Was ist ein Signal?
Eine SPS kennt an ihren Ein- und Ausgängen nur zwei Zustände. Alles, was du programmierst, baut darauf auf.
| Signalzustand | Bedeutung | Beispiel |
|---|---|---|
| 0 (FALSE) | kein Signal / aus | Taster nicht gedrückt, Lampe aus |
| 1 (TRUE) | Signal vorhanden / ein | Taster gedrückt, Lampe leuchtet |
Operanden: Eingänge und Ausgänge
| Adresse | Bedeutung | Beispiel |
|---|---|---|
%E0.0 | Eingang, Byte 0, Bit 0 | Taster, Schalter, Sensor |
%A0.0 | Ausgang, Byte 0, Bit 0 | Lampe, Schütz, Ventil |
Zu jeder Adresse gibt es einen Namen. In den Beispielen dieser Seite steht S_ für Schalter/Taster am Eingang und P_ für einen Ausgang bzw. eine Anzeige.
Das erste FUP-Netzwerk
Das einfachste Netzwerk überträgt ein Signal unverändert: Der Ausgang übernimmt den Zustand des Eingangs (Zuweisung =).
So liest man ein FUP-Netzwerk
- Von links nach rechts: Eingänge links, Ausgang rechts.
- Jeder Eingang führt 0 oder 1 in die Box.
- Die Box (das «Gatter») entscheidet nach ihrer Regel, was am Ausgang herauskommt.
| Symbol im FUP | Name | Aussage |
|---|---|---|
| & | UND-Verknüpfung | Ausgang = 1, wenn alle Eingänge 1 sind |
| >=1 | ODER-Verknüpfung | Ausgang = 1, wenn mindestens ein Eingang 1 ist |
| X | XOR (Exklusiv-ODER) | Ausgang = 1, wenn eine ungerade Anzahl Eingänge 1 ist |
| ○ am Eingang | Negation | Das Signal wird vor der Box umgekehrt (0 wird 1, 1 wird 0) |
| SR / RS | Speicherglied (Flipflop) | Merkt sich einen Zustand (Selbsthaltung) |
UND und ODER ausprobieren
Tipp: Klicke auf das Symbol in der Box (& bzw. >=1), um zwischen UND und ODER umzuschalten.
Alltagsbild: so zeichnet es der Elektriker (zum Klicken)
Stromlaufplan: L1 = Phase, N = Neutralleiter, E1 = Lampe, S = Schalter. Klicke auf einen Schalter: S = 1 bedeutet geschlossen, S = 0 offen. Grün = hier fliesst Strom.
Wahrheitstabelle (aktuelle Zeile ist markiert)
XOR (Exklusiv-ODER)
XOR ist wie ein ODER, aber mit einem Unterschied: Der Ausgang ist 1, wenn eine ungerade Anzahl Eingänge 1 ist. Bei zwei Eingängen heisst das: Der Ausgang ist 1, wenn die beiden Eingänge verschieden sind.
ODER
1 und 1 → Ausgang 1Mindestens einer 1 genügt.
XOR
1 und 1 → Ausgang 0Verschieden = 1, gleich = 0.
Alltagsbild: so zeichnet es der Elektriker (zum Klicken)
Jeder Schalter schaltet das Licht um, egal wie die anderen stehen. S = 0 / 1 ist die Schalterstellung (oben / unten). Grün = hier fliesst Strom.
Wahrheitstabelle (aktuelle Zeile ist markiert)
Negation: der Kreis am Eingang
Ein kleiner Kreis am Gattereingang kehrt das Signal um, bevor es in die Box geht. Der Operand selbst bleibt unverändert, nur das Gatter «sieht» das Gegenteil.
Wahrheitstabelle dieses Netzwerks
Öffner und Schliesser: warum ist der Stopp-Taster «verkehrt»?
Das wirkt zuerst seltsam, hat aber einen einfachen Grund. Wir gehen es in drei kleinen Schritten durch.
Schritt 1: Zwei Arten von Tastern
Schliesser (Start-Taster)
Nicht gedrückt: Kontakt offen → kein Strom → Signal 0.Gedrückt: Kontakt geschlossen → Strom → Signal 1.
Öffner (Stopp-Taster)
Nicht gedrückt: Kontakt geschlossen → Strom → Signal 1.Gedrückt: Kontakt offen → kein Strom → Signal 0.
Schritt 2: Die SPS sieht nur «Spannung» oder «keine Spannung»
Die SPS weiss nicht, ob ein Taster gedrückt ist. Sie merkt nur: Spannung am Eingang = 1 oder keine Spannung = 0. Auch ein gerissenes Kabel bedeutet für die SPS: keine Spannung = 0.
Schritt 3: Was soll bei einem Kabelbruch passieren?
| Stopp-Taster ist ein | Normalzustand | Kabel reisst | SPS versteht | Folge |
|---|---|---|---|---|
| Schliesser | Signal 0 | Signal 0 | «Stopp nicht gedrückt» | Anlage läuft weiter, der Fehler fällt nicht auf. Gefährlich. |
| Öffner | Signal 1 | Signal 0 | «Stopp gedrückt» | Anlage bleibt stehen. Sicher. |
Probiere es selbst aus
Drücke den Taster und trenne danach das Kabel. Beobachte, was die SPS daraus «versteht». Wechsle dann zwischen Öffner und Schliesser. Du kannst auch direkt in der Zeichnung klicken: auf den Taster (gedrückt halten), auf das Kabel oder auf die Beschriftung «Öffner» / «Schliesser».
S_operationOFF im Praxisbeispiel.Speichern mit SR / RS (Selbsthaltung)
UND und ODER haben kein «Gedächtnis»: Der Ausgang folgt immer sofort den Eingängen. Ein Speicherglied merkt sich dagegen kurze Impulse. Ein kurzer Druck auf «Ein» genügt, und der Ausgang bleibt eingeschaltet, bis «Reset» kommt.
Tipp: Klicke auf das Symbol (SR bzw. RS) in der Box, um zwischen SR und RS umzuschalten.
Zeitverlauf (letzte Schaltvorgänge, rechts = aktuell)
Verhalten
Praxisbeispiel: Betrieb, Handbetrieb und Automatik
Drei echte Netzwerke aus einem TIA-Portal-Programm, bedient über das Bedienpult des Trainingskoffers. Du kannst die Eingänge auch direkt im FUP oder im Stromlaufplan weiter unten anklicken. Taster (EIN, AUS, Übernahme) hältst du gedrückt, der Schalter (Betriebsart vorwählen) rastet mit einem Klick ein und bleibt stehen.
Bedienpult Trainingskoffer
Die drei Netzwerke im FUP
S_operationOFF ist ein Öffner und zeigt im Ruhezustand eine 1. Gedrückt wird daraus eine 0. Darum steht am R1-Eingang der Kreis (Negation).So funktioniert es
- Netzwerk 1:
EINsetztP_operation(Selbsthaltung). WirdAUSgedrückt (oder bricht ein Draht), wird zurückgesetzt. - Netzwerk 2: Der Schalter
ModeSelectwählt die Betriebsart, der TasterModeAcceptübernimmt sie.P_manualwird gesetzt, wenn ModeSelect nicht eingeschaltet ist (Stellung «Hand») UND ModeAccept gedrückt wird UND der Betrieb läuft. Zurückgesetzt wird, wenn der Betrieb nicht läuft ODER ModeSelect auf «Auto» steht. - Netzwerk 3: Gleich aufgebaut, nur umgekehrt:
P_autowird gesetzt, wenn ModeSelect eingeschaltet ist (Stellung «Auto») UND ModeAccept gedrückt wird UND der Betrieb läuft. Zurückgesetzt wird, wenn der Betrieb nicht läuft ODER ModeSelect nicht eingeschaltet ist.
Dasselbe in Relaistechnik
Vor der SPS hat man solche Steuerungen mit Relais und Schützen gebaut. Hier siehst du genau diese Netzwerke als Stromlaufplan. Die Bedienung ist dieselbe: Klicke auf E0.1, E0.0, E0.5 oder E0.4. Grün = hier fliesst Strom, gelbe Spule = Relais angezogen.
- Selbsthaltung: Der Relaiskontakt
A0.1liegt parallel zum StarttasterE0.1. Ist das Relais einmal angezogen, hält es sich selbst. Das ist das SR-Glied im FUP. - Stopp:
E0.0ist ein Öffner in Reihe zur Spule. Wird er gedrückt, ist der Stromkreis unterbrochen und das Relais fällt ab. - Hand / Auto: Der Kontakt
A0.1(Betrieb) und der VorwahlschalterE0.4liegen in Reihe zur Spule. Fällt eine dieser Bedingungen weg, fällt das Relais ab. Im FUP ist das der R1-Eingang. - Gestrichelte Linie: Die beiden
E0.5-Kontakte gehören zu einem Taster. Auch die beidenE0.4-Kontakte gehören zu einem Schalter.
Aufgaben zum Ausprobieren
- Drücke «Betriebsart übernehmen» ohne Betrieb. Warum passiert nichts?
- Drücke kurz «Betrieb EIN». Warum bleibt die Leuchte an?
- Drücke jetzt «Betriebsart übernehmen» (Schalter steht auf Hand). Was geschieht mit der Meldeleuchte Handbetrieb, und bleibt sie nach dem Loslassen an?
- Stelle den Schalter auf Auto. Was passiert mit den beiden Meldeleuchten?
- Drücke «Betriebsart übernehmen». Welche Betriebsart ist jetzt aktiv?
- Drücke «Betrieb AUS». Warum fallen alle Leuchten?
Übungen: logisch denken trainieren
Vier kurze Übungen vom Einfachen zum Schwierigeren. Du brauchst nur zu klicken. Nach jeder Antwort erklärt die Seite Schritt für Schritt, wie man auf die Lösung kommt.
UND (&): Ausgang = 1, wenn alle Eingänge 1 sind.
ODER (>=1): Ausgang = 1, wenn mindestens einer 1 ist.
XOR (X): Ausgang = 1, wenn eine ungerade Anzahl Eingänge 1 ist (bei zwei Eingängen: wenn sie verschieden sind).
Kreis am Eingang: Das Signal wird vor dem Gatter umgekehrt (aus 0 wird 1, aus 1 wird 0).
Leuchtet die Lampe?
Die Schalter stehen fest. Lies das Netzwerk und entscheide: Leuchtet die Lampe (Ausgang = 1)?
Vorgehen: Erst die Kreise (Negationen) anwenden, dann die Regel des Gatters.
Welche Verknüpfung passt?
Hier gibt es keine Schaltung. Lies die Aufgabe aus dem Alltag und wähle die passende Verknüpfung.
Rätsel: Bring die Lampe auf das Ziel
Klicke auf die Eingangsfelder (FALSE / TRUE), bis die Lampe den gewünschten Zustand hat. Du siehst sofort, wie das Gatter reagiert.
Selbsthaltung Schritt für Schritt
Ein SR-Glied (Reset dominiert) steuert einen Motor. Der Motor steht am Anfang (Q = 0). Es passiert eine Aktion nach der andern. Wie ist Q danach? Merke: Sind S und R1 beide 0, behält Q den alten Wert.