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Papierspeicher

Aufgabe:

In einer Papier-Beschichtungsanlage wurde zwischen zwei materialführenden Walzen ein Materialspeicher integriert. Der Speicher soll die Drehzahl- und damit die Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den beiden Walzen ausgleichen und einen Materialriss verhindern.

Die Motoren der beiden Walzen werden von Frequenzumrichtern angetrieben, die eine stufenlose Drehzahlregelung ermöglichen. Der Zugantrieb liefert ein analoges Signal von 0 bis 10V, das der aktuellen Drehzahl der Zugwalze entspricht. Der Materialspeicher ist mit einem Ultraschallsensor ausgestattet und einer Gewichtswalze, die das Papierband stramm hält. Der Ultraschallsensor misst die aktuelle Tiefe der Speicherschlaufe und liefert ebenfalls ein 0-10V analoges Signal, welches der Tiefe der Schlaufe entspricht. Bei 0V erreicht die Schlaufe ihren tiefsten Punkt, bei 10V ihren höchsten Punkt. Es gilt die beiden Signale zusammenzuführen und so ein neues, analoges 0-10V analoge Signal zu bilden. Mit dem Ergebnissignal soll der Frequenzumrichter des Förderantriebes angesteuert werden und so die Drehzahl der Förderwalze bestimmt werden. Dabei beträgt der Anteil des Ultraschall-Signals 20%. Bei gleicher Drehzahl fördern beide Walzen das Papierband mit nahezu gleicher Geschwindigkeit.

Lösung:

Die analogen Signale in der SPS werden durch eine Zahl im Bereich 0-27648 (0V=0, 10V=27648) repräsentiert.
Mit dem Baustein CALCULATE kann man die vorgegebenen Anteile der Signale ausrechnen:

Nach der Zusammenführung der Anteile bekommt man den Wert des Endsignals, mit dem die Drehzahl der Förderwalze bestimmt wird. Um Überläufe zu vermeiden, wird das Ergebnis mit dem Baustein LIMIT abgegrenzt.

In einem idealen Zustand bei einer Materialgeschwindigkeit, die 50% der maximalen Geschwindigkeit beträgt, bleibt die Schlaufe auf einer Höhe, die 50% ihrer maximalen Höhe beträgt.

Lösung in SCL:

#"Anteil 80%" := (#"IST-Geschwindigkeit" / 100) * 80;
#"Anteil 20%" := (#Ultraschall / 100) * 20;
#"SOLL-Geschwindigkeit" := LIMIT(MN:=0, IN:=#"Anteil 80%" + #"Anteil 20%" , MX:=27648);

S7-Programmierung TIA-Portal (Übersicht):