Upload
homersimpson8238
View
104
Download
8
Embed Size (px)
Citation preview
Michael Anders
Entwicklung einer Experimentierumgebung zur
Demonstration einer sicherheitsgerichteten
Steuerung am Beispiel eines Portalkrans
Fachhochschule Mannheim – Hochschule für Technik und Gestaltung
Fachbereich Elektrotechnik
Institut für Automatisierungssysteme
Mannheim 2002
Zusammenfassung
In dieser Studienarbeit wird der Portalkran über eine SSPS von der Firma HIMA und
einer selbsterstellten Visualisierungsoberfläche von InTouch gesteuert. Die Steuer-
ung beinhaltet die Betriebsarten Automatik, Manuell und Vor Ort. Die Betriebsarten-
umschaltung erfolgt stoßfrei, d.h. der Portalkran bleibt auf der letzten Position stehen.
Zahlreiche Überwachungsfunktionen sind in die Steuerung eingebunden, wie z.B.
eine Laufzeitüberwachung der Motoren, eine Rückmeldung der Motoren und eine
Überwachung der Bimetalle.
Die Konfiguration der HIMA bezüglich der gesteckten Karten und der Kommunikation
zum Programmiergerät ist kurz beschrieben.
Für den Programmbaustein "Kran" wurden zwecks Übersichtlichkeit und klarer Struk-
turierung mehrere Funktionsbausteine geschrieben, dokumentiert und getestet. Die
Funktionsbausteine nehmen folgende Funktionen wahr:
Betriebsartenumschaltung,
Motorbaustein für eine Drehrichtung;
Motorbaustein für zwei Drehrichtungen,
Baustein zur Impulszählung (auf- und abwärts),
Meldebaustein für 8 Signale
Bereits im Vorfeld wurde ein Alarmmeldekonzept und Anforderungen festgelegt,
welche die sicherheitsgerichtete Steuerung erfüllen muß.
Die Funktionspläne des Programms als auch die Schrittkette mit ihren Funktionen
wie "Schrittkette anhalten" und "Schrittkette weiterfahren", sowie Start- und Weiter-
schaltbedingungen, sind in diesem Studienbericht enthalten.
Abschließend wurde das Programm getestet und die SSPS auf ihre
sicherheitsgerichteten Funktionen hin überprüft. Der Programmtest wurde mit den
anderen Tabellen in den Anhang gestellt.
Erklärung
Hiermit erkläre ich, daß ich die vorliegende Arbeit selbständig angefertigt, alle
benutzten Quellen und Hilfsmittel vollständig und genau angegeben habe. Ich habe
alles kenntlich gemacht, was ich aus Arbeiten anderer unverändert oder mit
Änderungen übernommen habe.
Mannheim, den 31.10.2002
Vorwort
Studienarbeit von Michael Anders Seite 1
Die Aufgabe der Studienarbeit ist die Entwicklung einer Experimentierumgebung zur
Demonstration einer sicherheitsgerichteten Steuerung am Beispiel eines Portal-
kranes.
Die Studienarbeit wurde von Herrn Prof. Dr. Seitz vergeben und im Institut für Elek-
tronische Steuerungstechnik angefertigt. An dieser Stelle möchte ich mich bei Herrn
Peter für seine Unterstützung bedanken.
Frankenthal, den 31.10.2002
Vorwort
Inhaltsverzeichnis
Studienarbeit von Michael Anders Seite 2
1 Einleitung............................................................................................................. 4
2 Grundlagen.......................................................................................................... 5
2.1 Grundlagen der SSPS-Programmierung.......................................................... 5
2.2 Aufgabenstellung ............................................................................................. 8
2.3 Ausgangslage .................................................................................................. 9
3 Erstellen von Grundfunktionen........................................................................... 11
3.1 Konfiguration der SSPS ................................................................................. 11
3.2 Anbindung des Portalkranes an die SSPS..................................................... 13
3.3 Belegungsplan der SSPS............................................................................... 14
3.4 Umbauen des Steuerkastens......................................................................... 15
3.4.1 Magnetansteuerung ................................................................................ 15
3.4.2 Erweitern des Bedienfeldes .................................................................... 16
3.5 Testen der Verbindungen............................................................................... 18
3.6 Erstellen und Testen von Funktionsbausteinen.............................................. 18
3.6.1 Funktionsbaustein Mode......................................................................... 19
3.6.2 Funktionsbaustein Alarm......................................................................... 20
3.6.3 Funktionsbaustein Motor1....................................................................... 22
3.6.4 Funktionsbaustein Motor2....................................................................... 24
3.6.5 Funktionsbaustein Counter ..................................................................... 26
3.7 Probleme der Impulszählung.......................................................................... 27
4 Steuerung des Portalkranes .............................................................................. 28
4.1 Bereits vorliegende Erkenntnisse................................................................... 28
4.2 Grundstellung der Impulsgeber ...................................................................... 28
4.3 Anforderungen an die Steuerung ................................................................... 28
4.3.1 Impulszählung......................................................................................... 28
4.3.2 Betriebsartenumschaltung ...................................................................... 29
4.3.3 Betriebsart Automatik.............................................................................. 29
4.3.4 Betriebsart Manuell ................................................................................. 30
4.3.5 Betriebsart Vor Ort .................................................................................. 30
4.3.6 Motorüberwachung ................................................................................. 31
4.3.7 Alarm-Melde-Konzept ............................................................................. 31
4.4 Programmbaustein Kran ................................................................................ 32
4.5 Realisierung der Anforderungen .................................................................... 39
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Studienarbeit von Michael Anders Seite 3
4.5.1 Motorsteuerung....................................................................................... 39
4.5.2 Magnetsteuerung .................................................................................... 40
4.5.3 Schrittkette .............................................................................................. 41
4.6 OPC-Server und OPClink .............................................................................. 41
4.7 InTouch .......................................................................................................... 41
5 Umgang mit der Steuerung................................................................................ 42
5.1 System hochfahren ........................................................................................ 42
5.2 Handhabung der Steuerung........................................................................... 43
5.3 Überprüfen der Sicherheitseinrichtungen....................................................... 46
6 Ausblick ............................................................................................................. 49
7 Literaturverzeichnis............................................................................................ 50
8 Abkürzungsverzeichnis...................................................................................... 51
9 Abbildungsverzeichnis ....................................................................................... 52
10 Anhang A........................................................................................................... 53
10.1 Protokoll Verbindungstest .............................................................................. 53
10.2 Testprotokoll FB Mode ................................................................................... 55
10.3 Testprotokoll FB Alarm................................................................................... 55
10.4 Testprotokoll FB Motor1................................................................................. 56
10.5 Testprotokoll FB Motor2................................................................................. 57
10.6 Testprotokoll FB Counter ............................................................................... 59
10.7 Variablendeklaration ...................................................................................... 60
10.8 Programmtest................................................................................................. 64
10.8.1 Programmtest der Magnetsteuerung ...................................................... 64
10.8.2 Programmtest der Motorsteuerung ......................................................... 71
1 Einleitung
Studienarbeit von Michael Anders Seite 4
1 Einleitung
Diese Studienarbeit hat das Ziel, einen Portalkran nach den Aspekten der sicher-
heitsgerichteten Steuerung an eine SSPS zu koppeln. Die Visualisierung wird über
die Oberfläche von InTouch realisiert, der Datenaustausch erfolgt über einen OPC-
Server.
Der Portalkran bewegt sich in drei Richtungen und soll über drei Betriebsarten
angesteuert werden. Die Position muß infolge dessen auf jeder Achse mitgezählt
werden. Dabei ist es wichtig, dass die Drehrichtung des Motors beim Zählen
beachtet wird. Die Betriebsart jedes Aktors soll separat umgeschaltet werden
können. In der Betriebsart Vor Ort kann der Portalkran über Taster gefahren werden.
Bei der Betriebsart Manuell werden nur noch die drei Positionen eingegeben. In der
Betriebsart Automatik wird eine Schrittkette gestartet, die vorher festgelegte Aktionen
durchführt.
Durch Betätigen der Anlagen-Aus-Taster muß der Portalkran in jeder Betriebsart
gestoppt werden können. Bei einem Drahtbruch in diesem Stromkreis soll eine
Bewegung des Portalkranes nicht mehr möglich sein. Der Elektromagnet ist so
anzusteuern, dass er im eingeschalteten Zustand bei einem Drahtbruch zwischen
der HIMA und dem Steuerrelais nicht ausgeschaltet wird. Ein an ihm hängendes
Werkstück würde sonst unkontrolliert nach unten fallen und großen Schaden
anrichten. Zudem sind dann auch die Personen gefährdet, die im unmittelbaren
Bereich des Kranes arbeiten.
Die Arbeit beginnt damit, die HIMA zu konfigurieren und sich mit ihr vertraut zu
machen. Nach dem Anbinden des Portalkranes an die SSPS sind alle Leitungen,
Mikroschalter und Motoren auf ihre Funktion zu testen. Oft benötigte Funktionen
sollen als Funktionsbausteine mit englischer Beschriftung erstellt werden. Die Funk-
tionspläne sind dann überschaubar und leichter zu verstehen. Ein Signal- und Melde-
konzept ist auszuarbeiten um Störungen des Portalkranes zu melden und diesen in
den sicheren Zustand zu überführen. Mit der Programmierung des Programm-
bausteins und dem Erstellen der Visualisierung ist die größte Arbeit erledigt.
Anschließend ist ein Drehbuch zur Prüfung der Sicherheitsfunktionen auszuarbeiten.
2 Grundlagen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 5
2 Grundlagen
2.1 Grundlagen der SSPS-Programmierung
Die Abkürzung SSPS steht für sicherheitsgerichtete speicherprogrammierbare
Steuerung und wird zum Steuern und Regeln von verfahrenstechnischen Anlagen bis
zur Anforderungsklasse 6 verwendet. Die Anforderungsklassen sind nach DIN V
19250 festgelegt und berücksichtigen Faktoren wie etwa das Schadensausmaß,
Aufenthaltsdauer von Personen, mögliche Gefahrenabwendung und die Wahrschein-
lichkeit des Auftretens. Je höher die Wahrscheinlichkeit und je größer das Schadens-
ausmaß ist, um so höher wird auch die Anforderungsklasse, der die SSPS genügen
muß.
Die Definition von Steuern lautet: „Steuern ist ein Vorgang, bei dem eine oder
mehrere Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen des Systems aufgrund der diesem
eigentümlichen Gesetzmäßigkeiten beeinflussen [1].“
Eine SPS bzw. SSPS ist ein Rechner, dessen CPU über einen Programmspeicher
programmierte Anweisungen ausführt und über einfach ansprechbare Schnittstellen
Sensordaten ein- und Befehle an Aktoren ausliest. Die SPS wie auch die SSPS
arbeiten nach dem EVA-Prinzip. Am Anfang von jedem Zyklus wird das Prozess-
abbild der Eingänge (PAE) eingelesen. Anschließend erfolgt die Verarbeitung der
Daten anhand der gespeicherten Programmbausteine. Die Ergebnisse bilden das
Prozessabbild der Ausgänge (PAA). Am Ende des Zyklus wird das Prozessabbild der
Ausgänge ausgegeben. Signaländerungen am Eingang können während dieser Zeit
nicht wahrgenommen werden.
Eine Task besteht aus Programmen, deren zeitliche Abarbeitung sie organisiert.
Jede Task besitzt einen Programmzähler, der taktgesteuert die Anweisungen eines
Programms Schritt für Schritt anwählt. Bei der SIMATIC S5 von Siemens übernimmt
dies der Organisationsbaustein. Laufen mehrere Tasks zeitgleich auf mehreren
Prozessoren ab, so spricht man von Multitasking. Erfolgt dies nur auf einem
Prozessor, wird es pseudo Multitasking genannt.
2 Grundlagen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 6
Die Software der Programme ist klar strukturiert. Um Zeit zu sparen werden wieder-
verwendbare Softwaremodule in Form von Funktionen oder Funktionsbausteinen
geschrieben. Eine Funktion kann nur ein Ergebnis nach einer Formel oder einem
Funktionsplan ausgeben. Ein Funktionsbaustein kann mehrere Ausgänge besitzen.
Eine Funktion kann in einer anderen Funktion als auch in einem Funktionsbaustein
oder Programmbaustein aufgerufen werden. Der Funktionsbaustein kann in einem
anderen Funktionsbaustein als auch in einem Programmbaustein aufgerufen werden.
Die HIMA kann nur einen Programmbaustein pro Task instanzieren und bearbeiten.
Mit zunehmender Größe des Programmbausteins erhöht sich auch die Zykluszeit.
Die Zykluszeit ist die Zeit, die von einem Einlesen bis zum nächsten Einlesen der
Eingänge vergeht.
Die Programmiersprache in ELOP II NT ist die Funktionsbausteinsprache (FBS).
Neben ihr existieren aber auch die Sprachen Anweisungsliste (AWL), Strukturierter
Text (ST), Kontaktplan (KOP) und Ablaufsprache (AS). Anweisungsliste und
Strukturierter Text sind Textsprachen, d.h. die Anweisungen müssen Zeile für Zeile
geschrieben werden. Die Funktionsbausteinsprache und der Kontaktplan sind graph-
ische Sprachen, in denen die Bausteine gesetzt und miteinander logisch verknüpft
werden. Die Ablaufsprache wird zur Erstellung von Schrittketten verwendet.
Die Aufgabe der SSPS besteht darin, einen Prozess so zu steuern, zu regeln und zu
überwachen, dass kein unzulässiger, gefährlicher Zustand auftritt. Dies wird in
verfahrenstechnischen Anlagen dadurch erreicht, das z.B. sämtliche zufließenden
Stoffe in den Reaktionsbehälter gemessen und festgehalten werden. Aus diesen
Werten berechnet die SSPS zyklisch eine Wärmebilanz und prüft anschließend, ob
sich diese noch im zulässigen Bereich befindet. Setzt die Reaktion im Behälter aus,
wird die angestaute Energiemenge bei gleichbleibenden Zuflüssen größer. Bei einem
plötzlich eintretenden Reaktionsverzug könnte diese Energie nicht mehr abgeführt
werden und der Behälter könnte durch den zu hohen Druck platzen. Bevor es dazu
kommt greift die SSPS ein, schließt alle Energiezuflüsse und kühlt den Behälter.
Dieses Beispiel funktioniert aber nur, wenn die SSPS ständig aktiv ist. Durch die
redundante Auslegung von Messstellen, Zentralbaugruppen, Netzgeräten und Ein- /
Ausgangskarten wird eine hohe Verfügbarkeit erreicht.
2 Grundlagen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 7
„Verfügbarkeit ist die Wahrscheinlichkeit, eine Betrachtungseinheit zu einem
bestimmten Zeitpunkt in einem funktionsfähigen Zustand anzutreffen [2].“
Bei einer redundanten Zentralbaugruppe (kurz ZB) werden die Berechnungen in
beiden ZB durchgeführt, aber nur die primäre ZB gibt die Werte an die Ausgänge
weiter. Bei einem Ausfall der primären ZB setzt die sekundäre ZB im selben Zyklus
die Berechnungen fort und weist ihre Ergebnisse den Ausgängen zu. Dies wird in
einer redundanten SPS, SSPS oder PLS vorausgesetzt. Im Unterschied zur SPS
können bei der SSPS sowohl die Ein- und Ausgangskarten auf ihre Funktion als
auch die Eingänge und Ausgänge selbst auf Kurzschluß bzw. Leitungsbruch
überwacht werden.
Damit in einer verfahrenstechnischen Anlage kein gefährlicher Zustand auftritt, wird
zu einem bestehenden Prozessleitsystem eine SSPS installiert. Die Kopplung kann
auf mehrere Arten erfolgen:
Im ersten Fall gibt es in einer zum Behälter führenden Rohrleitung zwei Stellgeräte.
Das erste Stellgerät wird vom Prozessleitsystem gesteuert, das zweite von der
SSPS. Wenn ein gefährlicher Zustand auftritt, wird sich das Stellgerät von der SSPS
schließen, obwohl das Stellgerät des Prozessleitsystems offen bleibt. Diese Art der
Ausführung kann sehr teuer werden, da jedes Stellgerät zweimal benötigt wird.
Im zweiten Fall wird die SSPS mit dem Prozessleitsystem gekoppelt und der
Steuerbefehl vom Prozessleitsystem wird über die SSPS zum Stellgerät geführt. Bei
einem gefährlichen Zustand gibt das PLS weiterhin das Signal zum Öffnen des
Stellgerätes an die SSPS, doch diese bewirkt, dass sich das Stellgerät schließt. Ist
der gefährliche Zustand vorüber, so stellt die SSPS wieder das Signal vom PLS
durch. Diese Kopplung kann Kanal für Kanal mittels Einzeladern oder über ein
Bussystem erfolgen. Die Signale von den Meßumformern können ebenfalls mittels
Einzeladern oder Bussystemen an das PLS und die SSPS übertragen werden. Eine
Potenzial-trennung zwischen den Eingängen der SSPS und des PLS ist notwendig ,
damit sich die Geräte nicht gegenseitig beeinflussen. Das PLS benötigt die Werte
zum Regeln von Durchflüssen, Behälterständen, usw., die SSPS zur Berechnung der
Wärme-bilanz.
2 Grundlagen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 8
Das Laden, Testen und Überwachen erfolgt mit einem PC über die serielle
Schnittstelle oder Netzwerkkarte und Ethernetkabel.
2.2 Aufgabenstellung
Die Aufgabe besteht in der Entwicklung einer Experimentierumgebung zur Demon-
stration einer sicherheitsgerichteten Steuerung am Beispiel eines Portalkranes. Die
Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Abarbeitung der einzelnen Ziele:
- Einarbeiten in ELOP II NT
- Inbetriebnahme und Konfiguration der SSPS
- 9-polige Buchse in den Steuerkasten einbauen
- Frontplatte mit Tastern, Schalter und LED erweitern
- Magnetansteuerung entwickeln
- Platine zur Ansteuerung des Magneten erstellen
- Anbindung des Portalkrans an die SSPS
- Testen der Verbindungen
- Erstellen und Testen von Funktionsbausteinen
- Motorsteuerung mit Positionserfassung verbinden
- Konzept der Alarmmeldung und Verriegelung erstellen
- Schrittkette programmieren
- Erstellen der Visualisierung über InTouch
- OPC-Server einrichten
- HIMA SSPS mit OPC-Server koppeln
- Koppeln von OPC-Server und InTouch über OPClink
- Testen der Sicherheitsfunktionen von SSPS, Portalkran und Alarmierung
2 Grundlagen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 9
2.3 Ausgangslage
Die Demonstration mit dem Portalkran wird mit einer SSPS des Typs H41qc-HS von
der Firma HIMA durchgeführt. Die Programmierung erfolgt über einen PC mit Netz-
werkkarte und dem Programm ELOP II NT, die Datenübertragung über Ether-
netkabel.
Der Kern der HIMA besteht aus jeweils 2 redundanten Zentralbaugruppen, Kom-
munikationskarten und Netzgeräten. Damit wird eine Erhöhung der Verfügbarkeit
erreicht, da bei einem Fehler in einer dieser Karten sofort auf die redundante Karte
umgeschaltet wird. Die Graphik zeigt die Kartenbelegung des HIMA-Gestells:
Abbildung 1 Kartenbelegung des Gestells [3]
Es folgt eine Liste mit den einzelnen Karten und der Angabe des Steckplatzes:
Slot 1: F3236, binäre Eingangskarte mit 16 Kanälen und dem Stecker Z7116
Slot 2: F3236, binäre Eingangskarte mit 16 Kanälen und dem Stecker Z7201
Slot 5: F6217,analoge Eingangskarte mit 8 Kanälen und dem Stecker Z7205
Slot 7: F3237, binäre Eingangskarte mit 8 Kanälen für den Anschluß von
Sicherheitsinitiatoren und dem Stecker Z 7204
Slot 9: F6214, analoge Eingangskarte mit 4 Kanälen für Meßumformer in 2-
Leitertechnik und dem Stecker Z7205
Slot 12: F3330, binäre Ausgangskarte mit 8 Kanälen und dem Stecker Z7138
Slot 13: F3330, binäre Ausgangskarte mit 8 Kanälen und dem Stecker Z7138
Slot 14/15: F8652A (Zentralbaugruppe 1)
Slot 16: F8625 (Kommunikationskarte 1)
Slot 17/18: F8652A (Zentralbaugrupe 2)
Slot 19: F8625 (Kommunikationskarte 2)
Slot 20: F7130A (Netzgerät 1)
Slot 21: F7130A (Netzgerät 2)
2 Grundlagen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 10
Für einen Kartentyp gibt es mehrere Stecker, so z.B. auch einen passenden Prüf-
stecker mit dem die Leitungsüberwachung der Karte überprüft werden kann. Mit ihm
wird ein Leitungsbruch oder ein Kurzschluß simuliert, ein Pegel eingeschaltet (0 oder
1) oder ein 4 - 20 mA Signal eingestellt.
Die Ein- und Ausgangskarten sind für 24 V ausgelegt.
Bezeichnung der Stecker und ihrer Ausführungen:
Z7116: An dem Stecker befindet sich eine Leitung mit 16 Adern und jeder Kanal hat
eine LED, die bei anliegendem „1“-Signal leuchtet.
Z7138: An dem Stecker befindet sich eine Leitung mit 8 Adern und jeder Kanal hat
eine LED, die bei ausgegebenem „1“-Signal leuchtet.
Z7201: Teststecker mit 16 Kanälen zum Einstellen eines Binärwertes (0 oder 1).
Z7204: Teststecker mit 8 Kanälen zum Prüfen der Leitungsüberwachung (Kurzschluß
oder Leitungsbruch) und zum Einstellen eines Binärwertes (0 oder 1)
Z7205: Teststecker mit 4 Kanälen zum Prüfen der Leitungsüberwachung (Kurzschluß
oder Leitungsbruch) und zum Einstellen eines Analogwertes (4 - 20 mA)
Der Portalkran wurde in der Studienarbeit von Viktor Daisel mit dem Thema
„Programmieren und Ändern der Schaltung des Galvanisierungsmodells“ verbessert.
In seinem Studienbericht sind alle Stromlaufpläne und Steckerbelegungen enthalten,
die für den Anschluß an die HIMA benötigt werden.
Eine Überwachung der Ein- und Ausgänge, wie oben bereits beschrieben, ist mit den
Karten F 3236 und F 3330 nicht möglich. Für eine zusätzliche Leitungsüberwachung
der Eingänge ist die Karte F 3237 zuständig, wobei die Relaiskontakte mit Wider-
ständen parallel und seriell nach Herstellerangaben beschaltet werden müssen. Für
eine zusätzliche Leitungsüberwachung der Ausgänge ist die Karte F 3331 zuständig.
Hierfür sind die Schützspulen mit Freilaufdioden und Kondensatoren nach Hersteller-
angaben zu beschalten.
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 11
3 Erstellen von Grundfunktionen
3.1 Konfiguration der SSPS
Damit auf die SSPS ein Programm geladen werden kann, ist zuerst die Datenüber-
tragung einzurichten. Über die Verzeichnisse Portalkran�Konfiguration �Resource,
anschließendem Linksklick mit der Maus und Auswahl von „Eigenschaften“, wird die
Datenübertragung parametriert. Auf der Karteikarte PADT (PC) ist ein-zustellen:
Abbildung 2 Parametrierung der Datenübertragung [3]
Anschließend ist die Hardwarekonfiguration der SSPS anzugeben. Mit dem gleichen
Vorgehen, wie oben beschrieben, wird die Option „Hardware festlegen“ aufgerufen.
In der Auswahlliste ist „H41qc-HS“ auszuwählen.
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 12
In „Schrank bearbeiten“, welche im selben Menü enthalten ist wie die beiden zuvor
genannten Optionen, müssen alle gesteckten Karten im Baugruppenträger der SSPS
von Hand eingetragen werden. Durch Doppelklicken auf eine Karte öffnet sich ein
Fenster, um die Variablen des Programmbausteins den Kanälen der Karte zuzu-
ordnen.
Abbildung 3 Fenster von Schrank bearbeiten [3]
Bei Beenden der Zuweisungen sind <Übernehmen> und <OK> zu betätigen.
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 13
3.2 Anbindung des Portalkranes an die SSPS
An der SSPS befindet sich ein 37-poliger Stecker, um die SSPS mit dem Hochregal-
lager zu verbinden. Am Steuerungskasten des Portalkranes befindet sich nur ein 25-
poliger Stecker um ihn mit der S5-115U zu verbinden. Damit die anderen Versuchs-
aufbauten weiterhin betrieben werden können, ist es erforderlich ein Adapterkabel
anzufertigen, um die Signalübertragung herzustellen. Eine zusätzliche 9-polige
Buchse wird benötigt, um das Bedienfeld vor Ort erweitern zu können. Die Ver-
drahtung erfolgt nach untenstehender Skizze:
1 A 25.0 20 A 24.6
E 16.0 1 2 A 24.5 E 16.1 14 21 A 24.4 E 16.2 2 3 A 24.3 E 16.3 15 22 A 24.2 E 16.4 3 4 A 24.1 E 16.5 16 23 A 24.0 E 16.6 4 5 A 25.1 E 16.7 17 24 A 25.2 5 6 A 25.3 18 25 A 25.4 6 7 Masse A 24.0 19 26 L+ A 24.1 7 8 A 24.2 20 27 E 17.1 A 24.3 8 9 L+ A 24.4 21 28 E 17.6 A 24.5 9 10 E 16.5 A 24.6 22 29 E 17.5 A 25.0 10 11 E 16.6 A 25.1 23 30 E 17.7 A 25.2 11 12 A 25.3 24 31 E 17.3 12 13 E 17.4 L+ 25 32 L+ Masse 13 14 E 17.2 33 E 16.3 15 L+ 34 E 16.2 E 17.0 1 16 E 17.0 E 17.1 6 35 L+ E 17.2 2 17 E 16.7 E 17.3 7 36 E 16.1 E 17.4 3 18 E 16.4 E 17.5 8 37 E 16.0 E 17.6 4 19 L+ E 17.7 9 A 25.4 5
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 14
3.3 Belegungsplan der SSPS
Karte 1, Kanal 1: E 16.0 Mikroschalter X-Endlage
Karte 1, Kanal 2: E 16.1 Mikroschalter Y-Endlage
Karte 1, Kanal 3: E 16.2 Mikroschalter Z-Endlage
Karte 1, Kanal 4: E 16.3 Mikroschalter Zählimpulse Wagen
Karte 1, Kanal 5: E 16.4 Mikroschalter Zählimpulse Laufkatze
Karte 1, Kanal 6: E 16.5 Mikroschalter Zählimpulse Kette
Karte 1, Kanal 7: E 16.6 Steuerspannung vorhanden
Karte 1, Kanal 8: E 16.7 Anlagen-Aus Taster im Steuerungskasten
Karte 1, Kanal 9: E 17.0 Vor Ort Taster Kranbewegung links
Karte 1, Kanal 10: E 17.1 Vor Ort Taster Kranbewegung rechts
Karte 1, Kanal 11: E 17.2 Vor Ort Taster Kranbewegung vorne
Karte 1, Kanal 12: E 17.3 Vor Ort Taster Kranbewegung hinten
Karte 1, Kanal 13: E 17.4 Vor Ort Taster Kranbewegung aufwärts
Karte 1, Kanal 14: E 17.5 Vor Ort Taster Kranbewegung abwärts
Karte 1, Kanal 15: E 17.6 Vor Ort Schalter Magnet ein / aus
Karte 1, Kanal 16: E 17.7 Vor Ort Taster Quittierung
Karte 2, Kanal 10: Schalter für Bimetall des Magneten
Karte 2, Kanal 12: Schalter für Bimetall des Motors in X-Richtung
Karte 2, Kanal 14: Schalter für Bimetall des Motors in Y-Richtung
Karte 2, Kanal 16: Schalter für Bimetall des Motors in Z-Richtung
Karte 11, Kanal 1: A 24.0 Kranbewegung links
Karte 11, Kanal 2: A 24.1 Kranbewegung rechts
Karte 11, Kanal 3: A 24.2 Kranbewegung vorne
Karte 11, Kanal 4: A 24.3 Kranbewegung hinten
Karte 11, Kanal 5: A 24.4 Kranbewegung aufwärts
Karte 11, Kanal 6: A 24.5 Kranbewegung abwärts
Karte 11, Kanal 7: A 24.6 Magnet ein / aus
Karte 11, Kanal 8: A 25.0 Schnelllauf links / rechts
Karte 12, Kanal 5: A 25.4 Leuchtdiode Betriebsart Vor Ort
Karte 12, Kanal 6: A 25.3 Leuchtdiode Störung
Karte 12, Kanal 7: A 25.2 Schnelllauf hoch / runter
Karte 12, Kanal 8: A 25.1 Schnelllauf vorne / hinten
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 15
3.4 Umbauen des Steuerkastens
3.4.1 Magnetansteuerung
Die Ansteuerung des Magneten funktioniert nach dem Arbeitsstromprinzip, d.h. dass
der Magnet bei einem 1-Signal eingeschaltet und einem 0-Signal ausgeschaltet wird.
Dies ist bei einer sicherheitsgerichteten Steuerung nicht sinnvoll, da bei eingeschal-
tetem Magneten und einem eventuellen Drahtbruch der Magnet ausgeschaltet wird
und das daran befindliche Werkstück herunterfällt. Dies führt zu einem gefährlichen
Zustand, der nicht auftreten darf.
Die Steuerung ist so umzubauen, das der Magnet bei einem 1-Signal ausgeschaltet
und bei einem 0-Signal eingeschaltet wird. Dies wird auch Ruhestromprinzip
genannt. Ein Drahtbruch zwischen SSPS und Steuerung schaltet den Magneten ein,
doch ein schon eingeschalteter Magnet bleibt aktiv. Zum Ausschalten des Magneten
muß in diesem Fall die Steuerspannung abgeschaltet werden.
Der Schalter muß ebenfalls nach dem Ruhestromprinzip funktionieren. In der
Position Aus ist der Kontakt geschlossen und führt ein 1-Signal auf die Eingangs-
karte. In der Position Ein ist der Kontakt geöffnet und an der Karte liegt ein 0-Signal
an. Bei einem jetzt auftretenden Drahtbruch vom Schalter zur SSPS kann der
Magnet nicht mehr ausgeschaltet werden, aber er wird auch bei anhängender Last
nicht plötzlich abgeschaltet.
Damit die anderen Versuchsaufbauten mit dem Portalkran ohne großen Aufwand
betrieben werden können, ist es nötig eine Platine zu entwerfen, auf welcher die
beiden Prinzipe über DIL-Schalter eingestellt werden können.
Verwendete Bauteile:
V1 1N4007 Freilaufdiode
R1 1 kOhm
K1 Kleinstrelais von Siemens V23102-C0007-A221
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 16
Abbildung 4 Stromlaufplan der Platine [4]
S1 und S2 sind DIL-Schalter, die je nach Projekt zu öffnen oder zu schliessen sind.
Für den Betrieb des Portalkranes an der S5-115U ist der DIL-Schalter S2 zu
schließen und S1 zu öffnen. Für den Betrieb des Portalkranes an der HIMA ist der
DIL-Schalter S2 zu öffnen und S1 zu schließen. Das Relais K1 funktioniert dann wie
eine Negation, d.h. bei einem 1-Signal von der HIMA öffnet es den geschlossenen
Kontakt und am Relais des Magneten liegt dann ein 0-Signal an. Bei einem 0-Signal
von der HIMA fällt das Relais K1 ab, schließt den Kontakt und die Spannung von 24
V schaltet das Relais des Magneten ein. Der Magnet wird somit eingeschaltet.
3.4.2 Erweitern des Bedienfeldes
Das Bedienfeld im Steuerkasten des Portalkranes wird um vier Taster, einen Schal-
ter und eine LED erweitert. Dadurch ist es möglich den Portalkran vor Ort zu Bedie-
nen. Der Kran kann über 3 Kipptaster (die in beiden Richtungen als Taster
funktionieren) bewegt werden. Es wurden Kipptaster anstatt Drucktaster gewählt,
weil dann keine gegenseitigen Verriegelungen auf der Hardware- und Softwareseite
notwendig sind. In der Mittelposition gibt der Kipptaster ein 0-Signal und in den
anderen beiden Tasterstellungen ein 1-Signal heraus. Bei einem Leitungsbruch kann
der Portalkran in der einen Bewegungsrichtung nicht mehr bewegt werden. Fehlt der
L+, so gibt der Kippschalter nur noch ein 0-Signal heraus, die Ansteuerung des
Portalkrans reagiert jedoch auf 1-Signale. Die grüne LED mit der Beschriftung Vor
Ort leuchtet, wenn alle Aktoren auf die Betriebsart Vor Ort umgeschaltet sind. Erst
dann kann der Portalkran über die Taster gefahren werden. Mit dem Quittiertaster ist
es möglich, anliegende Störungen zu quittieren.
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 17
Die neue Frontplatte sieht wie folgt aus:
Ein Steuerspg Störung Magnet
Links Vorwärts Aufwärts Aus Vor Ort
Aus Anlagen-Aus Quittierung Ein
Rechts Rückwärts Abwärts
Skizze des Bedienfeldes
Im Steuerungskasten befinden sich auf dem Bedienfeld die Bauteile
- S1 Taster Kranbewegung links / rechts
- S2 Taster Kranbewegung vor / hinter
- S3 Taster Kranbewegung hoch / runter
- S4 Schalter Magnet ein / aus
- S5 Taster für Quittierung
- S6 Taster zum Einschalten der Versorgungsspannung
- S7 Taster zum Ausschalten der Versorgungsspannung
- S8 Anlagen-Aus-Taster
- V1 LED Vor Ort (grün)
- V2 LED Störung (rot)
- V3 LED Steuerspannung vorhanden (grün)
Es folgt die Skizze der Tableauverdrahtung:
Abbildung 5 Stromlaufplan der Tableauerweiterung [4]
Verwendete Bauteile:
V1 LED grün
R1 1 kOhm
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 18
3.5 Testen der Verbindungen
Nach dem Herstellen des Adaptersteckers und dem Konfigurieren der SSPS können
jetzt die einzelnen Verbindungen zum Portalkran überprüft werden. Durch das Ein-
schalten der Versorgungsspannung über den Taster S6, auf dem Panel im Steuer-
kasten, liegen alle Mikroschalter an 24 V Gleichspannung. Die Mikroschalter arbeiten
nach dem Ruhestromprinzip, d.h. sie sind im unbetätigten Zustand geschlossen.
Durch den geschlossenen Kontakt liegt die Spannung an der Eingangskarte der
SSPS an. Durch Betätigen des Schalters mit dem Finger kann genau festgestellt
werden ob die Verbindung zur SSPS funktioniert. Die Leuchtdiode an der Eingangs-
karte blinkt.
Die Relais können nur durch Forcen der Ausgänge angesteuert werden. Zuerst ist
das Control Panel, dann das Force Abbild zu öffnen. In einer Liste erscheinen alle
PLT-Namen und Variablen, die unter Schrank bearbeiten eingegeben wurden. Der
Force-Wert ist mit einem Doppelklick auf den gewünschten Wert zu setzen. An-
schließend ist der Force-Schalter der Variablen mit einem Doppelklick auf den Wert
True zu ändern. Mit dem Befehl Download werden die Werte an die SSPS
übertragen. Wurden die Force-Hauptschalter für die Eingänge und Ausgänge noch
nicht gesetzt, kommt spätestens jetzt die Abfrage, ob sie aktiviert werden sollen.
Das Testprotokoll kann dem Anhang A auf Seite 53 entnommen werden.
3.6 Erstellen und Testen von Funktionsbausteinen
Die programmierte Software soll eine klare Struktur besitzen. Deswegen ist es erfor-
derlich, häufig verwendete Funktionen in eigene Funktionsbausteine zu schreiben.
Die Funktionspläne bleiben dann übersichtlich und werden nicht zu komplex. Die
Beschriftung der Funktionsbausteine erfolgt in englischer Sprache. Die Aktoren des
Portalkranes sollen einzeln in ihrer Betriebsart umschaltbar sein. Zudem werden
Bausteine für Einrichtungs- und Zweirichtungsmotoren benötigt. Um alle drei Posi-
tionen festhalten zu können, sind 3 Zählbausteine zu implementieren, die je nach
Motorrichtung aufwärts oder abwärts zählen. Ganz zum Schluss müssen die Alarm-
meldungen angezeigt und quittiert werden. Die 5 Bausteine sind unten aufgeführt
und wurden über die Offline-Simulation getestet.
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 19
3.6.1 Funktionsbaustein Mode
Der Funktionsbaustein Mode wird benötigt, um die Betriebsarten der Motoren als
auch des Magneten umzuschalten. Die Betriebsarten umfassen Manuell, Automatik
und Vor Ort. Ist keine Betriebsart angewählt, dann führt die Variable FREE ein 1-
Signal.
Abbildung 6 Funktionsbaustein Mode [3]
VAR_Input VAR_Output
Sel_MAN: Bool MAN: Bool
Sel_AUT: Bool AUT: Bool
Sel_LOC: Bool LOC: Bool
FREE: Bool
Abbildung 7 Funktionsplan des FB Mode [3]
Ist keine Betriebsart angewählt, so hat die Variable FREE den Wert „True“. In diesem
Zustand ist es möglich, eine der drei Betriebsarten anzuwählen, da die Freigabe zum
setzen der RS-Flipflops erfolgt. Durch ein 1-Signal bei Sel_MAN wird dessen RS-
Flipflop gesetzt und das RS-Flipflop von FREE zurückgesetzt. Somit kann keine
andere Betriebsart angewählt werden, bis der Eingang Sel_MAN wieder 0-Signal
führt. Das Testprotokoll kann dem Anhang A auf Seite 55 entnommen werden.
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 20
3.6.2 Funktionsbaustein Alarm
Der Funktionsbaustein Alarm ist für die Visualisierung von bis zu 8 Alarmen ge-
eignet. Erscheint ein Alarm an dem Eingang Sig1, so blinkt der Ausgang Alarm1 und
die entsprechende Meldung mit einer Frequenz von 1Hz. Nach dem Quittieren des
Alarms über den Eingang Quit, geht die Meldung in ein Dauerlicht über.
Verschwindet der Alarm danach, geht die Meldung von selbst aus. Ist der Alarm
schon vor Betätigen der Quittiertaste verschwunden, so geht die Meldung sofort nach
der Quittierung aus. In den alten Meßwarten sind an die Ausgänge der Gefahren-
meldeanlage Leuchtmelder angebracht worden, die einen Text mit unterschiedlich
farbigem Hintergrund besitzen. Die Farbe des Hintergrundes sagt etwas über die
Wichtigkeit des Alarmes aus.
Abbildung 8 Funktionsbaustein Alarm [3]
VAR_Input VAR_Output
Sig1: Bool Alarm1: Bool
Sig2: Bool Alarm2: Bool
Sig3: Bool Alarm3: Bool
Sig4: Bool Alarm4: Bool
Sig5: Bool Alarm5: Bool
Sig6: Bool Alarm6: Bool
Sig7: Bool Alarm7: Bool
Sig8: Bool Alarm8: Bool
Quit: Bool
Konstante
Time1: Time, T#0.5s
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 21
Abbildung 9 Funktionsplan des FB Alarm [3]
Bei einem 1-Signal an dem Eingang Sig1 wird über die positive Flankenauswertung
das RS-Flipflop gesetzt. Das UND-Glied verknüpft die Blinkfrequenz des Frequenz-
generators mit dem Ausgangs des RS-Flipflops und der Ausgang Alarm1 blinkt. Bei
betätigen der Quittiertaste wird das RS-Flipflop zurückgesetzt. Liegt an dem Eingang
Sig1 dann immer noch das 1-Signal an, geht der Ausgang Alarm1 in ein Dauerlicht
über. Wenn Sig1 dann zu „False“ wird, nimmt der Ausgang ebenfalls 0-Signal an.
Wird der Eingang Sig1 vor dem Betätigen des Quittiertasters zu „False“, geht der
Ausgang Alarm1 direkt vom blinkenden in den ruhenden Zustand über.
Das Testprotokoll kann dem Anhang A auf Seite 55 entnommen werden.
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 22
3.6.3 Funktionsbaustein Motor1
Der Funktionsbaustein Motor1 mit drei Betriebsarten kann einen Motor ein- und aus-
schalten. In diesem Fall wird er zur Ansteuerung des Magneten benötigt. Die drei
Betriebsarten sind Vor Ort, Manuell und Automatik. Nur durch das Setzen einer
Betriebsart und der entsprechenden Eingänge kann der Ausgang angesprochen
werden. Der Bimetallauslöser als auch die Rückmeldung des sich drehenden Motors
werden überwacht. Die Ansteuerung ist durch Einschaltbedingungen verriegelbar.
Abbildung 10 Funktionsbaustein Motor1 [3]
VAR_Input VAR_Output
AUT_ON: Bool OUT: Bool
AUT_OF: Bool AUT: Bool
MAN_ON: Bool MAN: Bool
MAN_OF: Bool LOC: Bool
LOC_ON: Bool FREE: Bool
LOC_OF: Bool ERR: Bool
SEL_AUT: Bool ALARM: Bool
SEL_MAN: Bool
SEL_LOC: Bool Konstante Time1: Time, T#2.0s
RUN: Bool
BIMETAL: Bool
LOCK: Bool
QUIT: Bool
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 23
Abbildung 11 Funktionsplan des FB Motor1 [3]
Das Umschalten der Betriebsarten erfolgt mit dem Funktionsbaustein Mode, wie
bereits im Kapitel 2.6.1 beschrieben wurde. Das RS-Flipflop für den Motor kann nur
gesetzt oder zurückgesetzt werden, wenn die jeweiligen Bedingungen erfüllt sind.
Das Einschalten des Motors vor Ort erfolgt nur, wenn die Betriebsart Vor Ort ( LOC )
aktiviert und der Ein-Taster vor Ort gedrückt ist. Das Ausschalten des Motors kann
auch nur in dieser Weise geschehen. Ist bei laufendem Motor keine Betriebsart
gesetzt, bleibt der Motor eingeschaltet. Beim Ansprechen des Bimetallauslösers, der
nach dem Ruhestromprinzip verschaltet ist und auf dem Eingang BIMETAL liegt, wird
der Motor ebenfalls ausgeschaltet. Dabei wird jedoch ein Alarm ausgegeben, der erst
durch Betätigen des Bimetalls und Anlegen eines 1-Signals am Eingang QUIT
gelöscht werden kann. Führt der Ausgang OUT ein 1-Signal und kommt nach der
Verzögerungszeit Time1 keine Rückmeldung in der Form eines 1-Signales am
Eingang RUN an, so wird der Motor ebenfalls mit einem Alarm ausgeschaltet.
Das Testprotokoll kann dem Anhang A auf Seite 56 entnommen werden.
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 24
3.6.4 Funktionsbaustein Motor2
Der Funktionsbaustein Motor2 wird verwendet um einen Motor mit 2 Drehrichtungen
anzusteuern. Der Motor kann rechts herum, links herum oder ausgeschaltet werden.
Alle Funktionen, wie die Auswahl der Betriebsarten, die Überwachung des Bimetalls
und der Laufmeldung, funktionieren genauso wie im Funktionsbaustein Motor1.
Abbildung 12 Funktionsbaustein Motor2 [3]
VAR_Input VAR_Output
AUT_R: Bool OUT_R: Bool
AUT_OF: Bool OUT_L: Bool
AUT_L: Bool AUT: Bool
MAN_R: Bool MAN: Bool
MAN_OF: Bool LOC: Bool
MAN_L: Bool FREE: Bool
LOC_R: Bool ERR: Bool
LOC_OF: Bool ALARM: Bool
LOC_L: Bool
SEL_AUT: Bool Konstante Time1: Time, T#2.0s
SEL_MAN: Bool
SEL_LOC: Bool
RUN: Bool
BIMET: Bool
LOCK: Bool
QUIT: Bool
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 25
Abbildung 13 Funktionsplan des FB Motor2 [3]
Alle Funktionen, die im Funktionsbausteins Motor1 beschrieben wurden, sind auch
im Funktionsbaustein Motor2 enthalten. Der einzige Unterschied besteht darin, dass
es jetzt 2 Drehrichtungen gibt. Eine direkte Umschaltung von der rechten auf die
linke Drehrichtung ist nicht möglich. Zuerst muß der Motor ausgeschaltet werden. Die
Überwachung des Motors erfolgt ebenfalls über den Eingang RUN. Um dies auch bei
2 Drehrichtungen durchführen zu können, werden die Signale OUT_R und OUT_L
über ein ODER-Glied auf das Exklusiv-ODER gelegt. Ist keine Betriebsart angewählt,
wird der Motor automatisch ausgeschaltet.
Das Testprotokoll kann dem Anhang A auf Seite 57 entnommen werden.
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 26
3.6.5 Funktionsbaustein Counter
Da sich der Portalkran im dreidimensionalen Raum bewegt, müssen alle drei
Positionen bestimmt werden. Um die Position festzustellen, in der sich der Kran
befindet, müssen die Impulse von dem Mikroschalter mit der Drehrichtung des
dazugehörenden Motors verknüpft werden. Der untenstehende Funktionsbaustein
übernimmt die Auswertung.
Abbildung 14 Funktionsbaustein Counter [3]
VAR_Input VAR_Output
Left: Bool Pos: Bool
Right: Bool
Sensor: Bool
Reset: Bool
Die Logik, die sich dahinter versteckt, sieht wie folgt aus:
Abbildung 15 Funktionsplan des FB Counter [3]
Läuft der Motor rechts herum, so erfolgt die Freigabe für den Aufwärtszähler, der nur
auf die positive Flanke der Variablen Sensor reagiert. Der Zählbaustein addiert eine
Eins zum alten Wert. Läuft der Motor jedoch links herum und kommt wieder eine
positive Flanke von der Variable Sensor, so wird vom alten Wert eine Eins
subtrahiert. Wenn die Variable Reset „True“ wird, setzt sie den Zähler auf den Wert
Null zurück. Der Ausgang CV des Zählers gibt einen Integerwert (ganzzahligen Wert)
heraus.
Das Testprotokoll kann dem Anhang A auf Seite 59 entnommen werden.
3 Erstellen von Grundfunktionen
Studienarbeit von Michael Anders Seite 27
3.7 Probleme der Impulszählung
Das Testen des Funktionsbausteins Counter erfolgt über langsames Fahren in Y-
Richtung. Die SSPS ist von der Zykluszeit her schnell genug, um alle Impulse zu
verarbeiten. Das Signal im unteren Bild wurde mit dem Oszilloskop aufgenommen.
Abbildung 16 Impulsverlauf beim langsam Fahren [5]
Mit der schnellen Fahrweise werden die Impulse deutlich kürzer und die SSPS ist
nicht mehr in der Lage, alle Impulse zu verarbeiten. Das Abtasttheorem von Shannon
mit Abtastfrequenz > 2 x Grenzfrequenz kann nicht eingehalten werden.
Abbildung 17 Impulsverlauf beim schnellen Fahren [5]
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 28
4 Steuerung des Portalkranes
4.1 Bereits vorliegende Erkenntnisse
Wie im vorigen Kapitel bereits erwähnt, ist die SSPS nicht in der Lage alle Zähl-
impulse in der schnellen Drehrichtung mitzubekommen. Eine Umschaltung von der
langsamen in die schnelle Drehrichtung des Motors kommt daher nicht in Frage.
Die Einführung einer Strukturvariablen hatte nicht den erhofften Erfolg. Die
Strukturvariablen sind nur für den internen Gebrauch, d.h. zur Übergabe von vielen
Variablen zwischen den Funktionsbausteinen. Eine Übergabe der Strukturvariablen
von den Ein- / Ausgangskarten an einen Funktionsbaustein ist nach Rücksprache mit
der Firma HIMA nicht möglich.
4.2 Grundstellung der Impulsgeber
Alle drei Endlagenschalter arbeiten nach dem Ruhestromprinzip, d.h. dass die Kon-
takte im unbetätigten Zustand geschlossen sind. Erreicht der Kran den Endlagen-
schalter, befindet er sich im Koordinatenursprung seiner Koordinatenachse und
öffnet den Kontakt. Das 0-Signal setzt wiederum den entsprechenden Zähler auf den
Wert 0 zurück. In dieser Position befindet sich der Impulsgeber der Kette vom
Magneten auf einem Gelenk der Kette und gibt somit ein 0-Signal heraus. Damit die
Schaltungen für die Impulsauswertung und –zählung alle gleich sind, sollten sich die
anderen Impulsgeber ebenfalls in dieser Position befinden.
4.3 Anforderungen an die Steuerung
4.3.1 Impulszählung
Bei Erreichen des Endlagenschalters, also dem Koordinatenursprung, soll der Zähler
auf den Wert Null zurückgesetzt werden, um Abweichungen, die während der Fahrt
aufgetreten sind, rückgängig zu machen. Bewegt sich der Kran auf der X-Achse nach
rechts, muß der Zähler aufwärts zählen, bei einer Bewegung nach links abwärts. Der
Impulsgeber gibt zu Beginn ein 0-Signal heraus und der Zähler darf erst beim
nächsten 0-Signal den Zählerstand um einen Wert erhöhen.
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 29
4.3.2 Betriebsartenumschaltung
Die drei möglichen Betriebsarten bei den Motoren sind Vor Ort (LOC), Manuell
(MAN) und Automatik (AUT). Jeder Motor soll von der Betriebsart einzeln
umzustellen sein. Wird ein sich drehender Motor in die Betriebsart FREE umge-
schaltet, muß er automatisch ausgeschaltet werden, da er sonst nur noch über den
Anlagen-Aus Schalter auszuschalten ist. Dies verhindert eine unkontrollierte
Weiterfahrt des Kranes.
Wird die Betriebsart eines stehenden Motors von Vor Ort auf Manuell umgeschaltet,
so ist der Wert des Zählerbausteins in den Vorgabewert der Position zu transferieren.
Erfolgt dies nicht, wird sich der Kran nach dem Wechseln der Betriebsart unver-
züglich auf die letzte eingegebene Position bewegen. Durch den Transfer der
Position kann das Umschalten stoßfrei erfolgen. Bei der Umschaltung von Automatik
auf Manuell ist dies ebenfalls vorzusehen.
Das Wechseln der Betriebsart des Magneten erfolgt ebenfalls über die Betriebsart
FREE, doch in diesem Fall wird das Signal zur Ansteuerung nicht zurückgesetzt.
Beim Umschalten der Betriebsart von Vor Ort oder Automatik auf Manuell ist vorher
der Schalter für den Magneten auf die Position Ein bzw. Aus zu stellen. Ob der
Magnet aktiv oder passiv ist, zeigt die Farbe des Kästchens auf der Graphik. Ist das
Kästchen rot, ist der Magnet aktiv und es kann eine Last daran hängen. Bei grüner
Farbe ist er passiv, d.h. von ihm geht keine Gefahr aus. Durch die Verriegelung der
Taster und Schalter im Steuerungskasten durch die Software muß bei der
Umschaltung der Betriebsart von Automatik oder Manuell auf Vor Ort eine Schaltung
dafür sorgen, dass sich der Zustand des Magneten nicht ändert. Die Taster und
Schalter funktionieren erst, wenn alle Betriebsarten der Geräte auf Vor Ort stehen.
Bei separatem Umschalten des Magneten auf die Betriebsart Vor Ort würde sich der
ausgeschaltete Magnet einschalten.
4.3.3 Betriebsart Automatik
In der Betriebsart Automatik kommen die Signale zum Bewegen des Kranes von
einer Schrittkette. Die Schrittkette soll nur zu Starten sein, wenn alle Aktoren auf
Automatik stehen, die Grundstellung eingenommen ist, keine Störung anliegt, die
Anlagen-Aus Schalter nicht gedrückt sind und der Start-Taster für die Schrittkette
betätigt wurde. Die Transitionen sollen nur dann weiterschalten, wenn alle Aktoren
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 30
auf Automatik stehen, die Anlagen-Aus Schalter nicht betätigt sind, keine Störung
ansteht und die gewünschten Positionen des Kranes angefahren wurden. Die
Schrittkette soll über einen Taster gestoppt werden und über einen anderen Taster
weiter laufen. Durch Wechseln der Betriebsart eines Motors oder des Magneten soll
die Schrittkette anhalten. Sie kann nur dann wieder aufgenommen werden, wenn alle
vorher angefahrenen Positionen eingenommen sind und alle Betriebsarten auf
Automatik stehen.
4.3.4 Betriebsart Manuell
In der Betriebsart Manuell wird der Portalkran über die eingegebenen Positionen
gesteuert. Es können nur ganzzahlige Werte in einem bestimmten Bereich einge-
geben werden. Dieser Bereich hängt von der jeweilig zu verfahrenden Achse ab. Die
Achsen und ihre Grenzen sind:
X-Achse: 0 bis 90
Y-Achse: 0 bis 38
Z-Achse: 0 bis 32
Wird eine Null eingegeben, so fährt der entsprechende Teil des Kranes bis an den
Endlagenschalter und gleicht den Zählerstand über ein Reset des Zählers ab. Der
Magnet wird über den Schalter auf dem Bildschirm ein- bzw. ausgeschaltet.
4.3.5 Betriebsart Vor Ort
Bei der Betriebsart Vor Ort wird der Kran über Taster und Schalter am Steuerungs-
kasten bedient. Bevor eine Bedienung möglich ist, müssen alle Motoren und der
Magnet auf diese Betriebsart umgestellt werden. Die Freigabe der Taster und des
Schalters wird über die LED Vor Ort kenntlich gemacht. Die Tasterbedienung im
Steuerungskasten ist so zu verriegeln, dass bei Erreichen der Endlagenschalter eine
weitere Ansteuerung der Motoren unterbunden wird. Bei Erreichen des maximalen
Zählerstandes soll ebenfalls eine weitere Ansteuerung der Motoren verhindert
werden. Der Schalter für die Ansteuerung des Magneten ist nur dann freizugeben,
wenn alle Betriebsarten auf Vor Ort stehen.
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 31
4.3.6 Motorüberwachung
Mit der Motorüberwachung wird ein zusätzlicher Schutz des Portalkranes realisiert.
Die Überwachung des Überstromauslösers erfolgt nach dem Ruhestromprinzip, da
ein Drahtbruch ebenfalls den Motor abschaltet. Die Laufzeitüberwachung des Motors
und eine Rückmeldung, ob sich der Motor dreht sind ebenfalls vorzusehen. Der
Endlagenschalter soll bezüglich des Zählerresets überwacht werden.
4.3.7 Alarm-Melde-Konzept
Beim Auftreten eines Alarmes ist dieser durch Blinken einer Anzeige auf dem Bild-
schirm mit Meldetext kenntlich zu machen. Nach bewußtem Quittieren des Alarmes
geht die Anzeige, wenn immer noch ein Fehler anliegt, in ein Dauerlicht über. Wird
der Alarm bzw. Fehler behoben, soll die Meldung von selbst ausgehen.
Eine Störung soll ebenfalls am Steuerkasten über eine LED angezeigt werden. Liegt
eine Störung an, so wird über den Meldetext auf dem Bildschirm der Störungsort
angezeigt. Ein weiteres Benutzen des Portalkranes ist zu verhindern, denn es
müssen alle Aktoren funktionieren, damit er verwendet werden kann. Der „Anlagen-
Aus“ Taster auf dem Bildschirm als auch der am Steuerungskasten sind in die Ab-
schaltung zu integrieren. Ein Ausfall der Steuerspannung ist ebenfalls zu berück-
sichtigen. Die Zähler dürfen in diesem Fall nicht zurückgesetzt werden und die
Anzeige der Position des Portalskrans über die Graphik soll sich nicht ändern. Es soll
ebenfalls nur das Textfeld „Steuerspannung ausgefallen“ blinken. Ein aufgetretener,
behobener Fehler in den Funktionsbausteinen Motor1 und Motor2 soll nur über den
Eingang Quit zurückzusetzen sein.
Bei einer Störung soll der Kran nicht mehr zu bewegen sein. Der Magnet soll in
seinem derzeitigen Zustand bleiben und nicht verändert werden können. Bei einer
Störung während des normalen Kranbetriebes kann eine Last am Magneten hängen,
d.h. dass dieser im Fehlerfall nicht abgeschaltet werden darf.
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 32
4.4 Programmbaustein Kran
Abbildung 18 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 33
Abbildung 19 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 34
Abbildung 20 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 35
Abbildung 21 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 36
Abbildung 22 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 37
Abbildung 23 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 38
Abbildung 24 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 39
4.5 Realisierung der Anforderungen
4.5.1 Motorsteuerung
Der Impulsgeber wird zur Kette so ausgerichtet, dass bei der Position am Endlagen-
schalter ein 0-Signal am Eingang der SSPS zustande kommt. Im Programmbaustein
PB1 wird über eine Negation daraus ein 1-Signal, welches am Eingang Sensor des
Funktionsbausteins Counter anliegt. Schließt sich der Kontakt im Impulsgeber, steht
am Eingang Sensor ein 0-Signal an. Erst bei erneutem Öffnen des Kontaktes wird
dieses wieder zu einem 1-Signal. Der Funktionsbaustein Counter ändert den Wert
des Zählers nur bei einer positiven Flanke am Eingang Sensor und einem 1-Signal
an den Eingängen Left oder Right. Führt hierbei der Eingang Right 1-Signal, dann
wird der Wert des Zählers erhöht, führt der Eingang Left 1-Signal wird der Zähler
niedriger. Bei Erreichen des Endlagenschalters wird der Zähler auf Null
zurückgesetzt.
Die Betriebsartenumschaltung ist in dem Funktionsbaustein Motor2 bereits integriert.
Wenn keine Betriebsart angewählt ist wird ein aktiver Motor ausgeschaltet. In der
Betriebsart Automatik kann die Schrittkette den Motor direkt über automatisch-rechts
und automatisch-links ansprechen. Die Betriebsart Manuell erlaubt nur die Eingabe
der Position auf der jeweiligen Achse und vergleicht diesen Wert mit dem Wert des
Zählers. Ist der Wert des Zählers niedriger, so gibt die Steuerung das Signal heraus,
dass der Motor rechts herum drehen soll. Ist der Wert des Zählers höher, wird der
Motor solange nach links drehen, bis die Position und der Zählwert gleich groß sind.
Die Positionseingabe ist vom Wert nach oben und unten beschränkt. Eine mögliche
Falscheingabe wird dadurch unterbunden. Bei Eingabe des Wertes Null wird der
Motor solange links herum drehen bis der Endlagenschalter erreicht ist. Durch das
Verriegeln der anderen Vergleichsstellen mit einem UND-Gatter wird der Wert des
Zählers außer Betracht gelassen. Über mehrere Vergleicher wird das Signal für
Links- bzw. Rechtslauf generiert. In der Betriebsart Vor Ort kann der Motor über
Taster gefahren werden. Befindet sich der Kran bereits am Endlagenschalter, ist eine
weitere Fahrt nach links durch die Verriegelung mit einem UND-Gatter nicht möglich.
Hat der Zähler den maximalen Wert erreicht, dann ist eine Weiterfahrt nach rechts
ebenfalls nicht mehr möglich.
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 40
Die Variable Störung wird auf den Eingang LOCK gelegt, um eine Weiterfahrt bei
Anliegen einer Störung zu verhindern. Die Laufzeiten nach rechts und links werden
durch zwei Einschaltverzögerungen überwacht. Bei Überschreitung der maximal
benötigten Zeit gibt die Verzögerung ein 1-Signal heraus, welches durch die
Negation invertiert und über das UND-Gatter ein 0-Signal auf den Eingang BIMET
führt. Der Eingang BIMET erhält ein 1-Signal wenn alles in Ordnung ist. Wird die
Laufzeit überschritten oder löst das Bimetall aus, dann liegt ein 0-Signal an. Die
Rückmeldung, dass sich der Motor in irgend eine Richtung dreht, erfolgt über die
negative Flankenauswertung des Zählimpulses. Wurde der Zähler bei Erreichen des
Endlagenschalters nicht zurückgesetzt oder liegt ein Drahtbruch im Stromkreis des
Endlagenschalters vor, wird nach einer Verzögerungszeit ein 0-Signal auf den
Eingang BIMET gegeben.
4.5.2 Magnetsteuerung
Die Steuerung des Magneten erfolgt mit dem Funktionsbaustein Motor1. Die
Betriebsarten Automatik und Manuell wirken direkt bzw. über Negationen auf die
entsprechenden Eingänge. Der Schalter in der Betriebsart Vor Ort wird nur
freigegeben, wenn alle Aktoren auf Vor Ort umgestellt sind. Ein RS-FlipFlop
speichert den Zustand des Schalters. Wird ein Motor von der Betriebsart Vor Ort auf
eine andere Betriebsart umgeschaltet, ist der Schalter für den Magneten ohne
Funktion. Der Magnet bleibt in seinem letzten Zustand.
Bei einer Änderung der Betriebsart des Magneten auf Free bleibt der eingeschaltete
Magnet aktiv. Die Betriebsarten Automatik und Manuell wirken auch auf das RS-
FlipFlop und bewirken ein stossfreies Umschalten auf die Betriebsart Vor Ort.
Die Rückmeldung RUN wird direkt vom Ausgang OUT abgegriffen, da keine separate
Rückmeldung am Magnet vorgesehen ist. Der Eingang BIMETAL erhält ein 1-Signal
wenn der Leitungsschutzschalter oder das Bimetall für den Magneten in einwand-
freiem Zustand ist. Bei einer Störung wird der letzte Zustand des Magneten über ein
RS-Flipflop gespeichert. Dieses ist bei einer Störung verriegelt und kann nicht mehr
verändert werden.
4 Steuerung des Portalkranes
Studienarbeit von Michael Anders Seite 41
4.5.3 Schrittkette
Die Schrittkette besteht aus dem Initialschritt, Transitionen, Schritten und Aktions-
blöcken. Alle Bedingungen zum Starten oder Weiterschalten der Schrittkette werden
mit UND-Gliedern verknüpft. Dabei ist zu beachten, dass immer nur ein Schritt aktiv
ist. Die Schrittkette kann nur dann gestartet werden, wenn kein anderer Schritt als
der Initialschritt aktiv ist. Die einzelnen Schritte mit ihren Aktionsblöcken besitzen
kein speicherndes Verhalten.
Sobald alle Bedingungen zum Starten der Schrittkette erfüllt sind, leuchtet das
Textfeld "Schrittkette startklar" auf. Mit dem Button "Schrittkette starten" ist es
möglich, die Schrittkette zu starten. Über den Button "Schrittkette anhalten" ist es
jederzeit möglich, die Ablaufsteuerung anzuhalten. Der negierte Ausgang des RS-
Flipflops wirkt auf die Transitionen und Aktionsblöcke. Die Transitionen können nicht
mehr erfüllt werden und die Ausgänge der Aktionsblöcke werden über das UND-
Glied gesperrt. Die Ansteuersignale gelangen nicht mehr an die Motorsteuer-
bausteine und der Kran bleibt stehen. Die Ablaufsteuerung kann mit dem Button
"Schrittkette weiterfahren" wieder aufgenommen werden.
Bei Auftreten einer Störung wird das Weiterschalten der Schrittkette ebenfalls
verhindert. Die Motorbausteine werden jetzt über den Eingang LOCK verriegelt und
die Ausgänge OUT_L und OUT_R auf den Wert Null zurückgesetzt.
Beim Wechseln der Betriebsart mindestens eines Aktors von Automatik auf Manuell
oder Vor Ort, wird die Schrittkette ebenfalls angehalten. Das Textfeld "Schrittkette
gestoppt" leuchtet jetzt aber nicht auf. Der Portalkran kann nun nach Belieben
verfahren werden, muß aber zum Weiterschalten der Schrittkette wieder in seine
letzte angefahrene Position gebracht werden.
4.6 OPC-Server und OPClink
Die Programme OPC-Server und OPClink können mit der Beschreibung in der
Diplomarbeit von Markus Becker konfiguriert werden.
4.7 InTouch
Eine kurze Anleitung zur Einführung in das Programm InTouch liegt im Labor des
Institutes aus.
5 Umgang mit der Steuerung
Studienarbeit von Michael Anders Seite 42
5 Umgang mit der Steuerung
5.1 System hochfahren
Es wird davon ausgegangen, dass die SSPS das Programm noch nicht enthält. Die
folgende Liste beschreibt das Vorgehen, wie das System hochzufahren ist:
- Zuerst PC und Monitor einschalten, zum Anmelden die Tasten String+Alt+Entfernen
drücken, das Kästchen für "Nur Arbeitsstation" anwählen und mit dem Namen
"Administrator" einloggen.
- Vor dem Einschalten der SSPS ist das Kabel an den Steuerungskasten anzu-
schließen. Der Taster "Ein" ist zu betätigen, um die Steuerspannung einzuschalten.
- Das Programm "ELOP II NT" starten und das Projekt "Portalkran" über den
Speicher-pfad D:\0010072\Portalkran laden
- Den Codegenerator für "Resour01" starten
- Den übersetzten Code mit Download/Reload vom Control Panel aus in die SSPS
herunterladen
- Die SSPS ist über Kaltstart in den Run-Modus zu bringen
- Das Programm "OPC-Server" starten und im Hintergrund weiterlaufen lassen
- Das Programm "InTouch 7.1" starten, das Projekt "Portalkran" und das Bild
"Portalkran" aufrufen
- In den Modus Runtime wechseln
- OPClink startet automatisch und läuft im Hintergrund weiter
- Die Visualisierung beginnt mit dem Hauptbild
5 Umgang mit der Steuerung
Studienarbeit von Michael Anders Seite 43
5.2 Handhabung der Steuerung
Nach Hochfahren des Systems erscheint im Modus Runtime von InTouch die Grafik:
Abbildung 25 Bedienung des Portalkranes über die Oberfläche von InTouch [6]
5 Umgang mit der Steuerung
Studienarbeit von Michael Anders Seite 44
Die Visualisierung kann in mehrere Bereiche unterteilt werden. Die untere Zeile mit
grün leuchtenden Textfeldern gibt den derzeitigen Zustand der Aktoren an. Die Farbe
Grün bedeutet, dass sie in Ordnung sind. Bei einem noch nicht quittierten Fehler in
einem Aktor blinkt das Textfeld rot. Wird der Alarm quittiert und liegt der Fehler
immer noch an, geht das Blinken in ein rotes Dauerlicht über. Ist der Fehler bereits
vor dem Quittieren verschwunden, wird die Anzeige nach dem Quittieren wieder zu
einem grünen Dauerlicht. Der Button "Alarmquittierung" zum Quittieren der Alarme
wird über das Aufrufen der Alarmliste erreicht. Dort befinden sich genauere
Informationen bezüglich der Zeit des Erscheinens und anderer noch anliegenden
Alarme. Noch nicht quittierte Alarme werden durch rote Schrift gekennzeichnet. Ist
der Alarm quittiert und liegt er immer noch an, erscheint er in schwarzer Schrift. Bei
einem anliegenden Alarm kann der Portalkran nicht weiter benutzt werden. Der
Fehler ist erst zu beheben und dann mit dem Button "Alarmquittierung", der sich
unter der Alarmliste befindet, zu quittieren.
Die Betriebsarten können für jeden Aktor separat gewechselt werden. Die entsprech-
enden Buttons öffnen Fenster für die Auswahl der möglichen Betriebsarten. Die
Betriebsart kann nicht direkt, sondern muss über die Betriebsart Frei gewechselt
werden. Dabei ist zu beachten, dass die Taster im Steuerungskasten nur funktio-
nieren, wenn alle Aktoren auf der Betriebsart LOC stehen. Zum Starten der
Schrittkette müssen alle Aktoren auf die Betriebsart Automatik gewechselt werden.
Liegt keine Störung an und befindet sich der Portalkran in Grundstellung, dann
leuchtet das Textfeld "Schrittkette starten" grün auf. Ist der Magnet bei einem
Wechsel der Betriebsart eingeschaltet, ist erhöhte Vorsicht geboten. Der Schalter,
der bei der zu wählenden Betriebsart scharf gemacht wird, ist vorher in die
entsprech-ende Position zu bringen. Wird dies durch einen Bedienungsfehler nicht
berück-sichtigt, ändert sich der Zustand des Magneten beim Wechsel auf die
gewünschte Betriebsart. In der Betriebsart Frei bleibt der Magnet in seinem
derzeitigen Zustand und kann nicht verändert werden. Bei einem Wechsel der
Betriebsart eines Motors von LOC oder AUT auf MAN wird die Position in der sich
der Kran derzeit befindet in das entsprechende Eingabefeld geschrieben. Dies
ermöglicht ein stoßfreies Umschalten zwischen den Betriebsarten.
5 Umgang mit der Steuerung
Studienarbeit von Michael Anders Seite 45
Die Graphik des Portalkranes gibt die aktuelle Position des Kranes wieder und zeigt
ebenfalls den Zustand des Magneten an. Grün bedeutet, dass er ausgeschaltet ist.
Die Farbe rot dient als Warnfarbe, denn der Magnet ist dann eingeschaltet. Die Zahl
im Kasten der Laufkatze gibt die Entfernung des Magneten auf der Z-Achse vom
Koordinatenursprung an. Die Skalen für die X- und Y-Achse sind linear geteilt, aber
aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht komplett dargestellt.
In der Betriebsart Manuell (MAN) kann eine Position nur über Eingabe des Wertes
angefahren werden. Die ganzzahligen Werte sind in ihrer Größe begrenzt und
werden bei Überschreitung auf den maximalen Wert geändert. Der Magnet wird mit
dem Schalter ein- bzw. ausgeschaltet.
Die Bedienung des Portalkranes in der Betriebsart Vor Ort (LOC) ist nur über die
Taster und Schalter vom Steuerungskasten aus möglich. Dazu müssen alle Aktoren
auf der Betriebsart LOC stehen. Bei Erreichen des maximalen Zählwertes auf einer
Achse ist ein weiteres Ansteuern des Motors nicht möglich. Der Taster wird dann im
Programm verriegelt. Bei Erreichen des Endlagenschalters ist eine Weiterfahrt eben-
falls nicht möglich.
Für das Starten der Schrittkette in der Betriebsart Automatik (AUT) müssen alle
Aktoren auf Automatik gestellt werden und die Grundstellung eingenommen sein.
Liegt dann ebenfalls keine Störung an, leuchtet das Textfeld "Schrittkette startklar"
auf. Mit den beiden Schiebepotentiometern kann die Lage der zweiten Position
vorgegeben werden. Der Portalkran fährt zum ersten Punkt und zieht die Last mit
dem Magneten an. Dann fährt er den zweiten Punkt an und setzt dort die Last wieder
ab. Die Schrittkette kann über den Button "Schrittkette anhalten" angehalten und den
Button "Schrittkette weiterfahren" weitergefahren werden. Das Umschalten der
Betriebsart eines Aktors hält die Schrittkette augenblicklich an. Die Schrittkette ver-
bleibt in diesem Schritt bis die letzte angefahrene Lage wieder eingenommen ist und
alle Aktoren auf Automatik stehen.
Der Programmtest kann im Anhang ab der Seite 64 eingesehen werden.
5 Umgang mit der Steuerung
Studienarbeit von Michael Anders Seite 46
5.3 Überprüfen der Sicherheitseinrichtungen
Die SSPS H41qc-HS von der Firma HIMA ist so aufgebaut, dass die Zentralbau-
gruppen mit Kommunikationskarten und Spannungsversorgungskarten redundant
arbeiten. Defekte Karten können im laufenden Betrieb ausgetauscht und gesteckt
werden. Um die Redundanz und die sicherheitsgerichtete Steuerung zu testen, wird
folgendermaßen vorgegangen:
Das System wird zuerst wie im Kapitel 5.1 beschrieben hochgefahren.
Die CPU (ZB1) wird im laufenden Betrieb unter Spannung gezogen. Die CPU (ZB2)
läuft weiter und die Nachricht "MONO" erscheint auf der 7-Segmentanzeige. Im Pro-
gramm ELOP II NT erhält der Benutzer die Information des Statuswechsels mit
Datum und Uhrzeit: RUN � MONO (ZB2). Dies bedeutet, dass die SSPS vom
redundanten in den einfachen Betrieb mit der CPU (ZB2) übergegangen ist. Nach
Drücken des Buttons "OK" schließt sich das Fenster. Der Portalkran kann auch
weiterhin ganz normal betrieben werden. Wird die CPU (ZB1) wieder gesteckt, ist die
Quittiertaste "ACK" auf ihr zu drücken. Die Karte fährt hoch und stellt automatisch
den redundanten Betrieb her. Beide 7 Segmentanzeigen auf den CPU's zeigen
"RUN" an. Im Programm ELOP II NT erhält der Benutzer die Information des
Statuswechsels mit Datum und Uhrzeit: MONO � RUN (ZB2).
Die CPU (ZB2) wird im laufenden Betrieb unter Spannung gezogen. Die CPU (ZB1)
läuft weiter und die Nachricht "MONO" erscheint auf der 7-Segmentanzeige. Im Pro-
gramm ELOP II NT erhält der Benutzer die Information des Statuswechsels mit
Datum und Uhrzeit: RUN � MONO (ZB1). Dies bedeutet, dass die SSPS vom
redundanten in den einfachen Betrieb mit der CPU (ZB1) übergegangen ist. Nach
Drücken des Buttons "OK" schließt sich das Fenster. Ist nur ein Ethernetkabel
vorhanden und steckt dieses in der Kommunikationskarte 2, fällt die
Datenübertragung zum OPC-Server aus. Wird die CPU (ZB1) wieder ge-steckt, ist
die Quittiertaste "ACK" auf ihr zu drücken. Die Karte fährt hoch und stellt automatisch
den redundanten Betrieb her. Beide 7 Segmentanzeigen auf den CPU's zeigen
"RUN" an. Im Programm ELOP II NT erhält der Benutzer die Information des
Statuswechsels mit Datum und Uhrzeit: MONO � RUN (ZB1).
5 Umgang mit der Steuerung
Studienarbeit von Michael Anders Seite 47
Um eine vollständige Redundanz aufzubauen, ist ein zweites Ethernetkabel von der
Kommunikationskarte 1 zum PC erforderlich. Im PC muß dann aber auch eine
weitere Netzwerkkarte eingebaut und im OPC-Server angemeldet werden. Fällt dann
irgendeine CPU aus, ist die Datenübertragung in jedem Fall sichergestellt. Dies kann
überprüft werden, indem nach Ziehen der CPU (ZB2) das Ethernetkabel von der
Kommunikationskarte 2 in die Kommunikationskarte 1 gesteckt wird. Die Daten-
übertragung wird dann wieder aufgenommen und die Visualisierung arbeitet normal.
Zum Überprüfen der sicherheitsgerichteten Steuerung des Magneten wird der
Portalkran in allen drei Achsen verfahren, der Magnet eingeschaltet und eine Last
daran gehängt. Bei Auftreten eines unzulässigen Zustands kann die SSPS alle
Ausgänge auf Null setzen. Dies kann im Controll-Panel über die Stop-Funktion
realisiert werden. Dabei sollen alle Ausgänge auf Null gesetzt werden. Der Magnet
bleibt eingeschaltet und die Last fällt nicht herunter. Die SSPS ist zum Starten über
die Funktion Heißstart wieder in den RUN-Modus zu bringen. Bei allen anderen Modi
wird der Magnet während dem Hochfahren der SSPS ausgeschaltet.
Das Ziehen einer E/A-Karte im laufenden Betrieb bewirkt keine Abschaltung der
SSPS. Die fehlerhafte Karte und/oder der fehlerhafte Kanal werden in beiden 7-
Segmentanzeigen der CPU's angezeigt.
Wird eine Spannungsversorgungskarte gezogen, gibt es keinen Alarm, keine
Fehleranzeige auf den 7-Segmentanzeigen der CPU's und keine Meldung im
Programm ELOP II NT.
Beim Ziehen der Kommunikationskarte ohne Ethernetkabel wird kein Fehler und
keine Meldung angezeigt. Nachdem sie wieder gesteckt ist, meldet sie sich
selbständig bei der CPU an.
Das Ziehen der Kommunikationskarte mit Ethernetkabel bewirkt eine Unterbrechung
der Datenübertragung. Der Portalkran kann nicht mehr über die Visualisierung
gefahren werden. Nachdem sie wieder gesteckt ist, meldet sie sich selbständig bei
der CPU an.
5 Umgang mit der Steuerung
Studienarbeit von Michael Anders Seite 48
Beim Entfernen des HSR-Schnittstellenkabels zwischen den Kommunikationskarten
ist keine Änderung während dem normalen Betrieb erkennbar. Das Kabel wird nur für
die Kommunikation zwischen den Karten bei redundanter Ethernet-Anbindung
benötigt.
Wird das RS232 Verbindungskabel zwischen den beiden CPU's entfernt, tritt im
normalen Betrieb kein Fehler auf. Befindet sich das Ethernetkabel bei einem
Download in der Kommunikationskarte 2, wird die CPU (ZB1) gestoppt und herunter-
geladen, während die CPU (ZB2) im Betrieb "MONO" verweilt und der Portalkran
ganz normal bedient werden kann. Befindet sich das Ethernetkabel jedoch in der
Kommunikationskarte 1, wird die Datenübertragung für die Zeitdauer des Downloads
der CPU (ZB1) unterbrochen. Die CPU (ZB1) geht danach selbständig in den RUN-
Modus über. Es ist auffällig, dass der Download immer nur an der CPU (ZB1)
vorgenommen wird.
Bei Entfernen des HSR-Schnittstellenkabels und des RS232 Verbindungskabels tritt
im normalen Betrieb kein Fehler auf. Das Durchführen eines Downloads geschieht
dann aber nur in die CPU (ZB1), dabei ist es unerheblich, in welcher Kommuni-
kationskarte sich das Ethernetkabel befindet.
7 Literaturverzeichnis
Studienarbeit von Michael Anders Seite 49
6 Ausblick
Das Programm zur Steuerung des Portalkranes kann im Bereich der Schrittkette
erweitert werden. Die Schrittkette könnte einen längeren Prozeß durchführen oder
die Funktion der Schrittkette kann um die Funktion des Abbruchs ergänzt werden.
Bei einer längeren Schrittkette muß geprüft werden, ob es möglich ist mehrere Tasks
auf der SSPS laufen zu lassen.
Von der Handhabung ist ELOP II NT sehr leicht zu bedienen, es ist übersichtlich und
alle Grundbausteine sind in Bibliotheken nach ihren Funktionen geordnet zu finden.
Für eine SSPS ist die Überwachung der Karten bezüglich der Spannungsversorgung
und der Kommunikation mit in das Meldesystem einzubeziehen. Es kann nicht sein,
dass eine Spannungsversorgungskarte ausfällt ohne es dem Benutzer zu melden.
Dass in der heutigen Zeit die gesteckten E/A-Karten noch selbst in die Schrank-
belegung einzutragen sind, sollte ebenfalls überdacht werden. Es sind bereits heute
Prozessleitsysteme auf dem Markt ( als Beispiel sei Delta V von Emmerson Process
Management genannt), welche die gesteckten E/A-Karten automatisch erkennen.
Die Überwachung der Ein- und Ausgänge sollte in einer späteren Studienarbeit
ebenfalls realisiert werden. Hierfür sind aber dafür geeignete Karten anzuschaffen.
Abschließend ist zu sagen, dass die SSPS H41qc-HS von der Firma HIMA ein für
den Einstieg geeignetes System ist. Die wichtigsten Funktionen zum Bedienen der
SSPS können binnen kürzester Zeit erlernt werden. Das Erstellen von Funktionen
und Funktionsbausteinen ist einfacher als in der S7-200 von Siemens.
7 Literaturverzeichnis
Studienarbeit von Michael Anders Seite 50
7 Literaturverzeichnis
[1] G.Strohrmann, Automatisierung verfahrenstechnischer Prozesse, Seite 13,
Herausgegeben vom Oldenbourg-Verlag im Jahr 2002, ISBN 3-486-27027-3
[2] G.Strohrmann, Automatisierung verfahrenstechnischer Prozesse, Seite 391,
Herausgegeben vom Oldenbourg-Verlag im Jahr 2002, ISBN 3-486-27027-3
[3] Funktionspläne und Grafiken entstanden durch Hardkopie von der Software
ELOP II NT Version 3.0 von der Firma HIMA Paul Hildebrandt GmbH + Co KG
[4] Stromlaufpläne erstellt mit EAGLE, Version 4.08r2
[5] Bilder aufgenommen mit dem Oszilloskop Tektronix TDS 210 mit der Inventar-
nummer ES MS5/97, überspielt mit dem Programm Tektronix RS232 von
Erich Haag
[6] Visualisierung durch Hardkopie von Software Wonderware InTouch Version
7,1,0,0921 der Wonderware Corporation
8 Abkürzungsverzeichnis
Studienarbeit von Michael Anders Seite 51
8 Abkürzungsverzeichnis
AS: Ablaufsprache
AUT: automatic (Betriebsart "Automatik")
AWL: Anweisungsliste
CPU: Central Processing Unit
DIN: Deutsches Institut für Normung
FBS: Funktionsbausteinsprache
KOP: Kontaktplan
LED: light-emitting-diode (Leuchtdiode)
LOC: local (Betriebsart "Vor Ort")
MAN: manual (Betriebsart "Manuell")
PAA: Prozessabbild der Ausgänge
PAE: Prozessabbild der Eingänge
PLS: Prozessleitsystem
PLT: Prozessleittechnik
SPS: speicherprogrammierbare Steuerung
SSPS : sicherheitsgerichtete SPS
ST: Strukturierter Text
ZB: Zentralbaugruppe
9 Abbildungsverzeichnis
Studienarbeit von Michael Anders Seite 52
9 Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1 Kartenbelegung des Gestells [3] .......................................................... 9
Abbildung 2 Parametrierung der Datenübertragung [3] ......................................... 11
Abbildung 3 Fenster von Schrank bearbeiten [3] ................................................... 12
Abbildung 4 Stromlaufplan der Platine [4].............................................................. 16
Abbildung 5 Stromlaufplan der Tableauerweiterung [4] ......................................... 17
Abbildung 6 Funktionsbaustein Mode [3] ............................................................... 19
Abbildung 7 Funktionsplan des FB Mode [3] ......................................................... 19
Abbildung 8 Funktionsbaustein Alarm [3]............................................................... 20
Abbildung 9 Funktionsplan des FB Alarm [3] ......................................................... 21
Abbildung 10 Funktionsbaustein Motor1 [3]........................................................... 22
Abbildung 11 Funktionsplan des FB Motor1 [3] ..................................................... 23
Abbildung 12 Funktionsbaustein Motor2 [3]........................................................... 24
Abbildung 13 Funktionsplan des FB Motor2 [3] ..................................................... 25
Abbildung 14 Funktionsbaustein Counter [3] ......................................................... 26
Abbildung 15 Funktionsplan des FB Counter [3].................................................... 26
Abbildung 16 Impulsverlauf beim langsam Fahren [5] ........................................... 27
Abbildung 17 Impulsverlauf beim schnellen Fahren [5].......................................... 27
Abbildung 18 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3] ............................. 32
Abbildung 19 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3] ............................. 33
Abbildung 20 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3] ............................. 34
Abbildung 21 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3] ............................. 35
Abbildung 22 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3] ............................. 36
Abbildung 23 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3] ............................. 37
Abbildung 24 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3] ............................. 38
Abbildung 25 Bedienung des Portalkranes über die Oberfläche von InTouch [6] .. 43
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 53
10 Anhang A
10.1 Protokoll Verbindungstest
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Mehrmaliges Betätigen des X-
Endlagenschalters
LED von Karte 1, Kanal 1 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des Y-
Endlagenschalters
LED von Karte 1, Kanal 2 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des Z-
Endlagenschalters
LED von Karte 1, Kanal 3 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des
Mikroschalters für Wagen
LED von Karte 1, Kanal 4 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des
Mikroschalters für Laufkatze
LED von Karte 1, Kanal 5 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des
Mikroschalters für Magnet
LED von Karte 1, Kanal 6 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Ein- und Aus-
schalten der Steuerspannung
LED von Karte 1, Kanal 7 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des
Anlagen-Aus-Tasters
LED von Karte 1, Kanal 8 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des
Tasters Kranbewegung links
LED von Karte 1, Kanal 9 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des
Tasters Kranbewegung rechts
LED von Karte 1, Kanal 10 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des
Tasters Kranbewegung vorne
LED von Karte 1, Kanal 11 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des
Tasters Kranbewegung hinten
LED von Karte 1, Kanal 12 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des
Tasters Kranbewegung auf
LED von Karte 1, Kanal 13 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des
Tasters Kranbewegung ab
LED von Karte 1, Kanal 14 muß
blinken
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 54
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Mehrmaliges Betätigen des
Schalters Magnet Ein / Aus
LED von Karte 1, Kanal 15 muß
blinken
Ja
Mehrmaliges Betätigen des
Tasters Quittierung
LED von Karte 1, Kanal 16 muß
blinken
Ja
Kurzzeitiges Forcen des Aus-
gangs von Karte 11, Kanal 1
Kran bewegt sich langsam nach
links
Ja
Kurzzeitiges Forcen des Aus-
gangs von Karte 11, Kanal 2
Kran bewegt sich langsam nach
rechts
Ja
Kurzzeitiges Forcen des Aus-
gangs von Karte 11, Kanal 3
Laufkatze bewegt sich langsam
nach vorne
Ja
Kurzzeitiges Forcen des Aus-
gangs von Karte 11, Kanal 4
Laufkatze bewegt sich langsam
nach hinten
Ja
Kurzzeitiges Forcen des Aus-
gangs von Karte 11, Kanal 5
Kette mit Magnet bewegt sich
langsam aufwärts
Ja
Kurzzeitiges Forcen des Aus-
gangs von Karte 11, Kanal 6
Kette mit Magnet bewegt sich
langsam abwärts
Ja
Kurzzeitiges Forcen des Aus-
gangs von Karte 11, Kanal 7
Magnet wird ein- und ausge-
schaltet
Ja
Kurzzeitiges Forcen der Aus-
gänge von Karte 11, Kanal
8+2
Kran bewegt sich schnell nach
rechts
Ja
Kurzzeitiges Forcen des Aus-
gangs von Karte 12, Kanal 5
LED Vor Ort geht an und aus Ja
Kurzzeitiges Forcen des Aus-
gangs von Karte 12, Kanal 6
LED Störung geht an und aus Ja
Kurzzeitiges Forcen der Aus-
gänge von Karte 12, Kanal 7
und Karte 11, Kanal 6
Kette mit Magnet bewegt sich
schnell nach unten
Ja
Kurzzeitiges Forcen der Aus-
gänge von Karte 12, Kanal 8
und Karte 11, Kanal 4
Laufkatze bewegt sich schnell
nach hinten
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 55
10.2 Testprotokoll FB Mode
Alle nicht genannten Ein- und Ausgänge sind und bleiben False.
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Alle Eingänge sind False FREE ist True Ja
FREE ist True, Sel_MAN wird
True, danach werden die and-
eren Eingänge ebenfalls auf
True gesetzt
MAN wird True und FREE wird
False
Ja
FREE ist True, Sel_AUT wird
True, danach werden die and-
eren Eingänge ebenfalls auf
True gesetzt
AUT wird True und FREE wird
False
Ja
FREE ist True, Sel_LOC wird
True, danach werden die and-
eren Eingänge ebenfalls auf
True gesetzt
LOC wird True und FREE wird
False
Ja
10.3 Testprotokoll FB Alarm
Alle nicht genannten Ein- und Ausgänge sind und bleiben False.
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Eingang Sig1 wechselt von
False auf True
Alarm1 wechselt mit der
Frequenz des Taktgenerators
zwischen False und True hin
und her
Ja
Sig1 bleibt True, Eingang Quit
wird True
Alarm1 geht dauerhaft in True
über
Ja
Eingang Quit wird False, Sig1
wird später ebenfalls False
Alarm1 wechselt auf False Ja
Eingang Sig1 wechselt von
False auf True
Alarm1 wechselt mit der
Frequenz des Taktgenerators
zwischen False und True hin
und her
Ja
Sig1 führt wieder 0-Signal be-
vor Quit True wird
Alarm1 wechselt auf False Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 56
10.4 Testprotokoll FB Motor1
Die Betriebsartenumschaltung des Funktionsbausteins Mode wurde bereits getestet.
Alle nicht genannten Ein- und Ausgänge sind und bleiben False.
Es erfolgt der Test des FB Motor1 in der Betriebsart MAN:
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
BIMETAL und LOCK sind
True, MAN_ON wird True
Ausgang OUT bleibt False Ja
BIMETAL und ALARM sind
True, MAN_ON wird True
Ausgang OUT bleibt False Ja
BIMETAL ist True, MAN_ON
wird True
Ausgang OUT wird True Ja
BIMETAL, OUT und RUN sind
True, LOCK wird True
Ausgang OUT und RUN
werden False
Ja
BIMETAL, OUT und RUN sind
True, BIMETAL wird anschlie-
ßend False
OUT und RUN werden False,
ERR und ALARM werden True.
Wenn BIMETAL erneut True,
wird ERR False
Ja
BIMETAL, OUT und RUN sind
True, MAN_OF wird True
Ausgang OUT und RUN
werden False
Ja
BIMETAL und OUT sind True,
RUN bleibt False
Nach der Zeit TIME1 wird OUT
zu False, ALARM wird True
Ja
BIMETAL, OUT und RUN sind
True, OUT wird False, RUN
bleibt True
Nach der Zeit TIME1 wird
ALARM und ERR zu True.
Wenn RUN False, wird ERR
ebenfalls False
Ja
ALARM ist True, QUIT wird
True
ALARM und ERR bleiben True Ja
ALARM und RUN sind True,
Quit wird True
ALARM und ERR bleiben True Ja
ALARM und BIMETAL sind
True, QUIT wird True
ALARM wird False Ja
Betriebsart MAN Eingänge AUT_ON, AUT_OF,
LOC_ON und LOC_OF sind
ohne Funktion
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 57
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
BIMETAL, OUT und RUN sind
True, Betriebsart MAN wird
zurückgenommen
OUT bleibt True bis es in einer
Betriebsart oder über LOCK
bzw. BIMETAL zurückgesetzt
wird
Ja
Diese Tabelle gilt in übertragener Weise auch für die Betriebsarten AUT und LOC.
Die Bezeichnung der Ein- und Ausgänge ändert sich dann von MAN_ON in AUT_ON
und so weiter.
10.5 Testprotokoll FB Motor2
Die Betriebsartenumschaltung des Funktionsbausteins Mode wurde bereits getestet.
Alle nicht genannten Ein- und Ausgänge sind und bleiben False.
Es erfolgt der Test des FB Motor2 in der Betriebsart MAN:
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
BIMETAL und LOCK sind
True, MAN_L wird True
Ausgang OUT_L bleibt False Ja
BIMETAL und ALARM sind
True, MAN_L wird True
Ausgang OUT_L bleibt False Ja
BIMETAL, OUT_R und RUN
sind True, MAN_L wird True
Ausgang OUT_L bleibt False
und OUT_R bleibt True
Ja
BIMETAL ist True, MAN_L
wird True
Ausgang OUT_L wird True Ja
BIMETAL, OUT_L und RUN
sind True, LOCK wird True
Ausgang OUT_L und RUN
werden False
Ja
BIMETAL, OUT_L und RUN
sind True, BIMETAL wird an-
schließend False
OUT_L und RUN werden False,
ERR und ALARM werden True.
Wenn BIMETAL erneut True,
wird ERR False
Ja
BIMETAL, OUT_L und RUN
sind True, MAN_OF wird True
Ausgang OUT_L und RUN
werden False
Ja
BIMETAL und OUT_L sind
True, RUN bleibt False
Nach der Zeit TIME1 wird
OUT_L zu False, ALARM wird
True
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 58
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
BIMETAL ist True, OUT_L
wird False, RUN bleibt True
Nach der Zeit TIME1 wird
ALARM und ERR True Wenn
RUN wieder False, wird ERR
ebenfalls False
Ja
ALARM ist True, QUIT wird
True
ALARM und ERR bleiben True Ja
ALARM und RUN sind True,
QUIT wird True
ALARM und ERR bleiben True Ja
ALARM und BIMETAL sind
True, QUIT wird True
ALARM wird False Ja
Betriebsart MAN Eingänge AUT_L, AUT_R,
AUT_OF, LOC_L, LOC_R und
LOC_OF sind ohne Funktion
Ja
BIMETAL, OUT_L und RUN
sind True, Betriebsart MAN
wird zurückgenommen
OUT_L und RUN werden False Ja
Diese Tabelle ist für den Ausgang OUT_L aufgestellt worden. Sie kann mit leichten
Änderungen der entsprechenden Variablen auch auf den Ausgang OUT_R über-
tragen werden.
Für die Betriebsarten AUT und LOC kann die Tabelle mit leichten Änderungen der
Variablen ebenfalls benutzt werden. Statt dem Eingang MAN_OF ist dann AUT_OF
zu benutzen und so weiter.
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 59
10.6 Testprotokoll FB Counter
Alle nicht genannten Ein- und Ausgänge sind und bleiben False.
Es erfolgt der Test des FB Counter:
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Nur Right ist True Es passiert nichts Ja
Nur Left ist True Es passiert nichts Ja
Left und Right sind True Es passiert nichts Ja
Nur Sensor ist True Es passiert nichts Ja
Right ist True und Sensor wird
True
Der Zähler wird um den Wert 1
erhöht
Ja
Left ist True und Sensor wird
True
Der Zähler wird um den Wert 1
niedriger
Ja
Left und Right sind True,
Sensor wird True
Zähler bleibt unverändert Ja
Reset ist True Zähler wird auf Null gesetzt,
andere Zählereingänge werden
blockiert
Ja
Right ist True, Sensor wird
True, dann Reset True
Zähler wird zuerst um 1 erhöht,
dann auf Null gesetzt
Ja
Left ist True, Sensor wird
True, dann Reset True
Zähler wird zuerst um 1 nie-
driger, dann auf Null gesetzt
Ja
Eingänge Right, Sensor und
Left sind True, Reset wird
True
Zähler geht auf Null zurück Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 60
10.7 Variablendeklaration
A0: Bool
A1: Bool
A10: Bool
A11: Bool
A12: Bool
A2: Bool
A3: Bool
A4: Bool
A5: Bool
A6: Bool
A7: Bool
A8: Bool
A9: Bool
Alarm_Magnet: Bool
Alarm_X: Bool
Alarm_Y: Bool
Alarm_Z: Bool
Alle_AUT: Bool
Alle_LOC: Bool
Anlagenaus: Bool
Anlagenaus_betätigt: Bool
Anlagenaus_Panel: Bool
Anlagenaus_PC: Bool
AUT_L_X: Bool
AUT_L_Y: Bool
AUT_L_Z: Bool
AUT_Magnet: Bool
AUT_R_X: Bool
AUT_R_Y: Bool
AUT_R_Z: Bool
AUT_X: Bool
AUT_Y: Bool
AUT_Z: Bool
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 61
Bimetall_Magnet: Bool
Bimetall_X: Bool
Bimetall_Y: Bool
Bimetall_Z: Bool
Endlage_X: Bool
Endlage_Y: Bool
Endlage_Z: Bool
FREE_Magnet: Bool
FREE_X: Bool
FREE_Y: Bool
FREE_Z: Bool
Grundstellung: Bool
Kette_aktiv: Bool
Kette_start: Bool
Kette_stop: Bool
Kette_weiter: Bool
LED_Störung: Bool
Links_X: Bool
Links_Y: Bool
Links_Z: Bool
LOC_L_X: Bool
LOC_L_Y: Bool
LOC_L_Z: Bool
LOC_Magnet: Bool
LOC_R_X: Bool
LOC_R_Y: Bool
LOC_R_Z: Bool
LOC_X: Bool
LOC_Y: Bool
LOC_Z: Bool
Magnet: Bool
Magnet_Loc: Bool
Magnet_Man: Bool
Magnet_Störung: Bool
MAN_Magnet: Bool
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 62
MAN_X: Bool
MAN_Y: Bool
MAN_Z: Bool
Quitt: Bool
Quitt_LOC: Bool
Quittierung: Bool
Rechts_X: Bool
Rechts_Y: Bool
Rechts_Z: Bool
Sel_AUT_Magn: Bool
Sel_AUT_X: Bool
Sel_AUT_Y: Bool
Sel_AUT_Z: Bool
Sel_LOC_Magn: Bool
Sel_LOC_X: Bool
Sel_LOC_Y: Bool
Sel_LOC_Z: Bool
Sel_MAN_Magn: Bool
Sel_MAN_X: Bool
Sel_MAN_Y: Bool
Sel_MAN_Z: Bool
Sensor_X: Bool
Sensor_Y: Bool
Sensor_Z: Bool
Startklar: Bool
Steuerspannung: Bool
Steuerspg_fehlt: Bool
Störung: Bool
Weiter: Bool
X_Ist: Integer
X_Soll: Integer
X_Soll2: Integer
X_Störung: Bool
Y_Ist: Integer
Y_Soll: Integer
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 63
Y_Soll2: Integer
Y_Störung: Bool
Z_Ist: Integer
Z_Soll: Integer
Z_Störung: Bool
Konstanten:
Name Wert Typ
Laufzeit_X T#25.0s Time
Laufzeit_Y T#14.0s Time
Laufzeit_Z T#12.0s Time
MAX_X 90 Integer
MAX_Y 38 Integer
MAX_Z 32 Integer
MIN 0 Integer
Verzögerungszeit T#2.0s Time
X_Soll1 20 Integer
Y_Soll1 10 Integer
Z_Soll1 30 Integer
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 64
10.8 Programmtest
Die Software wird nur anhand des Magneten und des Motors X getestet. Die anderen
beiden Motorsteuerungen sind von den Funktionsplänen her dem Motor X identisch.
10.8.1 Programmtest der Magnetsteuerung
Es erfolgt der Test der Magnetansteuerung in der Betriebsart FREE:
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Magnet ist ausgeschaltet, ein-
schaltversuch über Schalter
"Magnet ein" (Vor Ort)
Magnet bleibt aus, Kasten in
der Laufkatze bleibt Grün
Ja
Magnet ist eingeschaltet, aus-
schaltversuch über Schalter
"Magnet aus" (Vor Ort)
Magnet bleibt an, Kasten in der
Laufkatze bleibt Rot
Ja
Magnet ist ausgeschaltet, ein-
schaltversuch über Schalter
"Magnet ein" (Manuell)
Magnet bleibt aus, Kasten in
der Laufkatze bleibt Grün
Ja
Magnet ist eingeschaltet, aus-
schaltversuch über Schalter
"Magnet aus" (Manuell)
Magnet bleibt an, Kasten in der
Laufkatze bleibt Rot
Ja
Magnet ist eingeschaltet,
Taster "Anlagen-Aus" wird
betätigt
Magnet bleibt eingeschaltet
Textfeld "Anlagen-Aus betätigt"
blinkt Rot
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Anlagen-Aus betätigt"
leuchtet Grün
Ja
Magnet ist eingeschaltet,
Bimetall Magnet löst aus
Kasten des Magneten wechselt
die Farbe von Rot auf Grün,
Textfeld "Störung Magnet"
blinkt Rot
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Störung Magnet"
leuchtet Rot
Ja
Bimetall Magnet wird gesetzt,
"Alarmquittierung" betätigt
Textfeld "Störung Magnet"
leuchtet Grün
Ja
Magnet ist eingeschaltet,
Steuerspannung fällt aus
Magnet schaltet ab, Kasten in
der Laufkatze wird Grün,
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 65
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" blinkt Rot
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" leuchtet Rot
Ja
Steuerspannung kehrt zurück Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" leuchtet Grün
Ja
Magnet ist eingeschaltet, es
tritt eine Störung in einem
Motor auf
Magnet bleibt eingeschaltet das
entsprechende Textfeld des
Motors blinkt rot, solange eine
Störung anliegt kann der Kran
nicht verändert werden
Ja
Es erfolgt der Test der Magnetansteuerung in der Betriebsart MAN:
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Magnet ist ausgeschaltet, ein-
schaltversuch über Schalter
"Magnet ein" (Vor Ort)
Magnet bleibt aus, Kasten in
der Laufkatze bleibt Grün
Ja
Magnet ist eingeschaltet, aus-
schaltversuch über Schalter
"Magnet aus" (Vor Ort)
Magnet bleibt an, Kasten in der
Laufkatze bleibt Rot
Ja
Magnet ist ausgeschaltet, ein-
schaltversuch über Schalter
"Magnet ein" (Manuell)
Magnet wird eingeschaltet,
Kasten in der Laufkatze wech-
selt die Farbe von Grün auf Rot
Ja
Magnet ist eingeschaltet, aus-
schaltversuch über Schalter
"Magnet aus" (Manuell)
Magnet wird ausgeschaltet,
Kasten in der Laufkatze wech-
selt die Farbe von Rot auf Grün
Ja
Magnet ist eingeschaltet,
Schalter "Anlagen-Aus" wird
betätigt
Magnet bleibt eingeschaltet
Textfeld "Anlagen-Aus betätigt"
blinkt rot, Magnet bei allen an-
liegenden Störungen nicht mehr
veränderbar
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld leuchtet Grün, Schalter
„Magnet Ein / Aus“ ändert den
Magneten
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 66
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Magnet ist eingeschaltet
Bimetall Magnet löst aus
Kasten in der Laufkatze wech-
selt die Farbe von Rot auf
Grün, Textfeld "Störung
Magnet" blinkt Rot, Schalter
"Magnet Ein / Aus" ohne
Funktion
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Störung Magnet"
leuchtet Rot, Schalter "Magnet
Ein / Aus" ohne Funktion
Ja
Bimetall Magnet wird gesetzt,
"Alarmquittierung" betätigt
Textfeld leuchtet Grün, Schalter
"Magnet Ein / Aus" ändert den
Magneten
Ja
Magnet ist eingeschaltet, es
tritt eine Störung in einem
Motor auf
Magnet bleibt eingeschaltet das
entsprechende Textfeld des
Motors blinkt Rot, solange eine
Störung anliegt kann der Kran
nicht verändert werden
Ja
Magnet ist eingeschaltet,
Steuerspannung fällt aus
Magnet schaltet ab, Kasten in
der Laufkatze wechselt die
Farbe von Rot auf Grün, Text-
feld "Steuerspannung ausge-
fallen" blinkt Rot, Schalter
"Magnet Ein / Aus" ohne
Funktion
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" leuchtet Rot
Ja
Steuerspannung kehrt zurück Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" leuchtet Grün
Ja
Kran steht in der Grundstel-
lung, Textfeld "Grundstellung"
leuchtet Grün, Magnet wird
eingeschaltet
Textfeld "Grundstellung" wird
grau, Kasten in der Laufkatze
wechselt die Farbe von Grün
auf Rot
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 67
Der Test der Magnetansteuerung in der Betriebsart LOC (Vor Ort) ergibt die gleiche
Tabelle wie für die Betriebsart MAN. Der Schalter "Magnet Ein / Aus" funktioniert nur,
wenn alle Aktoren auf der Betriebsart LOC (Vor Ort) stehen.
Es erfolgt der Test der Magnetansteuerung in der Betriebsart AUT:
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Magnet ist ausgeschaltet, ein-
schaltversuch über Schalter
"Magnet ein" (Vor Ort)
Magnet bleibt aus, Kasten in
der Laufkatze bleibt Grün
Ja
Magnet ist eingeschaltet, aus-
schaltversuch über Schalter
"Magnet aus" (Vor Ort)
Magnet bleibt an, Kasten in der
Laufkatze bleibt Rot
Ja
Magnet ist ausgeschaltet, ein-
schaltversuch über Schalter
"Magnet ein" (Manuell)
Magnet bleibt aus, Kasten in
der Laufkatze bleibt Grün
Ja
Magnet ist eingeschaltet, aus-
schaltversuch über Schalter
"Magnet aus" (Manuell)
Magnet bleibt an, Kasten in der
Laufkatze bleibt Rot
Ja
Magnet ist eingeschaltet,
Taster "Anlagen-Aus" wird
betätigt
Magnet bleibt eingeschaltet
Textfeld "Anlagen-Aus betätigt"
blinkt Rot, Magnet bei allen an-
liegenden Störungen nicht ver-
änderbar
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Anlagen-Aus betätigt"
leuchtet Grün, Magnet wieder
veränderbar
Ja
Magnet ist eingeschaltet,
Bimetall Magnet löst aus
Kasten in der Laufkatze wech-
selt die Farbe von Rot auf
Grün, Textfeld "Störung
Magnet" blinkt Rot, Magnet
nicht einschaltbar
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Störung Magnet"
leuchtet Rot, Magnet nicht
einschaltbar
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 68
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Bimetall Magnet wird gesetzt,
"Alarmquittierung" betätigt
Textfeld "Störung Magnet"
leuchtet Grün, Magnet reagiert
auf Ein- / Ausschaltbefehle
Ja
Magnet ist eingeschaltet, es
tritt eine Störung in einem
Motor auf
Magnet bleibt eingeschaltet das
entsprechende Textfeld des
Motors blinkt rot, solange eine
Störung anliegt kann der Kran
nicht verändert werden
Ja
Magnet ist eingeschaltet,
Steuerspannung fällt aus
Magnet schaltet ab, Kasten in
der Laufkatze wechselt die
Farbe von Rot auf Grün,
Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" blinkt Rot
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" leuchtet Rot
Ja
Steuerspannung kehrt zurück Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" leuchtet Grün
Ja
Kran steht in Grundstellung,
Textfeld "Grundstellung"
leuchtet Grün, Magnet wird
eingeschaltet
Textfeld "Grundstellung" wird
grau, Kasten in der Laufkatze
wechselt die Farbe von Grün
auf Rot
Ja
Textfeld "Schrittkette startklar"
leuchtet
Wenn Portalkran in Grundstel-
lung, keine Störung anliegt, alle
Aktoren in Betriebsart AUT sind
Ja
Schrittkette starten Wenn Textfeld "Schrittkette
startklar" leuchtet und Button
"Schrittkette starten" gedrückt
wird
Ja
Schrittkette wurde gestartet,
keine Störung, keine Änder-
ung der Betriebsarten
Schrittkette läuft durch, Textfeld
"Schrittkette startklar" leuchtet
Grün
Ja
Schrittkette aktiv, Magnet ein-
geschaltet, Bimetall Magnet
Schrittkette bleibt stehen,
Magnet wird ausgeschaltet,
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 69
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
löst aus Kasten in der Laufkatze wech-
selt Farbe von Rot auf Grün.
Textfeld "Störung Magnet"
blinkt Rot, Kran reagiert über-
haupt nicht mehr
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Störung Magnet"
leuchtet Rot, Kran reagiert
überhaupt nicht mehr
Ja
Bimetall Magnet wird gesetzt,
"Alarmquittierung" betätigt
Textfeld "Störung Magnet"
leuchtet Grün, Magnet bleibt
ausgeschaltet, Schrittkette läuft
nicht weiter, obwohl keine Stör-
ungen anliegen und alle
Aktoren auf AUT stehen
Ja
Magnet wird über Betriebsart
MAN eingeschaltet, dann
Wechsel in Betriebsart AUT
Schrittkette läuft weiter Ja
Schrittkette aktiv, Magnet ist
eingeschaltet, "Anlagen-Aus"
betätigt
Schrittkette hält an, Magnet
bleibt eingeschaltet, Kran bleibt
unveränderbar in dieser Posi-
tion, Textfeld "Anlagen-Aus
betätigt" blinkt Rot
Ja
<Alarmquittierung> betätigt Schrittkette läuft weiter, Text-
feld "Anlagen-Aus betätigt"
leuchtet Grün
Ja
Schrittkette aktiv, Magnet ist
eingeschaltet, Steuer-
spannung fällt aus
Schrittkette hält an, Magnet
wird ausgeschaltet, Kasten in
der Laufkatze wechselt Farbe
von Rot auf Grün, Kran bleibt
unveränderbar in dieser Posi-
tion, Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" blinkt Rot
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 70
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
<Alarmquittierung> betätigt Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" leuchtet Rot, Kran
bleibt unveränderbar in dieser
Position
Ja
Steuerspannung kehrt zurück Magnet bleibt ausgeschaltet,
Schrittkette läuft nicht weiter,
obwohl keine Störung anliegt
und alle Aktoren auf AUT
stehen.
Magnet wird über Betriebsart
MAN eingeschaltet, dann
Wechsel in Betriebsart AUT
Schrittkette läuft weiter Ja
Schrittkette aktiv, Magnet ist
eingeschaltet, "Schrittkette
anhalten" wird betätigt
Schrittkette hält an, Kran bleibt
in dieser Position, Textfeld
"Schrittkette gestoppt" leuchtet
Rot, Kran kann in anderen
Betriebsarten beliebig verfahren
werden
Ja
Schrittkette gestoppt, Position
und Magnet sind unverändert,
"Schrittkette weiterfahren"
betätigt
Schrittkette läuft weiter, Text-
feld "Schrittkette gestoppt" wird
grau
Ja
Schrittkette gestoppt, Position
und Magnet verändert,
Schrittkette soll weiterfahren
Kran muß in die zuletzt an-
gefahrene Position gebracht
werden, alle Aktoren auf AUT,
keine Störung, "Schrittkette
weiterfahren" betätigen
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 71
10.8.2 Programmtest der Motorsteuerung
Es erfolgt der Test der Motorsteuerung in der Betriebsart FREE:
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Portalkran befindet sich in
Grundstellung
Textfeld „Grundstellung“
leuchtet Grün
Ja
Kran in Grundstellung,
Eingabe einer Position in X-
Richtung
Kran bleibt unverändert, Text-
feld „Grundstellung“ leuchtet
Grün
Ja
Kran in Grundstellung, Taster
„Kranbewegung rechts“
betätigt
Kran bleibt unverändert, Text-
feld „Grundstellung“ leuchtet
Grün
Ja
Kran in Grundstellung, Taster
„Kranbewegung links“ betätigt
Kran bleibt unverändert, Text-
feld „Grundstellung“ leuchtet
Grün
Ja
Portalkran in Grundstellung,
Bimetall Motor X löst aus
Textfeld „Grundstellung“
leuchtet Grün, Textfeld
„Störung Motor X“ blinkt Rot
Portalkran reagiert überhaupt
nicht mehr
Ja
„Alarmquittierung“ betätigt Textfeld „Grundstellung“
leuchtet Grün, Textfeld
„Störung Motor X“ leuchtet Rot,
Portalkran reagiert überhaupt
nicht mehr
Ja
Bimetall Motor X gesetzt,
„Alarmquittierung“ betätigt
Textfeld „Grundstellung“
leuchtet Grün, Textfeld
„Störung Motor X“ leuchtet
Grün, Portalkran reagiert
normal
Ja
Portalkran in Grundstellung,
„Anlagen-Aus“ betätigt
Textfeld „Grundstellung“
leuchtet Grün, Textfeld
„Anlagen-Aus betätigt“ blinkt
Rot, Portalkran reagiert über-
haupt nicht mehr
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 72
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
„Alarmquittierung“ betätigt Textfeld „Grundstellung“
leuchtet Grün, Textfeld
„Anlagen-Aus betätigt“ leuchtet
Grün, Portalkran reagiert
normal
Ja
Portalkran in Grundstellung,
Steuerspannung fällt aus
Textfeld „Grundstellung“
leuchtet Grün, Textfeld „Steuer-
spannung ausgefallen“ blinkt
Rot, Portalkran reagiert über-
haupt nicht mehr
Ja
„Alarmquittierung“ betätigt Textfeld „Grundstellung“
leuchtet Grün, Textfeld
„Steuerspannung ausge-fallen“
leuchtet Rot, Portal-kran
reagiert überhaupt nicht mehr
Ja
Steuerspannung kehrt zurück Textfeld „Grundstellung“
leuchtet Grün, Textfeld „Steuer-
spannung ausgefallen“ leuchtet
Grün, Portalkran reagiert
normal
Ja
Motor X läuft, Wechsel in eine
andere Betriebsart
Motor X wird ausgeschaltet Ja
Es erfolgt der Test der Motorsteuerung in der Betriebsart MAN:
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Portalkran in Grundstellung,
Eingabe einer X-Position
innerhalb der Grenzen
Textfeld "Grundstellung" wird
grau, Portalkran fährt diese X-
Position an
Ja
Portalkran nicht in Grundstel-
lung, Eingabe der Position
X = 0
Portalkran fährt bis an den X-
Endlagenschalter, Textfeld
"Grundstellung" leuchtet Grün
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 73
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Portalkran in Grundstellung,
Eingabe einer X-Position
oberhalb der Grenze
Portalkran fährt die maximale
Position auf der X-Achse an,
Textfeld "Grundstellung" wird
grau
Ja
Motor X dreht links oder
rechts herum, Bimetall Motor
X löst aus
Motor X ausgeschaltet, Portal-
kran bleibt unveränderbar in
dieser Position stehen, Textfeld
"Störung Motor X" blinkt Rot
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Störung Motor X"
leuchtet Rot, Portalkran bleibt
unveränderbar in dieser
Position stehen
Ja
Bimetall Motor X gesetzt,
"Alarmquittierung" betätigt
Portalkran fährt die eingege-
bene Position an, Textfeld
"Störung Motor X" leuchtet Rot
Ja
Motor X dreht links oder
rechts herum, "Anlagen-Aus"
betätigt
Motor X ausgeschaltet, Portal-
kran bleibt unveränderbar in
dieser Position stehen, Textfeld
"Anlagen-Aus betätigt" blinkt
Rot
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Portalkran fährt die eingege-
bene Position an, Textfeld
"Anlagen-Aus betätigt" leuchtet
Grün
Ja
Motor X dreht links oder
rechts herum, Steuerspan-
nung fällt aus
Motor X ausgeschaltet, Portal-
kran bleibt unveränderbar in
dieser Position stehen, Textfeld
"Steuerspannung ausgefallen"
blinkt Rot, Textfeld "Grundstel-
lung" leuchtet Grün
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" leuchtet Rot, Text-
feld "Grundstellung" leuchtet
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 74
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Grün, Portalkran reagiert über-
haupt nicht mehr
Steuerspannung kehrt zurück Portalkran fährt die eingege-
bene Position an, Textfeld
"Steuerspannung ausgefallen"
leuchtet Grün, Textfeld "Grund-
stellung" wird grau
Ja
Portalkran nicht in Grundstel-
lung, Motor X ausgeschaltet,
Betriebsart FREE, X-Position
= 0, Betriebsartanwahl MAN
Betriebsart MAN, alte X-
Position wird mit der neuen X-
Position überschrieben, Portal-
kran bleibt in dieser Position
Ja
Es erfolgt der Test der Motorsteuerung in der Betriebsart LOC:
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Portalkran über Taster vor Ort
steuerbar
Nur, wenn alle Aktoren auf der
Betriebsart LOC stehen LED
„Vor Ort“ leuchtet
Ja
Portalkran in Grundstellung,
Taster „Kranbewegung links“
betätigt
Bewegung des Portalkrans
nach links nicht möglich, Text-
feld „Grundstellung“ leuchtet
Grün
Ja
Portalkran in Grundstellung,
Taster „Kranbewegung rechts“
betätigt
Textfeld „Grundstellung“ wird
grau, Portalkran bewegt sich
nach rechts bis Taster losge-
lassen wird, bei erreichen von
X_max bleibt der Portalkran
stehen
Ja
Portalkran in Position X_max,
Taster „Kranbewegung rechts“
betätigt
Portalkran bleibt stehen Ja
Portalkran in Position X_max,
Taster „Kranbewegung links“
betätigt
Portalkran bewegt sich nach
links bis Taster losgelassen
wird, bei erreichen des X-
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 75
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Endlagenschalters bleibt der
Portalkran stehen
Motor X dreht links oder
rechts herum, Bimetall Motor
X löst aus
Motor X ausgeschaltet, Portal-
kran bleibt unveränderbar in
dieser Position stehen, Textfeld
"Störung Motor X" blinkt Rot
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Störung Motor X"
leuchtet Rot, Portalkran bleibt
unveränderbar in dieser Posi-
tion stehen
Ja
Bimetall Motor X gesetzt,
"Alarmquittierung" betätigt
Portalkran fährt die eingege-
bene Position an, Textfeld "Stö-
rung Motor X" leuchtet Grün
Ja
Motor X dreht links oder
rechts herum, "Anlagen-Aus"
betätigt
Motor X ausgeschaltet, Portal-
kran bleibt unveränderbar in
dieser Position stehen, Textfeld
"Anlagen-Aus betätigt" blinkt
Rot
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Portalkran fährt die eingege-
bene Position an, Textfeld
"Anlagen-Aus betätigt" leuchtet
Grün
Ja
Motor X dreht links oder
rechts herum, Steuer-
spannung fällt aus
Motor X ausgeschaltet, Portal-
kran bleibt unveränderbar in
dieser Position stehen, Textfeld
"Steuerspannung ausgefallen"
blinkt Rot, Textfeld "Grund-
stellung" leuchtet Grün
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Steuerspannung aus-
gefallen" leuchtet Rot, Textfeld
"Grundstellung" leuchtet Grün,
Portalkran reagiert überhaupt
nicht mehr
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 76
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Steuerspannung kehrt zurück Portalkran fährt die eingege-
bene Position an, Textfeld
"Steuerspannung ausgefallen"
leuchtet Grün, Textfeld "Grund-
stellung" wird grau
Ja
Eingabe einer X-Position Portalkran bleibt in seiner
jetzigen Position
Ja
Es erfolgt der Test der Motorsteuerung in der Betriebsart AUT:
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Portalkran in Grundstellung,
Motor X ist ausgeschaltet,
Eingabe einer X-Position
Portalkran bleibt in seiner
jetzigen Position, Textfeld
„Grundstellung“ leuchtet Grün
Ja
Portalkran in Grundstellung,
Motor X ist ausgeschaltet,
Taster „Kranbewegung rechts“
betätigt
Portalkran bleibt in seiner
jetzigen Position, Textfeld
„Grundstellung“ leuchtet Grün
Ja
Portalkran in Position X_max,
Motor X ist ausgeschaltet,
Taster „Kranbewegung links“
betätigt
Portalkran bleibt in seiner
jetzigen Position, Textfeld
„Grundstellung“ ist grau
Ja
Motor X dreht links oder
rechts herum, Taster
"Anlagen-Aus" wird betätigt
Motor X ausgeschaltet, Portal-
kran bleibt unveränderbar in
dieser Position stehen, Textfeld
"Anlagen-Aus betätigt" blinkt
Rot
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Portalkran fährt die eingege-
bene Position an, Textfeld
"Anlagen-Aus betätigt" leuchtet
Grün
Ja
Motor X dreht links oder
rechts herum, Bimetall Motor
X löst aus
Motor X ausgeschaltet, Portal-
kran bleibt unveränderbar in
dieser Position stehen, Textfeld
"Störung Motor X" blinkt Rot
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 77
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Störung Motor X"
leuchtet Rot, Portalkran bleibt
unveränderbar in dieser Posi-
tion stehen
Ja
Bimetall Motor X wird gesetzt,
"Alarmquittierung" betätigt
Portalkran fährt die eingege-
bene Position an, Textfeld
"Störung Motor X" leuchtet
Grün
Ja
Motor X dreht links oder
rechts herum, Steuerspan-
nung fällt aus
Motor X ausgeschaltet, Portal-
kran bleibt unveränderbar in
dieser Position stehen, Textfeld
"Steuerspannung ausgefallen"
blinkt Rot, Textfeld "Grundstel-
lung" leuchtet Grün
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Steuerspannung aus-
gefallen" leuchtet Rot, Portal-
kran bleibt unveränderbar in
dieser Position stehen
Ja
Steuerspannung kehrt zurück Portalkran fährt die eingege-
bene Position an, Textfeld
"Steuerspannung ausgefallen"
leuchtet Grün, Textfeld "Grund-
stellung" wird grau
Ja
Kran steht in Grundstellung,
Textfeld "Grundstellung"
leuchtet Grün, Motor X dreht
rechts herum
Textfeld "Grundstellung" wird
grau, Graphik des Portalkranes
bewegt sich nach rechts
Ja
Textfeld "Schrittkette startklar"
leuchtet
Wenn Portalkran in Grundstel-
lung, keine Störung anliegt und
alle Aktoren in Betriebsart AUT
sind
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 78
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Schrittkette starten Wenn Textfeld "Schrittkette
startklar" leuchtet und Button "
Schrittkette starten" gedrückt
wird
Ja
Schrittkette wurde gestartet,
keine Störung, keine Änder-
ung der Betriebsarten
Schrittkette läuft durch, Textfeld
"Schrittkette startklar" leuchtet
Grün
Ja
Schrittkette aktiv, Motor X
dreht links oder rechts herum,
Bimetall Motor X löst aus
Schrittkette bleibt stehen, Motor
X wird ausgeschaltet, Textfeld
"Störung Motor X" blinkt Rot,
Portalkran reagiert überhaupt
nicht mehr
Ja
"Alarmquittierung" betätigt Textfeld "Störung Motor X"
leuchtet Rot, Kran reagiert
überhaupt nicht mehr
Ja
Bimetall Motor X wird gesetzt,
"Alarmquittierung" betätigt
Textfeld "Störung Motor X"
leuchtet Grün, Portalkran
bewegt sich weiter, Schrittkette
läuft weiter
Ja
Schrittkette aktiv, Motor X
dreht links oder rechts herum,
"Anlagen-Aus" betätigt
Schrittkette hält an, Motor X
wird ausgeschaltet, Kran bleibt
unveränderbar in dieser Posi-
tion, Textfeld "Anlagen-Aus
betätigt" blinkt Rot
Ja
<Alarmquittierung> betätigt Portalkran bewegt sich weiter,
Schrittkette läuft weiter, Text-
feld "Anlagen-Aus betätigt"
leuchtet Grün
Ja
Schrittkette aktiv, Motor X
dreht links oder rechts herum,
Steuerspannung fällt aus
Schrittkette hält an, Motor X
wird ausgeschaltet, Kran bleibt
unveränderbar in dieser Posi-
tion, Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" blinkt Rot
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 79
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
<Alarmquittierung> betätigt Textfeld "Steuerspannung
ausgefallen" leuchtet Rot, Kran
bleibt unveränderbar in dieser
Position
Ja
Steuerspannung kehrt zurück Portalkran bewegt sich weiter,
Schrittkette läuft weiter, Text-
feld "Steuerspannung ausge-
fallen" leuchtet Grün
Ja
Schrittkette aktiv, Motor X
dreht links oder rechts herum,
"Schrittkette anhalten" wird
betätigt
Schrittkette hält an, Kran bleibt
in dieser Position, Textfeld
"Schrittkette gestoppt" leuchtet
Rot, Portalkran kann in anderen
Betriebsarten beliebig verfahren
werden
Ja
Schrittkette gestoppt, Position
und Magnet sind unverändert,
"Schrittkette weiterfahren"
betätigt
Schrittkette läuft weiter, Text-
feld "Schrittkette gestoppt" wird
grau
Ja
Schrittkette gestoppt, Position
und Magnet verändert, Schritt-
kette soll weiterfahren
Kran muß in die zuletzt ange-
fahrene Position gebracht
werden, alle Aktoren auf AUT,
keine Störung, "Schrittkette
weiterfahren" betätigen
Ja
10 Anhang A
Studienarbeit von Michael Anders Seite 80
Abschaltungen die in jeder Betriebsart der Motorsteuerung gelten:
Funktion Akzeptanzkriterium O.K. Nicht O.K.
Portalkran braucht für die
Strecke Grundstellung nach
X_max bzw. X_max nach
Grundstellung länger als be-
rechnet
Nach überschreiten der Laufzeit
wird Motor X ausgeschaltet,
Textfeld "Störung Motor X"
blinkt Rot
Ja
Portalkran bleibt am Ende der
X-Strecke nicht stehen, da der
Zähler abweicht
Nach 2 s schaltet sich der
Motor X ab, da keine Rück-
meldung über den Sensor X
erfolgt, Textfeld " Störung Motor
X" blinkt Rot
Ja
Zählerabgleich bei erreichen
des X-Endlagenschalters
schlägt fehl
Motor X wird dann ausge-
schaltet, es erfolgt eine Stör-
ungsmeldung, Textfeld
"Störung Motor X" blinkt Rot,
Zähler muß von Hand auf Null
gesetzt werden