Das Experiment ist der Weg, um das theoretische Wissen zu festigen und ihm eine Bedeutung zu geben. Das Experiment kann auch als Motivation dienen, sich Wissen überhaupt erst anzueignen. In diesem Zusammenhang soll dieser Artikel gesehen werden. Die hier beschriebenen und vorgestellten Experimente entstanden in den vergangenen drei Jahren im Rahmen der Vorlesung und Übung zu \’Computerunterstützte Messdatenerfassung\‘ an der Universität Erlangen-Nürnberg. Die Idee war, eine Art virtuelles Praktikum für die SPS-Programmierung zu installieren, das zumindest teilweise den Trainings-Effekt eines Praktikums haben sollte, dies aber mit minimalem Hardware-Aufwand bewerkstelligt und trotzdem einer relativ breiten Masse an Teilnehmern zugänglich gemacht werden sollte. Dies ist gelungen mit einer SPS, die über ihre Ethernet-Schnittstelle frei programmiert werden kann. Die Hardware ist fest installiert und kann über eine Web-Cam beobachtet werden (Bild 1). Der Aufbau ist am Lehrstuhl für Sensorik der Universität Erlangen-Nürnberg untergebracht.
Plattform
Für dieses Experiment wird die Wago 750-841 verwendet, eine SPS mit Ethernet-Schnittstelle und Web-Interface. Die verwendete Software für die Programmierung des Wago-I/O-Systems ist CoDeSys. Es erfüllt den IEC 61131-3-Standard, der die Anforderungen an das SPS-System sowie die fünf Programmiersprachen definiert (IL, LD, FBD, ST und FC). Für jeden Programmbaustein kann die passende Programmiersprache ausgewählt werden. Empfohlen wird die hochsprachenähnliche Programmiersprache ST (Strukturierter Text, structured text) für die Versuche.
Hardware
Die installierte Hardware soll es ermöglichen, sowohl einfache Anzeigefunktionen als auch komplexere Steuerungen und Regelungen implementieren zu können. Eine grobe Übersicht der Hardware zeigt Bild 2. In Bild 3 ist ein Screenshot des WebCam-Fensters zu sehen. Vier LEDs können mittels digitaler Ausgänge angesteuert werden, um logische Ausgaben zu realisieren. Es sind zwei analoge Ausgänge vorhanden, mit denen über Leistungs – Operationsverstärker (OP-Amp) zwei Glühlampen angesteuert werden können. Die Helligkeit wird mit einer Fotodiode gemessen. Der Fotostrom wird über einen Stromverstärker in eine zur Einstrahlung proportionale Spannung gewandelt. Diese wird mit einem analogen Eingang der SPS erfasst. Zusätzlich ist am OP-Amp ein NTC-Temperatursensor angebracht. Dessen Signal kann ebenfalls über einen analogen Eingang eingelesen werden. Weiterhin wird bei Überschreitung eines Temperaturschwellwerts von einem Komparator ein Alarmsignal erzeugt und dieses an einen digitalen Eingang gegeben.
Software
Die zur Verfügung gestellten Basisprogramme erlauben es, sich in die SPS einzuloggen und direkt Eingänge zu setzen und Ausgänge abzulesen, ohne programmieren zu müssen. Dies gewährleistet die ersten Erfolgserlebnisse und ermutigt dazu, die weiteren (schwierigeren) Aufgaben in Angriff zu nehmen.
