Geschichten, die das Leben schrieb

Wir steuern eine Brecheranlage.

Damit Du verstehst, was die Steuerung machen soll, muss Dir 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 und Du machst das Programm dazu. 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 für Trichter voll? Aus Sicherheitsgründen, denn wenn 1 voll bedeuten täte, würde die Niveaumessung nie voll melden, wenn 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 und NOTAUS sowie die Betriebslampen: Brecher und Förderband sowie die Alarmlampen: Trichter voll, Band schief, Rotor überhitzt, Banddrehzahl, Rotordrehzahl, HH, H, L und LL sowie die Gruppenlampen: BEREIT, START, STOP, FEHLER, LAMPENTEST und RESET. Du darfst diese Programmteile gerne selbst entwickeln.

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

Eine Steuerung zu programmieren, ist Formeln aneinanderreihen. Du musst genau wissen, was die Anlage soll, und alle Rückmeldungen und Befehle haben. Welche Bits Du wofür 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, Steuerungen übersichtlich und sicher aufzubauen, braucht Zeit wie Kochen zu lernen.

Übrigens …

Mit Variablen kannst Du Zwischenresultate speichern. Auch Zeitgeber stehen Dir zur Verfügung oder Register für eine Sequenzkontrolle. Ebenso 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 Befehl auf 0 oder 1 gestellt wird. Du kannst sogar Messwerte übertragen. Sensoren liefern etwa eine Spannung zwischen 0 und 10 Volt oder einen Strom zwischen 4 und 20 Milliampere. Diesen Wert wandelst Du in einen Bytewert um (A/D-Wandler). Wenn es einen Füllstand zwischen 0 und 20 Meter wäre, könntest Du den Füllstand in etwa 8-Zentimeter-Schritten anzeigen. Unsere damalige Steuerung um 1980 hat alle Formeln alle 20 Millisekunden 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 Rückmeldungen und Befehle, damit Du die Motoren starten und stoppen kannst. Mit Fritz kommunizierst Du über das Mimik-Panel und mit dem Chauffeur über die Ampel.

Einstieg in Deine Überlegungen

Fritz will die Anlage starten oder stoppen können. Wenn es an einem Ort knallt, will Fritz blitzartig abstellen können. Wenn Fritz normal abstellt, möchte er, dass sich die Anlage entleert. Ist das Silo voll (HH), soll die Anlage den Abschaltprozess selbst starten. Meldet das Silo fast voll (H), soll noch nichts automatisch passieren, der Lastwagenfahrer darf weiterhin liefern. Spinnt eine Maschine, soll die Anlage dem Fehler entsprechend sofort reagieren.

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

Zur Verfahrenstechnik

Wenn ein Motor meldet, dass er Strom hat, sagt das nicht aus, dass die Maschine richtig läuft. Ein Förderband hat deshalb einen Drehzahlmesser an der Gegenrolle und unterwegs mehrere Schief-Lauf-Wächter, damit die Steuerung merken kann, wenn ein Band gerissen ist oder neben den Rollen läuft.

Fazit

Anlagen steuern ist individuell, braucht Wissen und Erfahrung. Wenn Du schnuppern möchtest, kaufe Dir eine Steuerung und fange an.

Viel Erfolg!

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