Logo! mit Transistorausgängen.
PWM: Pulsweitensteuerung
Das Steuerungsgerät LOGO! von Siemens, sehr oft für kleine Automatisierungsaufgaben in der Haus- und Gebäudetechnik sowie im
Maschinenbau angewendet, ist in zwei Varianten erhältlich. Der absolute Renner ist die Relais-Version: Die meistverkauften LOGO!s sind
Relais-LOGO!s. Gut verbreitet, aber deutlich seltener im Einsatz als die Standard-Variante mit Relaisausgängen, ist die Transistorvariante
der kleinen Mini-SPS.
Die Variante bietet eine Reihe von Vorteilen, die sie bei bestimmten Anwendungen unverzichtbar macht. Da keine mechanischen Kontakte wie
bei Relais vorhanden sind, schaltet der Transistorausgang unendlich oft ohne Verschleiß. Damit sind die Transistorausgänge besonders gut für
schnelles und lange andauerndes Schalten geeignet. Sie arbeiten geräuschlos und sind kurzschluss- und überlastfest.
Zu den Nachteilen der Transistorvariante gehört die Tatsache, dass sie nur für Gleichspannung ausgelegt ist und keine großen Lasten direkt
schalten kann. Es können kleine Gleichstrom-Verbraucher bis 24V und maximal 0,3 A wie 24 V-LED-Lampen, kleine Relais, Schütze, kleine
Magnetventile, Motortreiber oder elektronische Signale gesteuert werden.
Verglichen mit einem Mikrocontroller ist die Schaltfrequenz eines LOGO! gering. So können PWM‑Aufgaben oder die Steuerung von
Schrittmotoren nur in einem begrenzten Frequenzbereich bewältigt werden.
In den vier folgenden Schaltungen experimentieren wir ein wenig mit den Transistorausgängen, um zu erfahren, wie und wofür sie u.a.
eingesetzt werden können.
1. PWM: Steuerung der Pulsweite
2. PWM: Steuerung der Periodendauer
3. Steuerung eines Rüttlers
4. Steuerung eines Schrittmotors
Die Schaltung auf dieser Seite befasst sich mit dem PWM-Signal. Mithilfe der vorgefertigten Bausteine in der Software Logo! Soft Comfort
wird die Pulsweite eines PWM-Signals angesteuert. Bei der Gelegenheit werden mehrere digitale Eingänge und ein analoger Eingang
verwendet.
LOGO!
Als Steuergerät kommt in der Schaltung LOGO!24CE mit der Bestellungsnummer 6ED1052-1CC08-0BA3 zum Einsatz. Die Versorgungsspannung des Gerätes
beträgt 24VDC. Das Gerät verfügt über vier Transistorausgänge und acht digitale Eingänge. Je nach Konfiguration können vier digitale Eingänge als analoge
Eingänge 0–10 V verwendet werden.
PWM: Pulsweitensteuerung
In diesem Beispiel wird der Ausgang Q1 für die Ausgabe eines PWM-Signals (Pulsweitenmodulation) verwendet. Bei einem PWM-Signal handelt es sich um ein
Signal, das mit einer festen Frequenz ein- und ausgeschaltet wird. Das Einzige, was sich verändert, ist der Tastgrad. Mit dem Tastgrad wird das Verhältnis
von Ein- zu Ausschaltzeit ausgedrückt. Eine wichtige Größe eines PWM-Signals ist die Pulsweite. Es ist die Zeitdauer, in der das Signal innerhalb einer
Periode den Zustand „Ein“ hat. An dem Ausgang Q1 werden zwei Leuchtdioden mit angepassten Vorwiderständen angeschlossen. Sie dienen der Visualisierung
des Signals.
Feste Wertvorgabe mit Verstärker
Logo! Soft Comfort stellt für die Bildung eines PWM-Signals einen vorgefertigten PWM-Baustein (hier B001). In dem Beispiel wurde die
Periodendauer auf 1 Sekunde eingestellt. Das Signal taktet demnach mit einer 1 Hz-Frequenz. Die Einstellung erfolgt in dem Baustein selbst. Die Parameter-Ebene
wird durch Doppelklick geöffnet. Mit dem Verstärker B003 wird der Tastgrad des PWM-Signals festgelegt. Eine Eingabe von 500 bedeutet, dass der Tastgrad 50 %
beträgt. Daraus ergibt sich eine Pulsweite von 0,5 Sek. Mit dem Eingang I1 wird diese kleine Schaltung aktiviert. Die Leuchtdioden werden folglich für 0,5 Sek.
eingeschaltet und bleiben anschließend für 0,5 Sek. aus.
Feste Wertvorgabe mit Multiplexer
Eine andere Methode fester Wertvorgabe ist die Nutzung eines Multiplexers. An dem Baustein PWM (hier B004) werden keine Änderungen vorgenommen.
Die Frequenz bleibt bei 1 Hz. Auf der Parameter-Ebene des Multiplexers wird bei P1 der Wert 10 eingegeben. Andere Eingaben werden nicht getätigt. Damit ergibt
sich eine Pulsdauer von 10 ms. Als Ergebnis sehen wir, wie die Leuchtdioden im Sekundentakt ganz kurz aufleuchten. Die Schaltung wird mit dem
Schalter I2 aktiviert.
Stufenlose Verstellung der Pulsweite
Eine stufenlose Verstellung des Tastgrades und damit der Pulsweite kann man mithilfe eines Potentiometers erreichen. Einer der Eingänge des Logo!
wird als analoger Eingang 0–10 V konfiguriert. Er liefert anschließend die Werte von 0 bis 1000 an den PWM-Baustein. Auf diese Weise kann der Tastgrad im
vollen Umfang im Betrieb von 0 bis 100 % erreicht werden. Auch in diesem Beispiel bleibt die Frequenz bei 1 Hz. Konstant.
Bei einer ausreichend hohen Frequenz (z.B. bei Verwendung eines Mikrocontrollers) wäre es möglich, auf diese Weise Leuchtdioden zu dimmen. Wegen einer zu
geringen Schaltfrequenz des LOGO! ist diese Aufgabe nicht realisierbar. Die Schaltfrequenz der Ausgänge ist für eine flackerfreie
LED-Pulsweitenmodulation zu niedrig.
