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Praktikum Automatisierungstechnik I und II mit Technologiemodell Spindelantrieb zum Einstieg in CoDeSys2

Im Technologiemodell Spindelantrieb bewegt eine motorisch angetriebene Gewindespindel einen Schlitten. Die Wegpositionen werden sowohl digital als auch analog erfasst. Mit einem Busklemmensystem WAGO-I/O-750 mit Ethernet Controller 841 werden eine Reihe von Funktionen realisiert und dabei die Inhalte des Kurses 2 x 40h Grundlagen der Automatisierungstechnik trainiert.

Das Praktikum beschränkt sich dabei auf Teilgebiete der PLC (SPS) – Technik einschließlich einfacher Vernetzungen. Durch Lösung typischer Probleme werden grundlegende Methoden der Automatisierungstechnik erarbeitet. Hierzu gehören:

  • Anwendung binärer Logik in der Steuerungstechnik
  • Speichern und Triggern binärer Signale
  • Steuerung mit Zeitgliedern (Timer)
  • Steuerung mit Vor- und Rückwärtszählern
  • Einsatz einfachster Schaltnetze und Schaltwerke
  • Erstellung, Transfer und Auswertung binärer, digitaler und analoger Signale im Kontext mit geeigneten Datenformaten
  • Einfachste Rechenoperationen in der Automatisierungstechnik

Die Aufgaben werden mit PLC-Software bearbeitet, welche Lösungen möglichst nahe an den Vorgaben von IEC 61131-3 erlaubt. Üblicherweise beginnt der Einsteiger gern mit der Funktionsbaustein-Sprache (FUP). Das Bemühen sollte aber stets dahin gehen, sich in der Sprache Anweisungsliste (AWL) und besser noch in Strukturiertem Text (ST) zu üben.

Die Aufgaben bauen aufeinander auf. Grundsätzlich soll stets versucht werden, bereits gelöste Teilprobleme in weiterführende Programme einzubinden.

Die Vorübungen 3.1 bis 3.3 sowie die Aufgabe 3.4 sind zunächst geeignet, neben einigen grundlegenden oben aufgeführte Methoden das Verständnis für strukturierte Programmierung mit Programmorganisationseinheiten (POE), für deren Zusammenwirken und für die zyklische Programmbearbeitung zu erarbeiten. Wesentliche Überlegung ist stets die Festlegung des Typs der Variablen. Ergebnis ist ein Projekt „Spindelantrieb“ mit Struktur und Funktion gemäß Aufgabe 3.4

In Aufgabe 3.5 wird die Wegposition durch Zählen von Inkrementen erfasst. Hierbei wird die Problematik einer relativen Wegmessung erfahren. Die Aufgabe zielt weiter darauf ab, in einem bestehenden Projekt gezielt Änderungen und Ergänzungen vorzunehmen. Dazu sollte das Projekt „Spindelantrieb“ unter dem neuen Namen „Spindelantrieb_Impulszaehlung“ abgespeichert werden, um es danach mit der POE „Funktion_3“ zu ergänzen. Ein Teilproblem ist die Vorgabe und Anzeige von Integerwerten mit einer integrierten Visualisierung.

In Aufgabe 3.6 wird der Umgang mit parametrierbaren POE trainiert. Ein allgemein gültiger Funktionsbaustein wird mit unterschiedlichen Parametersätzen instanziert.

Aufgabe 3.7 führt in Probleme der Analogwertverarbeitung ein. Verarbeitet wird hierzu das Signal des analogen Wegmeßsystems. Das Signal unterliegt systembedingten Schwankungen, wodurch in Toleranzbändern anstelle konkreter Werte gedacht werden muss. Das typische Problem der Skalierung von Analogwerten wird mit Hilfe eines dazu geeigneten Bibliotheksbausteins gelöst, wobei gleichzeitig der Einsatz von Funktionen nach IEC 61131 wiederholt wird. Die Aufgabe lehnt sich an Aufgabe 3.5 an, welche entsprechend zu modifizieren ist.

Aufgabe 3.8 befasst sich mit einer verzweigten Schrittkette und dient dem Training der Ablaufsprache (AS). Die Vorteile des Ablaufprinzips und der Ablaufsprache werden im Vergleich zur vorherigen Programmierung z.B. in Aufgabe 3.6 eindeutig erkannt.

Mit Aufgabe 3.9 wird die Vernetzung zweier Spindelantriebe über Ethernet TCP/IP vollzogen. Die Funktion der Bibliotheks-POE „Ethernet_Modbusmaster_UDP“ sowie alternativ von Netzvariablen wird getestet.

Aufgabe 3.10 dient abschließend der Übung der Programmiersprache Strukturierter Text (ST). Ein vorliegendes Programm soll in ST überführt werden, um die Vorzüge dieser Sprache zu erkennen.

Herunterladen: Praktikum_Einstieg_CoDeSys.pdf 0,65MB

Lösungsvorschläge:

Spindelantrieb:
Steuerungskonfiguration.pdf
Globale_Variablen.pdf
PLC_PRG (PRG-FUP).pdf
Betriebsarten (FB-FUP).pdf
Funktion_1 (FB-FUP).pdf
Funktion_2 (FB-FUP).pdf
Motorsteuerung (FB-FUP).pdf

Spindelantrieb_Impulszählung:
Globale_Variablen.pdf
PLC_PRG (PRG-FUP).pdf
Funktion_3 (FB-FUP).pdf
Motorsteuerung (FB-FUP).pdf
Lochpositionen (PRG-AWL).pdf

Spindelantrieb_parametrierbar:
Globale_Variablen.pdf
PLC_PRG (PRG-FUP).pdf
PLC_PRG (PRG-AWL).pdf
Spindelfunktion (FB-FUP).pdf
Spindelfunktion (FB-AWL).pdf

Spindelantrieb_analog:
Globale_Variablen.pdf
PLC_PRG (PRG-FUP).pdf
Handsteuerung (FB-FUP).pdf
Wegsteuerung (FB-FUP).pdf
Motorsteuerung (FB-FUP).pdf
Check_Lochleiste (FB-AWL).pdf

Spindelantrieb_Ablauf:
Globale_Variablen.pdf
PLC_PRG (PRG-FUP).pdf
Ablauf_Spindel (PRG-AS).pdf
Hilfsfkt (PRG-FUP).pdf
Impulszaehlung (AWL) – Ablauf_Spindel (PRG-AS).pdf
RESET (AWL) - Ablauf_Spindel (PRG-AS).pdf

Spindelantrieb_Strukt_Text:
Globale_Variablen.pdf
PLC_PRG (PRG-ST).pdf
Betriebsarten (FB-ST).pdf
Funktion_1 (FB-ST).pdf
Funktion_2 (FB-ST)
Motorsteuerung (FB-ST).pdf

Spindelantrieb_vernetzt:

Master
Globale_Variablen.pdf
PLC_PRG (PRG-FUP).pdf
Datentransfer.pdf
Hilfsfkt (PRG-FUP).pdf

Slave
Globale_Variablen.pdf
PLC_PRG (PRG-AWL).pdf
Slave (PRG-AWL).pdf