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Schulungsunterlagen Kompaktkurs Mechatronik Vorbereitung auf die Teil 1 Prüfung

Automatisierungstechnik

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INHALTSVERZEICHNISS:

1. Prinzipieller Aufbau einer SPS

2. Speichertypen

3. SIMATIC Manager Objekt-Hierarchie für Projekte

4. Elemente eines Anwenderprogramms

5. Lineare Programmbearbeitung

6. Strukturierte Programmbearbeitung

7. Zyklische Programmbearbeitung

8. Zykluszeit

9. Steuerungsanweisung

10. Operationsteil

11. Operandenteil

12. Programmieren von Öffnern und Schließern

13. Beispiele der Schaltalgebra:

14. Sicherheitsbetrachtungen:

15. Die Risikobewertung

16. Ganzzahl ( 16 Bit )

17. Ganzzahl ( 32 Bit )

18. Realzahl (IEEE-Gleitpunktzahlen, 32 Bit)

19. UND- Verknüpfung

20. ODER- Verknüpfung

21. XOR- Verknüpfung

22. TIMER

23. ZÄHLER

24. Funktionsbeschreibung Mechatronik Teil 1 Prüfung Frühjahr 2014

25. Systembezogene Operanden Mechatronik Teil 1 Prüfung Frühjahr 2014

26. GRAFCET Mechatronik Teil 1 Prüfung Frühjahr 2014

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1. Prinzipieller HW Aufbau einer SPS:

Eingänge

Ausgänge

Ausgänge schreiben

Eingänge lesen

Programmbearbeiten

Prozessor0 1

0 1

PAA

PAE

Programmspeicher1

Alarm-Programmz. B. Zeit-,Prozeßalarm

1

ZeitenZählerMerker

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2. Speichertypen Heute sind ausschließlich MMC Karten relevant diese besitzen eine Sonderformatierung und können in Standard Kartenlesern nicht gelesen oder beschrieben werden. (spezielle Formatierung für ein schnellen Speicherzugriff, Datenablage bei Spannungsausfall)

Bezeichnung Speichertyp Löschen Program- mieren

Speicherinhalt Spannungslos

MMC Micro Memory Card elektrisch elektrisch nicht flüchtig

3. SIMATIC Manager Objekt-Hierarchie für Projekte

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4. Elemente eines Anwenderprogramms Ein S7-Anwenderprogramm besteht aus Bausteinen, Operationen und Operanden. Die folgende Tabelle erläutert die Elemente:

Element Funktion

Organisationsbausteine OB OBs legen die Struktur des Anwenderprogramms fest. Sie - bilden die Schnittstelle zwischen dem Betriebssystem und dem Anwenderprogramm. - steuern das Anlaufverhalten des Automatisierungs- systems, die zyklische und alarmgesteuerte Programmbearbeitung und die Behandlung von Fehlern.

Systemfunktionsbaustein SFB und Systemfunktionen SFC

Vorgefertigte Bausteine, die Sie nicht selbst programmieren müssen. SFBs und SFCs sind in die S7-CPU integriert. Sie können aus dem Anwenderprogramm aufgerufen werden. Weil sie Teil des Betriebssystems sind, müssen sie nicht, wie andere Bausteine, als Teil des Programms geladen werden.

Funktionen FC und Funktionsbausteine FB

Codebausteine, die Sie selbst programmieren müssen. FB`s sind Bausteine mit der Möglichkeit zur Parameterübergabe mit Gedächtnis (= Speicher). FC´s sind Bausteine mit der Möglichkeit zur Parameterübergabe ohne Gedächtnis.

Datenbausteine Datenbereiche, die Anwenderdaten enthalten. Es gibt - Instanz-Datenbausteine, die einem FB zugeordnet

sind. - globale Datenbausteine, auf die alle Codebausteine zugreifen können.

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5. Lineare Programmbearbeitung Hier besteht das Programm aus einem einzigen Baustein (z. B. OB1), der alle Anweisungen des Programms enthält. Diese Art der Programmbearbeitung wird meist für einfache, nicht zu umfangreiche Steuerungen verwendet.

6. Strukturierte Programmbearbeitung Besteht das Anwenderprogramm aus mehreren Bausteinen z. B. aus Funktionsbausteinen, die anlagenspezifische Programmteile enthalten, spricht man von strukturierter Programmbearbeitung. Die Reihenfolge der Bausteinbearbeitung wird im Organisationsbaustein OB1 festgelegt. Anwendung findet diese Art der Programmbearbeitung bei umfangreichen Steuerungen.

FB

FB

FC

Be

trie

bss

yste

m

OB

FB

FC

DB

SFC

Beispiel für die Aufrufhierarchie eines Anwenderprogramms Das Bild unten zeigt den Ablauf eines Baustein- Aufrufs innerhalb eines Anwenderprogramms: Das Programm ruft den zweiten Baustein auf, dessen Operationen dann vollständig bearbeitet werden. Ist die Bearbeitung des aufgerufenen Bausteins beendet, wird die Bearbeitung des aufrufenden Bausteins mit der dem Baustein- Aufruf folgenden Operation wieder aufgenommen.

Aufrufender Baustein(OB, FB, FC)

Programm-bearbeitung

Operation, die einenanderen Baustein aufruft

Aufgerufener Baustein(FB, FC, SFB oder SFC)

Bausteinende

Programm-bearbeitung

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7. Zyklische Programmbearbeitung Der Prozessor des Automatisierungsgerätes bearbeitet das in den Programmspeicher geschriebene Steuerungsprogramm in einer ständig ablaufenden Wiederholungsschleife. Dieser Vorgang wird zyklische Programmbearbeitung genannt. Der OB1 ist hier von besonderem Interesse, da er die Schnittstelle zum Betriebssystem (BESY) darstellt und zyklisch bearbeitet wird. Im OB1 kann das Anwenderprogramm, wie bereits bekannt, linear oder strukturiert aufgebaut werden.

7. Anweisung

6. Anweisung

5. Anweisung

4. Anweisung

3. Anweisung

2. Anweisung

Zyklus

BE

Zyklusende

Zyklusanfang

1. Anweisung

Programmspeicher

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8. Zykluszeit

Die gestrichelt umrandetenTeile bilden eine Einheit,in der kein Anwender-programm bearbeitet wird.

PAA

Betriebssystem(BESY)

Anwender-programm

PAE

Zykluszeit

Die Zykluszeit ist die Zeit, die während eines Programmzyklus vergeht. Der Zyklus setzt sich dabei zusammen aus:

� Abfragen des Status der Eingabebaugruppen und

Aktualisieren des Prozessabbildes der Eingänge

� Bearbeiten des Programms, Anwenderprogramms

� Übertragen der Werte aus dem Prozessabbild der

Ausgänge in die Ausgabebaugruppen

� Betriebssystemlaufzeit

Reaktionszeit

Die Reaktionszeit ist die Zeit welche vergeht ab der Änderung eines Eingangssignals bis zur Änderung eines damit verknüpften Ausgangssignals. Die Reaktionszeit setzt sich zusammen aus:

� Warten auf Zyklusbeginn

� Verzögerung der Eingänge

� Prozessabbild- Transferzeit

� Betriebssystemlaufzeit

� Anwenderprogrammbearbeitungszeit

� Kommunikation über die mehrpunktfähige

Schnittstelle (MPI)

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9. Steuerungsanweisung Für die Bearbeitung durch eine Speicherprogrammierte Steuerung wird die Steuerungsaufgabe in einzelne Steuerungsanweisungen aufgelöst. Die Steueranweisung ist die kleinste Einheit eines Anwenderprogramms. Sie besteht in der Anweisungsliste und auch im Programmspeicher aus dem Operationsteil und den Operandenteil. Eine Steuerungsanweisung ist wie folgt aufgebaut:

Steueranweisung(kleinste Einheit im Anwenderprogramm)

Operandenteil(Womit ist es zu tun?)

Byte-Adresse

Operationsteil(Was ist zu tun?)

U

U

Operanden-kennzeichen

E

E

E

Bit-Adresse

Parameter

1.0

1.0

1.0

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10. Operationsteil

Der Operationsteil bestimmt, welche Funktion bei der Bearbeitung einer Steueranweisung ausgeführt werden muss (“Was ist zu tun?”), z. B.: UND-Verknüpfung bilden, ODER- Verknüpfung, = einem Operanden den Zustand “1” oder “0” zuweisen, S einem Operanden den Zustand “1” zuweisen, R einem Operanden den Zustand “0” zuweisen.

11. Operandenteil

Der Operandenteil enthält die für die Bearbeitung einer Steueranweisung notwendigen zusätzlichen Angaben (“Womit ist es zu tun?”). Er besteht aus dem Operanden-Kennzeichen und dem Parameter. Der Parameter ist die Adresse des Operanden (z. B. 0.1). Die Adresse der meisten Operanden besteht aus zwei Teilen, die durch einen Punkt getrennt sind. Links vom Punkt steht die Byte-Adresse, rechts die Bit-Adresse. Regeln 1. Es muss “Netzwerkweise” programmiert werden.

2. Nicht beschaltete Ein- und Ausgänge von komplexen Funktionen (z.B. Speicher) müssen mit der Nulloperation NOP 0 gekennzeichnet werden.

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12. Programmieren von Öffnern und Schließern Bei der Erstellung des Programms, unabhängig davon, ob es als Funktionsplan, Anweisungsliste oder Kontaktplan dargestellt wird, ist die Ausführung der Geber zu beachten. Es muss vor der Programmerstellung bekannt sein, ob der verwendete Geber ein Öffner oder ein Schließer ist. Ist ein an einem Eingang angeschlossener Geber ein Schließer, führt der Eingang Signalzustand “1” bei Betätigung des Gebers. Ist der Geber ein Öffner, führt der Eingang Signalzustand “0” bei Betätigung des Gebers. Das Automatisierungsgerät hat keine Möglichkeit festzustellen, ob ein Eingang mit einem Schließer oder einem Öffner belegt ist. Es kann nur Signalzustand “1” oder Signalzustand “0” erkennen. In allen Darstellungsarten FUP, AWL, KOP ist die Tatsache, dass in Abhängigkeit von den Signalzuständen an den Eingängen programmiert werden muss: Der Geber Der Geber Signalzustand Darstellung in ist ein ist am Eingang FUP AWL KOP

Schließer betätigt

“1”

U O

Schließer nicht betätigt

“0”

UN ON

Öffner betätigt

“0”

UN ON

Öffner nicht betätigt

“1”

U O

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13. Beispiele der Schaltalgebra: Funktion Funktionstabelle Mat. Gleichung

A B Q

QB

A

&

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

A ∧ B = Q

A B Q

QB

A>= 1

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

A ∨ B = Q

A Q

QA 1

0

1

1

0

A = Q

A B C D Q

1

1B

>=

C

D

>=

A

& Q

0 1 0 1 1 0

0 0 1 1 0 0

0 1 0 1 0 0

0 0 1 1 0 1

0 1 1 1 0 0

(A ∨ B) ∧ (C ∨ D) = Q

A B Q

QXOR

B

A

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 0

(A ∧ B) ∨(A ∧ B) = Q

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14. Sicherheitsbetrachtungen: Sicherheit erfordert Schutz vor Gefahren für Mensch, Maschine und Umwelt. Gefahren, die durch Funktionsfehler entstehen, müssen verhindert werden, bevor sie auftreten. EN 60204-1:2006 Sicherheit von Maschinen z.B.: 9.2.7.3 Stopp Originaltext 1. Absatz IEC-Norm: „Bedienstationen müssen ein eigenes und eindeutig erkennbares Mittel enthalten, um die Stopp-Funktion der Maschine oder all der Bewegungen, die eine gefahrbringende Situation verursachen können, einzuleiten. Das Bedienteil, das diese Stopp-Funktion einleitet, darf nicht als NOT-HALT markiert oder beschriftet sein, selbst wenn die auf der Maschine eingeleitete Stopp-Funktion eine NOT-HALT-Funktion ausführen kann.“ 9.2.2 Stopp-Funktionen Es gibt folgende drei Kategorien von Stopp-Funktionen: - Stopp-Kategorie 0: Stillsetzen durch sofortiges Unterbrechen der Energiezufuhr zu den Maschinen-

Antriebselementen (d. h. ein ungesteuertes Stillsetzen)

- Stopp-Kategorie 1: ein gesteuertes Stillsetzen (siehe 3.11), wobei die Energiezufuhr zu den Maschinen-Antriebselementen beibehalten wird, um das Stillsetzen zu erzielen.

Die Energiezufuhr wird erst dann unterbrochen, wenn der Stillstand erreicht ist;

- Stopp-Kategorie 2: ein gesteuertes Stillsetzen, bei dem die Energiezufuhr zu den Maschinen Antriebselementen beibehalten wird. Das Stillsetzen einer Maschine muss durch Abschalten der Spannung eingeleitet werden. Diese Art des Stillsetzens ist sicher, weil sie auch bei Erdschluss, Drahtbruch oder Spannungsausfall im Geberstromkreis funktioniert. Die aus diesem Grund bei AUS-Tastern und Grenztastern üblichen Öffner sollten daher keinesfalls durch Schließer mit Abfrage auf den Signalzustand ”0“ ersetzt werden.

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• Durch Leiterbruch, Erdschluss oder Fehler in den Geberstromkreisen darf das Abschalten

nicht blockiert werden.

• Verriegelungen (z.B. Schützverriegelung) sind zu verdrahten, so dass im Falle des "Klebens" eines Schützes das andere Schütz nicht aktiviert wird, obwohl ein entsprechendes Signal am Ausgang der SPS ansteht.

Das folgende Bild soll ein vereinfachtes Beispiel dieser Sicherheitsforderung verdeutlichen:

*Anmerkung: Wenn es erforderlich ist, müssen Hilfskontakte (Öffner) von Bimetallrelais und von Grenztastern in Reihe zu NOT-AUS und Austastern geschaltet werden! Für Sicherheits- Stromkreise werden heute ausschließlich durch die BG zugelassene Relais mit so genannten Zwangsgeführten Kontakten eingesetzt. Z.B. Not-Aus, Zweihand oder Schutztürrelais. Sicherheitsgerichtete SPSen so genannte F-Steuerungen lösen den Hardwareaufbau immer mehr ab. Gerade bei größeren Anwendungen ermöglicht die Integration der Sicherheitstechnik nach EN ISO 13849-1 bzw. EN / IEC 62061 in die Standartautomatisierung deutliche Vorteile. Darüber hinaus ist ein sicherer Bus Aufbau über ASIsave, PROFIsave, oder über IWLAN als SafetyNET möglich.

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Siemens Beispiel F-Steuerung Bus Systeme:

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15. Die Risikobewertung: Nach EN 62061 wird ein geforderter Sicherheitsintegritäts- Level (SIL) bestimmt, nach EN ISO 13849-1 ein Performance Level (PL). Beispiel Bestimmung des erforderlichen PL (durch Risikograf) Die Einschätzung des Risikos erfolgt anhand der gleichen Risikoparameter: Risikoparameter S = Schwere der Verletzung S1 = leichte (üblicherweise reversible) Verletzung S2 = schwere (üblicherweise irreversible) Verletzung, einschließlich Tod F =Häufi gkeit und/oder Aufenthaltsdauer der Gefährdungsaussetzung F1 = selten bis öfter und/oder Zeit der Gefährdungsaussetzung ist kurz F2 = haufi g bis dauernd und/oder Zeit der Gefährdungsaussetzung ist lang P = Möglichkeit zur Vermeidung der Gefährdung oder Begrenzung des Schadens P1 = möglich unter bestimmten Bedingungen P2 = kaum möglich a, b, c, d, e = Ziele des sicherheitsgerichteten Performance Levels Der geforderte Performance Level ist somit PL d.

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Zahlensysteme:

16. Ganzzahl ( 16 Bit )

INT (mit Vorzeichen) Eine Variable mit dem Datentyp INT stellt eine 16Bit Zahl dar, die als Ganzzahl (16 Bit Festpunktzahl) ein Wort belegt. Die Signalzustände der Bits 0-14 stellen den Zahlenwert dar. Das 15. Bit stellt das Vorzeichen dar. Signalzustand 0: Die Zahl ist positiv. Signalzustand 1: Die Zahl ist negativ. Zahlenbereich: -32 768 bis 32 767 Eingabe- Beispiel für eine INT Variable: L 200 WORD (ohne Vorzeichen) Eine Variable mit dem Datentyp WORD stellt eine 16Bit Zahl dar, die als Ganzzahl (16 Bit Festpunktzahl) ein Wort belegt. Die Signalzustände der Bits 0-15 stellen den Zahlenwert dar. Zahlenbereich: 0 bis 65 535 Eingabe- Beispiel für eine WORD Variable: L W#16#1000

Byte Byte

15 8 7 0

Wort

V

Datentyp INT

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17. Ganzzahl ( 32 Bit ) mit Vorzeichen:

DINT (mit Vorzeichen) Eine Variable mit dem Datentyp DINT stellt eine 32Bit Zahl dar, die als Ganzzahl (32 Bit Festpunktzahl) ein Doppelwort belegt. Die Signalzustände der Bits 0-30 stellen den Zahlenwert dar. Das 31. Bit stellt das Vorzeichen dar. Signalzustand 0: Die Zahl ist positiv. Signalzustand 1: Die Zahl ist negativ. Zahlenbereich: -2 147 483 648 bis +2 147 483 647 Eingabe- Beispiel für eine DINT Variable: L #200 WORD (ohne Vorzeichen)

Eine Variable mit dem Datentyp DWORD stellt eine 32Bit Zahl dar, die als Ganzzahl (32 Bit Festpunktzahl) ein Doppelwort belegt. Die Signalzustände der Bits 0-31 stellen den Zahlenwert dar. Das 31. Bit wird für das Vorzeichen benötigt. Zahlenbereich: 0 bis 2 147 483 647 Eingabe- Beispiel für eine WORD Variable: L W#32#7FFFFFFF Dies entspricht der maximalen Zahl von: 2 147 483 647 BIN: 2#0111_1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111

Datentyp DINT

Byte Byte

höherwertiges Wort

V

31 24 23 16

Byte Byte

niederwertiges Wort

15 8 7 0

niederwertiges Wort höherwertiges Wort

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18. Realzahl (IEEE-Gleitpunktzahlen, 32 Bit): Eine Variable mit dem Datentyp REAL stellt eine Zahl dar, die als Gleitpunktzahl (32 Bit Festpunktzahl) ein Doppelwort belegt. Achtung der Exponent benötigt 6 Stellen sowie das Vorzeichen eine Stelle somit bleibt für den Zahlenwert ausschließlich 24 Bit übrig. Das REAL Zahlensystem ist das einzige Zahlensystem in der Steuerung welches Kommastellen zulässt. Zahlenbereich 2^24: +1.677722e+7 bis -1.677722e+7 Eingabe- Beispiel für die größte REAL Variable: L 1.677722e+007 Dies entspricht der maximalen Zahl von: 16 777 216 Beispiel:

V

31 23 16 15 8 7 0

Datentyp REAL

22

Exponent + VZ Mantisse

24

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19. UND- Verknüpfung:

Vorlage Programmdarstellung

FUP KOP AWL

E0.2

E0.3

A8.0

E0.1

E0.3

E0.1

E0.2 A8.0&

E0.1 E0.2 A8.0E0.3

U E0.1 U E0.2 U E0.3 = A8.0

Funktionsbeschreibung: Die UND- Verknüpfung entspricht der Reihenschaltung von Kontakten. Am Ausgang A 8.0 erscheint Signalzustand ”1“, wenn alle Eingänge gleichzeitig den Signalzustand ”1“ aufweisen. Wenn mindestens einer der Eingänge den Signalzustand ”0“ aufweist erscheint am Ausgang Signalzustand ”0“. Die Anzahl der Abfragen und die Reihenfolge der Programmierung ist beliebig.

Wahrheitstabelle:

E0.1 E0.2 E0.3 A0.8 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

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20. ODER- Verknüpfung:

Vorlage Programmdarstellung

FUP KOP AWL

E0.1

A8.0

E0.2 E0.3

E0.3

E0.1

E0.2 A8.01>

E0.3

E0.1

E0.2

A8.0

O E0.1 O E0.2 O E0.3 = A8.0

Funktionsbeschreibung Die ODER- Verknüpfung entspricht der Parallelschaltung einzelner Kontakte(Vorlage). Am Ausgang A 8.0 erscheint Signalzustand ”1“ wenn mindestens einer der Eingänge den Signalzustand ”1“ aufweist. Am Ausgang erscheint Signalzustand ”0“, wenn alle Eingänge gleichzeitig den Signalzustand ”0“ aufweisen. Die Anzahl der Abfragen und die Reihenfolge der Programmierung ist beliebig. Wahrheitstabelle:

E0.1 E0.2 E0.3 A8.0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

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21. XOR- Verknüpfung:

Vorlage Programmdarstellung

FUP KOP AWL

E0.1

E1.1

A8.0

XORE0.1

E1.1A8.0

E0.1 E1.1

E0.1 E1.1 A8.0

X E 0.1

X E 1.1

= A 8.0

Funktionsbeschreibung Die XOR- Verknüpfung liefert am Ausgang A 8.0 Signalzustand ”1”, wenn nur einer der Eingänge den Signalzustand ”1” aufweist. Am Ausgang A8.0 erscheint Signalzustand ”0”, wenn alle Eingänge gleichzeitig den Signalzustand ”0” oder ”1” aufweisen. Bei XOR- Verknüpfungen können nur 2 Eingänge angelegt werden. Wahrheitstabelle:

E0.1 E1.1 A8.0 0 0 0 1 1 0 1 1

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Anwendungsbeispiel XOR Funktion: Bei einem typischen Pneumatik Zylinder gibt es zwei Zustände. Zylinder eingefahren:

Zylinder ausgefahren:

Die jeweilige Endlage wird über Zylinder Schalter (Reed Kontakt) auf ausgefahren oder eingefahren abgefragt. Ein zustand zwischen ein,- und ausgefahren ist normalerweise Verfahrenstechnisch irrelevant. XOR

Zustand Zylinderschalter Zylinder ausgefahren

Zylinderschalter Zylinder eingefahren

Verknüpfung

Zylinder fährt 0 0 0

Zylinder eingefahren 0 1 1

Zylinder ausgefahren 1 0 1

Nicht möglich 1 1 0

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22. Speicherbereiche und Komponenten einer Zeit Speicherbereich Zeiten haben einen eigenen reservierten Speicherbereich in Ihrer CPU. Dieser Speicherbereich reserviert ein 16-Bit-Wort für jeden Zeitoperanden. Zeitwert Die Bits 0 bis 9 des Timerworts enthalten den Zeitwert binär-codiert. Der Zeitwert gibt eine Anzahl von Einheiten an. Das Aktualisieren der Zeit vermindert den Zeitwert um jeweils eine Einheit in einem Intervall, der von der Zeitbasis festgelegt wurde.

Datentyp S5TIME Datentyp Länge (Bit) Format Beispiele für das Format 16 Min. Max. S5T#0ms S5T#2h46m30s Sie können einen Zeitwert von max. 9 990 Sekunden bzw. 2H_46M_30S eingeben. Beispiele: S5TIME#4S = 4 Sekunden s5t#2h_15m = 2 Stunden und 15 Minuten S5T#1H_12M_18S = 1 Stunde, 12 Minuten und 18 Sekunden

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Zeitbasis Die Bits 12 und 13 des Timerworts enthalten die Zeitbasis binär-codiert. Die Zeitbasis definiert das Intervall, in dem der Zeitwert um eine Einheit vermindert wird. Die kleinste Zeitbasis beträgt 10 ms, die größte 10 s. Zeitbasis Binärcode für Zeitbasis 10 ms 00 100 ms 01 1 s 10 10 s 11 Auflösung Bereich 0,01 s 10 ms bis 9 s 990 ms 0,1 s 100 ms bis 1 m 39 s 900 ms 1 s 1 s bis 16 m 39 s 10 s 10 s bis 2 h 46 m 30 s Lesen der Zeit und der Zeitbasis Jede Timerbox liefert zwei Ausgänge, DUAL und DEZ, für die Sie eine Wortadresse angeben können. Am Ausgang DUAL ist der Zeitwert binär-codiert, die Zeitbasis wird nicht angezeigt. Am Ausgang DEZ sind Zeitbasis und Zeitwort BCD-codiert. Folgende Timer stehen zur Verfügung: S_IMPULS: Zeit als Impuls

Die maximale Zeit, in der das Ausgangssignal auf "1" bleibt, ist gleich dem programmierten Zeitwert t. Das Ausgangssignal bleibt für eine kürzere Zeit auf "1", wenn das Eingangssignal auf "0" wechselt. S_VIMP: Zeit als verlängerter Impuls Das Ausgangssignal bleibt für die programmierte Zeit auf "1", unabhängig davon, wie lange das Eingangssignal auf "1" bleibt. S_EVERZ: Zeit als Einschaltverzögerung

Das Ausgangssignal ist nur "1", wenn die programmierte Zeit abgelaufen ist und das Eingangssignal noch immer "1" beträgt.

S_SEVERZ : Zeit als speichernde Einschaltverzögerung Das Ausgangssignal wechselt nur von "0" auf "1", wenn die programmierte Zeit abgelaufen ist, unabhängig davon, wie lange das Eingangssignal auf "1" bleibt.

S_AVERZ: Zeit als Ausschaltverzögerung Das Ausgangssignal ist "1", wenn das Eingangssignal "1" ist oder die Zeit läuft. Die Zeit wird gestartet wenn das Eingangssignal von "1" auf "0" wechselt.

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23. Zähloperationen Übersicht Speicherbereich Zähler haben einen eigenen reservierten Speicherbereich in Ihrer CPU. Dieser Speicherbereich reserviert ein Wort von 16 Bit für jeden Zähler. Zählwert Die Bits 0 bis 9 des Zählerworts enthalten den Zählwert binär-codiert. Wenn der Zähler gesetzt wird, wird der von Ihnen festgelegte Wert vom Akkumulator in den Zähler übertragen. Der Bereich des Zählwerts liegt zwischen 0 und 999. Sie können den Zählwert innerhalb dieses Bereichs mit folgenden Zähloperationen verändern:

• ZAEHLER Parametrieren und vorwärts-/rückwärtszählen

• Z_VORW Parametrieren und vorwärtszählen

• RUECK Parametrieren und rückwärtszählen

• SZ Zähleranfangswert setzen

• ZV Vorwärtszählen

• ZR Rückwärtszählen Bit-Konfiguration Ein Zähler wird auf einen bestimmten Wert gesetzt, indem Sie eine Zahl zwischen 0 und 999 im BCD-Format als Zählwert laden, z. B. C# 127. Die Bits 0 bis 11 des Zählers enthalten den Zählwert im BCD-Format, d. h. jede Gruppe von 4 Bits enthält jeweils den Binärcode für einen Dezimalwert. Das folgende Bild zeigt den Inhalt des Zählers, nachdem Sie den Zählwert 127 geladen haben, und den Inhalt des Zählerworts nach dem Setzen des Zählers.

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24. Funktionsbeschreibung

Mechatronik Teil 1 Prüfung Frühjahr 2015

I Das mechatronische Teilsystem wird mit dem Hauptschalter -Q1 eingeschaltet. Bei störungsfreiem Not-Aus und allen Bedienelementen (-S3, -S4, -S5, -S6, -S7, -S8, -S9, -S10 und -S11) in Grundstellung „AUS“ wird das Hauptventil -0M1 betätigt. Ist kein störungsfreier Not-Aus vorhanden, wird das Hauptventil -0M1 nicht betätigt und es leuchtet steuerungsabhängig der Leuchtmelder -P1.

II Mit dem Knebelschalter -S3 werden die Steuerung und alle Leuchtmelder für die Funktionsanzeigen eingeschaltet. Es wird der momentane Zustand der Anlage dargestellt. Meldet der Druckschalter -0B1 einen Solldruck von mindestens 3 bar, wird dies durch den Leuchtmelder -P4 angezeigt und die Anlagensteuerung wird somit freigegeben III Die Betriebszustände Tipp- und Automatikbetrieb können erst aktiviert werden, wenn die Steuerung „EIN“ ist (Freigabemerker). Mit dem Schalter -S4 kann zwischen dem Tipp- und Automatikbetrieb gewählt werden. Wenn sich der Schalter -S4 in Stellung „0“ befindet, ist die Anlage im Tippbetrieb und der Leuchtmelder -P2 leuchtet. Befindet sich der Schalter -S4 in Stellung „1“, ist die Anlage im Automatikbetrieb und der Leuchtmelder -P2 blinkt mit einer Frequenz von 1 Hz. IV Funktionsablauf im Tippbetrieb (-S4 = 0) Nach Betätigung der Leuchttaster -S6 bzw. -S7 kann die Kolbenstange des Zylinders -1A1 ein- und ausgefahren werden. Bei Betätigung der Leuchttaster -S8 bzw. -S9 kann die Kolbenstange des Zylinders -2A1 ein- und ausgefahren werden. Bei Betätigung der Leuchttaster -S10 bzw. -S11 kann die Kolbenstange des

Zylinders -3A1 ein- und ausgefahren werden. Die jeweiligen Endlagen werden durch die Leuchtmelder -P10 und -P11 (-1A1), -P12 und -P13 (-2A1) sowie -P14 und -P15 (-3A1) angezeigt. Ein gleichzeitiges Betätigen von -S6 und -S7, -S8 und -S9 sowie von -S10 und – S11 hat keine Ansteuerung der Zylinder zur Folge.

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V Funktionsablauf im Automatikbetrieb (-S4 = 1)

Zum Starten des Automatikbetriebs müssen sich die Kolbenstangen der Zylinder -1A1 und – 2A1 in der vorderen Endlage und die von -3A1 in der hinteren Endlage befinden (über Tippbetrieb kann diese Stellung angefahren werden). Sind alle Zylinder in Grundstellung, leuchten -P11, -P13 und -P14. Gleichzeitig wird die Grundstellung durch den Leuchtmelder – P3 angezeigt. Nach Betätigung des Tasters -S5 wird der Automatikzyklus (Counter = 5) gestartet. Der Leuchtmelder -P6 „Zyklus EIN“ ist für die Dauer des Zyklus ein. Der Leuchtmelder -P3 (Grundstellung) ist für die Dauer des Zyklus ausgeschaltet. Je nach Magazin Befüllung (Metall/Kunststoff) variiert der Zyklus (Reihenfolge). Der Zyklus setzt sich prinzipiell wie folgt zusammen:

– 1. Prinzipieller Durchlauf: Einfahren von -1A1, Zyklusanzeige EIN, 1 Sek. Wartezeit, Ausfahren -1A1, 3 Sek. Wartezeit, Materialerkennung eines Werkstücks durch -1B3. Bei Erkennung von PVC fährt -3A1 aus (bei Metall nicht) und -2A1 ein. Nach 1 Sek. Wartezeit fährt -2A1 wieder aus und -3A1 wieder ein (bei Metall bereits eingefahren), Counter -1 (Zählerstand -1). – 2. bis 5. Durchlauf: wie „1.“ Bei Counter = 0 erfolgt ein Stopp.

VI – Bei jedem Zyklusbeginn und Zyklusende wird das Magazin auf Inhalte (Werkstücke) überprüft.

– Wird bei laufendem Zyklus „leer“ erkannt, stoppt der Durchlauf am Zyklusende. Leuchtmelder -P7 „Stückzahl erreicht/Magazin leer“ blinkt mit 1 Hz. – Wird das Magazin wieder bestückt, erfolgt eine Weiterbearbeitung des Zyklus nach dem Betätigen von -S5 „Zyklus Start“.

VII Not-Aus bei eingeschalteter Anlage (-S3 = 1) – Steuerungsunabhängig leuchtet der Leuchtmelder -P1

– Hauptventil -0M1 „AUS“ – Ventil -1M1 und -1M2 „AUS“ – Ventil -2M1 und -2M2 „AUS“ – Ventil -3M1 und -3M2 „AUS“ – Alle Leuchtmelder zeigen den Augenblickwert an – Neustart der Anlage (alle Bedienelemente in Grundstellung, siehe „I“)

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25. Systembezogene Operanden

Operand Operand Betriebsmittel-kennzeichnung

Funktion

Eingänge:

-A1 E 0.0 BOOL -A1 Meldung Not-Aus ok (+24V von Not-Aus Schaltgerät)

-S3 E 0.1 BOOL -S3 Steuerung EIN/Aus (Schalter)

-S4 E 0.2 BOOL -S4 Betriebsart Tipp-/Automatikbetrieb (Schalter)

-S5 E 0.3 BOOL -S5 Start Automatikbetrieb (Taster)

-S6 E 0.4 BOOL -S6 -1M1 Ausstosser""vor"(Taster)"

-S7 E 0.5 BOOL -S7 -1M1 Ausstosser""zurück"(Taster)"

-S8 E 0.6 BOOL -S8 -2M1 vor"(Taster)"

-S9 E 0.7 BOOL -S9 -2M2 zurück"(Taster)"

-S10 E 1.0 BOOL -S10 -3M1 vor"(Taster)"

-S11 E 1.1 BOOL -S11 -3M2 zurück"(Taster)"

E 1.2 E 1.2 BOOL

-1B3 E 1.3 BOOL -1B3 Induktiver Sensor Werkstückerkennung Metall=1 / Kunstoff=0

-1B4 E 1.4 BOOL -1B4 Werkstückerkennung Magazin voll/leer

-0B1 E 1.5 BOOL -0B1 Betriebsdruck vorhanden

E 1.6 E 1.6 BOOL

-1B1 E 1.7 BOOL -1B1 Rückmeldung Zylinder Ausstosser"-1A1isteingefahren"

-1B2 E 2.0 BOOL -1B2 Rückmeldung Zylinder Ausstosser"-1A1istausgefahren"

-2B1 E 2.1 BOOL -2B1 Rückmeldung Zylinder Stopper"-2A1eingefahren"

-2B2 E 2.2 BOOL -2B2 Rückmeldung Zylinder Stopper"-2A1ausgefahren"

-3B1 E 2.3 BOOL -3B1 Rückmeldung Zylinder Weiche"-3A1eingefahren"

-3B2 E 2.4 BOOL -3B2 Rückmeldung Zylinder Weiche"-3A1ausgefahren"

E 2.5 E 2.5 BOOL

E 2.6 E 2.6 BOOL

E 2.7 E 2.7 BOOL

Operand Operand Betriebsmittel-kennzeichnung

Funktion

Ausgänge:

-0M1 A 4.0 BOOL -0M1 Hauptventil

A 4.0 A 4.1 BOOL

-1M1 A 4.2 BOOL -1M1 Ventil Zylinder -1A1 Ausstosser"vor"

-1M2 A 4.3 BOOL -1M2 Ventil Zylinder -1A1 Ausstosser"zurück"

-2M1 A 4.4 BOOL -2M1 Ventil Zylinder -2A1 Stopper"vor"

-2M2 A 4.5 BOOL -2M2 Ventil Zylinder -2A1 Stopper"zurück"

-3M1 A 4.6 BOOL -3M1 Ventil Zylinder -3A1 Weiche"vor"

-3M2 A 4.7 BOOL -3M2 Ventil Zylinder -3A1 Weiche"zurück"

A 5.0 A 5.0 BOOL

A 5.1 A 5.1 BOOL

A 5.2 A 5.2 BOOL

-P3 A 5.3 BOOL -P3 ML_Grundstellung

-P2 A 5.4 BOOL

-P2 ML_Betriebsart Tipp-/Automatikbetrieb / Blinken entspr.

Automatik

-P4 A 5.5 BOOL -P4 ML_Betriebsdruck vorhanden

-P7 A 5.6 BOOL -P7 ML_Stückzahl erreicht/Magazin leer

-P6 A 5.7 BOOL -P6 ML_Zyklus läuft

A 6.0 A 6.0 BOOL

A 6.1 A 6.1 BOOL

-P10 A 6.2 BOOL -P10 ML_Zylinder -1A1 Ausstosser"isteingefahren"

-P11 A 6.3 BOOL -P11 ML_Zylinder -1A1 Ausstosser"istausgefahren"

-P12 A 6.4 BOOL -P12 ML_Zylinder -2A1 Stopper"eingefahren"

-P13 A 6.5 BOOL -P13 ML_Zylinder -2A1 Stopper"ausgefahren"

-P14 A 6.6 BOOL -P14 ML_Zylinder -3A1 Weiche"eingefahren"

-P15 A 6.7 BOOL -P15 ML_Zylinder -3A1 Weiche"ausgefahren"

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Merker:

Operand Operand Betriebsmittel-kennzeichnung

Funktion

Merker:

HM_BA Tippen M 0.0 BOOL HM_BA Tippen

HM_BA_Automatik M 0.1 BOOL HM_BA_Automatik

HM_Steuerung_EIN M 0.2 BOOL HM_Steuerung_EIN (Freigabemerker)

HM_Automatikzyklus läuft M 0.3 BOOL HM_Automatik-Zyklus läuft high = Automatik

HM_restart M 0.4 BOOL Hilfsmerker CPU restart

M 0.5 M 0.5 BOOL Reserve

M 0.6 M 0.6 BOOL Reserve

M 0.7 M 0.7 BOOL Reserve

HM_HAND_Zyl_1_vor M 1.0 BOOL HM_HAND_Zylinder 1 Ausstosser"vor"

HM_HAND_Zyl_1_zurück M 1.1 BOOL HM_HAND_Zylinder 1 Ausstosser"zurück"

HM_AUTO_Zyl_1_vor M 1.2 BOOL HM_AUTO_Zylinder 1 Ausstosser"vor"

HM_AUTO_Zyl_1_zurück M 1.3 BOOL HM_AUTO_Zylinder 1 Ausstosser"zurück"

HM_HAND_Zyl_2_vor M 1.4 BOOL HM_HAND_Zylinder 2 Stopper"vor"

HM_HAND_Zyl_2_zurück M 1.5 BOOL HM_HAND_Zylinder 2 Stopper"zurück"

HM_AUTO_Zyl_2_vor M 1.6 BOOL HM_AUTO_Zylinder 2 Stopper"vor"

HM_AUTO_Zyl_2_zurück M 1.7 BOOL HM_AUTO_Zylinder 2 Stopper"zurück"

HM_HAND_Zyl_3_vor M 2.0 BOOL HM_HAND_Zylinder 3 Weiche"vor"

HM_HAND_Zyl_3_zurück M 2.1 BOOL HM_HAND_Zylinder 3 Weiche"zurück"

HM_AUTO_Zyl_3_vor M 2.2 BOOL HM_AUTO_Zylinder 3 Weiche"vor"

HM_AUTO_Zyl_3_zurück M 2.3 BOOL HM_AUTO_Zylinder 3 Weiche"zurück"

FN_Z1_reset Automatik M 3.0 BOOL FN_Z1_reset Automatik

FP_Automatik_1_Schritt M 3.1 BOOL FP_Automatik_1_Schritt

FP_Automatik_S_Z1 M 3.2 BOOL FP_Automatik_setze Z1

FN_Z1 M 3.3 BOOL FN Zählvorgang beendet

Timer:

Wartezeit_Ausst_vor T 1 TIMER Wartezeit Ausstosser vor

Wartezeit_Weiche_vor T 2 TIMER Wartezeit Weiche vor

Wartezeit_Stopper_zurück T 3 TIMER Wartezeit Stopper zurück

Warte_Stop_vor_Weich_zur T 4 TIMER Wartezeit Stopper vor / Weiche zurück

Time restart T 10 TIMER Timer CPU restart

Taktgeber_1 T 20 TIMER

Taktgeber_2 T 21 TIMER

Zähler:

Zykluszähler Z 1 COUNTER Zykluszähler

Bausteine:

Grundfunktionen_Ausg_ML FC 1 FC 1 Grundfunktionen und Ausgangszuweisungen Meldeleuchten

Tippen FC 2 FC 2

Automatik FC 3 FC 3

Ausgänge Ventile FC 4 FC 4

CYCL_EXC OB 1 OB 1 Cycle Execution

COMPLETE RESTART OB 100 OB 100 Complete Restart

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26. GRAFCET

Freigabesicherheit der Steuerung

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Erzeugung Blinktakt oder aus der SPS direkt verwenden

Blinktakt aus der CPU:

Blinktakt manuell erzeugt:

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Leuchtmelder Endlagenerkennung und Grundstellung

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Ansteuerung Tipp-/Automatikbetrieb

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Ablaufsteuerung Automatikbetrieb

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