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Wischer: Positive Flanke

Grundsätzlich erfüllen die Wischer die Aufgabe, aus einem Dauersignal einen Impuls zu erzeugen. Der kurze Impuls wird wahlweise am Anfang des Dauersignals oder seinem Ende gebildet und dient der Flankenerkennung. Wechselt ein Signal seinen Zustand von 0 auf 1 kann ein Wischer-Impuls diesen Moment markieren und ermöglicht seine Auswertung. Hier sprechen wir von einer ansteigenden oder positiven Flanke. Umgekehrt, wenn ein länger anstehendes Signal seinen Zustand von 1 auf 0 wechselt, handelt es sich um eine negative Flanke.

Die Flankenerkennung spielt in der Steuerungstechnik eine wichtige Rolle. So gibt es heute, vor allem in der SPS-Technik, viele Methoden, die Flankenerkennung ermöglichen. Sie alle dienen einem Zweck. Zu einem gewünschtem Zeitpunkt liefern sie einen Wischer, einen kurzen Impuls, der in weiteren Steuerungsabschnitten verwendet werden kann.

Wir fangen mit unserem Wischer für eine positive Flanke ganz am Anfang an und realisieren diese Funktion mit einfachen Relais. Ein Beispiel für eine passende Verschaltung der Relais liefert das folgende Bild:

Positive Flanke mit Relais

Erkennung der positiven Flanke mit drei Relais.

Mit dem Taster 1S1 simulieren wir ein Signal, das ansteigt, das heißt seinen Zustand von 0 auf 1 wechselt und in dem neuen Zustand verharrt.
Sobald wir den Taster betätigen wird das Relais 1K1 angezogen. Das Relais 1K3, das dies verhindern könnte, ist in diesem Moment noch aus, Kontakt 1K3 (11/12) ist geschlossen.
Kurz nachdem 1K1 angezogen hat, wird das Relais 1K2 angezogen, da der Kontakt 1K1 (13/14) schließt. Sobald 1K2 angezogen hat, schließt auch sein Kontakt 1K2 (13/14) und das Relais 1K2 geht in die Selbsthaltung. Sobald 1K2 anzieht, zieht nachfolgend auch das Relais 1K3 an und bewirkt damit das Abfallen des Relais 1K1. Da 1K2 in der Selbsthaltung verharrt, hat die Zustandsänderung von 1K1 keinen Einfluss mehr auf seinen Zustand. Somit bleibt jetzt 1K1 abgeschaltet.

Den kurzen Wischer liefert uns hier das Relais 1K1. Kurz nachdem das Signal anstieg, zog 1K1 an. Gleich danach, nachdem 1K2 und 1K3 ebenfalls angezogen haben, fiel es wieder ab.

In dieser Schaltung steht der Wischer ausreichend lang an, sodass wir ihn mit bloßem Auge beobachten können. Dazu ergänzen wir die Schaltung mit einer Leuchtdiode, um seine Funktionalität zu testen.

Positive Flanke sehen mit einer Leuchtdiode

Sobald wir also den Taster 1S1 betätigen, müssten wir ein kurzes Aufleuchten der Leuchtdiode wahrnehmen. Eine Testschaltung ist nach diesem Plan auf einem Testbrett schnell aufgebaut:

Positive Flanke Testschaltung

In dem kurzem Video kann man beobachten, dass bei jedem Betätigen des Tasters 1K1 (also Zustandsänderung des Signals von 0 auf 1) die Diode kurz aufleuchtet. Das ist unser Wischer, mit dem wir die positive Flanke des Signals erkennen können.

Positive Flanke (Relais)

Positive Flanke in SPS

Die oben gezeigte Schaltung kann leicht in einer SPS nachgebildet werden. Hier ein Beispiel in KOP (TIA Portal / Siemens).

Die Merker M0.1, M0.2, M0.3 entsprechen den Relais 1K1, 1K2 und 1K3. Sobald hier der Eingang E0.0 ansteigt, wird dieser Zustandsänderung dank Merker M0.1 erkannt und an die Selbsthaltung von M0.2 weitergegeben. Nachdem M0.1 den Wischer geliefert hat, wird er durch M0.3 wieder abgeschaltet. Danach sieht der Schaltzustand wie folgt aus:

Die heutigen SPS-Programmierer machen sich nicht so viel Mühe, um Wischer-Netzwerke zu konstruieren. Jedem stehen heute gleich mehrere fertige Bausteine zur Auswahl.
Im TIA-Portal hat man für eine Flankenerkennung mehrere Möglichkeiten:

Operand auf positive Signalflanke abfragen

In der Schaltung wird die ansteigende (positive) Flanke vom Signal E0.0 in dem Baustein/Anweisung "Opernand auf positive Signakflanke abfragen" untersucht und ggf. durchgeschaltet. Damit konnte hier der Merker M0.1, nachdem das Signal E0.0 eingeschaltet wurde, in die Selbsthaltung gehen.

Operand bei positiver Signalflanke setzen

Positive Signalflanke setzen

Eine weitere Möglichkeit stellt der Baustein "Operand bei positiver Signalflanke setzen" dar. Das ansteigende Signal am Eingang E0.0 generiert hier an dem Merker M0.1 den Wischer, der einen SPS-Zyklus andauert, womit man z.B. Merker M0.3 in die Selbsthaltung bringen kann.


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