden, wenn die Lichtschranke LI unterbrochen ist und kann weiterlaufen, wenn die Lichtschranke wieder frei ist. owohl das Öffnen als auch das chließen kann jederzeit durch 0 abgeschaltet werden. Die Türbewegungen müssen gegeneinander verriegelt werden PLT c UR, AK Folie 4

13 Technologieschema PLT c UR, AK Folie 5 Aufgaben Erstellen ie eine Zuordnungstabelle der Ein- und Ausgänge mit Bezeichnung, ymbol, Datentyp und logischer Zuordnung. tellen ie eine Funktionstabelle auf. Berücksichtigen ie dabei auch die zeitlichen Bedingungen und Zustände. Hinweis: Treten mehr als 6 Eingangsvariablen auf, so kommen meist nur ganz bestimmte Eingangskombinationen vor. Nur diese werden in eine verkürzte Funktionstabelle eingetragen. Bei teuerungen mit komplexen peicherbedingungen Verriegelung, Folgebedingungen kann eine tabellarische Übersicht hilfreich sein. Ermitteln ie zunächst die Variablen für das etzen und Rücksetzen eines peichers und formulieren ie anschließend die genauen Bedingungen! tellen ie die Lösung in FUP oder KOP dar! PLT c UR, AK Folie 6

14 Zuordnungstabelle Eingangsvariable ymbol Datentyp Logische Zuordnung Taster Halt 0 BOOL Betätigt 0=0 Taster Öffnen BOOL Betätigt = Taster chließen BOOL Betätigt = Endschalter Tür auf BOOL Betätigt =0 Endschalter Tür zu 4 BOOL Betätigt 4=0 Lichtschranke LI BOOL Unterbrochen LI=0 Ausgangsvariable Magnetventil Tür auf BOOL Tür öffnen = Magnetventil Tür zu BOOL Tür öffnen = Merker Zeitbedingung T BOOL Erfüllt T= Tür schließen M BOOL Tür schließen M= PLT c UR, AK Folie 7 Funktionstabelle 0 4 LI T alt M alt M Bemerkung x x x x x Tür öffnen 0 x x x x x 0 0 Tür öffnen halten x x 0 0 x x x Tür offen 0 x x 0 x 0 Tür schließen durch Taster 0 0 x 0 x 0 Tür schließen durch Zeitbedingung 0 0 x x x 0 Tür schließen halten x 0 x x 0 x x Tür zu x x x x x 0 x x 0 0 Lichtschranke unterbrochen x x x x x x x 0 Lichtschranke wieder frei 0 x x x x x x x x Halt PLT c UR, AK Folie 8

15 etz- und Rücksetzbedingung Ermittlung der peicher Ermittlung der Variablen für das etzen Tür öffnen = 0; ; M Tür schließen =M T; 0; 4; Ermittlung der Variablen für das Rücksetzen peicher Bedingungen für das Bedingungen für das etzen Rücksetzen Tür öffnen = Tür schließen =M T 0 M 0 4 Zeitbedingung Zeitglied Zeitfunktion etzbedingung Zeit Rücksetzbedingung Zeitbedingung =T Einschaltverzögerung = 0 6s = PLT c UR, AK Folie 9 Lösung in FUP Hinweis: Lösung wurde überarbeitet! PLT c UR, AK Folie 0

16 Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur Prozessleittechnik Ablaufsteuerungen Baustellenampel Wegen Bauarbeiten muss die traße halbseitig ggesperrt werden. Damit der Verkehr problemlos passieren kann, wird eine Baustellenampel installiert. Beim Einschalten der Anlage sollen beide Ampeln rot sein. Wird ein Induktionsschalter betätigt, so schaltet die zugehörige Ampel nach 0s auf grün. Die Grünphase soll mindestens 0s andauern bevor durch eventuelles Betätigen des anderen Induktionsschalters zunächst beide Ampeln auf rot schalten und 0s später die andere Fahrspur grün bekommt. Liegt eine Anforderung vor, so bleibt die Anlage im jeweiligen Zustand PLT c UR, AK Folie

17 Aufgaben Erstellen ie eine Zuordnungstabelle! tellen ie einen Zustandsgraphen des Automaten auf! Realisieren ie den Automaten in Ablaufsprache. Verwenden ie keine peicheraktionen, R PLT c UR, AK Folie Zuordnungstabelle Eingangsvariable ymbol Datentyp Logische Zuordnung Ein-/Ausschalter 0 BOOL Betätigt 0= Induktionsschleife I BOOL Betätigt = Induktionsschleife I BOOL Betätigt = Ausgangsvariable Ampel grün H BOOL Grün an H= Ampel grün H BOOL Grün an H= Ampel rot H BOOL Rot an H= Ampel rot H4 BOOL Rot an H4= Merker PLT c UR, AK Folie 4

18 Zustandsgraph PLT c UR, AK Folie 5 Ablaufsprache PLT c UR, AK Folie 6

19 Rezept In dem Reaktor R0 können zwei Flüssigkeiten gemischt und erwärmt werden. Im Automatikbetrieb wird durch betätigen des tarttaster folgendes Rezept abgearbeitet: Zufluss Pumpe und Ventil und Zufluss werden gleichzeitig g geöffnet. Nach 0 s wird Zufluss geschlossen und nach 0 s Zufluss. Danach wird die Heizung H0 angeschaltet und das Gemisch umgerührt. Nach 5 s wird die Heizung wieder abgeschaltet und anschließend solange Flüssigkeit aus Zufluss entnommen und gleichzeitig gerührt bis ensor 0 aktiv ist. Dann wird alles abgeschaltet und der Abfluss geöffnet. obald der ensor 0=0 ist, bleibt der Abfluss noch 5 s offen. Anschließend befindet sich die Anlage wieder im Ausgangszustand PLT c UR, AK Folie 7 Aufgaben Erstellen ie eine Zuordnungstabelle! Folgende Zustände sind zu verhindern: Überlaufen Heizen ohne/bei zu wenig Flüssigkeit Rühren bei zu wenig Flüssigkeit Überlegen sie sich wie diese Zustände durch Verriegelung ausgeschlossen werden können und schreiben ie die Gleichungen auf! tellen ie den Zustandsgraphen des teuerungsautomaten auf! Realisieren ie den Zustandsautomaten mit der Ablaufsprache. Verwenden ie bei den Aktionen keine peicherfunktionen, R, PLT c UR, AK Folie 8

20 Zuordnungstabelle Eingangsvariable ymbol Datentyp Logische Zuordnung Automatik-/Handumschalter 0 BOOL Automatik 0= Unterer ensor 0 BOOL Tank leer 0=0 Mittlerer ensor 0 BOOL Tank halbvoll 0= Oberer ensor 0 BOOL Tank voll 0= tarttaster 4 BOOL Tank voll 4= Ausgangsvariable Pumpe Zufluss P0 BOOL Pumpe an P0= Ventil Zufluss V0 BOOL Ventil auf V0= Pumpe Zufluss P0 BOOL Pumpe an P0= Ventil Zufluss V0 BOOL Ventil auf V0= Heizung H0 BOOL Heizung an H0= Motor vom Rührer M0 BOOL Motor an M0= Ventil Abfluss V0 BOOL Ventil zu V0= PLT c UR, AK Folie 9 Verriegelung Überlaufen => Wenn 0 aktiv ist, dann müssen Zufluss und Zufluss geschlossen werden. ODER => Wenn 0 aktiv ist, dann muss der Abfluss geöffnet werden. Heizen ohne/bei zu wenig Flüssigkeit => Wenn 0 nicht aktiv ist, dann darf die Heizung nicht eingeschaltet werden. Rühren bei zu wenig Flüssigkeit => Wenn 0 nicht aktiv ist, dann darf nicht gerührt werden. P M 0 V 0 M 0 0 P0 V 0 P0 M H 0 M P0 H V 0 M M 0 M V 0 M PLT c UR, AK Folie 40

21 Zustandsgraph PLT c UR, AK Folie 4 Ablaufsprache PLT c UR, AK Folie 4