Steuerungstechnik

Übungsaufgaben zu Sicherheit in Steuerungen: EVA-Prinzip, Drahtbruchsicherheit, NOT-HALT und Redundanz

Drei Übungsaufgaben zur Sicherheit in Steuerungen – von der Umrüstung einer Kistenwaschanlage auf eine Kleinsteuerung mit EVA-Zuordnung, drahtbruchsicheren Gebern und Netzteilauswahl über Fehlerfälle, Abbruch-Taster, NOT-HALT, Wiedereinschalten und Reinigung an einer Teigknetmaschine bis zur 2-von-3-Übertemperaturabschaltung eines Härteofens mit Performance Level und Maschinenverordnung. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Sicherheit in Steuerungen: EVA-Prinzip, Drahtbruchsicherheit, NOT-HALT und Redundanz

Eine Steuerung muss auch dann sicher bleiben, wenn ein Draht bricht, eine Leitung Erdschluss bekommt oder jemand in die laufende Maschine greift. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, wie Du eine Steuerung nach dem EVA-Prinzip gliederst, Geber drahtbruchsicher anschließt, wie NOT-HALT und NOT-AUS auf eine SPS-gesteuerte Maschine wirken, wie Du unerwarteten Anlauf bei Wartungsarbeiten verhinderst, was Redundanz und 2-von-3-Auswertung bringen und welche Normen und Verordnungen dahinterstehen.

Übungsaufgaben zur SPS-Programmierung in ST

Zwei Übungsaufgaben zur SPS-Programmierung in Strukturiertem Text – von den Bewässerungsschiebern einer Baumschule mit eigenem Funktionsbaustein, Laufzeitüberwachung, Betriebsarten mit CASE und einem Testprotokoll für die Simulation bis zu einer Bausteinbibliothek für die Rührwerke einer Biogasanlage mit Interface und Vererbung, KI-erzeugtem Code zum Prüfen und der Frage, ob die Steuerung als virtuelle SPS laufen soll. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

SPS-Programmierung in Strukturiertem Text: Funktionen, Funktionsbausteine und objektorientierte Erweiterungen

Strukturierter Text (ST) ist die textuelle Hochsprache der IEC 61131-3. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt Datentypen, Zuweisungen, IF, CASE und Schleifen, vergleicht ST mit KOP und FUP, unterscheidet Programm, Funktion und Funktionsbaustein, baut einen eigenen Antriebsbaustein mit Schnittstelle und Instanzdaten, setzt eine GRAFCET-Schrittkette mit CASE um, erklärt Methoden, Interfaces und Vererbung bei Funktionsbausteinen, zeigt, wie Du ein Programm in der Simulation testest und nach Pflichtenheft änderst, und ordnet virtuelle Steuerungen und KI-Assistenten im Engineering ein.

Übungsaufgaben zu SPS-Grundlagen: Aufbau, Zyklus, KOP und FUP, Merker, Zeiten und Zähler

Sechs Übungsaufgaben zu SPS-Grundlagen – von der Umrüstung einer Gewächshausbewässerung auf eine Kleinsteuerung und der Übertragung einer Fräsmaschinen-Steuerung in KOP und FUP über Baugruppen und Reaktionszeit einer Trockenkammer, drahtbruchsichere Programmierung eines Förderbands und die Analyse einer Flurbeleuchtung mit Speicher und Zeitglied bis zum Zähler einer Pufferstrecke. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

SPS-Grundlagen: Aufbau, Zyklus, KOP und FUP, Merker, Zeiten und Zähler

Eine SPS ersetzt die Verdrahtung von Hilfsschützen und Zeitrelais durch ein Programm. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, welche Steuerungsarten und Baugruppen es gibt, wann Relais- oder Transistorausgänge passen, wie Du Taster und Öffner richtig anschließt und wie die SPS ihr Programm zyklisch bearbeitet. Du setzt Funktionsgleichung, Kontaktplan und Funktionsplan ineinander um, überträgst Schützschaltungen, nutzt Merker, Speicher, Zeiten und Zähler und leitest aus Technologieschema und Programmablaufplan ab, was die Steuerung tun soll.

Übungsaufgaben zu Schützsteuerungen: Relais, Schütz, Selbsthaltung und Verriegelung

Fünf Übungsaufgaben zu Schützsteuerungen – von der Selbsthaltung einer Absauganlage mit Meldeleuchten und falschem Ersatzschütz über die Umpolschaltung eines Lichtkuppel-Antriebs, die Umrüstung eines Bühnenzugs auf eine Kleinsteuerung mit Hardware-Verriegelung und die Fehlersuche an einem Kompressor, dessen Schütz trotz aktivem SPS-Ausgang nicht anzieht, bis zum Stern-Dreieck-Anlauf einer Hallenabluft mit Zeitrelais, Verriegelung und Motorschutz. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Schützsteuerungen: Relais, Schütz, Selbsthaltung und Verriegelung

Ein Taster startet einen Motor, ein zweiter stoppt ihn, und zwei Drehrichtungen dürfen nie gleichzeitig eingeschaltet sein: Das erledigen Schützsteuerungen mit wenigen Kontakten. Dieser Artikel zeigt, wie ein Schütz aufgebaut ist und wie seine Kontakte bezeichnet werden, wie Du Tippbetrieb, Selbsthaltung und Verriegelungen im Stromlaufplan analysierst, wie ein Motor im Stern-Dreieck-Anlauf hochläuft, wie Du einen Logikplan für eine Kleinsteuerung bestimmst und wie Du Fehler in einer Schützsteuerung systematisch findest und behebst.

Übungsaufgaben zur Regelungstechnik: Regelkreis, Zweipunkt-, PI- und PID-Regler

Zwei Übungsaufgaben zur Regelungstechnik – von der Druckerhöhungsanlage einer Gärtnerei, die von einer Zeitschaltuhr auf eine Druckregelung mit SPS und Frequenzumrichter umgestellt wird, bis zum Wachsbehälter einer Kerzenmanufaktur, dessen Zweipunktregler durch einen PI-Regler mit Operationsverstärker ersetzt, oszilloskopiert, im Prüfprotokoll dokumentiert und nachgestellt wird. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Regelungstechnik: Regelkreis, Regelstrecke, Zweipunkt-, P-, I- und PID-Regler

Ob Heizung, Druckerhöhungsanlage oder Antrieb – überall, wo eine Größe ihren Wert halten soll, obwohl Störungen auf sie wirken, arbeitet eine Regelung. Dieser Artikel zeigt, wie Du Steuern und Regeln unterscheidest, die Größen und Glieder eines Regelkreises im Blockschaltbild zuordnest, welche Komponenten eine Regelung mit SPS braucht, wie sich Regelstrecken verhalten, wie Zweipunkt-, P-, I-, PI- und PID-Regler arbeiten und mit Operationsverstärkern aufgebaut werden und wie Du eine Regelung in Betrieb nimmst, einstellst, misst und Änderungen dokumentierst.

Übungsaufgaben zu Elektropneumatik und Hydraulik: Schaltzeichen, Zylinder, Wegeventile und Anbindung an die SPS

Eine Übungsaufgabe zur Elektropneumatik an einer Einpressvorrichtung für Lagerbuchsen – vom Lesen des Pneumatikschaltplans über die Unterscheidung von Zylindern und Magnetventilen, das Verhalten bei Spannungsausfall, Zuordnungsliste, Sensoranschluss und Spulenströme bis zur Ansteuerung im Programm, zur Inbetriebnahme und zum sicheren Arbeiten mit Restenergie. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Elektropneumatik und Hydraulik: Schaltzeichen, Zylinder, Wegeventile und Anbindung an die SPS

Zylinder schieben, spannen und pressen – angesteuert von Magnetventilen, die eine SPS schaltet. Dieser Artikel zeigt, wie Pneumatik und Hydraulik arbeiten und sich unterscheiden, wie Du die Schaltzeichen nach DIN ISO 1219 liest, wie sich einfach- und doppeltwirkende Zylinder sowie monostabile und bistabile Magnetventile unterscheiden, wie Du Ventilspulen und Endlagensensoren an eine SPS anschließt, wie Du eine elektropneumatische Steuerung in Betrieb nimmst und wie Du drucklos und sicher arbeitest.

Motoren und Antriebe: Wiederholung und Übungsaufgaben

Wiederholung und Übungsaufgaben zu Motoren und Antrieben – vom Gleichstrommotor über Schrittmotor, Schrittmotortreiber und H-Brücke bis zum Drehstrom-Asynchronmotor am Frequenzumrichter. Jeder Schritt beginnt mit einer kurzen Wiederholung, dann folgen Auswahl- und Rechenaufgaben bis zu einem Drehteller mit Schrittmotorantrieb. Zu jeder der 19 Aufgaben lässt sich eine Lösung einblenden.

Übungsaufgaben zur Motoransteuerung: H-Brücke, Treiber-ICs, PWM und Bootstrap

Zwei Übungsaufgaben zur Motoransteuerung – von der automatischen Stallklappe mit Motortreiber-IC, Logiktabelle, Spannungsfällen, Strombegrenzung und zeitrichtig gezeichneten PWM-Signalen bis zum fahrerlosen Transportfahrzeug mit MOSFET-H-Brücke, Halbbrückentreibern und Bootstrap-Schaltung. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Motoransteuerung: H-Brücke, Treiber-ICs, PWM und Schrittmotortreiber

Ein Gleichstrommotor dreht andersherum, wenn Du ihn umpolst – und schneller oder langsamer, wenn Du die mittlere Spannung änderst. Dieser Artikel zeigt, wie eine H-Brücke die Drehrichtung umkehrt, wie Du ihre Schaltzustände bestimmst, Motorspannung und Verluste mit Datenblattwerten berechnest, wie ein Sense-Widerstand den Strom begrenzt, wie die PWM die Drehzahl einstellt und wie Du die Signale misst. Dazu kommen Halbbrückentreiber mit Bootstrap-Schaltung und Schrittmotortreiber.

Übungsaufgaben zu Elektromotoren: Gleichstrom-, Schritt-, Drehstrom- und Servomotoren

Zwei Übungsaufgaben zu Elektromotoren – vom Motorschutzschalter einer Förderschnecke, die von einem Fremdkörper blockiert wird, bis zum Probenwechsler eines Wasserlabors mit Motorerkennung, Schrittmotorauswahl, Schrittzahlen, Haltemoment, digitaler Ansteuerung, einem englischen Servo-Datenblatt und der Vibrationsmessung am Abluftventilator. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Elektromotoren: Gleichstrom-, Schritt-, Drehstrom- und Servomotoren

Ob Lüfter, Förderband, 3D-Drucker oder Roboterarm – überall wandeln Elektromotoren elektrische in mechanische Energie um. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, wie Gleichstrom- und BLDC-Motoren, Schrittmotoren, Servomotoren und Drehstrom-Asynchronmotoren aufgebaut sind, wie Du Schrittzahlen und Drehzahlen berechnest, warum ein Drehstrommotor im Stern-Dreieck-Anlauf nur ein Drittel seines Anlaufmoments hat, welcher Motor zu welcher Aufgabe passt, wie ein Motorschutzschalter vor Überlast und einem blockierten Motor schützt und wie die Vibrationsmessung Lager- und Unwuchtschäden früh erkennt.

Übungsaufgaben zu Feldbussen, IO-Link und Aktoren in der Automatisierung

Eine Übungsaufgabe zur Vorbehandlung einer Pulverbeschichtungsanlage – Du ordnest Bauteile als Sensor oder Aktor ein, wählst die Ansteuerung von Dosierpumpe, Heizregister und Klappenantrieb, berechnest Zykluszeit und längste Reaktionszeit eines Master-Slave-Busses, beurteilst seine Echtzeitfähigkeit, bindest einen intelligenten Sensor über IO-Link an und entscheidest zwischen IO-Link und Single Pair Ethernet. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Feldbusse, IO-Link und Aktoren in der Automatisierung

Sensoren melden der Steuerung, was in der Anlage passiert, Aktoren setzen ihre Befehle in Bewegung, Wärme, Licht oder Durchfluss um – und immer öfter hängen beide an einem Bus. Dieser Artikel zeigt, wie Du Sensoren und Aktoren unterscheidest, die passende Schnittstelle für einen Aktor wählst, wie ein Master-Slave-Bus seine Teilnehmer zyklisch abfragt, wie Du Zykluszeit und längste Reaktionszeit berechnest und wie sich IO-Link und Single Pair Ethernet von klassischen Feldbussen unterscheiden.

Übungsaufgaben zu Ablaufsteuerungen mit GRAFCET

Vier Übungsaufgaben zu Ablaufsteuerungen mit GRAFCET – vom Stern-Dreieck-Anlauf einer Kühlwasserpumpe mit Zeitrelais, der in einen GRAFCET übersetzt wird, über eine Höhensortierung für Pakete mit Alternativverzweigung, Zähler, zeitabhängigen Aktionen und Flankenbedingungen bis zu einer Abfüllstation mit Parallelverzweigung und NOT-HALT und einer Teilewaschanlage, deren Funktion Du aus Technologieschema und Programmablaufplan ableitest. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Ablaufsteuerungen mit GRAFCET: Schritte, Transitionen, Aktionen und Verzweigungen

Ein GRAFCET nach DIN EN 60848 beschreibt, in welcher Reihenfolge eine Anlage ihre Schritte durchläuft und was in jedem Schritt geschieht. Dieser Artikel grenzt zuerst Verknüpfungs- und Ablaufsteuerungen ab, erklärt dann Schritte, Transitionen und Wirkverbindungen, die normgerechte Schreibweise von Transitionsbedingungen mit Flanken und Zeiten, kontinuierlich, speichernd, zeitverzögert und zeitbegrenzt wirkende Aktionen, den Vergleich der GRAFCET-Zeitbedingung mit dem Zeitrelais und der Anzugsverzögerung, Alternativ- und Parallelverzweigungen sowie den Umgang mit NOT-HALT im Ablauf.