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Uebung_205b: Interlock: ILOCK_SWITCH_PROTECT (Motor Reversierung Priorität mit Schutzzeit)

Uebung_205b_network

Einleitung

Diese Übung zeigt die Realisierung einer Motor-Umkehrverriegelung mit Prioritätsschutz und einer Schutzzeit. Mit Hilfe des Funktionsbausteins ILOCK_SWITCH_PROTECT wird sichergestellt, dass ein Motor nicht gleichzeitig in beide Drehrichtungen (Rechts‑ und Linkslauf) geschaltet werden kann. Ein zusätzlicher Low‑Side‑Treiber schaltet die gemeinsame Versorgung. Die Schutzzeit DT_PROTECT von 1 s verhindert ein zu schnelles Umschalten und schützt die Leistungselektronik.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Eingangsbausteine – Digitale Eingänge

  • DigitalInput_I1 (Typ logiBUS::io::DI::logiBUS_IX)
  • Parameter: QI = TRUE, Input = Input_I1

  • Funktion: Erfasst das Signal des ersten Tasters/Sensors (z. B. „Rechts starten“) und gibt es als Ereignis IND und Datenwert IN weiter.

  • DigitalInput_I2 (Typ logiBUS::io::DI::logiBUS_IX)

  • Parameter: QI = TRUE, Input = Input_I2
  • Funktion: Erfasst das Signal des zweiten Tasters/Sensors (z. B. „Links starten“) und gibt es als Ereignis IND und Datenwert IN weiter.

Verriegelungsbaustein

  • ILOCK (Typ logiBUS::signalprocessing::interlock::ILOCK_SWITCH_PROTECT)
  • Parameter: DT_PROTECT = T#1s
  • Funktion: Realisiert die Verriegelung zwischen zwei Richtungen.
    • Ereigniseingänge: EI_UP (Rechts anfordern), EI_DOWN (Links anfordern)
    • Datenausgänge: DO_UP, DO_DOWN (Freigabe der Richtungen)
    • Ereignisausgänge: EO_UP, EO_DOWN (Bestätigung der Freigabe)
    • Intern wird bei einer Richtungsänderung die Schutzzeit DT_PROTECT gestartet, bevor die andere Richtung freigegeben werden kann.
    • Adapter timeOut gibt den Timerstatus an den E_TimeOut‑Baustein weiter.

Ausgangsbausteine

  • Rechtslauf (Typ logiBUS::io::DQ::logiBUS_QX)
  • Parameter: QI = TRUE, Output = Output_Q5

  • Funktion: Schaltet den Ausgang für die Rechtslaufspule (Q5), wenn über REQ und IN die Freigabe vom ILOCK kommt.

  • Linkslauf (Typ logiBUS::io::DQ::logiBUS_QX)

  • Parameter: QI = TRUE, Output = Output_Q6

  • Funktion: Schaltet den Ausgang für die Linkslaufspule (Q6), wenn über REQ und IN die Freigabe vom ILOCK kommt.

  • LowSide_Treiber (Typ logiBUS::io::DQ::logiBUS_QX)

  • Parameter: QI = TRUE, Output = Output_Q56
  • Funktion: Schaltet die gemeinsame Versorgung (Q56) für beide Richtungen. Wird aktiviert, sobald eine der beiden Freigaben (DO_UP oder DO_DOWN) anliegt.

Logikbaustein

  • OR_2_BOOL (Typ iec61131::bitwiseOperators::OR_2_BOOL)
  • Funktion: Logische ODER-Verknüpfung der beiden Freigabesignale (DO_UP und DO_DOWN).
    • Eingänge: IN1, IN2
    • Ausgang: OUT – ergibt TRUE, wenn mindestens eine Richtung freigegeben ist.

Timerbaustein

  • E_TimeOut (Typ iec61499::events::E_TimeOut)
  • Funktion: Dient der Visualisierung/Überwachung der Schutzzeit. Er ist über den Adapter timeOut mit dem ILOCK verbunden und zeigt den Status des laufenden Timers an (z. B. für Diagnosezwecke).

Programmablauf und Verbindungen

  1. Eingangsverarbeitung
  2. Die digitalen Eingänge Input_I1 (Rechts) und Input_I2 (Links) werden über die Bausteine DigitalInput_I1 und DigitalInput_I2 erfasst.

  3. Bei einer Flanke wird ein Ereignis (IND) an den ILOCK gesendet.

  4. Verriegelung durch ILOCK

  5. Der ILOCK prüft, ob eine Richtungsänderung zulässig ist.
  6. Bei einem Umschaltwunsch wird die Schutzzeit von 1 s gestartet.
  7. Erst nach Ablauf der Schutzzeit wird die neue Richtung freigegeben und das entsprechende Ereignis (EO_UP/EO_DOWN) sowie der Datenwert (DO_UP/DO_DOWN) ausgegeben.

  8. Der Adapter timeOut liefert den Timerstatus an den E_TimeOut, der z. B. in einer HMI‑Anzeige verwendet werden kann.

  9. Ansteuerung der Ausgänge

  10. EO_UP triggert den Baustein Rechtslauf, der den Ausgang Output_Q5 setzt.
  11. EO_DOWN triggert den Baustein Linkslauf, der den Ausgang Output_Q6 setzt.
  12. Parallel werden die Datenausgänge DO_UP und DO_DOWN an die ODER‑Verknüpfung (OR_2_BOOL) weitergeleitet.

  13. Das ODER‑Signal aktiviert den LowSide_Treiber, der die gemeinsame Versorgung Output_Q56 einschaltet. Dadurch fließt nur dann Strom, wenn mindestens eine Richtung aktiv ist.

  14. Schutzmechanismus

  15. Die Schutzzeit verhindert, dass bei schnellem Wechsel der Anforderung (Prellen, Fehlbedienung) die Ausgänge zu schnell umschalten, und schützt so die Motorbrücke.

Zusammenfassung

Die Übung 205b demonstriert eine industriegerechte Motor‑Umkehrschaltung mit Prioritätsverriegelung (ILOCK_SWITCH_PROTECT). Durch die integrierte Schutzzeit wird ein zu schnelles Umschalten zwischen Rechts‑ und Linkslauf unterbunden. Ein Low‑Side‑Treiber sorgt für die saubere Trennung der Versorgung. Der Einsatz von logiBUS‑ und IEC‑61131‑Bausteinen macht die Lösung hardwarenah und in SPS‑Projekten wiederverwendbar.

Lernziele:
- Verriegelungskonzepte für Motorsteuerungen verstehen
- Umgang mit dem Funktionsbaustein ILOCK_SWITCH_PROTECT
- Anwendung von ODER‑Verknüpfungen zur Freigabe von Gemeinschaftsausgängen
- Interpretation von Schutzzeiten in der Steuerungstechnik

Schwierigkeitsgrad: Fortgeschrittene Einsteiger (Grundlagen der IEC 61499 und logiBUS‑Hardware werden vorausgesetzt).