Inhaltsverzeichnis17.5Speicherprogrammierung17.5.1Warum Speicherprogrammierung17.5.2Eigene Vorraussetzungen17.5.3Siemens LOGO

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TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 1 17 ELEKTRONIK UND DIGITALTECHNIK

5 SPEICHERPROGRAMMIERUNG

Inhaltsverzeichnis

17.5 Speicherprogrammierung

17.5.1 Warum Speicherprogrammierung 17.5.2 Eigene Vorraussetzungen

17.5.3 Siemens LOGO

17.5.3.1 Funktion

17.5.3.2 Ausbaumöglichkeiten 17.5.3.3 Verwendung

17.5.3.4 Programmierung von Hand

17.5.4 Weitere Klein-SPS 17.5.5 Siemens Simatic S7 17.5.6 SPS und Sicherheit 17.5.7 KNX

18. Januar 2022

www.ibn.ch Version 3

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17.5 Speicherprogrammierung

17.5.1 Warum Speicherprogrammierung

Eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), englisch Programmable Logic Controller (PLC), ist ein Gerät, das zur Steuerung oder Regelung einer Maschine oder Anlage eingesetzt wird und auf digitaler Basis programmiert wird. Seit einigen Jahren löst sie die "festverdrahtete"

verbindungsprogrammierte Steuerung in den meisten Bereichen ab.

Sensoren Lassen sich auf eine einfache weise miteinander über definierte Eingänge verbinden bzw. deren Funktionen

verknüpfen.

Mit den verarbeiteten

Eingängen können die

Ausgänge gesteuert werden.

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17.5.2 Eigene Vorraussetzungen

Man sollte sich mit logischen Verknüpfungen auskennen. Wenn Ihnen die Ausdrücke Und-Baustein, Oder-Baustein usw. etwas sagen, ist die

wichtigste Bedingung schon erfüllt.

Denn genau mit solchen Gliedern wird die Steuerung zusammengeklickt.

Sicherlich gibt es noch viele weitere Bausteine, die teilweise auch richtig kniffelig sein können, aber für unseren Bedarf reichen meist die

einfacheren Bausteine aus. Und diese sind auch für Laien schnell zu erlernen.

Die Steuerung lässt sich mit den Softwarepaketen für diese Steuerungen sehr schön am PC zusammenklicken. Auch Testläufe sind in der Software möglich.

Damit kann vor dem realen Einsatz die gesamte Steuerung kontrolliert werden.

Das Steuerungsprogramm kann dann vom PC in die Steuerung übertragen werden.

Die Module sind in der Regel auch ohne PC zu programmieren. Eben direkt am Modul. Aber Testdurchlauf und der bequeme Schaltungsaufbau sind dann meist nicht gegeben.

AND

ODER

NOT

NAND

NOR

XOR

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5 SPEICHERPROGRAMMIERUNG 2 SIEMENS LOGO

17.5.3 Siemens LOGO

Logo (eigene Schreibweise LOGO!) ist ein DDC- Modul (Direct Digital Control), also eine kleine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) der Siemens AG.

Sie entspricht baulich der DIN 43880, so dass sie auf die Hutschiene eines Verteilers passt.

Beispielanwendungen dabei sind

Beleuchtungssteuerung, Rolladensteuerung oder auch kompliziertere Automatisierungen.

17.5.3.1 Funktion

Das Programm für die Steuerung wird entweder direkt am Gerät mit den Tasten oder komfortabler mit der Software LogoSoft Comfort am PC erstellt.

Dabei wird ein grafischer Schaltplan in - Funktionsplan (FUP) oder

- Kontaktplan (KOP)

aus logischen Gattern per Drag and Drop gezeichnet, es muss also keine Programmiersprache wie z.B. AWL bei STEP 7 (Simatic) erlernt werden.

Es sind neben den 8 Grundfunktionen (UND, ODER, usw.) bereits 31 Sonderfunktionen - Ein- und Ausschaltverzögerung,

- Betriebsstundenzähler, Impulszähler, - Selbsthalterelais,

- PI-Regler, uvm.

integriert.

LogoSoft Comfort erlaubt außerdem, das Programm in einem Simulator zu testen, ohne es in die

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17.5.3.2 Ausbaumöglichkeiten

Durch Erweiterungsmodule kann die LOGO! auf bis zu 24 digitale Eingänge, 16 digitale

Ausgänge, 8 analoge Eingänge und 2 analoge Ausgänge ausgebaut werden und kann somit auch komplexere Anlagen steuern. Des Weiteren kann sie mit einem Kommunikationsmodul für AS-Interface, sowie für den EIB (Europäischer Installationsbus) ausgestattet werden. Ferner gibt es die Steuerung in Varianten mit oder ohne Display. Ab Version 0BA6 kann zusätzlich ein externes Display (LOGO! TD) verwendet werden.

Mit der neuen Applikation V2 für die ETS (EIB-Tool-Software) und einer neuen Firmware mit mehr Funktionen für die KNX/EIB-Gebäudeautomation hat Siemens Automation and Drives (A&D) sein Kommunikationsmodul CM EIB/KNX ausgestattet. An ein Logikmodul Logo! gesteckt, kommuniziert CM EIB/KNX von zentraler oder dezentraler Stelle mit allen KNX/EIB-Teilnehmern im Gebäude.

Die Highlights

- Erstmals direkte und einfache Integration von Analogwerten - Via EIB jetzt direkter Zugriff auf alle

Ein-/Ausgänge der LOGO! Möglich - Ansteuerung von EIB/KNX-Dimmern

über LOGO! jetzt möglich

- Senden und Empfangen von Zeit und Datum der LOGO!-internen Uhr über EIB/KNX (Timemaster) - Somit Synchronisation der EIB-Geräte über LOGO! möglich.

- Einfachste intelligente

Signalverarbeitung in der LOGO! mit anschließender direkter Umsetzung via EIB

Damit lassen sich einfache Standardaktoren und -sensoren einsetzen, um vor Ort auch komplexe Automatisierungsfunktionen flexibel und kostengünstig auszuführen. Das zentrale Logikmodul übernimmt hierbei die Automatisierungsfunktionen. Per Kommunikationsmodul und Instabus werden die Messwerte von Sensoren überwacht und Befehle an Aktoren ausgegeben. Neu integriert wurden die Funktionen "Analogwerte", "Dimmen“, "Jalousie steuern“ und "Uhrzeit-Synchronisation

Master/Slave“. Zusätzlich wurde der direkte KNX/EIB-Zugriff auf die Ein-/Ausgänge der LOGO!

ermöglicht.

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17.5.3.3 Verwendung

Kleinsteuerungen wie Siemens LOGO! finden zunehmend Verwendung in der Industrie, speziell für kleine Aufgaben wie Beispielsweise:

- das Ansteuern von Kompressoren, - Hebebühnen,

- Förderbändern, - Wasserwechsel,

- Temperatursteuerungen, - Düngerzugaben,

- Pegelsteuerungen, - Zeitschaltuhren, - Temperaturregelung - Steuerung von Rollos, - Jalousien und Markisen - Tür- und Torsteuerung - Bewässerung und Berieselung - Lichtsteuerungen

Da solche Kleinsteuerungen aber nicht der Norm einer SPS entsprechen, werden sie Klein-Steuerung oder programmierbares Steuerrelais genannt.

Steuern

Steuern ist die stets vorwärts gerichtete Beeinflussung (durch Information, Nachricht, Reiz, Input) des Verhaltens eines Systems von außen. In der Praxis sind es Aktoren, welche den Ausgang schalten.

Regeln

Regler beeinflussen selbsttätig in einem meist technischen Prozess eine oder meh

Fehler! Keine Indexeinträge gefunden.

rere physikalische Größen auf ein vorgegebenes Niveau (Führungsgrösse, Sollwert) unter Reduzierung von Störeinflüssen.

Die Praxis nutzt Sensoren (Messen der Regelgrösse, Istwert), um die Ausgangsgrösse über den Regler zu beinflusen.

Abbildung: Gängige Module der Logoreihe von Siemens.

Das Kommunikationsmodul CM EIB/KNX wird mit 24-Volt-Wechsel- oder Gleichspannung versorgt, an ein Logikmodul gesteckt und direkt mit dem Instabus verbunden. Mit dem Softwaretool ETS werden die

Kommunikationsmodule parametriert und auch das Logo-Applikationsprogramm in die Instabus-Anwendung

integriert. Für die Buskommunikation stehen alle Ein- und Ausgänge eines Logikmoduls zur Verfügung, das sind bis

zu 24 Digitaleingänge, 16 Digitalausgänge, 8 Analogeingänge und 2 Analogausgänge.

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17.5.3.4 Programmierung von Hand

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17.5.4 Weitere Klein-SPS

Die wohl bekanntesten sind das Logo Modul (schon besprtochen) von Siemens, Easy von Klöckner Möller und Alpha von Mitsubishi. Diese Module werden überwiegend im industriellen Umfeld eingesetzt. Sie werden in größeren Stückzahlen produziert und sind preislich schon eher akzeptabel.

Easy von Moeller

Eine technische Grenze sind die explosionsgefährdeten Bereiche. Hier arbeitet man entweder mit

pneumatischen Signalen oder mit eigensicheren Stromkreisen. Man kann eine handelsübliche SPS den Vorschriften entsprechend druckfest kapseln. Natürlich ist sie dann während des Betriebs nicht zugänglich.

Ferner muss eine Lösung für die Anbindung der Sensoren und Aktoren gefunden werden (z. B.

druckfeste Schottverschraubungen). Generell kann man sagen: In explosionsgefährdeten Bereichen wird eine SPS selten eingesetzt. Inzwischen gibt es Ein- und Ausgangskarten, an die eigensichere Stromkreise angeschlossen werden können. Ferner gibt es

eigensichere Datenbusse. Die SPS selbst befindet sich dann in einem Schaltraum außerhalb des gefährdeten Bereichs.

Alpha Mitsubishi

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17.5.5 Siemens Simatic S7

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6 REPETITIONSFRAGEN

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17.5.6 SPS und Sicherheit

Als Steuerungen noch mit einer Ansammlung von Relais und Schützen erstellt wurden, war das Thema Sicherheit leichter zu berücksichtigen als mit dem neuen Konzept einer SPS. Die Eins-zu-eins-

Umsetzung der in der Schaltung (Verriegelung) niedergelegten Logik auf das SPS-Konzept musste zwangsläufig mit einzelnen vorher sicheren Schaltkreisen in Konflikt kommen. Hinzu kam die mangelnde Erfahrung.

Beispiel: Erst wenn das Schutzgitter geschlossen ist, darf der Stempel sich bewegen. Damit im Fehlerfall nichts passiert, wurden beide Schließer des Endlagenschalters in Serie geschaltet und mit der Freigabe des Stempels verknüpft – Berücksichtung des Ruhestromprinzips und des möglichen Festschweißens eines Kontaktes.

Mittels getakteter Signale können Querschlüsse erkannt werden.

Bald lautete eine Regel: „Mit der SPS darf keine sicherheitsgerichtete Schaltung erstellt werden“. Der Blick von Berufsgenossenschaften und anderen Institutionen wurde nun auf dieses Problem gelenkt.

Insgesamt begann eine neue Diskussion zum Thema Sicherheit in technischen Anlagen.

Sicherheit wurde definiert mit einer Risikoabschätzung der Gefahr für Mensch und Umwelt. Zusammen mit den Herstellern wurden Konzepte erarbeitet, wie auch mit SPS die notwendige und vorgeschriebene Sicherheit erreicht werden kann. Ein wesentlicher Kernpunkt war: Die Anwenderprogramme in einer sicherheitsgerichteten SPS sind prüfpflichtig. Jeder Änderungswunsch muss erst neu geprüft werden.

Beim Übertragen einer neuen Anwenderprogrammversion ist die Anlage still zu setzen. Das sind erhebliche Einschränkungen der bei der SPS sonst so vorteilhaften Flexibilität. Die Prüfung ist auch mit erheblichen Kosten verbunden.

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17.5.7 KNX

17.5.7.1 Einführung

Höhere Anforderungen an Flexibilität und Komfort in der Elektroinstallation, verbunden mit dem Wunsch nach Minimierung des Energiebedarfs, haben zur Entwicklung der Gebäudesystemtechnik geführt. Basis der

Gebäudesystemtechnik ist die integrierte Gebäudeinstallationstechnik, die gewerkeübergreifend alle Funktionen der intelligenten Haus- und Gebäudetechnik zusammenfasst.

Der dabei verwendeten Bustechnik liegt ein gemeinsamer weltweiter Standard zugrunde, der KNX oder EIB (European Installation Bus), wie er früher genannt wurde.

Das KNX-System hat damit seinen Siegeszug begonnen - in Deutschland und Europa und mittlerweile weltweit. Mit dem Übergang von EIB zu KNX trat die Verbreitung dieses führenden Standard-Bussystemes für alle Gewerke in eine neue Phase. Die EIB-Installationen blieben zu KNX voll kompatibel, gleichzeitig ergeben sich erweiterte Möglichkeiten durch vereinfachte Parametrierung sowie neue Industriepartner, z.B. für HLK- und

Sicherheitsanwendungen oder Haushaltgeräte.

A k t o r e n ( B e f e h ls e m p f ä n g e r )

Ein KNX-System besteht im Wesentlichen aus:

■ Sensoren (z.B. Tastern, Schaltern, Temperatur- Fühlern, Windmessern), die Befehle in Form von Telegrammen erzeugen.

■ Aktoren (z.B. Schaltrelais für Licht, Jalousien usw.), welche die empfangenen Telegramme in Aktionen umsetzen.

■ Einer Busleitung, die alle Sensoren und Aktoren

für den Telegrammverkehr miteinander

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17.5.7.2 Ein System nach Standard

Die erste internationale Norm für Haus- und Gebäudetechnik ist die EN50090. Erfüllt wird sie durch das KNX-System und dessen Hersteller. Ihr Kern ist das Bussystem KNX, das nun seit bald 20 Jahren in Europa auf dem Markt ist.

Licht Jalousie

Heizung Gebäudeüberwachung

Externe Dienste Unterhaltung

Einbruchanlagen Rauchmelder

Fernsteuerungen Energiemanagement

Verbrauchsmessungen Haushaltgeräte

Visualisierung Kommunikation

Erneuerbare Energien Lüftung

Klimasteuerung

Wind Optischer Alarm

17.5.7.3 Langfristige Investition

Durch die konstante Weiterentwicklung von KNX sind frühere EIB-Projekte immer noch mit den neuesten Geräten kompatibel - ein Investitions-Schutz, den vor allem Bauherren und Betreiber sehr schätzen, und ein Garant für die Weiterentwicklung und die Zukunft des Systems KNX.

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17.5.7.4 Zweckbauten

Bei der Planung und Realisierung von Zweck- und Gewerbebauten sind der spätere störungsfreie, funktionsübergreifend vernetzte und bedarfsgerechte Betrieb sowie der sparsame Umgang mit Energie wichtige Kriterien für die Wirtschaftlichkeit der Kapitalanlage Immobilie.

Herkömmliche Elektroinstallationen allein können diese Forderungen nur noch bedingt und mit erhöhtem Arbeits- und Materialaufwand erfüllen. Planer und Investoren entscheiden sich deshalb immer häufiger für die Haus- und Gebäude-Systemtechnik im weltweit einheitlichen KNX-Standard.

Dabei werden gewerkeübergreifend die Beleuchtung, die Heizung, das Klima und die

Sicherheitseinrichtungen in einem vernetzten und jederzeit erweiterbaren System komfortabel und äußerst flexibel betrieben - immer unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten.

Der Einsatz von KNX bietet Ihnen:

■ Hohe Flexibilität bei der Planung und Elektroinstallation durch modularen Systemausbau

■ Integration verschiedener Gewerke und Hersteller

■ Kurze Montagezeiten durch übersichtliche Verdrahtung und Leitungsführung

■ Verringerte Brandlast durch Reduktion der Energieleitungen

■ Einfache Handhabung durch komfortable Projektierungs-, Inbetriebnahme- und Diagnosehilfsmittel

Vorteile

- Flexibilität der Automation durch einfache Umprogrammierung - Raumautomation mit hohem Standard

- Kosten werden durch höhere Funktionalität reduziert - Verkabelung vereinfachung durch dezentrale Aktoren

- Energieeinsparungen durch Last- und Steuerungsmanagement - Geschwindigkeit bei der Installation durch einfache Installation - Facility Management durch Datenaustausch möglich

- Erweiterbarkeit durch Parametrierung neuer Geräte am vorhandenen Bus

- Zertifiziert nach EN Norm 50090 und ISO/IEC14543-3

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17.5.7.5 Wohnungsbau

Kein Zuhause ist wie das andere. Schließlich sind auch die Ansprüche an Komfort, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit so individuell wie die Menschen selbst.

Wer sich heute entscheidet zu bauen oder eine bereits fertig gestellte Immobilie erwerben möchte, will vor allem eines: die Sicherheit, eine Investition zu tätigen, die Bestand hat und weiter im Wert steigt.

Mit KNX setzen Sie auf ein System und einen Standard. Die Technologie, die sich seit über 10 Jahren bewährt und auch für die Zukunft bestens gerüstet ist, kann die Wünsche des Intelligenten Wohnens heute und in Zukunft optimal erfüllen.

Vorteile

- Beleuchtung dimmen (stufenlos regulierbar) auch über Funk

- Beschattung von Jalousien oder Markisen - Wind oder Regen machen keine Sorgen und

Schäden

- Sonnenlicht optimal einsetzen

- Heizung, Radiatoren, Luft und Sonne steuern - Anzeige aller wichtiger Daten auf Display oder

Handy

- Designeauswahl bei 5000 Geräte - Fernzugriff

- Information - Mehr Komfort - Mehr Sicherheit

- Mehr Wirtschaftlichkeit

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17.5.7.6 ETS4-Programmierung

Das KNX IP Interface 730 dient als Schnittstelle zum KNX/EIB. Das Gerät kann als

Programmierschnittstelle für die ETS3 und ETS4 verwendet werden. Von jedem Punkt im LAN kann auf den KNX/EIB Bus zugegriffen werden. Mit dem KNX IP Interface 730 ist auch eine Bus-

Programmierung über das Internet möglich. Die IP-Adresse kann durch einen DHCP-Server bzw.

durch manuelle Konfiguration, als ETS-Parameter, zugewiesen werden. Die Spannungsversorgung erfolgt extern mit 12 V bis 24 V oder alternativ über Power-over-Ethernet (IEEE 802.3af).

Schnittstelle zwischen EIB/KNX Bus und Ethernet (REG)

KNXnet/IP Tunnelling