Die Steuerung konventioneller Elektroseilzüge basiert seit langem auf der Kombination aus Nockenschalter, Relais und Schütz. Der Stromlaufplan besteht aus Dutzenden von Hilfsrelais und Zeitrelais, was die Fehlersuche erschwert und eine Anbindung an das betriebliche Informationssystem unmöglich macht. Mit der Weiterentwicklung von Industrie 4.0 fordern immer mehr Fabriken die Integration von Heben in MES-/SCADA-Systeme, um Zustandsüberwachung, Betriebsdatenerfassung und Fehlerfrühwarnung zu ermöglichen. Die Ablösung der Relaislogik durch eine SPS-Steuerung ist daher die logische Konsequenz. Dieser Beitrag basiert auf den Erfahrungen aus einem realen Projekt der Kelude Schwerindustrie für ein Automobilteilewerk mit 68 zentral gesteuerten Elektroseilzügen und beschreibt den vollständigen Entwicklungsprozess der SPS-Steuerung – von der IO-Zuordnungstabelle über die KOP-Logik und die SCL-Fehlerbehandlungsroutinen bis hin zur HMI-Bildplanung und der Inbetriebnahme.

Hardwarekonfiguration und IO-Zuordnung

1.1 Hardwareauswahl

1.2 IO-Belegungsplan

2. LAD-Programmierung – Ablaufsteuerung

2.1 Hauptprogramm OB1 – Aufbau und Zyklus

OB1 ist der organisatorische Baustein für den Hauptzyklus mit einer Standardzykluszeit von 10 ms. Die folgenden FC-Bausteine werden in dieser Reihenfolge aufgerufen:

2.2 Sicherheitsverriegelung FC100 (LAD-Programm)

 // FC200: Hebesteuerungslogik // Heben：SafetyOK + Oberer Endschalter nicht ausgelöst + Keine Überlast + Senken nicht aktiv + Heben-Taste // Senken：SafetyOK + Unterer Endschalter nicht ausgelöst + Heben nicht aktiv + Senken-Taste（Bei Überlast nur Senken erlaubt） "SafetyOK" "SQ1_UL" "Overload_Latch" "KM2_DN" "SB1_UP" "KM1_UP" ----| |-------------| |-------------|/|----------------|/|-----------| |----------( ) | | "KM1_UP" | ----| |----------------------------------------------------------------------------+ "SafetyOK" "SQ2_DL" "KM1_UP" "SB2_DN" "KM2_DN" ----| |-------------| |-------------------------------|/|-----------| |----------( ) | | "KM2_DN" | ----| |----------------------------------------------------------------------------+ // elektrische Verriegelung：KM1undKM2Ausgabe absolut nicht gleichzeitig "KM1_UP" "KM2_DN" "Interlock_OK" ----| |-----------| |--------------( ) // Zur Fehlererkennung，Im Normalzustand nicht leitend 

2.3 Heben-Steuerung FC200 (LAD-Programm)

 // Schutz vor häufigem Anfahren：Verzögerung nach jedem Stopp500msErst dann erneuter Start erlaubt // Verhindert häufiges Schalten des Schützes in kürzester Zeit（Kontaktprellen/Lichtbogen） "KM1_UP" ----|/|----------------------------------------------------------------------------- "KM2_DN" TON_Start_Delay ----|/|----------------[TON: #Temp_StartDelay ] PT= T#500MS Q= "Start_Allowed" // In den Steuerstromkreis integriert "Start_Allowed" "SB1_UP" "KM1_UP" // Heben ----| |----------------| |-----------( ) 

2.4 Verzögerungsschutz gegen häufiges Einschalten

 // FC400: Fehlerdiagnose und Alarm // Sprache：SCL（Strukturierter Text） // Funktion：Echtzeitüberwachung des Gerätezustands，Erkennung13Fehlerkategorien-Typ，Fehlercode ausgeben anHMI FUNCTION FC400_FaultDiag : Void VAR_INPUT I_SafetyOK : Bool; // Sicherheitsverriegelungsstatus I_KM1_UP : Bool; // Rückmeldung Hubschütz I_KM2_DN : Bool; // Rückmeldung Senkschütz I_Overload_Latch : Bool; // Überlastverriegelung I_OL1_OVLD : Bool; // Signal des Überlastsensors I_RunHours : Real; // Kumulierte Betriebszeit(Stunden) END_VAR VAR_OUTPUT Q_FaultCode : Int; // Fehlercode-Ausgabe anHMI Q_FaultMsg : String[40]; // Fehlerbeschreibung Q_Alarm_Output : Bool; // Ansteuerung des akustischen & optischen Signalgebers Q_TotalRunHours : Real; // Gesamtbetriebszeit END_VAR VAR vFaultCount : Int; // Fehlerzähler vPrev_KM1 : Bool; // Flankenerkennung Hubschütz vPrev_KM2 : Bool; // Flankenerkennung Senkschütz vOverloadTimer : Time; // Überlastdauer END_VAR // === Fehlererkennungsliste === Q_FaultCode := 0; // Standard: Kein Fehler Q_Alarm_Output := FALSE; vFaultCount := 0; // Standard: Kein Fehler1：Not-Halt betätigt IF I_SafetyOK = FALSE AND "SB0_EST" = FALSE THEN Q_FaultCode := 1; Q_FaultMsg := 'Not-Aus-Taster betätigt'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Standard: Kein Fehler2：Oberer Endschalter ausgelöst IF "SQ1_UL" = FALSE THEN Q_FaultCode := 2; Q_FaultMsg := 'Oberer Endschalter ausgelöst（Abstand Hakenhaken zu Trommel unzureichend）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Standard: Kein Fehler3：Unterer Endschalter ausgelöst IF "SQ2_DL" = FALSE THEN Q_FaultCode := 3; Q_FaultMsg := 'Unterer Endschalter ausgelöst（Trommelseil unzureichend3Windungen）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Standard: Kein Fehler4：Thermorelais-Überlast IF "FR_OL" = FALSE THEN Q_FaultCode := 4; Q_FaultMsg := 'Motorüberlastschutz（Thermorelais ausgelöst）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Standard: Kein Fehler5：Überlast IF I_Overload_Latch THEN Q_FaultCode := 5; Q_FaultMsg := 'Überlastsicherung ausgelöst（Last＞110%）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Standard: Kein Fehler6：KM1/KM2Gleichzeitiges Anziehen（Schütz klebt） IF I_KM1_UP AND I_KM2_DN THEN Q_FaultCode := 6; Q_FaultMsg := 'Schwerer Fehler：Hoch-/Niedriggeschwindigkeitsschütz gleichzeitig angezogen'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Standard: Kein Fehler7：Schützrückmeldung anomal（Ausgangsbefehl und Rückmeldung stimmen nicht überein） IF ("KM1_UP" = TRUE AND I_KM1_UP = FALSE) OR ("KM2_DN" = TRUE AND I_KM2_DN = FALSE) THEN Q_FaultCode := 7; Q_FaultMsg := 'Schützantwort anomal（Möglicherweise blockiert/Spule durchgebrannt）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Bei Vorliegen eines Fehlers，Alarmausgang ansteuern IF vFaultCount > 0 THEN Q_Alarm_Output := TRUE; END_IF; // === Kumuliert während des Betriebs === Q_TotalRunHours := I_RunHours + (TIME_TO_REAL(TIME_NOW() - "Start_Time")) / 3600000.0; END_FUNCTION 

SCL-Fehlerdiagnose-Code für Kransteuerungen

3.1 FC400_FaultDiag (SCL-Strukturtext)

 // Gerätekonfigurations-Netzwerkparameter // 1. S7-1200 CPU 1212C // IP: 192.168.0.10 // Subnetzmaske: 255.255.255.0 // PROFINETGerätename: plc-hoist-01 // 2. KTP400 Basic HMI // IP: 192.168.0.20 // Subnetzmaske: 255.255.255.0 // Gerätename: hmi-hoist-01 // 3. HMIVerbindungskonfiguration（inHMIin der Konfiguration eingestellt） // Verbindungstyp-Typ: PROFINET (S7-1200) // HMIGerät: HMI_1 [192.168.0.20] // Steuerung: plc-hoist-01 [192.168.0.10] // Zugriffspunkt: S7ONLINE // Subnetz: PN/IE_1 // 4. HMIBeispiel für Variablenverbindung（PLC tag HMI tag） // "DB1".FaultCode "FaultCode" (Int, Abtastzyklus500ms) // "DB1".Load_Current "CurrentLoad"(Real, Abtastzyklus200ms) // "DB1".Status_Running "IsRunning" (Bool, Abtastzyklus100ms) 

HMI-Überwachung und Kommunikationskonfiguration

4.1 HMI-Variablentabelle und Bildschirmgestaltung

4.2 PROFINET-Kommunikation konfigurieren (TIA Portal)

 // Download-Prozess（TIA Portal V17） // 1. Gesamtprojekt kompilieren（Project Build Rebuild All） // Sicherstellen"0 errors, 0 warnings" // 2. Zielgerät auswählen（Select target device） // Online-Zugriff ErkanntPLC ZuordnenIP 192.168.0.10 // 3. Hardwarekonfiguration herunterladen（Download HW config） // wird automatisch neu gestartetPLC（ca.15Sekunden） // 4. Softwareprogramm herunterladen（Download SW） // Auswählen"Download all blocks" Vorhandenes Programm überschreiben // 5. Online-Überwachung（Go online） // Klicken"Brille"Symbol, um in den Online-Überwachungsmodus zu wechseln // Beobachten, ob der grüne Pfad im Kontaktplan wie erwartet leitet // 6. Variablen forcen（Force table）—— Für Inbetriebnahme // Kann ohne tatsächliche Tastenbetätigung gezwungen werdenDIEchtzeitüberwachung des Gerätezustands // Zum Beispiel forcen%I0.0=1Heben-Taste gedrückt simulieren // Achtung：Nach Abschluss der Inbetriebnahme unbedingt alle Forcings löschen 

Programm-Download und Inbetriebnahme

5.1 Download-Schritte

5.2 Prüfliste für die Inbetriebnahme

Häufig gestellte Fragen