Übung zur Vorlesung Grundlagen der Steuerungstechnik

Transcrição

FH Köln / F08 / IFP / Labor für AT / ST-Übung
Smajic / Wessel
Übung zur Vorlesung
Grundlagen der
Steuerungstechnik
Fakultät 08 (IFP)
Labor für Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Hasan Smajic
B. Eng. Niels Wessel
1
Smajic / Wessel
Inhalt
1.
2.
Einleitung ......................................................................................................................................... 4
1.1.
Laborordnung .......................................................................................................................... 4
1.2.
Ausstattung und Aufgabe des Labors ...................................................................................... 4
Simulieren pneumatischer Schaltungen.......................................................................................... 6
2.1.
Vorbereitung / Grundlagen ..................................................................................................... 6
Die einzelnen Komponenten einer pneumatischen Steuerung und ihre Funktionen .................... 6
Weitere relevante Bauteile ........................................................................................................... 10
Einführung in die Software FluidSim ................................................................................................. 12
Elektropneumatik / Stromlaufplan ................................................................................................ 14
2.2.
2.2.1.
Pneumatische Beispielschaltungen ............................................................................... 15
2.2.2.
Elektropneumatische Beispielschaltungen ................................................................... 16
2.3.
3.
Beispielschaltungen ............................................................................................................... 15
Aufgabensammlung............................................................................................................... 17
2.3.1.
Aufgabe 1 (Pneumatik) .................................................................................................. 17
2.3.2.
2.3.3.
2.3.4.
Aufgabe 4 (Elektropneumatik) ...................................................................................... 19
2.3.5.
Aufgabe 5 (Elektropneumatik) ...................................................................................... 19
2.3.6.
Aufgabenstellung 6 (Pneumatik Klausurvorbereitung) ................................................. 20
2.3.7.
Aufgabenstellung 7 (Pneumatik Klausurvorbereitung) ................................................. 20
2.3.8.
Aufgabe 8 (alte Klausuraufgabe vom September 2012) ............................................... 21
2.3.9.
Aufgabe 9 (Elektropneumatik Klausurvorbereitung) .................................................... 21
2.3.10.
Aufgabe 10 (Elektropneumatik Klausurvorbereitung) .................................................. 21
Programmieren einer SPS.............................................................................................................. 22
3.1.
Vorbereitung / Grundlagen ................................................................................................... 22
3.2.
Einführung in die Software Unity Pro XL ............................................................................... 26
3.2.1.
Starten der Software Unity Pro XL.................................................................................... 26
3.2.2.
Erstellen eines neuen Projekts .......................................................................................... 26
3.2.3.
Erstellen der Konfiguration ............................................................................................... 26
3.2.3.1.
Wählen der SPS ......................................................................................................... 26
3.2.3.2.
Hinzufügen der Ein- bzw. Ausgangskarten ................................................................ 26
3.2.3.3.
Konfiguration von analogen Sensoren ...................................................................... 28
3.2.4.
Zuweisen von Symbolen / Variablen ................................................................................. 28
3.2.5.
Zeigen und bearbeiten der Variablen................................................................................ 30
2
3.2.6.
3.3.
Erstellen einer FBD(Funktionsbaustein) Oberfläche ......................................................... 30
Beispielprogramm ................................................................................................................. 31
3.3.1.
Aufgabenstellung........................................................................................................... 31
3.3.2.
Auswahl eines Funktionsbausteins................................................................................ 31
3.3.3.
Zuweisen der Variablen ................................................................................................. 31
3.3.4.
Erstellen einer Negation ................................................................................................ 31
3.3.5.
Ziehen einer Verbindung ............................................................................................... 32
3.4.
Übertragen von Programmen ............................................................................................... 32
3.4.1.
Projekt generieren und Adressen festlegen .................................................................. 32
3.4.2.
Herstellen einer Verbindung zur SPS ............................................................................. 32
3.4.3.
Projekt in SPS Übertragen ............................................................................................. 33
3.4.4.
Testen des erstellten Programms.................................................................................. 33
3.5.
4.
Smajic / Wessel
3.5.1.
Aufgabenstellung 1 ........................................................................................................ 34
3.5.2.
3.5.3.
3.5.4.
3.5.5.
3.5.6.
3.5.7.
Aufgabenstellung 7 (alte Klausuraufgabe von 2012) .................................................... 36
Programmieren des HMI (Human-Machine-Interface) ................................................................. 37
4.1.
Vorbereitung / Grundlagen ................................................................................................... 37
4.2.
Einführung in die Software Vijeo Designer............................................................................ 37
4.3.
4.3.1.
Aufgabenstellung........................................................................................................... 40
4.3.2.
4.3.3.
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Smajic / Wessel
1. Einleitung
1.1. Laborordnung
Bitte machen Sie sich vor Beginn der Arbeit im Labor mit der gültigen Laborordnung vertraut. Die
Laborordnung finden Sie entweder im Ilias Portal als Downloadversion, oder als Aushang im Labor.
1.2. Ausstattung und Aufgabe des Labors
Hauptaufgabe
-
Durchführung der Praktischen Übungen zu den Modulen „Grundlagen der
Steuerungstechnik“, „Automatisierungstechnik I“ und „Praktische Steuerungstechnik“
Durchführung und Betreuung von Projekten / Abschlussarbeiten
Ausstattung
Die Kapazität des Labors umfasst 20 Arbeitsplätze (für je 2 Personen). Somit bietet das Labor
gleichzeitig Platz für insgesamt für 40 Studierende.
1. SPS mit digitaler und analoger Ein- / Ausgangskarte zum Anschluss lokaler Sensorik / Aktorik
2. HMI (Human- Machine-Interface) zum Bedienen und Beobachten der
Automatisierungskomponenten
3. Frequenzumrichter (über CANopen-Feldbuskommunikation) mit Asynchronmaschine
4. Servoverstärker (über CANopen-Feldbuskommunikation) mit Synchronmaschine und linearer
Positionierachse
5. Dezentrale Sensorik / Aktorik ( über CANopen-Feldbuskommunikation)
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Smajic / Wessel
6. Energieeffizienzmessung (Messung der Netzseitigen Eingangsströme, Messung der
sekundärseitigen Abgänge des Frequenzumrichters, sowie Auswertung des Zwischenkreises
vom Frequenzumrichter)
Weiterhin bietet jeder Arbeitsplatz einen Rechner mit denen für die Programmierung benötigten
Softwarepaketen an.
-
Bitte achten Sie darauf, dass zu Beginn der Übung aus organisatorischen Gründen eine
Sitzordnung erstellt wird. Bei den weiteren Terminen werden Sie immer an dem gleichen
Platz sitzen.
-
Die Anmeldedaten für den Studentenzugang werden auf der Windows Anmeldeseite
angezeigt.
-
Bitte erstellen Sie sich zu Beginn der Übung einen persönlichen Ordner in dem Sie ihre
Ergebnisse ablegen. Den persönlichen Ordner erstellen Sie bitte unter dem Pfad
Computer\§Studenten\Speicher\Semester\Gruppe\PersönlicherOrdner.
-
Bennen Sie den Ordner bitte nach folgendem Schema:
Platznr_NachnameStudent1_NachnameStudent2
-
Wählen Sie bitte für ihre abgelegten Dokumente einen eindeutigen Bezeichner, so dass Sie
später das Dokument eindeutig zuordnen können.
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Smajic / Wessel
2. Simulieren pneumatischer Schaltungen
2.1. Vorbereitung / Grundlagen
Der Begriff Pneumatik stammt vom griechischen Wort „pneuma“, das soviel wie Wind oder Atem
bedeutet. Man versteht darunter den Einsatz von Druckluft oder druckluftbetriebenen Systemen in
der Technik. Eine moderne pneumatische Anlage in der Automatisierungstechnik besteht aus
Teilsystemen zur:
• Erzeugung und Bereitstellung der Druckluft (Kompressor, Kühler, Filter),
• Verteilung der Druckluft (Rohrleitungen, Pneumatikschläuche, Kupplungsstücke),
• Steuerung der Druckluft (Druckventile, Wegeventile, Sperrventile)
• Verrichten von Arbeit mit der Druckluft (Zylinder, Drehantriebe).
Am häufigsten wird Druckluft eingesetzt, um mechanische Arbeit zu verrichten, d. h. um
Bewegungen auszuführen und um hohe Kräfte zu erzeugen. Pneumatische Antriebe haben die
Aufgabe, die in der Druckluft gespeicherte Energie in Bewegungsenergie umzuwandeln.
Als pneumatische Antriebe finden meist Zylinder Verwendung. Sie zeichnen sich durch robusten
Aufbau, große Variantenvielfalt, einfache Installation und ein günstiges Preis-Leistungsverhältnis aus.
Diese Vorteile haben der Pneumatik in der modernen Technik ein weites Anwendungsfeld
erschlossen.
Die einzelnen Komponenten einer pneumatischen Steuerung und ihre Funktionen
Verdichter
Energielieferanten für Druckluftnetze sind Schrauben- oder Kolbenverdichter. Sie liefern einen
Ausgangsdruck von 700 – 800 kPa (7 – 8 bar). Damit ist gewährleistet, dass trotz Leckagen (defekte
Stellen, an denen Luft unbeabsichtigt entweichen kann) und Leitungsverlusten ein Arbeitsdruck von
mindestens 600 kPa (6 bar) am Zylinder zur Verfügung steht.
Druckluftfilter
Druckluftfilter werden der Druckluftanlage zentral oder dezentral vorgeschaltet. Sie beseitigen
angesaugte Schmutzpartikel und Kondensat. Ordnungsgemäß gefilterte Druckluft trägt erheblich zu
einer hohen Lebensdauer nachgeschalteter Elemente bei.
Druckregelventil
Am Druckregelventil wird die erforderliche Druckhöhe für die einzelnen Anlagenteile eingestellt.
Schwankungen im Druckluftnetz werden dadurch ausgeglichen. Der eingestellte Druck bleibt
konstant, wenn am Reglereingang mindestens 50 kPa (0,5 bar) über dem gewünschten Solldruck
vorhanden ist.
Einschaltventile
Trennen einzelne Druckluftnetze untereinander ab.
Steuerventile
Sperren die Druckluft ab und leiten sie zum gewünschten Zeitpunkt an die Arbeitselemente weiter.
Von der richtigen Verschaltung der Elemente hängen Sicherheit und Zuverlässigkeit der Anlage ab.
Arbeitsventile
Sind dem Zylinderdurchmesser angepasst und versorgen diese mit der erforderlichen
Druckluftmenge.
Zylinder
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Smajic / Wessel
Pneumatikzylinder sind robuste Arbeitselemente mit geringer Störanfälligkeit und hoher
Lebensdauer. Bei günstigen Abmessungen lassen sich hohe Geschwindigkeiten erzielen.
Voraussetzung für einen störungsfreien Betrieb sind die richtige Auslegung und Montage.
Bezeichnung und Symbole von Pneumatikventielen
Die Folgende Tabelle gibt einen Überblick über die gebräuchlichsten Bauarten von Wege Ventielen.
Symbol
Bezeichnung
2/2-Wege-Ventil
• in Ruhestellung
geschlossen
• in Ruhestellung
geöffnet
Funktion
Ventil mit zwei
Schaltstellungen
und zwei
Anschlüssen
3/2-Wege-Ventil
• in Ruhestellung
geschlossen
• in Ruhestellung
geöffnet
Ventil mit zwei
Schaltstellungen
und drei
Anschlüssen
4/2-Wege-Ventil
Ventil mit zwei
Schaltstellungen
und vier
Anschlüssen
5/2-Wege-Ventil
Ventil mit zwei
Schaltstellungen
und fünf
Anschlüssen
5/3-Wegeventil,
• Mittelstellung
entlüftet
Der Kolben des
Zylinderantriebs
übt keinerlei Kraft
auf die
Kolbenstange aus.
Die Kolbenstange
ist frei beweglich.
Die Kolbenstange
bleibt stehen. Dies
gilt auch, wenn
sich die
Kolbenstange
nicht am Anschlag
befindet.
5/3-Wegeventil,
• Mittelstellung
gesperrt
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Smajic / Wessel
5/3-Wege-Ventil,
• Mittelstellung
belüftet
Die Kolbenstange
von Zylindern mit
einseitiger
Kolbenstange
fährt mit
verminderter Kraft
aus.
Betätigungsarten von Pneumatikventielen
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die wichtigsten Betätigungsarten von Wegeventilen.
Symbol
Bezeichnung
Rollenhebelventil,
federrückgestellt,
monostabil
Handbetätigt,
federrückgestellt,
monostabil
Magnetventil mit
Handhilfsbetätigung,
federrückgestellt,
monostabil
Magnetventil mit
Handhilfsbetätigung,
bistabil
Magnetventil mit
pneumatischer
Vorsteuerung
Funktion
Dieses Ventil wird
durch Zylindernocken
o. ä. betätigt. Es dient
hauptsächlich der
Endlagenabfrage.
Dieses Ventil wird von
Hand betätigt und
beim Loslassen von
einer Feder
zurückgestellt.
Dieses Ventil wird
durch einen Magnet
betätigt und von einer
Feder zurückgestellt,
sobald der
Steuerstrom
abgeschaltet wird.
Dieses Ventil wird
durch Magnete
betätigt und bleibt in
der momentanen Lage,
bis der jeweils andere
Magnet betätigt wird.
Dieses Ventil wird
durch einen Magnet
betätigt. Der Magnet
steuert einen
pneumatischen
Hilfskreis, der den
Ventilschieber betätigt.
8
Smajic / Wessel
Ansteuerung von einfach und Doppel wirkenden Zylindern
Abbildung a zeigt ein elektrisch betätigtes Ventil, das die Bewegung eines einfachwirkenden
Zylinderantriebs steuert. Es weist drei Anschlüsse und zwei Schaltstellungen auf.
•
•
•
Ist die Magnetspule des Wegeventils stromlos, wird die Zylinderkammer über das Wegeventil
entlüftet. Die Kolbenstange ist eingefahren.
Wird die Magnetspule von Strom durchflossen, schaltet das Wegeventil und die
Zylinderkammer wird belüftet. Die Kolbenstange fährt aus.
Wird die Magnetspule stromlos, schaltet das Ventil zurück. Die Zylinderkammer wird
entlüftet und die Kolbenstange fährt ein.
Der doppeltwirkende Zylinderantrieb in Abbildung XXX wird durch ein Wegeventil mit fünf
Anschlüssen und zwei Schaltstellungen betätigt.
• Ist die Magnetspule stromlos, so wird die linke Zylinderkammer entlüftet, die rechte
Zylinderkammer hingegen belüftet. Die Kolbenstange ist eingefahren.
• Wird die Magnetspule von elektrischem Strom durchflossen, schaltet das Ventil. Die linke
Zylinderkammer wird belüftet und die rechte Zylinderkammer wird entlüftet. Die
Kolbenstange fährt aus.
• Wird die Magnetspule stromlos, schaltet das Ventil zurück und die Kolbenstange fährt ein.
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Smajic / Wessel
Weitere relevante Bauteile
Drosselventil
An einem Drosselventil wird der Leitungsquerschnitt stufenlos verändert. Die Wirkung des
reduzierten Volumenstromes ist in beiden Richtungen gleich.
Drossel-Rückschlagventil
Die Einstellung an der Drossel wirkt nur in einer Richtung. In der Gegenrichtung ist die Drossel
unwirksam. Der Volumenstrom wird über das Rückschlagventil geleitet. Die Drosselrichtung ist auf
den Elementen durch einen Pfeil gekennzeichnet.
Schnittbild Drossel-Rückschlagventil und Schaltsymbol
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Smajic / Wessel
Im Vorhub
Die zugeführte Luft wird durch ein Drossel-Rückschlagventil reduziert. Dabei ist die eingestellte
Geschwindigkeit nur im Vorhub wirksam. Beim Rückhub wird der Volumenstrom über das
Rückschlagventil geleitet.
Im Vor- und Rückhub
Die Drossel befindet sich am Druckluft zu- und abführenden Anschluss. Die eingestellte
Geschwindigkeit ist im Vor- und Rückhub wirksam
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Smajic / Wessel
Einführung in die Software FluidSim
Der Aufbau der Steuerungssoftware orientiert sich an den Standards der WindowsBenutzeroberfläche. Nach dem Starten des Programms und dem klicken auf das Symbol Neu erhält
man die eigentliche Arbeitsoberfläche. Nun besteht die Möglichkeit aus den verschiedenen
Disziplinen
•
•
•
•
Pneumatik
Elektronik
Digitaltechnik
Verschiedenes
zu wählen. Im Rahmen der Vorlesung Steuerungstechnik des 2. Semesters fokussieren wir die
Themenbereiche Pneumatik und Elektronik.
FliudSim starten:
Mit den Scrollbars können Sie in der
Komponentenbibliothek nach rechts und links
bzw. nach oben und unten blättern.
Mit der Maus können Sie mittels „Drag-andDrop“ Komponenten aus der Komponentenbibliothek auf die Zeichenfläche ziehen.
Konfigurierung einer/m Komponente/ Bauteil:
Möchte man Einstellungen an einem Bauteil vornehmen,
wird dieses mit dem Mauszeiger per Doppelklick oder
rechte Maustaste im Fenster Eigenschaften
vorgenommen.
Selbes gilt auch für die Konfigurierung von Ventilen,
Anschlüssen und Zylindern!
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Smajic / Wessel
Bei den konfigurierbaren Wegeventilen ist es auch notwendig an den erforderlichen Anschlüssen die
Entlüftungen zu setzen. Dazu reicht auch wieder ein Klick mit der rechten Maustaste auf den zu
konfigurierenden Anschluss. Wie oben beschrieben wird die gewünschte Konfiguration über den
Menüpunkt Eigenschaften ausgewählt. Auch ist die Konfiguration über einen Doppelklick zu
erreichen.
Simulation der erstellten Schaltpläne:
Nach erfolgreicher Erstellung eines Schaltplans in FluidSim, besteht die Möglichkeit diesen in
Bewegung zu versetzen um die Abfolgen besser zu verstehen. Auf diese Weise wird deutlich ob der
Schaltplan funktioniert oder fehlerhaft ist.
Klicken Sie auf
 auf oder auf Ausführen Start , oder
FluidSIM schaltet in den Simulationsmodus und startet die Simulation des Schaltkreises. Im
Simulationsmodus verwandelt sich der Mauszeiger in die Hand .
Während der Simulation werden von FluidSIM zunächst die elektrischen Größen berechnet.
Anschließend wird eine Modellbildung für den pneumatischen Kreislauf durchgeführt und hierauf
aufbauend eine kontinuierliche Druck- und Volumenstromverteilung für den Schaltkreis berechnet.
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Smajic / Wessel
Elektropneumatik / Stromlaufplan
Der Stromlaufplan sollte an den Pneumatikschaltplan gekoppelt werden. Die Verbindung beider
Pläne funktioniert wie im folgenden Beispiel Aufgeführt.
Links unten befindet sich der Stromlaufplan,
rechts darüber der Pneumatikplan. Damit das
Ventil durch den Magneten angesteuert werden
kann, sind diese Komponenten mithilfe von
Marken zu koppeln. Führen Sie einen Doppelklick
auf dem Ventilmagneten aus oder markieren Sie
den Magneten und klicken auf Bearbeiten
Eigenschaften... .
Es erscheint folgende Dialogbox:
„Marke“
Dieses Textfeld dient zur Eingabe eines
Markennamens. Ein Markenname kann bis zu 32
Zeichen lang sein und darf neben Buchstaben
auch Zahlen und Sonderzeichen enthalten.
Tragen Sie einen Namen (z.B.„Y1“) für diese
Marke ein. Führen Sie einen Doppelklick außen
am Elektromagneten des Ventils aus, um die
Dialogbox für den
Markennamen zu öffnen. Tragen Sie hier den gleichen Markennamen wie bei dem Elektromagneten
ein („Y1“). Jetzt ist der Elektromagnet mit dem Ventil verbunden. Nachdem beide Schaltpläne
erfolgreich erstellt, miteinander verbunden und in der Simulation getestet worden, sollte zum
Schluss die Feinstruktur hergeleitet werden.
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Smajic / Wessel
2.2. Beispielschaltungen
2.2.1. Pneumatische Beispielschaltungen
Der Aufbau pneumatischer Schaltpläne, die Anordnung der Schaltzeichen sowie die
Bauteilkennzeichnung und -nummerierung sind festgelegt in der DIN/ISO 1219-2. Der Schaltzustand
der Ventile ist die Ausgangsstellung (Ruhestellung). Der Arbeitsteil (Zylinder mit Arbeitsventil) ist
oben angeordnet. Der Steuerteil mit den Signaleingabeelementen ist darunter angeordnet. Die
Bezeichnung der Elemente erfolgt von unten nach oben und von links nach rechts
Bezeichnung im pneumatischen Schaltplan
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Smajic / Wessel
2.2.2. Elektropneumatische Beispielschaltungen
Pneumatische Schaltungen können mit einer elektrischen Komponente versehen werden. Diese dient
zur Steuerung der Pneumatischen Schaltung.
Funktion der unten dargestellten elektropneumatischen Schaltung:
•
•
•
Bei Betätigung des Handtasters S1 wird der Ventilmagnet 1M1 über einen Schließerkontakt
des Relais K0 geschaltet und der Zylinder 1A fährt aus.
Bei Erreichen der vorderen Endlage schaltet der magnetische Endschalter 1S1 das Relais K1
und betätigt damit den Ventilmagneten 1M2. Damit fährt der Zylinder wieder in die hintere
Endlage.
Darstellung einer elektropneumatischen Schaltung
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Smajic / Wessel
2.3.Aufgabensammlung
2.3.1. Aufgabe 1 (Pneumatik)
Erstellen Sie einen Pneumatikplan unter Zuhilfenahme der Simulationssoftware FluidSim, indem das
Bewegen einer Masse, vertikal (heben) sowie horizontal (schieben), veranschaulicht werden soll.
Der Lageplan Soll Ihnen eine Vorstellung geben wie die Aufgabe in der Praxis aussehen könnte.
Vernachlässigen Sie zunächst die Kolbenkräfte und Hublängen. Lagerpläne zeigen die Beziehungen
zwischen den Arbeitselementen und den Maschinen-aufbau. Die Ausrichtung der Arbeitselemente ist
ordnungsgemäß dargestellt. Der Lageplan muss nicht maßstabsgetreu und sollte nicht zu detailliert
sein.
Tipp: Es gibt viele Möglichkeiten die Aufgabe lösen, daher kann die Anzahl der verwendeten
Komponenten Variieren.
Vollziehen Sie die Logik der unten stehenden Aufgabe nach, wie stehen die Zylinder in Abhängigkeit,
welche Verfahrwegskombinationen sind möglich.
Aufgabe:
Transportweichensteuerung: Von einer Transportbahn kommend, sollen Werkstücke auf vier Bahnen
oder Stationen verteilt werden. Dazu ist ein Vierstellungszylinder erforderlich. In einfachster Weise
kann dieser aus zwei am Boden zusammenmontierten doppelwirkenden Arbeitszylindern realisiert
werden.
Ablauf:
Zylinder 1.0 hat den Hup 1x, Zylinder 2.0 hat den Hub 2x. Damit können die vier weiterführenden
Bahnen mit der Einlaufbahn über die Schwenkbrücke verbunden werden, wobei die Steuerung der
Zylinder entsprechend der Aufstellung unter dem Schema erfolgen muss
Platz
I
II
III
IV
Zylinder 1
0
1x
0
1x
Hub
Zylinder 2
0
0
2x
2x
Gesamthub
0
1x
2x
3x
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Smajic / Wessel
Simulieren Sie die folgende Aufgabenstellung mit Hilfe der FluidSim-Software.
Aufgabe:
Da bei Arbeiten an Stanzen, Scheren oder Pressen eine erhöhte Unfallgefahr besteht, werden diese
aus Sicherheitsgründen über eine Zweihandsteuerung bedient. Entwickeln sie solch eine Steuerung
mit folgenden Kriterien!
Aufbau und Ablauf:
•
•
•
•
•
Doppeltwirkender Zylinder
gekennzeichnete Steuer- sowie Arbeitsleitungen
Erst bei Betätigung beider Taster(Ventile) darf die Kolbenstange herunterfahren
Solange kein Taster betätigt wurde muss der Zylinder eingefahren bleiben
Sobald ein Taster losgelassen wird soll der Zylinder sofort wieder einfahren
Variation der Aufgabe: Lösen Sie die obengenannte Aufgabenstellung elektropneumatisch, erläutern
Sie die Auswahl der eingesetzten Komponenten.
Zylinder
Taster 1
Taster 2
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Smajic / Wessel
2.3.4. Aufgabe 4 (Elektropneumatik)
Lösen Sie die Aufgabe 2 mit Hilfe der Elektropneumatik.
2.3.5. Aufgabe 5 (Elektropneumatik)
Die folgende Aufgabe soll, unter Zuhilfenahme der Simulationssoftware FluidSim elektropneumatisch
gelöst werden.
Aufgabe:
Verwenden Sie bitte 3 doppeltwirkende Zylinder und 3 Taster für die Eingänge. Entwickeln Sie
hieraus eine elektropneumatische Steuerung, die folgendes Verhalten aufweist. Am Motor ist ein
Spannfutter mit Bohrer befestigt.
Ablauf:
Wenn T1 und T2 gleichzeitig gedrückt werden, dann soll sich die Spannvorrichtung (Zyl. 1.0 und 2.0)
schließen. Wenn T3 gedrückt wurde, soll der pneumatische Motor starten und der Zyl. 3.0 soll
ausgefahren werden. Zylinder 3.0 soll mit einer geringen Geschwindigkeit (ca. 3 Sek. für den
gesamten Hub) ausfahren. Sobald Zyl. 3.0 vollständig ausgefahren wurde, sollen alle Zylinder wieder
eingefahren werden.
Motor
Zylinder 2.0
Zylinder 1.0
T1
T2
T3
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Smajic / Wessel
2.3.6. Aufgabenstellung 6 (Pneumatik Klausurvorbereitung)
Erstellen Sie einen Pneumatikschaltplan mit UND Funktion. Verwenden Sie dazu die zur Verfügung
gestellten Symbole. Zeigen Sie anschließend den Arbeitsablauf des Zylinders in einem
Zustandsdiagramm.
2.3.7. Aufgabenstellung 7 (Pneumatik Klausurvorbereitung)
Die Kolbenstange eines doppelwirkenden Zylinders soll bei Betätigung eines von zwei Drucktastern
ausfahren. Nach Freigabe des betätigten Drucktasters soll die Kolbenstange wieder einfahren.
Vervollständigen Sie den Schaltplan auf der
rechten Seite mit den Symbolen von der
linken Seite.
2
1
1
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Smajic / Wessel
2.3.8. Aufgabe 8 (alte Klausuraufgabe vom September 2012)
Die Kolbenstange eines doppelwirkenden Zylinders soll bei Betätigung eines von drei Drucktastern
ausfahren. Nach Freigabe des betätigten Drucktasters soll die Kolbenstange wieder einfahren.
Vervollständigen Sie den Schaltplan auf der rechten Seite mit den Symbolen von der linken Seite.
2
1
1
2.3.9. Aufgabe 9 (Elektropneumatik Klausurvorbereitung)
Entwickeln Sie eine elektropneumatische Steuerung, die folgendes Verhalten aufweist:
-
Zylinder 1 soll nur ausfahren, wenn T1, T2 und T3 gedrückt sind.
Zylinder 2 soll ausfahren, wenn T2 oder T4 gedrückt sind.
Zylinder 2 soll deutlich langsamer ausfahren, als Zylinder 1.
Solange ein oder mehrere Taster nicht mehr betätigt sind und die Bedingung/en somit nicht
mehr erfüllt ist, sollen die, bzw. der Zylinder wieder einfahren.
Verwenden Sie zu Lösung der Aufgabe zwei verschiedene Zylinderarten und 4 Taster.
2.3.10. Aufgabe 10 (Elektropneumatik Klausurvorbereitung)
Entwickeln Sie eine elektropneumatische Steuerung, die folgendes Verhalten aufweist:
-
Zylinder 1 soll nur ausfahren, wenn T1 und T2 oder T3 gedrückt sind.
Zylinder 2 soll ausfahren, wenn T1 und T3 oder T4 gedrückt sind.
Zylinder 1 soll schnell ausfahren und langsam einfahren
Solange ein oder mehrere Taster nicht mehr betätigt sind und die Bedingung/en somit nicht
mehr erfüllt ist, sollen die, bzw. der Zylinder wieder einfahren.
Verwenden Sie zu Lösung der Aufgabe zwei verschiedene Zylinderarten und 4 Taster.
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Smajic / Wessel
3. Programmieren einer SPS
Dieses Kapitel behandelt die Konfiguration und Programmierung der SPS Anlagen. Lesen Sie sich bitte
vor Beginn der Übung die Vorbereitung bzw. Grundlagen durch und verstehen diese.
3.1. Vorbereitung / Grundlagen
Bei der Software Schneider Unity Pro XL handelt es sich um eine Software, welche zur Erstellung von
Logischen Programmen für Speicherprogrammierbare Steuerungen(SPS) vorgesehen ist. Diese zuvor
erstellten Programme können anschließend in die SPS übertragen und dort ausgeführt werden. Das
Programm wird hierbei autark nur in der SPS ausgeführt.
Eine SPS besteht aus mehreren Komponenten. Diese lassen sich grob in folgende Gruppen gliedern:
Baugruppenträger  Aufnahme der Komponenten
Netzteil  Spannungsversorgung
Prozessor(CPU)  Verarbeitung des Ein- / Ausgangsabbildes
Eingangskarten  Aufnahme von Signalen durch Sensoren
Ausgangskarten  Ausgabe von Signalen an Aktoren
In der nachfolgenden Abbildung, ist die Konfiguration der verwendeten SPS schematisch skizziert.
Abbildung 1 Konfiguration der SPS im Labor AT
Diese Konfiguration der Hardware muss später, so wie sie auch real vorhanden ist, in der Software
eingestellt werden.
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Smajic / Wessel
Um die Eingabe und Ausgabe von Signalen zu realisieren befindet sich an den Anlagen ein
Simulationsblock. Dieser verfügt über Schalter und Taster zur Aufnahme digitaler Signale, sowie
Potentiometern zur Aufnahme analoger Signale. Weiterhin ist es möglich über die LED-Leuchten
digitale Ausgänge zu realisieren.
Abbildung 2 Simulationsblock Foto
Abbildung 3 Simulationsblock schematische Darstellung
Bei der Eingabe der digitalen Signale muss unterschieden werden in Taster und Schalter. Schalter
rasten bei Betätigung ein und schließen einen Stromkreis dauerhaft. Taster springen nach Betätigung
wieder in die Ausgangsstellung zurück. D.h. nur in dem Moment der Betätigung wird der Stromkreis
geschlossen.
Unity bietet die Möglichkeit den topologischen Adressen der Ein- / Ausgänge Symbole, bzw.
Variablen zuzuordnen. Die Funktion sollte auch genutzt werden, da es die Arbeit wesentlich
übersichtlicher gestaltet und somit einfacher macht.
Topologische Adressen setzen sich nach einem eindeutigen Muster zusammen. Der Detailierungsgrad
ist hierbei abfallend. Nachfolgend soll diese Zusammensetzung an einigen Beispielen verdeutlicht
werden.
Topologische Adresse: %I0.1.3  Eingangsbit, Rack 0, Steckplatz 1, Kanal 3
Topologische Adresse: %Q0.2.5  Ausgangsbit, Rack 0, Steckplatz 2, Kanal 5
Topologische Adresse: %IW0.3.0  Eingangswort, Rack 0, Steckplatz 3, Kanal 0
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Smajic / Wessel
Abbildung 4 Aufbau Programmoberfläche Unity Pro XL
Der Aufbau der Programmoberfläche von Unity kann der obigen Abbildung entnommen werden. Es
essentieller Bestandteil ist der Projekt Browser. Hierüber kann das Projekt verwaltet werden.
Besonders wichtig für die Übungsaufgaben sind die Bereiche Konfiguration, Variablen und FB
Instanzen, sowie der Bereich Programme. Unten Bildschirmbereich unten rechts werden
Informationen zum Status des Projektes und der SPS angezeigt. Hier sollte das darauf geachtet
werden, dass alle Infos grün hinterlegt sind.
Logik Funktionen haben
die Aufgabe
Aussagefunktionen zu
treffen. Hierbei werden
die Argumente an den
Eingängen auf ihre
Gültigkeit überprüft.
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Smajic / Wessel
In den folgenden Tabellen werden
Vergleichsoperatoren, Logikfunktionen und
Zähler und Timer einige wichtige Bausteine
erläutert. Machen Sie sich bitte vor Beginn
der praktischen Arbeiten mit der
Funktionsweise der Bausteine vertraut.
Weitere Bausteine können über den FFBEingabeassistent oder über die Hilfefunktion,
Taste F1 gefunden werden.
Vergleichsoperatoren bieten haben die
Aufgabe Werte auf ihre Eigenschaften zu
prüfen. Hierzu sind logischerweise
mindestens 2 Eingänge nötig. Bei einem
Vergleich wird der Wert von IN1 mit dem
Wert am Eingang IN2 vergleichen. Es ist nur
möglich innerhalb von Datentypen, z.B.
Integer, Time Vergleiche anzustellen.
Zähler bieten die
Möglichkeit das
Auftreten von
Ereignissen
auszuwerten, z.B. die
roten Ampelphasen.
Timer bieten die
Möglichkeit für eine
bestimmte Zeit ein
Signal
auszugeben(TP) oder
auch die Ausgabe
eines Signals zu
verzögern(TON).
Abbildung 5 Zähler und Timer
25
Smajic / Wessel
3.2. Einführung in die Software Unity Pro XL
3.2.1. Starten der Software Unity Pro XL
Bevor ein neues Projekt erstellt werden kann, muss die entsprechende Software per
Doppelklick gestartet werden. Hierzu befindet sich auf dem Desktop und im Startmenü ein
entsprechendes Symbol. Der Start der Software kann einige Zeit dauern. Beim Start der
Software kann je nach Berechtigung des Nutzers eine Fehlermeldung auftreten. Diese kann durch
einen Klick auf Ok quittiert werden. Der angegebene Fehler hat keine Auswirkungen auf die
Funktionalität.
3.2.2. Erstellen eines neuen Projekts
Um mit den Programmierarbeiten beginnen zu können, muss
zunächst ein neues Projekt angelegt werden. Dies geschieht
wie in der Abbildung 5 über den Menüpunkt Neu.
Abbildung 6 Anlegen eines neuen Projekts
3.2.3. Erstellen der Konfiguration
Nachdem zuvor ein neues Projekt angelegt wurde, kann jetzt damit begonnen werden die
Konfiguration zu erstellen. Wie am Anfang von diesem Kapitel schon erwähnt wurde, müssen die
Komponenten in der Programmiersoftware so eingepflegt werden, wie sie auch real vorhanden sind.
Dieses Vorgehen wird nachfolgend, exemplarisch anhand der im Labor für Automatisierungstechnik
vorhandenen Konfiguration, dargestellt.
3.2.3.1.
Wählen der SPS
Nachdem ausgewählt
wurde, dass ein neues
Projekt erstellt werden
soll, öffnet sich ein Fenster
mit der Frage welche CPU
verwendet werden soll.
Die im Labor verwendete
CPU lässt sich der
Abbildung 1 entnehmen.
Abbildung 7 Wahl einer SPS
3.2.3.2.
Hinzufügen der Ein- bzw. Ausgangskarten
Anschließend müssen die vorhandenen
Erweiterungskarten für die Ein- /
Ausgänge hinzugefügt werden. Hierzu
muss zunächst das Fenster PLC Bus
(Siehe Abbildung 12) geöffnet werden.
Dies geschieht über einen Doppelklick
auf Konfiguration(Siehe Abbildung 11).
Anschließend genügt ein Doppelklick
Abbildung 8 Anzeige Konfiguration
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Smajic / Wessel
auf den jeweiligen Steckplatz. Die Bezeichnungen, der zu wählenden Komponenten im
Auswahlfenster Neues Modul(Siehe Abbildung 13), kann für die im Labor verwendeten Komponenten
der Abbildung 1 entnommen werden.
Abbildung 9 PLC Bus mit Netzteil und CPU
Abbildung 10 Auswahlfenster Modul
Nachdem alle Module erfolgreich hinzugefügt wurden, sollte die Konfiguration folgendermaßen
aussehen:
Abbildung 11 PLC Bus vollständig
Über einen Doppelklick auf die jeweilige Karte kann ein neues Fenster zum Anzeigen und Ändern der
Eigenschaften geöffnet werden.
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3.2.3.3. Konfiguration von analogen Sensoren
Da es verschiedene Arten an analogen Signalen gibt, muss an dem jeweiligen Kanal eingestellt
werden welcher Wert gemessen werden soll. Die Verarbeitung der Signale erfolgt hierbei so, dass
das analoge Strom- bzw. Spannungssignal über einen Analog/Digital- Wandler in der Eingangskarte in
einen digitalen Wert konvertiert wird.
Das analoge Modul AMM0600 ist in der Lage folgende Signale zu verarbeiten:-10…10V; 0…10V;
0…5V/0…20mA; 1…5V/4-20mA
Geben Sie nun, ausgehend von der untenstehenden Tabelle, die entsprechenden Werte für Strecke
und Skala in die Konfiguration ein. Ein Symbol wird zu diesem Zeitpunkt noch nicht
zugewiesen.
Kanal
0
1
2
3
Symbol
Analogsensor
Potentiometer 1
Potentiometer 2
Potentiometer 3
Sensor-Typ
Ultraschallsensor
Potentiometer
Potentiometer
Potentiometer
Tabelle 1 Datenblatt Analogsensoren
Strecke
1…5V/4-20mA
0…10V
0…10V
0…10V
Skala
0…500 (mm)
0…10
0…10
0…10
Messbereich
0…50cm
0…10 Einheiten
0…10 Einheiten
0…10 Einheiten
Anschließend sollte die Eigenschaftenseite des Analogmoduls wie in der folgenden Abbildung
aussehen.
Abbildung 12 Konfiguration AMM0600
3.2.4. Zuweisen von Symbolen / Variablen
Über einen Doppelklick auf die entsprechende Baugruppe im Fenster PLC Bus, kann die
Eigenschaftenseite des jeweiligen Moduls geöffnet werden. Nachfolgend wird nur die
Variablenzuweisung der digitale Eingangskarte DDI erläutert. Das Vorgehen für die
Variablenzuweisung der digitalen Ausgangskarte und der analogen Karte erfolgen analog hierzu.
Abbildung 13 PLC Bus vollständig
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Smajic / Wessel
Nachdem auf ein entsprechendes Modul(Hier DDI 3202K) ein
Doppelklick getätigt wurde, öffnet sich ein neues Fenster in
dem Eigenschaften zu dem jeweiligen Modul festgelegt
werden können.
Nach einem weiteren Klick auf die Baugruppenbezeichnung
kann nun auf die Registerkarte E/A Objekt geklickt werden.
(E/A bedeutet Eingabe/Ausgabe)
Abbildung 14 Eigenschaftenfenster DDI3202K
Abbildung 15 Anzeige Eingänge
DDI3202K
Hier ist es nun möglich sich alle Einund Ausgänge des Moduls auflisten
zu lassen. Für die Übung sind
allerdings nur die jeweiligen
verwendeten Ein- und
Ausgangssignale relevant. Hierzu
bietet das Programm die
Möglichkeit die Auswahl zu filtern.
Bei der digitalen Eingangskarte
sollen folglich nur die Eingangsbits
(%I) angezeigt werden. Bei der
Abbildung 16 Belegung Simulationsblock
digitalen Ausgangskarte nur die
Ausgangsbits(%Q) und bei der
analogen Karte die Eingangswörter(%IW). Hier müssen nun die Werte der folgenden Tabelle
übernommen werden.
Für das im Beispiel verwendete Modul wird nur die Spalte DDI benötigt.
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Nachdem die Informationen für das DDI Modul eingegeben wurden, kann dies geschlossen werden
und das DDO analog zu diesem Beispiel bearbeitet werden. Hierfür wird die Spalte Ausgänge DDO
benötigt. Anschließend erfolgt die Bearbeitung des Moduls AMM.
3.2.5. Zeigen und bearbeiten der Variablen
Falls erzeugte Variablen bearbeitet oder angezeigt werden sollen, befindet sich dich zugehörige
Funktion im Projekt Browser unter Elementare Variablen.
Abbildung 17 Variablen anzeigen
3.2.6. Erstellen einer FBD(Funktionsbaustein) Oberfläche
In diesem Schritt geht es darum, eine
Programmieroberfläche in der
Funktionsbausteinsprache zu erzeugen. Ein
entsprechender Befehl befindet sich im Projekt Browser
unter Programm/Tasks/Mast/Sections. Um eine neue
Section zu erzeugen genügt ein Rechtsklick auf Section.
Anschließend kann Neue Section gewählt werden. Es
öffnet sich daraufhin ein Fenster in dem Eigenschaften
zur neuen Section angegeben werden können.
Abbildung 18 Neue Section
In diesem Beispiel wird eine Section in Funktionsbausteinsprache mit dem Namen Ampelsteuerung
erzeugt.
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3.3.Beispielprogramm
Nachdem die Konfiguration eingerichtet wurde, soll die Funktionsweise der SPS mit einem kurzen
Programm getestet werden. Hierzu wird nachfolgend ein Beispielprogramm erläutert.
3.3.1. Aufgabenstellung
Erstellen Sie eine Applikation, welche folgendes Verhalten aufweist.
Der Ausgang Ampel_gruen soll positiv sein, wenn Schalter1_2 und Schalter2_2 geschaltet sind.
3.3.2. Auswahl eines Funktionsbausteins
Zunächst muss hierfür ein passender Funktionsbaustein gewählt werden. Da es sich um eine UndBedingung handelt wir passenderweise ebendiese gewählt. Um auf der Funktionsbausteinoberfläche
ein passenden Baustein einzufügen genügt ein Rechtsklick auf die Programmierfläche. Hier kann der
FFB-Eingabeassistent gewählt werden.
Abbildung 20 Diaglogfeld FFB-Eingabeassistent
In dem sich öffnenden Dialog wird hierfür die
Bezeichnung AND eingetragen.
Abbildung 19 Aufruf FFB-Eingabeassistent
Anmerkung: Unter Unity wird für UND die
englische Bezeichnung AND verwendet.
3.3.3. Zuweisen der Variablen
Anschließend müssen den Ein- und Ausgängspins des
AND-Bausteins noch die korrekten Variablen
zugewiesen werden. Dies ist über einen Doppelklick
auf den jeweiligen Pin möglich. Anschließend sollte
der Funktionsbaustein wie in der nebenstehenden
Abbildung aussehen.
Abbildung 21 AND Funktionsbaustein
3.3.4. Erstellen einer Negation
Falls ein Ein-, bzw. Ausgangspin negiert, bzw. invertiert werden soll ist dies über einen Rechtsklick auf
den Pin und die anschließende Auswahl des Befehls Pin-Negierung möglich.
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3.3.5. Ziehen einer Verbindung
Weiterhin ist es möglich Funktionsbausteine direkt zu verbinden. Es werden hierbei immer Ausgänge
mit Eingängen verbunden. Um in den Modus Verbindung zu gelangen genügt ein Klick auf folgendes
Symbol
, welches sich in der Auswahlleiste befindet.
3.4.Übertragen von Programmen
Damit das auf dem Computer erstellte Programm in die SPS übertragen werden kann sind noch
einige Schritte nötig. Hierzu gehört unter anderem das Generieren. Beim Generieren der Applikation
wird diese auf Fehler überprüft und in die Maschinensprache der SPS übersetzt. Anschließend wird
das Programm übertragen.
3.4.1. Projekt generieren und Adressen festlegen
Zunächst muss das Programm über den Menüpunkt Gesamtes
Projekt generieren übersetzt werden.
Anschließend wird die Adresse der SPS festgelegt, in die das
Abbildung 22 Projekt Generieren
Programm übertragen werden soll.
Abbildung 23 SPS Adresse festlegen
Es öffnet sich ein Fenster in das folgende Daten übernommen werden müssen. Achten Sie unbedingt
darauf hier die IP-Adresse der SPS an der eigenen Arbeitsstation einzutragen. Die entsprechende
Adresse entnehmen Sie dem Dokument IP Plan SPS Labor welcher sich im Ordner
Computer/$Studenten/Unterlagen befindet. Weiterhin ist darauf zu achten, dass sich links neben
dem Begriff SPS ein Haken befindet.
Abbildung 24 Eingabefenster Adresse festlegen
3.4.2. Herstellen einer Verbindung zur SPS
Im Anschluss an alle Vorarbeiten kann nun eine Verbindung zur SPS hergestellt werden. Dies erfolgt
über SPS  Verbinden.
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Abbildung 25 SPS Verbindung herstellen
3.4.3. Projekt in SPS Übertragen
Anschließend kann das Projekt zur SPS Übertragen, bzw. in die SPS heruntergeladen werden.
Abbildung 26 SPS Projekt übertragen
Falls hierbei folgender Dialog auftaucht wählen Sie bitte je nach Verfügbarkeit Alles neu erstellen
oder Projekt erstellen und Übertragen.
Abbildung 27 Dialogfenster Projekt übertragen
Im letzten Dialog empfiehlt es sich ein Häkchen bei SPS-Ausführung nach Übertragung zu setzten.
Somit wird unmittelbar nach dem Übertragen die Verarbeitung des Programms aktiviert.
Abbildung 28 Dialogfenster Projektübertragen, SPS-Ausführung
3.4.4. Testen des erstellten Programms
Nachdem das Programm erstellt, generiert und übertragen wurde muss dieses auf eine korrekte
Funktion getestet werden.
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3.5. Aufgabensammlung
3.5.1. Aufgabenstellung 1
Erweitern Sie das Programm unter zur Hilfenahme der Schalter1_1 und Schalter2_1 so, dass wenn
einer, oder beide Schalter betätigt werden die gelbe Anzeige der Ampel aufleuchtet.
Verwenden Sie hierzu einen OR-Baustein.
Entwickeln Sie ein Programm, durch welches im zeitlichen Abstand von 1,5 Sekunden die Farben
gruen, gelb und rot der Ampel aufleuchten.
Nach jeweils 10 Durchgängen soll ein Alarmsignal für 0,1 Sekunden ertönen.
Erweitern Sie das Programm von Aufgabe 3 zur Steuerung einer Fußgängerampel.
Nutzen Sie an den gekennzeichneten Stellen die vorgegebenen Bausteine!
Ablauf:
-
Im Ausgangszustand leuchtet nur die rote Lampe dauerhaft (MOVE)
Über den Taster1 kann ein Wunsch zur Überquerung
der Fahrbahn aufgegeben werden(SR)
Nach 15 Sekunden Wartezeit erlischt die rote Lampe und
die Ampel schaltet auf grün (TON)
Für 9 Sekunden ist die Fahrbahn nun für Fußgänger freigegeben (TOF)
Anschließend befindet sich die Anlage wieder im Ausgangszustand
34
Smajic / Wessel
Eine Portalfräsmaschine wird durch Betätigung des Taster S1 eingeschaltet. Der Betriebszustand „EIN“ wird mit
der Meldeleuchte H1 angezeigt. In diesem Betriebszustand sind der Antriebsmotor M2 für die Fräseinrichtung
und der Schlittenantrieb M1 in Betrieb. Der Schlittenantrieb M1 läuft aber nur, wenn der Motor M2 die
erforderliche Drehzahl nach 5s erreicht hat. Beim Erreichen der linken Endposition S2 bzw. der rechten
Endposition S3 wird die Drehrichtung des Schlittenmotors umgeschaltet.
Mit Taster S0 wird die Fräsmaschine abgeschaltet und die Meldeleuchte H0 eingeschaltet. Das Auftreten einer
thermischen Auslösung (Motorschutz) S4 oder S5 bei einem der beiden Motoren sowie NotAus S6 führen
sofort zum ausgeschalteten Betriebszustand.
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Smajic / Wessel
3.5.7. Aufgabenstellung 7 (alte Klausuraufgabe von 2012)
Mit Hilfe einer Dosieranlage werden Wasser, Mehl und Hefe in einen Teigbehälter gefüllt. Ein
Transportband bewegt den Teigbehälter von rechts nach links. Der Bewegungsabstand wird über
einen Analogsensor (Messbereich von 0 bis 3m) gemessen. Mit dem Taster (TA1) wird die Dosieranlage eingeschaltet und EINE Meldeleuchte (ML1_gr.) zeigt, dass die Anlage betriebsbereit ist.
Deklarieren Sie zunächst die Ein- und Ausgangsvariablen und Erstellen Sie das Programm für
Dosieranlage mit FBS Sprache unter Berücksichtigung folgender Angaben:
• Dosierbereich 0m und 1m: Die Wasserdosierung erfolgt durch das „Öffnen“ des Ventils Y1 und
kann erst dann beginnen wenn Sensor S2 meldet, dass Wasserbehälter voll ist und der
Teigbehälter sich im Bereich zwischen 0m und 1m befindet. Das Wasser wird so lange gefüllt, bis
Sensor S1 ein Signal gibt, dass die Wassermenge ausreichend ist.
• Dosierbereich 1m und 2m: Die Mehldosierung erfolgt durch das „Öffnen“ des Ventils Y2 und kann
erst dann beginnen, wenn Sensor S4 meldet, dass Mehlbehälter voll ist und der Teigbehälter sich
im Bereich zwischen 1m und 2m befindet. Die zu beladende Mehlmenge soll zeitlich auf 20s
begrenz sein.
• Dosierbereich 2m und 3m: Die Hefedosierung erfolgt durch das „Öffnen“ des Ventils Y3 und kann
erst dann beginnen wenn Sensor S6 meldet, dass Hefebehälter voll ist und der Teigbehälter sich
im Bereich zwischen 2m und 3m befindet. Die Hefe wird so lange gefüllt, bis Sensor S5 ein Signal
gibt, dass die Hefemenge ausreichend ist.
• Damit die Dosieranlage mechanisch nicht überlastet wird, soll es an jedem Behälter nur 600
Dosiervorgänge an einem Tag geben. Ist diese Bedingung erfüllt, so muss die Anlage automatisch
ausgeschaltet werden. Mit dem Taster (TA2_rs) kann der Zähler durch einen Mitarbeiter am
nächsten Tag zurückgesetzt werden.
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Smajic / Wessel
4. Programmieren des HMI (Human-Machine-Interface)
4.1.Vorbereitung / Grundlagen
Bei der Software Vijeo Designer handelt es sich um eine Software zur Erstellung von Applikationen
für HMI-Touchdisplays. Über das berührungsempfindliche Display können Eingangssignale gesteuert
und Ausgangssignale angezeigt werden.
4.2.Einführung in die Software Vijeo Designer
Falls nicht anderes angegeben ist, bitte immer mit „OK“ oder „Weiter“ den Schritt bestätigen.
Im ersten Schritt muss das Programm gestartet werden und
ein neues Projekt angelegt werden. Anschließend öffnet
sich des Dialogfeld Neues Projekt erstellen. Hier muss
zunächst ein Projektname gewählt werden.
Abbildung 30 Vijeo neues Projekt1
Abbildung 29 Vijeo neues Projekt 2
In dem folgenden Fenster muss die verwendete Plattform
gewählt und die IP des HMI’s angegeben werden.
Abbildung 31 Eingabe der HMI IP
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Smajic / Wessel
Nachdem die Informationen für das
verwendete HMI dem Projekt hinzugefügt
wurden, geht es nun daran eine Verbindung
zu der verwendeten SPS herzustellen.
Hierzu muss zunächst gewählt werden über
welches Protokoll SPS und HMI miteinander
kommunizieren. Anschließend werden die
getätigten Eingaben mit einem Klick auf
Abbildung 33 Hinzufügen des Treibers
Abbildung 35 Auswahl Treiber
Fertigstellen bestätigt.
Nachdem der Assistent
abgeschlossen wurde,
öffnet sich eine erste
Ansicht der
Programmieroberfläche.
Abbildung 36 Erste Ansicht Vijeo Programmieroberfläche
38
Smajic / Wessel
Im nächsten Schritt der Konfiguration geht es nun darum die im Unity Projekt verwendeten
Variablen mit dem Unity Projekt zu verbinden. Dieser Befehl nennt sich Variablen verbinden.
Anschließend muss die entsprechende Unity
Projektdatei gewählt werden. Hierbei muss darauf
geachtet werden, dass die korrekte Datei gewählt
wird. In der unten gezeigten Abbildung handelt es
sich lediglich um ein Beispiel.
Abbildung 38 Vijeo Variablen verbinden
Abbildung 37 Auswahl Unity Projekt
Die Verarbeitung der Symbole kann einige Minuten dauern.
Nach erfolgreicher Verarbeitung werden die verwendeten
Symbole angezeigt. In dieser Liste können nun die für das
Vijeo Projekt benötigten Symbole markiert und hinzugefügt
werden. Nach dem Hinzufügen erscheint ein Dialog, welcher
mit Ja bestätigt werden muss.
Abbildung 40 Dialogfeld Variablen hinzufügen
Abbildung 39 Auswahl der Variablen
39
Smajic / Wessel
Im letzten Schritt muss
die IP Adresse der
verbundenen SPS festgelegt
werden. Diese kann dem IP
Plan SPS Labor, oder aus dem
verwendeten Unity Projekt
entnommen werden.
Anschließend kann mit der
Abbildung 41 Vijeo Festelegen der SPS IP
Programmierung begonnen
werden.
4.3. Aufgabensammlung
Erstellen Sie eine Applikation für das HMI, mit der Sie die Variablen Ampel_gruen,
Ampel_gelb und Ampel_rot visualisieren. Verwenden Sie hierzu 3 Lampen. Als Grundlagen
verwenden Sie bitte das Unity Projekt der Aufgabe 2.
Erweitern Sie die zuvor erstellte Applikation so, dass die Werte der Variablen
Potentiometer1, Potentiometer2 und Potentiometer3 grafisch als Füllstand visualisiert
werden. Verwenden Sie hierzu 3 Rechtecke, die Sie animieren.
Erweitern Sie die zuvor erstellte Applikation so, dass die Ampelsteuerung (Unity Aufg. 2) Einbzw. Ausgeschaltet werden kann. Nutzen Sie für die Applikation 2 Schalter. Gegebenenfalls
müssen Sie hierfür ihr Unity Projekt anpassen.
40

Übung zur Vorlesung Grundlagen der Steuerungstechnik

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