Projekt 2005 " ROLLTOR " Aufgabenstellung - BBS

Projekt 2005
"ROLLTOR"
Aufgabenstellung
"Für ein vorhandenes Modell (Rolltor) soll die Interfacetechnik zur
Steuerung durch Schütze, Digitaltechnik und SPS entwickelt werden " war
die Aufgabenstellung für unser Projekt. Dieses Rolltor soll in Zukunft für das
erste Ausbildungsjahr genutzt werden, um die Programmierarten praxisnah
anzuwenden. Durch die verschiedenen Arten der Ansteuerung vom Rolltor,
sowie dessen Programmierung mit Hilfe eines PCs, war die Forderung an
ein Projekt, das sich mit der Datenkommunikation befasst, erfüllt. Die am
PC erstellten Programme (STEP5, STEP7, EMES) bzw. die aufgebauten
Schaltungen im Bereich "Schützschaltung" und "Digitaltrainer" sind die
Grundlage, dass sich das Tor öffnen oder schließen lässt. Die Bedienung
findet ausschließlich am Bedienpult des Rolltors statt. Der Hauptschalter S3
schaltet die Anlage betriebsbereit. Wird der Taster S1 betätigt soll das Tor
auffahren und mit dem Taster S2 wieder zufahren. Die Endlagenschalter
S10 und S11 sollen melden, ob das Tor geöffnet oder geschlossen ist und
den Motor sofort stoppen. Die Auf- und Zufahrtsbewegung soll sich
jederzeit durch den Stopp-Taster, bzw. den Not-Aus-Taster anhalten
lassen. Befindet sich ein Hindernis im Bereich des Rolltores, soll durch die
Lichtschranke ebenfalls eine sofortige Unterbrechung des
Schließvorganges erfolgen. Das Zufahren bzw. das Auffahren des Tores
soll durch das Leuchten der Warnlampe V1 und der Hupe H1 gemeldet
werden. Da der Digitaltrainer und das EMES mit einer Steuerspannung von
5 Volt arbeiten und das Rolltor eine Spannung von 24 Volt benötigt, musste
eine Schaltung entwickelt werden, die entweder 24 Volt auf 5 Volt oder 5
Volt auf 24 Volt umsetzt. Dieses wurde mit Optokopplern und
Spannungsreglern realisiert, auf die unter dem Punkt 2.3.3. weiter
eingegangen wird. Vorgegeben wurde uns, dass wir für die Ansteuerung
mit EMES und dem Digitaltrainer 2mm-Anschlussbuchsen und für die
Schützschaltung, Step5 und Step7 eine CENTRONICS-Schnittstelle
einbauen. Somit mussten wir entsprechende Kabel anfertigen, um das
Rolltor vom jeweiligen System ansteuern zu können.
Die Hardware
"Als Erstes wurden die Netzteile entwickelt,damit das Rolltor mit
Spannungen versorgt werden konnte. Die Planung sah drei Netzteile
vor,weil die Spannungen 5 Volt, 12 Volt und 24 Volt benötigt wurden. Der
zweite Schritt war die Entwicklung einer Eingangsplatine. Da das Rolltor mit
einer Spannung von 24 Volt arbeitet, müssen die ankommenden und
abgehenden Signale verteilt werden. Wird das Rolltor mit 24 Volt
angesteuert, werden diese Signale direkt weitergeleitet. Steuert man es mit
5 Volt an, müssen diese Signale erst einmal umgesetzt werden. Für diese
Aufgabe wurde die Optokopplerplatine entwickelt. Diese sollte die Funktion
der Umsetzung von 5 Volt auf 24 Volt und von 24 Volt auf 5 Volt
übernehmen. Bei der Funktionsüberprüfung des Rolltores wurde dann noch
festgestellt, dass der Motor, aufgrund der großen Übersetzung, einen
langen Nachlauf hatte und durch die vorgesehene Spannung von 24 Volt
sehr schnell lief. Um das Nachlaufen des Motors zu verhindern, wurde eine
Motorsteuerung entwickelt. Diese bewirkt,dass wenn die Taste "Stopp", die
Endlagenschalter oder der Not-Aus gedrückt wird, der Motor sofort stoppt.
Durch die Ansteuerung des Motors mit 12 Volt wurde die Drehzahl
verringert. Nachdem die Planung der Platinen abgeschlossen und somit
auch die Größe der einzelnen Baugruppen bekannt war, konnte jetzt das
Gehäuse geplant werden. Das Gehäuse sollte die Breite des Rolltores
haben, wobei man bei der Tiefe die Ausmaße der Netzteilplatinen
berücksichtigen musste. Die Höhe wurde so geplant, dass ein Sub-DStecker auf der Eingangplatine angeschlossen werden kann. Die Vorderund Rückseite war für den CENTRONICS-Anschluss und für die 15 x 2mmBuchsen vorgesehen. Für die Netzspannung von 230 Volt sollte ein
Kaltgerätestecker eingebaut werden. Um die 24 Volt, 12 Volt und 5 Volt
abzusichern, wurden Sicherungshalter mit eingeplant, damit man nicht
immer das Gehäuse öffnen muss, wenn eine Sicherung auslöst.
Die Software
Die Programme für das Projekt sollten in STEP7 undfür den EMES
entwickelt werden. Hierfür wurde die Software Simatic STEP7 von Siemens
und der Croscompiler für die Programmierung des Z80 Prozessors
benötigt, die die Schule BBS 2 zur Verfügung stellte. Die Programme
sollten so entwickelt werden, dass sie übersichtlich und gut verständlich
sind, da sie zu Testzwecken und zur Demonstration des Rolltores dienen.
Step7 ist die Programmiersprache der Simatic S7 SPS-Familie der Firma
Siemens. Es handelt sich um eine leicht zu erlernende
Programmiersprache.
Es gibt 3 Darstellungsformen:
FUP - Funktionsplan
KOP - Kontaktplan
AWL - Anweisungsliste
Der Funktionsplan arbeitet mit logischen Symbolen aus der Digitaltechnik z.
B. UND-Glieder, d.h. zwei oder mehrere Eingangsvariable werden so
miteinander verknüpft, dass die Ausgangsvariable erst dann logisch 1 ist,
wenn alle Eingangsvariable logisch 1 sind. Der Kontaktplan leitet sich aus
Stromlaufplänen ab, d. h., eine UND-Verknüpfung sieht aus wie in Reihe
geschaltete Schließerkontakte. Während die ersten beiden Formen grafisch
orientierte Programmiersprachen sind, die es erlauben, dass Techniker
ohne tiefer gehende Programmierkenntnisse damit umgehen können,
entsprechen Programme in Anweisungsliste eher der klassischen
Programmierung. Allen 3 Darstellungsformen ist gemeinsam, dass
Programmteile in sog. Netzwerken erstellt werden. Die Netzwerke in KOP
und FUP sind aufgrund der Darstellungsform wenig komplex. Die zweite
Ansteuerungsart des Rolltors soll über das EMES verwirklicht werden.
EMES ist eine Abkürzung und steht für:
Einplatinen Mikrocomputer Entwicklungs- System
Das Herzstück vom EMES ist ein Z80, ein 8-Bit-Mikroprozessor von der
Firma Zilog. Programmiert wird der Z80 Prozessor mit einer
Maschinensprache. Diese Sprache ist allerdings für den Menschen kaum
lesbar. Darum wird die Programmierung des EMES mir der
Assemblersprache realisiert. Die Assemblersprache ist eine spezielle
Programmiersprache, die die Maschinensprache in einer, für den
Menschen lesbaren Form, repräsentiert. Ein Programm in
Assemblersprache wird auch als Assemblercode bezeichnet. Es wird durch
einen speziellen Compiler, einen so genannten Assembler, in direkt
ausführbare Maschinensprache (auch Maschinencode) umgewandelt.