Geschichten, die das Leben schrieb

Wir steuern eine Brecheranlage.

Damit wir verstehen was die Steuerung machen soll muss uns der Erbauer der Anlage (Verfahrenstechniker) die Anlage erklären.

Also los!
Ein Lastwagen kommt und kippt seine Ladung in den Trichter. Der Brecher zerkleinert das Material und das Förderband transportiert es anschliessend in das Silo. Fertig!

Alles klar?
Fritz bedient die Anlage. Paul ist der Lastwagenchauffeur. Fritz empfängt Paul, sieht sich die Ladung an und entscheidet ob er das Material will. Wenn Fritz Ja gesagt hat und die Ampel grün leuchtet darf Paul seine Ladung in den Trichter kippen und die nächste Ladung holen.

Ob die Ampel grün leuchten darf entscheidet die Steuerung. Die Ampel darf grün leuchten, wenn der Trichter nicht voll ist der Brecher läuft der Rotor nicht heiss ist das Förderband läuft und nicht schief läuft und das Silo nicht voll ist. Wie Du siehst muss die Steuerung einiges wissen und überprüfen bis sie die Ampel auf grün schalten darf.

Die Kommunikationen zwischen den Geräten und der Steuerung passiert über Signale. Ein Signal entspricht einem Bit. Ein Bit kann 0 oder 1 sein. 1 meint in der Regel erfüllt 0 nicht erfüllt. Ein Gerät kann mehrere Signale liefern.

Welche Signale?

Was Fritz und Paul zusammen diskutieren interessiert die Steuerung nicht. Die Steuerung verlangt folgende Signale:

Warum 0 und nicht 1 für Silo voll? Aus Sicherheitsgründen, denn wenn 1 voll bedeuten täte würde die Niveaumessung nie voll melden falls die Niveaumessung keinen Strom hätte. Sicherheitsgedanken dieser Art sind im Hinblick auf die Verhütung von Unfällen und Schäden wichtig.

Programm für die Ampel

Für die Signalübertragung brauchen wir 7 Bit (Bit 0 bis Bit 6). Wenn alle Bits, 0 bis 5, auf 1 stehen, setzen wir Bit 6 auf 1.

Programm: Bit 6 = Bit 0 UND Bit 1 UND Bit 2 UND Bit 3 UND Bit 4 UND Bit 5

Hinzu kommen noch Programmteile für die Tasten START STOP LAMPENTEST RESET NOTAUS sowie die Lampen: Trichter voll, Rotor überhitzt, Rotorderehzahl, Band schief, und Banddrehzahl. Du darfst diese Programmteile gerne selbst entwickeln.

Beim STOP-Programm die Entleerungszeit des Förderbandes nicht vergessen gell!

Eine Steuerung programmieren ist Formeln aneinanderreihen. Du musst genau wissen was die Anlage soll und alle Eingangs- und Ausgangssignale haben. Welche Bits Du für was verwenden willst entscheidest Du. Diese übersichtlich zu organisieren ist nicht nötig aber praktisch. Stell dir vor Du musst später eine Programmanpassung vornehmen, dann wirst Du froh sein übersichtlich gearbeitet zu haben. Die Erfahrung zu erlangen Steuerungen übersichtlich und sicher aufzubauen braucht Zeit wie kochen.

Übrigens...

Mit Variablen kannst Du Zwischenreseultate speichern. Auch Zeitgeber stehen Dir zur Verfügung oder Register für eine Sequenzkontrolle. Auch abgestufte Messwerte kannst Du verarbeiten. Jedes Eingangsbit ist mit einem elektrischen Anschluss verbunden und stellt sein Bit sofort auf 0 oder 1. Umgekehrt bewirkt jede Formel dass der zugeordnete Ausgang das entsprechende Signal erzeugt. Signale können Strom oder Spannung sein. Du kannst sogar Messwerte übertragen. Sensoren liefern beispielsweise eine Spannung 0...10 Volt oder einen Strom 4...20 Milliampère. Diesen Wert wandelst Du in einen Bytewert um (A/D-Wandler). Wenn es einen Füllstand zwischen 0 und 20m wäre, könntest Du den Füllstand in etwa 8cm-Schritten anzeigen. Unsere damalige Steuerung um 1980 hat alle Formeln alle 20ms neu gerechnet.

Falls Du dich unterfordert fühlst, studiere die Norm IEC 61131 oder mache mit dem nächsten Abschnitt weiter...

Die Steuerung optimieren

Versuche eine Liste aller Signale der Anlage zu identifizieren. Alle Eingangs- und Ausgangssignale damit Du die Motoren starten und stoppen kannst. Mit Fritz kommunizierst Du über das Mimik-Panel.

Einstieg in Deine Überlegungen

Fritz will die Anlage starten oder stoppen können. Wenn es irgendwo knallt, will Fritz blitzartig abstellen können. Wenn Fritz normal abstellt möchte er, dass die sich die Anlage leer fährt. Wenn das Silo voll ist, soll die Anlage selbst gemütlich stoppen und leer fahren. Wenn das Silo sehr voll ist, soll die Anlage blitzartig stoppen. Wenn eine Maschine spinnt, soll die Anlage je nach Fehler stoppen.

Deshalb hat Fritz Knöpfe auf dem Mimik-Panel, damit er der Steuerung Nachrichten senden kann. Die Steuerung sendet dem Fritz und dem Paul Nachrichten mit Lampen. Der Brecher, das Förderband und das Silo müssen an Fritz auch Nachrichten senden und wo nötig und sinnvoll auch umgekehrt.

Zur Verfahrenstechnik

Wenn ein Moter meldet, dass er Strom hat sagt das nicht zwingend aus, dass die Maschine richtig läuft. Ein Förderband hat deshalb einen Drehzahlwächter damit die Steuerung merken kann wenn ein Band gerissen ist. Oder einen Schieflaufwächter, dieser meldet ob das Band neben den Rollen läuft.

Fazit

Anlagen steuern ist individuell, braucht breites Wissen und Erfahrung. Wenn Du wirksam schnuppern möchtest kaufe Dir eine einfache Steuerung und fange an. Viel Erfolg!