Logikmodule

Da ich hin und wieder in der Aus- und Weiterbildung als Dozent tätig bin, kann ich in etwa einschätzen,

dass die Logikmodule noch nicht sehr bekannt sind. Ca. 62 % der Lehrgangsteilnehmer hatten noch nie

etwas von Logikmodulen gehört. Im übrigen gilt das auch für den EIB bzw. instabus von Siemens; unter

einer SPS konnten sich lediglich 30 % nichts vorstellen.

Bei den übrigen 38 % ging die Meinung zu den Logikmodulen von "himmelhoch jauchzend bis zu Tode betrübt".

Dazu gibt es Aussagen wie: habe den Einsatz wieder verworfen, weil die Programmierung zu schwierig ist,

oder: einfach keine Zeit, um so`n Scheiß zu lernen, oder: extra deswegen einen Computer kaufen – nein danke,

oder: mein Großvater hat mit Hilfs- und Zwischenrelais und Schützen gewerkelt, mein Vater auch und ich

bin mir auch nicht zu fein dazu.

Diese Aussagen sind nicht repräsentativ, denn nicht alle Teilnehmer hatten eine fundierte elektrotechnische

Grundausbildung, aber trotzdem interessant.

Diese Seiten sollen einen groben Überblick über den Aufbau, den Verwendungszweck, über realisierbare

Funktionen und die Programmierung geben.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind nahezu grenzenlos. Überall, in der Haustechnik, im Schaltschrankbau, im

Kleinmaschinen- und Apparatebau, in der Landwirtschaft, kurzum überall in Handwerk und Industrie wo es

gilt, zu steuern und zu schalten.

Unter Logikmodul soll in ganz allgemeiner Form eine Logikschaltung, i.d.R. bestehend aus Microcontroller

mit RAM, EEPROM und E/A-Komponenten, verstanden werden; Standard sind Relaisausgänge, also

potenzialfreie Schließer.

Bei meinen „Streifzügen“ durch die Kataloge von Herstellerfirmen und Distributoren (Siemens, Klöckner-Möller,

Farnell, Schuricht, aber auch ELV und Conrad, etc.) sind mir nunmehr bereits 5 unterschiedliche Herstellertypen

aufgefallen.

Am längsten gibt es wohl LOGO! (ca. 1996), danach easy, dann folgen Pharao und Millenium/alpha.

Jeder der 4(5) Hersteller appliziert diverse Anwendungsbeispiele in seinen Handbüchern und auf seinen

Websiten, also an Beispielanwendungen mangelt es wirklich nicht. Diese können/sollen dazu genutzt werden,

die eigene Kreativität zu beleben und somit weitere Anwendungen zu realisieren. Es lohnt sich und macht Spaß!

Allen gemeinsam ist, dass sie i.d.R. auf einer Hut- oder DIN-Schiene in den bekannten Installationsgehäusen

befestigt werden und sofern sie über 4 bis 6 Eingänge und 4 (Relais-)Ausgänge verfügen, in etwa die gleichen

Abmessungen besitzen, nämlich Breite 72 mm = 4 TE (wie ein herkömmlicher Leitungsschutzschalter jedoch

4 mal so breit), Höhe 90 mm und Tiefe 55 mm.

Was mich an diesen Logikmodulen so beeindruckt und weswegen ich an dieser Stelle über sie informieren möchte,

ist ihre hohe Funktionalität bzw. ihr großer Funktionsinhalt oder mit anderen Worten, es ist erstaunlich, was

man alles mit einem bis n (n = 4, 6, 8, 12) Eingängen (Eingangsvariablen) und ein bisschen Elektronik machen kann.

Im Grunde ist so ein Logikmodul eine Zwischenlösung zwischen verdrahtungsprogrammierter (ein Relais,

ein Draht, etc. = beträchtlicher Verdrahtungsaufwand) und speicherprogrammierter Steuerung (SPS), obwohl sehr

treffend ist das nicht definiert.  Mit einer SPS, z.B. S90U, S95U oder S100U schießt man schnell mit Kanonen auf

Spatzen; hinzu kommen beträchtliche Kosten.

Funktionalität

Nachfolgend möchte ich lediglich aufzählen, was bzw. wie man die Eingänge verknüpfen kann und welche Funktionen

erreicht werden können. Ob nun alle Funktionen mit jedem der 4 aufgeführten Typen realisiert werden können, habe

ich nicht verglichen. Die Abweichungen sind aber gewiss gering.

Funktion	Beschreibung (verkürzt, nicht vollständig)
AND (UND) mit 3 bis 4 Binäreingängen	A = 1, wenn alle E = 1 (Schließer in Reihe)
OR (ODER) mit 3 bis 4 Binäreingängen	A = 1, wenn alle E = 1 (Schließer in Reihe)
NOT (NICHT, Inverter) ein Binäreingang	A = 1 wenn E nicht 1, also 0
XOR (Exclusiv-ODER), 2 Binäreingänge	A = 1, wenn alle E = 1 (2 Wechsler in Reihe)
NAND (NICHT-UND) 3 bis 4 Binäreingänge	A = 1 wenn min. ein E = 0 (Öffner parallel)
NOR (NICHT-ODER) 3 bis 4 Binäreingänge	A = 1 wenn alle E = 0; (Öffner in Reihe)
AND mit Flankenauswertung, pos. Flanke	A wird nur dann 1, wenn alle Eingänge den Zustand 1 haben und im vorherigen Zyklus mindestens ein Eingang den Zustand 0 hatte
NAND mit Flankenauswertung, neg. Flanke	A wird nur dann 1, wenn mindestens ein Eingang den Zustand 0 hat und im vorherigen Zyklus alle Eingänge den Zustand 0 hatten
Einschaltverzögerung	A wird erst nach Ablauf einer parametierbaren Zeit durchgeschaltet
Ausschaltverzögerung	A wird erst nach Ablauf einer parametierbaren Zeit zurückgesetzt
Stromrelais (Fernschalter)	bistabiler Speicher, 1. Impuls=setzen, 2. Impuls=rücksetzen
Selbsthalterelais	bistabiler Speicher, über Eingang S=1 wird A=1 und über R=1 wird A=0
Taktgeber, symmetrisch	Ein Taktsignal mit parametierbarer Periodendauer wird am Ausgang ausgegeben
Asynchroner Impulsgeber	Die Impulsform des Ausganges lässt sich über das parametierbare Impuls-/Pausenverhältnis verändern
Speichernde Einschaltverzögerung	Nach einem Eingangsimpuls läuft eine parametrierbare Zeit ab, nach deren Ablauf der A gesetzt wird
Betriebsstundenzähler	Wenn der Eingang gesetzt wird, läuft eine parametrierbare Zeit ab. Es wird A=1, wenn die Zeit abgelaufen ist.
Wischrelais/Impulsausgabe	Ein Eingangssignal erzeugt A=1 von parametrierbarer Dauer
Vor- und Rückwärtszähler	Je nach Parametrierung wird durch einen Eingangsimpuls ein interner Zählwert hoch oder runter gezählt. Bei Erreichen des parametrierbaren Zählwertes wird A=1. Die Zählrichtung kann über einen besonderen Eingang verändert werden.
Wochenschaltuhr	Der Ausgang wird über ein parametrierbares Ein- und Ausschaltdatum gesteuert. Jede mögliche Kombination von Wochentagen wird unterstützt. Die Auswahl von aktiven Wochentagen erfolgt durch Ausblenden von nicht aktiven Wochentagen.
Jahresschaltuhr	A wird über ein parametrierbares Ein- und Ausschaltdatum gesteuert.
Ein- / Ausschaltverzögerung	Der A wird nach einer parametrierbaren Zeit durchgeschaltet und nach einer parametrierbaren Zeit zurückgesetzt
Zufallsgenerator	Der Ausgang wird innerhalb einer parametrierbaren Zeit ein- bzw. wieder ausgeschaltet.
Flankengetriggertes Wischrelais	Ein Eingangssignal erzeugt A=1 von parametrierbarer Dauer, jedoch retriggerbar
Schwellwertschalter Analog	Der Ausgang wird eingeschaltet, wenn der Analogwert eine parametrierbare Einschaltschwelle überschreitet. Der Ausgang wird ausgeschaltet, wenn der Analogwert eine parametrierbare Ausschaltschwelle unterschreitet (Hysterese).
Schwellwertschalter f. Frequenzen	Der Ausgang wird in Abhängigkeit von zwei parametrierbaren Frequenzen ein- und ausgeschaltet.
Analogkomparator	Der Ausgang wird eingeschaltet, wenn die Differenz Ax – Ay den eingestellten Schwellwert überschreitet.
Treppenlichtschalter	Nach einem Eingangsimpuls (Flankensteuerung) läuft eine parametrierbare Zeit ab. Nach deren Ablauf wird der Ausgang rückgesetzt. 15 s vor Ablauf der Zeit erfolgt eine Ausschaltvorwarnung (A wird für 1 s =0).
Komfortschalter	Schalter mit 2 verschiedenen  Funktionen: - Stromstoßschalter mit Ausschaltverzögerung - Schalter (Dauerlicht)
Meldetext	Anzeige eines parametrierten Meltextes im RUN-Mode im Display
Uhrzeit u. Wochentag	Im Display wird die aktuelle Uhrzeit und der Wochentag angezeigt.
Remanzen	Standardmäßig werden nach Netzausfall /Netzwiederkehr die bereits abgelaufenen Zeiten bei den Zeitfunktionen bzw. der gezählte Wert beim Zähler zurückgesetzt. Es gibt die Option, ausgewählte Zeiten und Zählwerte remanent zu halten, d.h. nach einem Netzausfall läuft das Programm mit den Werten weiter, die vor der Unterbrechung aktuell waren.

Aus der Auflistung der realisierbaren Funktionen, die im übrigen in jeder Anwendung bzw. Schaltungsanordnung mehrmals verwendbar sind, lässt sich die Funktionsvielfalt deutlich erkennen. Da bleibt wohl kaum ein Wunsch offen um eine Kleinautomatisier-ungsaufgabe optimal zu lösen.

Für mich, der hin und wieder kleine bis mittlere Steuerungsaufgaben zu lösen hat, ist salopp ausgedrückt das Logikmodul das Maß aller Dinge, das  Allheilmittel oder auch die eierlegende Wollmilchsau.

Bei Verknüpfungsaufgaben mit mehr als 3 (Zeit-)Relais setze ich LOGO! ein. Auch die zuvor angegebenen Funktionen beziehen sich auf das Logikmodul LOGO! der Firma Siemens. Aber wie gesagt, die anderen Herstellertypen stehen den LOGO!-Möglich-keiten gewiss kaum nach.

Siemens bietet seit langem ein recht breites Angebot bezüglich Versorgungsspannung, Anzahl der E/A (Standard und Long), Ausrüstung (mit und ohne Display und Tastenfeld) Netzteile, Busankopplung (Möglichkeit einer Master-Slave-Hierarchie), zusätzliche Leistungs-Schaltmodule, Möglichkeit der remanenten Speicherung von Parametern, etc. Außerdem bietet Siemens eine vorzüglich gestaltete Website mit derzeit etwa 30 Beispiellösungen. Dort findet bestimmt jeder Hilfe, Anleitung und Unterstützung bei den ersten „Gehversuchen“.

Ich möchte an dieser Stelle bestimmt keine Werbung für Siemens machen, aber nach einer gewissen Zeit ist Hardware, Software und Know-how einfach vorhanden.

Eines ist wohl  unumstritten, mit dem Einsatz eines  Logikmodul spart man Geld, Platz und Zeit; trotz aller Skepsis gegen große (Werbe-)Versprechungen -  diese Aussage stimmt. Wird der Einsatz eines Logikmoduls ernsthaft erwogen,  kommt die alte kaufmännische Weisheit - erst investieren, dann profitieren  - zum Wirken. Ein bisschen Hardware + Software (= Kosten) +  Zeit zur Ausbildung/zum Einarbeiten ist einfach erforderlich.

Zur Ausbildung gestatte ich mir folgende Anmerkung: Es entspricht dem Trend der Zeit „Learning by doing“ zu fordern. Frei übersetzt soll das ja in etwa „Lernen bei der praktischen Arbeit“ heißen; mit Häme könnte man es auch mit „Friß Vogel oder stirb“ übersetzen. Obwohl im Ansatz richtig, bin ich diesbezüglich für eine sehr differenzierte Betrachtungsweise. Im Grunde könnte diese Forderung die Minimierung der Ausbildung und die Maximierung der Arbeitszeitausnutzung bedeuten. Des weiteren lauert hier versteckt die Option, dass der Kunde die Ausbildung bezahlt, oder sehe ich das falsch? Wenn, wie geschehen, 2 Monteure bei einem Kunden zum ersten Mal eine LOGO! in die Hand bekommen und nun 2,5 Tage „verdrahten üben“ und dem Kunden die Zeit in Rechnung gestellt wird, - dann wissen Sie was ich meine.

Um dem kleinen Logikmodul nun Leben einzuhauchen, muss der Stromlaufplan, nach der die betrachtete Schaltungsanordnung funktionieren soll, eingegeben werden.

Was ist ein Stromlaufplan?

Ein Stromlaufplan ist die nach Stromwegen aufgelöste Darstellung einer elektrotechnischen Schaltung zur Kennzeichnung ihres funktionellen Ablaufs ohne Berücksichtigung des mechanischen Aufbaus und der Zusammengehörigkeit der Geräte.

Man sollte wissen, dass ein Stromlaufplan grundsätzlich (also immer und ausnahmslos) im ausgeschaltete Zustand gezeichnet wird.

Um die Erstellung eines Stromlaufplanes kommt man nicht herum, zum Durchdenken der Aufgabenstellung ist er ein grundlegendes Erfordernis. Feinheiten und i-Punkte lassen sich später einfach und bequem einarbeiten, ändern, erweitern, etc.

Ein Stromlaufplan wird im Logikmodul zum Programm!

Für die Eingabe des Stromlaufplanes gibt es 2 Möglichkeiten:

1.Möglichkeit:

Kleine und übersichtliche Programme können bei ausreichender Bedienroutine direkt manuell über das Tastenfeld und dem Display eingegeben werden.

Z. B. kann eine Aufgabe mit 3 Eingängen, mehrere UND- bzw. ODER-Verknüpfungen, mit 2 Zeitrelais, einem Stromstoßrelais, etc. durchaus manuell eingegeben werden.

Auf jeden Fall sollte die manuelle Eingabe vor Ort beherrscht werden, denn die Eingabe geringfügiger Änderungen (z.B. Einfügen einer Negation) und die Änderung von Parametern (Zeiten und Zählwerte) muss man können, also den 3-Finger-Griff und den 2-Finger-Griff gut merken.

2. Möglichkeit:

Die Programmiersoftware, z.B. „LOGO!SoftComfort“ wird unter Windows auf einem PC oder Laptop installiert. Auf der sehr übersichtlichen Arbeitsfläche kann der Stromlaufplan einfach mittels „Drag & Drop“ (Ziehen und Ablegen) erstellt werden. Alles was Sie brauchen, wie Funktionssymbole (unterteilt in Grund- und Sonderfunktionen), Verbindungsleitungen, Schere, Beschreibungstexte, etc. ist in der Werkzeugleiste vorhanden. Das ist wirklich komfortabel und schnell erlernbar.

Ist das geschafft, sollte man den funktionellen Ablauf des Programms simulieren. Dies kann man bis ins Detail offline tun, indem ein Eingang oder mehrere Eingänge aktiviert werden und die „Auswirkungen“ an den Ausgängen beobachtet werden. Die Richtigkeit der Auswirkungen am Ausgang bzw. an den Ausgängen muss man natürlich selbst einschätzen. Wenn z. B. I1=1 und I3=1 und I2=0 geschalten wird, wird nach 2,5 s Q1=1 (die Last oder das Relais werden aktiviert) – die Richtigkeit dieses Funktionsverhalten ist Ihre Entscheidung.

Die Simulation ist eine äußerst nützliche Option, von der man regen Gebrauch machen wird. Denk- und Überlegungsfehler werden erkennbar (irren ist menschlich) und können umgehend korrigiert werden. Auf diese Weise kann dann leicht die optimale Lösung gefunden werden, die immer mit der geringsten Anzahl von Funktionsblöcken auskommt.

Wichtig ist auch bei manchen Anwendungen das Verhalten der Schaltungsanordnung bei Spannungsausfall und anschließender -wiederkehr. Auch dies kann hier simuliert werden.

Nachdem nun auch die Simulation erfolgreich abgeschlossen ist, wird das Programm über die serielle Schnittstelle des PC oder Laptops und mittels eines speziellen Schnittstellenkabels in das Logikmodul übertragen. Es wird ein Download durchgeführt.

Nunmehr kann die Inbetriebnahme erfolgen.

Werden jetzt im Logikmodul noch Änderungen vorgenommen, so muss oder besser, so sollte das Programm zwecks Änderung der Dokumentation wieder hochgeladen werden. Es wird ein Upload durchgeführt.

Im übrigen: von jedem Logikmodul gibt es ein sogen. Einsteigerkit, bestehend aus einem Modul, einem Handbuch mit Beispielen, dem Verbindungskabel PC –Modul und der zugehörigen Software; kostet so um die 300,- DM.

-Logikmodul “LOGO! “ der Firma Siemens www.ad.siemens.de/logo und www.samhammer.de/siemshop

- Steuerrelais „easy“ der Firma Klöckner-Möller www.moeller.net/easy

- Kleinsteuerung „PHARAO“ der Firma Theben-Werk Zeitautomatik GmbH www.theben.de

- Automatisierungsmodul „Millenium“ der (franz.) FirmaCrouzet www.Crouzet.com

Anmerkung: vom Millenium habe ich kein Abbildung, weil es noch nicht im Internet ist. Soll aber nach Auskunft von Crouzet Deutschland in Hilden demnächst erfolgen.

Dem Prospekt nach zu urteilen, ist es aber absolut baugleich mit der Mitsubishi-Steuerung „alpha“. Das betrifft sowohl die Hardware (die äußere Form des Gehäuses), als auch die Software (Abbildung des Desktop) – Allianzen gibt es!

- Kleinsteuerung „alpha“ der Fa. Mitsubishi Electric Europe

www.the-new-alpha.com

Zuletzt geändert/ergänzt: 16.04.2002

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