Ermittlung von Wartungsintervallen nach belastung einer Anlage

Hi,

die Lösung deiner Aufgabenstellung ist keineswegs trivial!

Denn einereits ermöglicht der LOGO!-Block "Betriebsstundenzähler" keine unterschiedlichen Eingangssignale für die betriebszeit und das Wartungsintervall und andererseits ist auch eine Vorgabe oder Beeinflussung der Parameter zur Programmlaufzeit per Schaltung nicht möglich. Aus diesen Gründen muss also zunächst mal per eigener Schaltung eine Erfassung/Speicherung der Betriebsdauer her. Schaltungsvorschläge von mir dazu findest du unter

"Betriebsstundenzähler"

und

"Kann Betriebsstundenzähler nur Stunden anzeigen ?"

Nun ist konzeptionell noch die Vorgabe, Erfassung und Prüfung des Wartungsintervalls erforderlich. Dazu könnte ein Zähler parallel zum Zähler der Betriebsdauer hinzugefügt oder (besser im Hinblick auf die von dir gewünschte Funktion) ein der Betriebszeiterfassung parallellaufende Erfassung der abgelaufenen Zeit des Wartungsintervalls (definiert über die Parameter des Zählers) incl. Vorteiler und ggf. einener Zeitreferenz per Impulsgenerator.

Soweit sogut, doch nun ist für die von dir gewünschte prozentuale Bewertung der Betriebsdauer für das Aufaddieren der Betriebszeit bis zur Wartungszeit eine Division erforderlich, wobei der Nenner durch den VERÄNDERLICHEN (Prozent-)Wert am Analogeingang erforderlich ist - und genau dies ist nicht trivial!!!

Eine Lösung hängt von deinen Randbedingungen, Wünschen und Anforderungen ab und ist je nach Konzept mit unterschiedlichen Einschränkungen verbunden. Für konkrete Vorschläge benötige ich Angaben zur gewünschten Genauigkeit unhd insbesondere, ob die Anpassung über den gesamten Bereich von 1% bis 100% erforderlich ist, oder ob du die prozentuale Anpassung auf einen Teilbereich eingrenzen kannst? Wird die analoge Vorgabe nur selten und von Hand oder häufig bzw. sich kontinuierich ändernd auf Basis eines Sensors verändert?

Der prozentuale Änderungsbedarf der Zeiterfassung für das Wartungsintervall folgt der Funktion 100/x mit x = 1 bis 100 Prozent, so dass der Einfluss mit sinkendem Wert x exponentiell zunimmt.
Man könnte vom Konzept her (und abhängig von deinen oben angefragten Erfordernissen)
- eine (diskontinuierliche) Division mit Hilfe von Zählern (zur Berechnung von 100/x) realisieren,

- eine Annäherung durch (je nach erforderlichem Wertebereich) ggf. meherere lineare Teilfunktionen realisieren
- oder eine (sehr) grobe Annäherung durch die Definition von n Stürzstellen (z. B. 3), also n konstanten Werten verwenden...

- oder, wenn keine Eingabe per Analogeingang zwingend ist, könnte auch ein extern berechneter Wert für 100/x z. B. in einer Textbox
eingegeben werden (einfachste Variante bezüglich der erforderlichen LOGO!-Schaltung!)

MfG
Betel

Hallo Roter-Milan,

die von dir präzisierten zwei Ausgabenstellungen sind von grundsätzlich anderer Art als die ursprünglich formulierte Problembeschreibung deines Erstbeitrags hier! Insbesondere die 1. Aufgabenstellung lässt sich allgemein als zeitliche Integration eines Analogsignals einer physikalischen Größe pro Zeiteinkeit auffassen. Eine entsprechende schaltungstechnische Lösung für die LOGO! war bislang hier im Forum nicht verfügbar!

Im Dateianhang findest du nun ein entsprechendes Konzept und einen Schaltungsentwurf von mir mit an deine Aufgabenstellung angepassten BlockParametern (nur für Basisgeräte ab ...0BA5 und wegen der kurzen und häufigen Ausgabeimpulse sollten unbedingt Transistorausgänge, insbes. für Q1, verwendet werden!!!). Dabei ist das Schaltungsdesign und die Parameterwahl insbesondere dahingehend optimiert, dass bei maximaler Signalauflösung (Amplitude und Zeitbasis) möglichst geringe (Rundungs-)Fehler auftreten.

Dazu erfolgt eine geschickte Signalskalierung des Analogeingangssignals, dann die eigentliche Berechnung/Integration der Werte alle 300 ms mit geeignet gewählten Parametern (insbesondere für das "Timing" in ...V1 und die beiden Blöcke "Komparator" und OHNE eine Division) und schließlich die Erzeugung von Impulsen (nach extern an Q1 und optional für LOGO!-interne Weiterverarbeitung und Anzeige).

Anpassungen sind durch eine Vergrößerung der Integrationszeit (durch TH+TL des Impulsgenerators), eine Modifikation der Aufbereitung des Analogeingangssignals (Bereitstellung stets am Ausgang von B001) und der Parameter der beiden Komparatoren möglich, wobei diese Parameter miteinander korrespondieren müssen (vgl. dazu Kommentare im Schaltplan)!

Die eigentliche Funktion wird bei entsprechendem Timing wie folgt erreicht: Der aufbereitete aktuelle Analogwert wird zu einem festgelegten Zeitpunkt in einen Speicher (mem_1) übernommen (und damit dann für die Integrationszeit konstantgehalten, so dass für andere Anwendungen auch deutlich längere Integrationszeiten möglich wären) und in zwei Komparatoren mit einem "Übertrag" (mem_2) addiert und das Ergebnis dann mit einem Schwellwert (der den "Betrag/Wert" für einen Ausgangsimpuls darstellt) verglichen. Bei Überschreiten der Summe von mem_1 und mem_2 wird ein Impuls definierter Länge erzeugt. Außerdem wird in jedem Integrationsintervall ein "Zwischenspeicher" (mem_3) aktualisiert, mit diesem Summenwert oder wenn dieser größer als der Schwellwert für den Impuls ist, mit einem Wert vermindert um diesen Schwellwert. Dieser Zwischenspeicher (mem_3) wird nun (beim nächsten Integrationsintervall parallel zum (erneuten) Speichern des Wertes vom Analogeingang (mem_1) in einen weiteren Speicher (mem_2) übernommen, der dann den "Übertrag" repräsentiert. Beide Werte mem_1 und mem_2 werden dann erneut mittels der beiden Komparatoren und mem_3 "verarbeitet", so dass sich der Zyklus schließt...

Die Lösung der zweiten Aufgabenstellung "Krananlage" basiert ebenfalls auf diesem Schaltungskonzept, nur ist die Aufbereitung des Analogsignals und die Berechnung einer damit bewerteten Teilbetriebszeit (hier von 300 ms) bei geschickter Wahl der konkreten Werte einfacher. Den Basisschaltungsentwurf kannst du dann noch mit meinen beigefügten "Betriebsstundenzählern" bei Bedarf ergänzen!

Hinweise zu den Versionen 1 und 2:
In den Versionen 1 ist die Steuerung (d. h. Steuerimpulserzeugung) der "Berechnung" innerhalb eines jeden Integrationsintervalls mittels "Wischrelais" realisiert, die definierte und aufeinander abgestimmte zeitliche Parameter haben. Da diese Zeitwerte vergleichsweise klein sind, ergeben sich bei der Simulation am PC jedoch teilweise Probleme bis hin zum vollständigen Fehlverhalten der Schaltung obwohl im Einzelschrittmodus und mit einer realen LOGO! alles einwandfrei funktioniert !!! Außerdem werden (besonders dann, wenn die Anlage über I1 häufig ein- und ausgeschaltet wird) durch die Ansteuerung des Impulsgenerators systematische Fehler bezüglich der Zeiterfassung generiert...(vgl. dazu die Kommentare in den Schaltungen "Test_Betriebsstundenzähler_Vx.lsc" in Dateianhang).

In den Versionen 2 habe ich nun kleine Modifikationen vorgenommen, die insbesondere diesen beiden Sachverhalten begegnen: Dazu habe ich
1. die "Steuerimpulserzeugung mit definierten Zeitparametern" ersetzt durch Impulse mit der "exakten" Dauer von 2 LOGO!-Zyklen (weil die Steuereingänge S1/S2 der Speicher aus Multiplexer und Analogverstärker mindestens 2 Zyklen lang definiert sein müssen, um den entsprechenden Wert Vi an den Analogverstärker "durchzureichen" (, denn die beiden Blöcke arbeiten so, dass sie quasi ständig ringförmig ihre jeweiligen Analogausgangswerte an den Eingang des jeweils anderen Blocks legen). Die Kombinationen aus flankengetriggertem AND bzw. NAND, Merker und XOR erzeugen exakt für 2 Zyklen einen Ausgangsimpuls (= 1 am XOR), wenn eingangsseitig eine Signalflanke auftritt (Der Ausgang eines flankengetriggertem AND bzw. NAND ist nur für 1 Zyklus = 1) ! Außerdem habe ich die Steuerimpulsfolge ausschließlich an die "0 nach 1 Flanke" des Impulsgeneratior gekoppelt.
-->> Die Ausführung der eigentlichen Berechnung erfolgt mun mit maximaler Geschwindigkeit, nur noch abhängig von der (bzw. gekoppelt mit der) Zykluszeit! Dadurch können nun auch bei unterschiedlichen Zyklusfrequenzen und besonders bei Zykluszeiten > 0,01 s KEINE Timingprobleme auftreten, da die Steuerung nun nicht mehr zeitanhängis ist, sondern "zwangsweise" erfolgt....Die Simulation am PC erfolgt dadurch nun fehlerfrei !!!

2. Durch Setzen des "INV"-Pins des Impulsgenerators wird nun, im Gegensatz zu den Versionen 1, die Berechnung (= Berücksichtigung des betreffenden Zeitraums bei der Messwertausgabe) jeweils erst in der "Mitte" des Integrationsintervalls aktiviert bzw. begonnen! Dadurch wird erreicht, das sich bei wiederholtem Ein- und Ausschalten der Anlage über I1 die Fehler bei der Erfassung/Berücksichtigung des betreffenden Integrationsintervalls weitgehend ausgleichen. Ein Abschalten in der 1. Hälfte des Integrationsintervalls führt somit dazu, dass dieses begonnene Integrationsintervall bei der Erfassung unberücksichtigt bleibt, während ein Abschalten in der 2. Hälfte des Integrationsintervalls (nach dem Triggerimpuls durch den Wechsel des Impulsgeberausgangs von 0 nach 1) dazu führt , dass dieses begonnene Integrationsintervall bei der Erfassung und Impulsausgabe (zeitlich vollständig) berücksichtigt wird. Die Parameter des Impulsgenerators (zur Festlegung des Integrationsintervalls) sollten dazu TH = TL betragen.

Ansonsten sind meine Schaltungsentwürfe kommentiert, so dass du dich zurechtfinden solltest - auch ohne eine ausführliche Darstellung der Funktionsweise und sämtlicher Einzelparameter. Geziehlte Fragen werde ich dir natürlich gerne beantworten.

MfG
Betel