Es gibt viele Steuerungssituationen, in denen Aktionen eingeleitet werden müssen, wenn eine bestimmte Kombination von Logikfunktionsbedingungen in einer SPS erfüllt ist.
SPS-Logikfunktionen
Bei einer automatischen Bohrmaschine könnte beispielsweise die Bedingung vorliegen, dass der Bohrmotor aktiviert werden soll, wenn die Endschalter aktiviert werden, die das Vorhandensein des Werkstücks und die Bohrposition als an der Oberfläche des Werkstücks liegend anzeigen.
Eine solche Situation beinhaltet die UND-Logikfunktion, wobei sowohl Bedingung A als auch Bedingung B erfüllt sein müssen, damit eine Ausgabe erfolgt. Dieser Abschnitt befasst sich mit solchen Logikfunktionen.
SPS UND LOGIK
Abbildung 1.7a zeigt eine Situation, in der eine Ausgabe nur dann aktiviert wird, wenn zwei normalerweise offene Schalter beide geschlossen sind. Schalter A und Schalter B müssen beide geschlossen sein, was somit eine UND-Logiksituation ergibt.
Wir können uns dies als ein Steuerungssystem mit zwei Eingängen A und B vorstellen (Abbildung 1.7b). Nur wenn A und B beide eingeschaltet sind, gibt es eine Ausgabe. Wenn wir also 1 verwenden, um ein Ein-Signal anzuzeigen, und 0, um ein Aus-Signal darzustellen, müssen A und B beide 1 sein, damit es eine 1-Ausgabe gibt.
Eine solche Operation wird von einem Logikgatter gesteuert, und die Beziehung zwischen den Eingängen eines Logikgatters und den Ausgängen wird in einer als Wahrheitstabelle bezeichneten Form tabellarisch dargestellt. Für das UND-Gatter haben wir also:
Ein Beispiel für ein UND-Gatter ist ein Verriegelungssteuerungssystem für eine Werkzeugmaschine, sodass diese nur betrieben werden kann, wenn die Schutzvorrichtung in Position ist und die Stromversorgung eingeschaltet ist.
Abbildung 1.8a zeigt ein UND-Gattersystem in einem Leiterdiagramm. Das Leiterdiagramm beginnt mit j j, einem normalerweise offenen Satz von Kontakten mit der Bezeichnung Eingang A, um Schalter A darzustellen, und in Reihe dazu j j, einem weiteren normalerweise offenen Satz von Kontakten mit der Bezeichnung Eingang B, um Schalter B darzustellen.
Die Linie endet dann mit O, um den Ausgang darzustellen. Damit ein Ausgang vorhanden ist, müssen sowohl Eingang A als auch Eingang B vorhanden sein, d. h. die Kontakte von Eingang A und Eingang B müssen geschlossen sein (Abbildung 1.8b). Im Allgemeinen gilt:
Auf einem Leiterdiagramm stellen Kontakte in einer horizontalen Sprosse, d. h. Kontakte in Reihe, die logischen UND-Operationen dar.
SPS-ODER-LOGIK
Abbildung 1.9a zeigt einen Stromkreis, bei dem ein Ausgang aktiviert wird, wenn Schalter A oder B, beide normalerweise offen, geschlossen sind.
Dies beschreibt ein ODER-Logikgatter (Abbildung 1.9b), da Eingang A oder Eingang B eingeschaltet sein müssen, damit ein Ausgang vorhanden ist.
Die Wahrheitstabelle lautet:
Abbildung 1.10a zeigt ein ODER-Logikgattersystem auf einem Leiterdiagramm, Abbildung 1.10b zeigt eine gleichwertige alternative Art, dasselbe Diagramm zu zeichnen.
Das Leiterdiagramm beginnt mit j j, normalerweise offenen Kontakten mit der Bezeichnung Eingang A, um Schalter A darzustellen, und parallel dazu j j, normalerweise offenen Kontakten mit der Bezeichnung Eingang B, um Schalter B darzustellen.
Entweder Eingang A oder Eingang B müssen geschlossen sein, damit der Ausgang aktiviert wird
(Abbildung 1.10c). Die Linie endet dann mit O, um den Ausgang darzustellen. Im Allgemeinen:
Alternative Pfade, die durch vertikale Pfade von der Hauptsprosse eines Leiterdiagramms bereitgestellt werden, d. h. parallele Pfade, stellen logische ODER-Operationen dar.
Ein Beispiel für ein ODER-Gatter-Steuerungssystem ist ein Förderband, das Flaschenprodukte zur Verpackung transportiert, wo eine Abweiserplatte aktiviert wird, um Flaschen in einen Ausschussbehälter abzulenken, wenn entweder das Gewicht nicht innerhalb bestimmter Toleranzen liegt oder kein Verschluss auf der Flasche ist.
SPS, KEINE LOGIK
Abbildung 1.11a zeigt einen elektrischen Schaltkreis, der von einem normalerweise geschlossenen Schalter gesteuert wird. Wenn ein Eingang an den Schalter angelegt wird, öffnet er sich und es fließt dann kein Strom im Schaltkreis.
Dies veranschaulicht ein NICHT-Gatter, da es einen Ausgang gibt, wenn kein Eingang vorhanden ist, und keinen Ausgang, wenn ein Eingang vorhanden ist (Abbildung 1.11c). Das Gatter wird manchmal als Inverter bezeichnet.
Die Wahrheitstabelle lautet:
Abbildung 11.11b zeigt ein NICHT-Gattersystem in einem Leiterdiagramm. Die Kontakte von Eingang A sind als normalerweise geschlossen dargestellt.
Dies ist in Reihe mit dem Ausgang ( ). Wenn kein Eingang an Eingang A anliegt, sind die Kontakte geschlossen und es gibt einen Ausgang. Wenn ein Eingang an Eingang A anliegt, öffnet er sich und es gibt dann keinen Ausgang.
Ein Beispiel für ein NICHT-Gatter-Steuerungssystem ist ein Licht, das aufleuchtet, wenn es dunkel wird, d. h. wenn kein Lichteingang an den Lichtsensor angelegt wird, gibt es einen Ausgang.
SPS-NAND-LOGIK
Nehmen wir an, wir lassen einem UND-Gatter ein NICHT-Gatter folgen (Abbildung 1.12a). Die Konsequenz des NOT-Gatters ist, dass alle Ausgänge des AND-Gatters invertiert werden.
Eine Alternative, die genau dieselben Ergebnisse liefert, besteht darin, an jeden Eingang ein NOT-Gatter anzulegen und dann ein OR-Gatter folgen zu lassen (Abbildung 1.12b).
Es ergibt sich dieselbe Wahrheitstabelle, nämlich:
Beide Eingänge A und B müssen 0 sein, damit es einen 1-Ausgang gibt.
Es gibt einen Ausgang, wenn Eingang A und Eingang B nicht 1 sind.
Die Kombination dieser Gatter wird als NAND-Gatter bezeichnet (Abbildung 1.13).
Ein Beispiel für ein NAND-Gatter-Steuerungssystem ist eine Warnleuchte, die aufleuchtet, wenn bei einer Werkzeugmaschine der Sicherheitsschalter nicht aktiviert wurde und der Endschalter, der das Vorhandensein des Werkstücks signalisiert, nicht aktiviert wurde.
SPS oder Logik
Nehmen wir an, wir lassen auf ein OR-Gatter ein NOT-Gatter folgen (Abbildung 1.14a).
Die Konsequenz des NOT-Gatters ist, die Ausgänge des OR-Gatters zu invertieren.
Eine Alternative, die genau dieselben Ergebnisse liefert, besteht darin, an jeden Eingang ein NOT-Gatter und dann ein AND-Gatter für die resultierenden invertierten Eingänge anzubringen (Abbildung 1.14b).
Nachfolgend sehen Sie die resultierende Wahrheitstabelle:
Die Kombination aus OR- und NOT-Gattern wird als NOR-Gatter bezeichnet. Es gibt einen Ausgang, wenn weder Eingang A noch Eingang B 1 ist.
Abbildung 1.15 zeigt ein Kontaktplandiagramm eines NOR-Systems.
Wenn Eingang A und Eingang B beide nicht aktiviert sind, gibt es einen 1-Ausgang. Wenn entweder X400 oder X401 1 sind, gibt es eine 0-Ausgabe.
SPS-Exklusiv-ODER-Logik (XOR)
Das ODER-Gatter gibt eine Ausgabe aus, wenn einer oder beide der Eingänge 1 sind.
Manchmal wird jedoch ein Gatter benötigt, das eine Ausgabe ausgibt, wenn einer der Eingänge 1 ist, aber nicht, wenn beide 1 sind, d. h. das die Wahrheitstabelle hat:
Ein solches Gatter wird Exklusiv-ODER- oder XOR-Gatter genannt.
Eine Möglichkeit, ein solches Gatter zu erhalten, ist die Verwendung von NICHT-, UND- und ODER-Gattern, wie in Abbildung 1.16 gezeigt.
Abbildung 1.17 zeigt ein Leiterdiagramm für ein XOR-Gattersystem. Wenn Eingang A und Eingang B nicht aktiviert sind, gibt es eine 0-Ausgabe.
Wenn nur Eingang A aktiviert ist, ergibt der obere Zweig eine Ausgabe von 1. Wenn nur Eingang B aktiviert ist, ergibt der untere Zweig eine Ausgabe von 1.
Wenn sowohl Eingang A als auch Eingang B aktiviert sind, gibt es keine Ausgabe.
In diesem Beispiel eines Logikgatters haben Eingang A und Eingang B zwei Kontaktsätze in den Schaltkreisen, wobei ein Satz normalerweise offen und der andere normalerweise geschlossen ist.
Bei der SPS-Programmierung kann jeder Eingang so viele Kontaktsätze wie nötig haben.
SPS Exclusive NOR (XNOR) LOGIC
