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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

HIMA Facharbeit

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Page 1: HIMA Facharbeit

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

Page 2: HIMA Facharbeit

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.

Page 3: HIMA Facharbeit

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

Page 4: HIMA Facharbeit

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

Page 5: HIMA Facharbeit

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

Page 6: HIMA Facharbeit

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

Page 7: HIMA Facharbeit

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.

Page 8: HIMA Facharbeit

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.

Page 9: HIMA Facharbeit

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.

Page 10: HIMA Facharbeit

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.

Page 11: HIMA Facharbeit

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

Page 12: HIMA Facharbeit

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)

Page 13: HIMA Facharbeit

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.

Page 14: HIMA Facharbeit

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.

Page 15: HIMA Facharbeit

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.

Page 16: HIMA Facharbeit

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

Page 17: HIMA Facharbeit

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

Page 18: HIMA Facharbeit

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

Page 19: HIMA Facharbeit

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.

Page 20: HIMA Facharbeit

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

Page 21: HIMA Facharbeit

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.

Page 22: HIMA Facharbeit

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.

Page 23: HIMA Facharbeit

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

Page 24: HIMA Facharbeit

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.

Page 25: HIMA Facharbeit

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

Page 26: HIMA Facharbeit

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.

Page 27: HIMA Facharbeit

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

Page 28: HIMA Facharbeit

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.

Page 29: HIMA Facharbeit

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.

Page 30: HIMA Facharbeit

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]

Page 31: HIMA Facharbeit

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.

Page 32: HIMA Facharbeit

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

Page 33: HIMA Facharbeit

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.

Page 34: HIMA Facharbeit

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.

Page 35: HIMA Facharbeit

4 Steuerung des Portalkranes

Studienarbeit von Michael Anders Seite 32

4.4 Programmbaustein Kran

Abbildung 18 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]

Page 36: HIMA Facharbeit

4 Steuerung des Portalkranes

Studienarbeit von Michael Anders Seite 33

Abbildung 19 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]

Page 37: HIMA Facharbeit

4 Steuerung des Portalkranes

Studienarbeit von Michael Anders Seite 34

Abbildung 20 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]

Page 38: HIMA Facharbeit

4 Steuerung des Portalkranes

Studienarbeit von Michael Anders Seite 35

Abbildung 21 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]

Page 39: HIMA Facharbeit

4 Steuerung des Portalkranes

Studienarbeit von Michael Anders Seite 36

Abbildung 22 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]

Page 40: HIMA Facharbeit

4 Steuerung des Portalkranes

Studienarbeit von Michael Anders Seite 37

Abbildung 23 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]

Page 41: HIMA Facharbeit

4 Steuerung des Portalkranes

Studienarbeit von Michael Anders Seite 38

Abbildung 24 Funktionsplan des Programmbausteins Kran [3]

Page 42: HIMA Facharbeit

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.

Page 43: HIMA Facharbeit

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.

Page 44: HIMA Facharbeit

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.

Page 45: HIMA Facharbeit

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

Page 46: HIMA Facharbeit

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]

Page 47: HIMA Facharbeit

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.

Page 48: HIMA Facharbeit

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.

Page 49: HIMA Facharbeit

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).

Page 50: HIMA Facharbeit

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.

Page 51: HIMA Facharbeit

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.

Page 52: HIMA Facharbeit

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.

Page 53: HIMA Facharbeit

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

Page 54: HIMA Facharbeit

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

Page 55: HIMA Facharbeit

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

Page 56: HIMA Facharbeit

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

Page 57: HIMA Facharbeit

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

Page 58: HIMA Facharbeit

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

Page 59: HIMA Facharbeit

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

Page 60: HIMA Facharbeit

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

Page 61: HIMA Facharbeit

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.

Page 62: HIMA Facharbeit

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

Page 63: HIMA Facharbeit

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

Page 64: HIMA Facharbeit

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

Page 65: HIMA Facharbeit

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

Page 66: HIMA Facharbeit

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

Page 67: HIMA Facharbeit

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

Page 68: HIMA Facharbeit

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

Page 69: HIMA Facharbeit

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

Page 70: HIMA Facharbeit

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

Page 71: HIMA Facharbeit

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

Page 72: HIMA Facharbeit

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

Page 73: HIMA Facharbeit

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

Page 74: HIMA Facharbeit

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

Page 75: HIMA Facharbeit

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

Page 76: HIMA Facharbeit

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

Page 77: HIMA Facharbeit

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

Page 78: HIMA Facharbeit

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

Page 79: HIMA Facharbeit

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

Page 80: HIMA Facharbeit

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

Page 81: HIMA Facharbeit

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

Page 82: HIMA Facharbeit

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

Page 83: HIMA Facharbeit

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