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Laborbericht Automatisierungstechnik AUT03

Technischer Bericht 2015 21 Seiten

Technik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Einführung in das Thema
1.2 Problemstellung und Ziel dieser Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit

2 Grundlagen
2.1 Automatisierung
2.2 MELSEC SPS-System
2.3 CoDeSys

3 Hauptteil
3.1 Übung 1 „Blinklicht“
3.2 Übung 2 „Dreiwegeventil“
3.3 Übung 3 „Lauflicht“
3.4 Übung 4 „Einfacher Regelkreis in Codesys“

4 Schlussbetrachtung

Literatur- und Quellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Einführung in das Thema

Das Modul AUT03 (Labor Automatisierungstechnik) dient der Wissensver-breiterung und der praktischen Anwendung der Automatisierungstechnik.

Detaillierter soll das selbständige Entwickeln von automatisierungstechnisch-en Programmen und die Implementation in realen Automatisierungssyste-men durchgeführt werden. Hierbei liegt ein großes Augenmerk auf der Anwendung verschiedener SPS-Programmiersprachen und praxisrelevanter Hilfsmittel. Hierbei sollen speziell die drei wichtigsten Programmiersprachen (FUP, AS und ST) kennengelernt werden.[1] Das Labor fand unter der Leitung von Wolfgang Schorn am 11.07.2015 in Köln statt.

1.2 Problemstellung und Ziel dieser Arbeit

Die Problemstellung und somit auch Hauptziel dieses Labors ist den praktischen Umgang mit speicherprogrammierbaren Steuerungen kennen-zulernen und die richtige Vorgehensweise zu erarbeiten. Dieses Wissen kann auf alle gängigen SPS-Systeme angewendet werden, da diese sich meist nur in dem Aufbau der Entwicklungsumgebung unterscheiden. Des-weiteren sind in den einzelnen Übungen verschiedene Problemstellungen zu bearbeiten, was ein breites Wissen der einzusetzenden Programmier-sprachen erforderlich macht.

1.3 Aufbau der Arbeit

Zu Beginn dieser Ausarbeitung werden die relevanten Grundlagen für die Durchführung des Labors besprochen. Zum einen wird der Begriff der Automatisierung vorgestellt und diskutiert und zum anderen wird auf die eingesetzte SPS-Steuerung der Firma Mitsubishi eingegangen. Im Hauptteil werden die einzelnen Versuche, welche im Labor durchgeführt worden sind, dargestellt und erörtert. Im Schlussteil wird ein Resümee des gesamten Labors gezogen und auf wichtige Erkenntnisse eingegangen.

2 Grundlagen

2

2.1 Automatisierung

Die Automatisierungstechnik ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, welche sich insbesondere auf Grundlagen der Elektrotechnik und der Informatik stützt.[1] Unter dem Begriff der Automatisierung versteht man umgangs-sprachlich das Umstellen auf selbsttätige Arbeitsvorgänge im Zusammen-hang mit fertigungstechnischen oder verfahrenstechnischen Prozessen, welche innerhalb technischer Systeme ablaufen.[2] Die Automatisierung im technischen Bereich beruht hauptsächlich auf den Aufgaben Steuern, Regeln und Visualisieren. Die Unterscheidung von Steuern und Regeln ist nicht immer einfach zu treffen, kann aber Anhand der folgenden Beschreibung recht gut unterteilt werden:

Der Begriff Steuern wird als festgelegter Ablauf definiert, bei dem bestimmte Eingangsgrößen andere Größen als Ausgangsgrößen derart beeinflussen, wie die Gesetzmäßigkeiten in diesem System festgelegt sind.

Bei einer Regelung wird eine Regelgröße fortlaufend erfasst und mit einer festgelegten Führungsgröße verglichen. Weicht die Regelgröße von der Führungsgröße ab, wird die Regelgröße so beeinflusst, damit sie der Führ-ungsgröße entspricht.

Der Aufbau von industriellen Automatisierungssystemen (SPS´en) kann grob untergliedert werden in:

- CPU (Central Processing Unit)
- I/O-Module (Eingangs-, Ausgangs-, und Kommunikationskarten)
- Anzeige- und Bedienkomponente (ABK)
- Programmiergerät

Die Programmerstellung dieser Steuerungen ist nach IEC 61131 genormt. Diese Norm beinhaltet das Softwaremodell, das Kommunikationsmodell und das Programmiermodell.

2.2 MELSEC SPS-System

Bei der im Labor zu Verfügung gestellten Steuerung handelt es sich um ein MELSEC-System der Firma Mitsubishi. Die Bezeichnung MELSEC steht hierbei für Mitsubishi Electric Sequencers. Die Ausstattung umfasst eine CPU-Baugruppe, Netzteil und Ein- bzw. Ausgabebaugruppen (PNK), dar-gestellt in Abbildung 1.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Programmierung geschieht über einen Windows PC mit GX IEC De-veloper (IK). Über ein Panel mit Signalein-/ ausgaben (Simulator) können die einzelnen Eingänge simuliert und die entsprechenden Ausgänge visualisiert werden. Das Panel ist in Abbildung 2 ersichtlich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2 Panel mit Signalein-/ ausgaben

Das SPS-System ist IEC-Konform (DIN EN 61131-3) und lässt KOP, FBS, AWL und ST als Programmiersprachen zu. Die Ablaufsprache AS ist Mitsubishi-spezifisch ausgeführt.

2.3 CoDeSys

Bei CoDeSys handelt es sich um ein Programmiersystem, mit welchem Programme für speicherprogrammierbare Steuerungen entwickelt werden können. Die Bezeichnung CoDeSys entstammt der Bezeichnung Controller Development System.[1]

Die Entwicklung und Vermarktung geschieht durch den Softwarehersteller 3S – Smart Software Solutions GmbH aus Kempten.

Die Verbreitung von CoDeSys ist zwar noch nicht so weit fortgeschritten wie die von z.B. Step7 (Entwicklungsumgebung von Siemens), hat aber speziell für Ausbildung und Studium den großen Vorteil, dass es kostenlos zu be-ziehen ist und sich konform zu den Vorgaben der IEC 61131-3 darstellt.[2]

In der Entwicklungsumgebung stehen alle fünf in der SPS-Norm vorge-sehenen Sprachen zu Verfügung:

- AWL (Anweisungsliste)
- KOP (Kontaktplan)
- FUP (Funktionsplan)
- AS (Ablausfsprache)
- ST (Strukturierter Text)

CoDeSys enthält eine Standardbibliothek (Standard.LIB), die alle von der IEC 61131-3 geforderten Funktionsbausteine enthält:[3]

- Bistabile Elemente
- Zähler
- Zeitgeber
- Flankenerkennung

Ebenfalls möglich ist die Erstellung einer Visualisierung. Hierbei werden grafische Elemente gezeichnet bzw. eingefügt und mit den jeweils relevanten Variablen verknüpft. Somit können recht schnell und mit wenig Aufwand ansehnliche Visualisierungen erstellt werden.

3 Hauptteil

3.1 Übung 1 „Blinklicht“

In Übung 1 soll ein Projekt mit der Bezeichnung P_01 erstellt und das Programm in Funktionsbausteinsprache programmiert werden. Der Binäraus-gang Y20 soll mit einer Frequenz von 0,5 Hz Ein- und Ausgeschaltet (Blinkfunktion) werden, sobald der Binäreingang X1 auf true (logisch „1“) geschaltet wird. Die Projektanlage ist in Abbildung 3 zu ersehen, wobei hier die Zykluszeit von 2 Sekunden eingestellt wurde um die Blinkfrequenz von 0,5 Hz zu erreichen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3 Übung 1 Projektanlage

Das eigentliche Programm ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4 Übung 1 Programm

Bei der Variablendeklaration wurden dem Eingang X1 und dem Ausgang Y20 die Variablen y_h und y zugewiesen.

Nach jedem Zyklus wechselt nun der Ausgang y zwischen true und false. Durch die Zykluszeit von 2 Sekunden kommt die Blinkfrequenz von 2 Hz zustande.

3.2 Übung 2 „Dreiwegeventil“

Mit der zweiten Aufgabenstellung soll ein Dreiwegeventil AB10 realisiert werden, welches von der Verknüpfungssteuerung U10 angesteuert werden soll, zu sehen in Abbildung 5.

Abbildung 5 Übung 2 Darstellung Dreiwegeventil AB10

Die Stellungen „a“ und „b“ werden über die Binärvariable y (0: Stellung Stell_a, 1: Stellung Stell_b) durch U10 angesteuert. U10 hat dabei die beiden Betriebsarten Hand und Automatik, welche über die Binärvariable V_BA definiert werden:

Hand (V_BA = 0):

Ventilstellung wird über die Binärvariable S_H definiert, d.h. y nimmt den Wert von S_H an.

Automatik (V_BA = 1):

Ventilstellung wird über die Binärvariable S_A definiert, d.h. y nimmt den Wert von S_A an.

V_BA und S_H werden vom Bedienpersonal eingestellt, S_A von einem Steuerprogramm, z.B. von einer technischen Funktion.

Im ersten Aufgabenteil soll nun das Verhalten von U10 mit Und-, Oder und Nicht-Gattern auf Papier skizziert, und in einem Projekt P_02 in FBS erstellt werden. In Abbildung 6 ist das erstellte Programm ersichtlich.

Die Bezeichnungen V_BA, S_H und S_A wurden im Programm mit y_BA, y_H und y_S betitelt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6 Übung 2.a Dreiwegeventil in FBS

Hierbei handelt es sich eigentlich um einen aufgelösten SEL-Baustein. So-bald die Betriebsart y_BA auf false (logisch „0“) steht wird y der Wert von y_H zugewiesen. Steht die Betriebsart y_BA auf true (logisch „1“), erhält y den Wert von y_A. Die Variable y_H wird über die Tastatur vorgegeben, y_A und Y_BA werden den Eingängen X1 und X2 zugewiesen. Der Zustand von y wird auf dem Binärausgang Y20 visualisiert.

Im zweiten Aufgabenteil soll ein Projekt P_02b angelegt werden, welches die Steuerung in einer Funktion SW_Ventil (Schwarz-Weiß-Ventil) realisiert. Ein-gangsparameter sind die Betriebsart B_Art und die Ventilstellungen P_H (Hand) und P_A (Automatik). In Abbildung 7 ist wieder die aufgelöste Dar-stellung In FUB ersichtlich. Die Eingangsvariablen wurden lt. Aufgaben-stellung umbenannt und zugewiesen. Der Ausgang entspricht dem Funk-tionsnamen.

[...]


[1] Vgl. Große/Schorn (2012), S. 3

[1] Vgl. Seitz (2010), S. 4

[2] Vgl. Wellenreuter/Zastrow (2011), S. 1

[1] Vgl. 3S – Smart Software Solutions GmbH (2007), S. 1-1

[2] Vgl. Wellenreuther, Günther / Zastrow, Dieter (2011), S. 42

[3] Vgl. Wellenreuther, Günther / Zastrow, Dieter (2011), S. 43

Details

Seiten
21
Jahr
2015
ISBN (eBook)
9783668686748
Dateigröße
2 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v420551
Institution / Hochschule
AKAD University, ehem. AKAD Fachhochschule Stuttgart
Note
1,0
Schlagworte
Elektro- und Informationstechnik Elektrotechnik Informationstechnik Automatisierung Automatisierungstechnik

Autor

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