Stern-Dreieck-Anlauf als SPS-Programm
Die Stern-Dreieck-Schaltung kennst du als Schützschaltung mit Zeitrelais. In einer SPS steht dieselbe Logik im Programm: Netzschütz, Sternschütz und Dreieckschütz hängen an Ausgängen, und statt des Zeitrelais misst ein Zeitglied TON die Anlaufzeit. Die Namen sind dieselben wie auf der Seite Stern-Dreieck-Schaltung. Drück S1 und sieh im Zeitdiagramm, wie nach der Zeit von Stern auf Dreieck umgeschaltet wird.
Die Pläne und das Zeitdiagramm brauchen JavaScript. Die Erklärungen unten funktionieren auch ohne.
Vier Netzwerke, ein Zeitglied
S1 schaltet das Netzschütz Q1 ein. Mit Q1 startet das Zeitglied T1, und das Sternschütz Q2 zieht an: Der Motor läuft im Stern an. Nach der Zeit PT wird T1.Q zu 1. Im selben Zyklus fällt Q2 ab, und das Dreieckschütz Q3 zieht an. S0 oder eine Überlast an F2 schalten alles ab, T1 beginnt beim nächsten Start von vorn.
Vorsicht: Ohne Pause schaltet die SPS Q2 aus und Q3 ein, im selben Zyklus. Ob der Lichtbogen im Sternschütz dann schon gelöscht ist, sieht das Programm nicht. Darum gibt es die Variante mit Umschaltpause und die Verriegelung über die Öffner 21-22 in der Verdrahtung.
Mit Pause zwischen Stern und Dreieck
Ein zweites Zeitglied T2 startet, wenn T1 abgelaufen und Q2 aus ist. Erst nach seiner Zeit zieht Q3 an. In dieser Pause ist weder das Stern- noch das Dreieckschütz angesteuert. Im Zeitdiagramm siehst du die Lücke zwischen Q2 und Q3. Sie ist hier auf 1 Sekunde verlängert, damit man sie sieht.
Die Netzwerke Schritt für Schritt
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Netzwerk 1: Netzschütz Q1 mit Selbsthaltung
S1 oder Q1 selbst, dazu in Reihe S0 und F2. Beide sind als Öffner angeschlossen und liefern in Ruhe eine 1. Darum stehen sie im Programm mit dem Schließer-Symbol. Warum das so sein soll, steht auf der Seite Selbsthaltung als SPS-Programm.
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Netzwerk 2: Zeitglied T1 statt Zeitrelais K1
Solange Q1 1 ist, läuft die Zeit. Nach PT wird T1.Q zu 1. Das entspricht dem anzugsverzögerten Zeitrelais K1 der Schützschaltung. Mehr dazu auf der Seite Zeitglieder TON und TOF.
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Netzwerk 3: Sternschütz Q2
Q1 ist an, T1 ist noch nicht abgelaufen und Q3 ist aus. T1.Q und Q3 werden darum mit dem Öffner-Symbol abgefragt. Das ist im Programm, was in der Schützschaltung der Öffner von K1 und der Öffner 21-22 von Q3 sind.
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Netzwerk 4: Dreieckschütz Q3
Q1 ist an, T1 ist abgelaufen und Q2 ist aus. Die gegenseitige Abfrage von Q2 und Q3 ist die Verriegelung im Programm: Beide Ausgänge sind nie gleichzeitig 1.
Wie lange im Stern?
Das Eaton Schaltungsbuch sagt dazu: Die Dauer des Anlaufs im Stern hängt von der Belastung des Motors ab. Sie sollte so lange dauern, bis der Motor etwa 75 bis 80 % seiner Betriebsdrehzahl erreicht hat. Dann muss er nach dem Umschalten auf Dreieck möglichst wenig nachbeschleunigen (Eaton Schaltungsbuch 10/23, S. 3-7). Im Programm ist das die Zeit PT von T1. Hier sind es nur 5 Sekunden, wie im Plan der Schützschaltung.
Warum eine Umschaltpause?
Schaltet man zu schnell von Stern auf Dreieck um, kann der Lichtbogen beim Ausschalten des Sternschützes einen Kurzschluss hervorrufen. Die Pause sollte deshalb so lang sein, wie das Löschen des Lichtbogens braucht (Eaton Schaltungsbuch 10/23, S. 3-7). Das Stern-Dreieck-Zeitrelais ETR4-51 schließt seinen Kontakt für das Dreieckschütz nach einer Umschlagszeit von 50 ms (S. 2-31). Beim automatischen Stern-Dreieck-Schalter im Schaltungsbuch öffnet das Zeitrelais zuerst den Stromkreis des Sternschützes und schließt 50 ms später den des Dreieckschützes (S. 3-44). Im Programm übernimmt das zweite Zeitglied T2 diese Pause.
Verriegelung im Programm und in der Verdrahtung
Die Verriegelung im Programm wirkt nur auf die Ausgänge. Ob ein Schütz wirklich abgefallen ist, sieht sie nicht. In der Schaltung von Eaton unterbricht deshalb der Öffner 22-21 des Dreieckschützes den Stromkreis des Sternschützes (Eaton Schaltungsbuch 10/23, S. 3-44). Auch bei Stern-Dreieck-Startern, deren Schütze über ein Kommunikationssystem angesteuert werden, bindet Eaton zur elektrischen Verriegelung den Hilfsöffner 21-22 des jeweils anderen Schützes ein (S. 2-14 und 2-15). Die Seite Stern-Dreieck-Schaltung zeigt diese Verriegelung im Stromlaufplan, dazu den Hauptstromkreis mit den drei Schützen.
Weitere Schaltungen
Zähler und Flanken in der SPS → Steigende und fallende Flanke, Vorwärtszähler CTU mit Sollwert. Zeitglieder TON und TOF zum Ausprobieren → Einschalt- und Ausschaltverzögerung im Programm, mit Zeitdiagramm. Selbsthaltung als SPS-Programm → Haltekontakt oder Speicher RS/SR, dazu der drahtbruchsichere Aus-Taster. SPS-Grundverknüpfungen zum Ausprobieren → UND, ODER, NICHT als Kontaktplan, Funktionsplan und Stromlaufplan nebeneinander.Warum fragt das Netzwerk des Sternschützes T1.Q mit dem Öffner-Symbol ab?
Das Sternschütz soll nur an sein, solange die Zeit noch läuft. Die Abfrage auf 0 ist wahr, solange T1.Q 0 ist. Wird T1.Q zu 1, ist sie falsch, und Q2 fällt ab. In der Schützschaltung macht das der Öffner des Zeitrelais.
Was passiert, wenn ich während des Anlaufs S0 drücke?
Q1 fällt ab. Damit wird auch der Eingang von T1 zu 0, die abgelaufene Zeit springt zurück auf 0, und Q2 und Q3 schalten aus. Beim nächsten Start beginnt der Anlauf wieder im Stern mit der vollen Zeit.
Warum ist F2 als Öffner am Eingang?
Damit eine Überlast und ein Drahtbruch zum selben Ergebnis führen: Das Signal wird 0, und der Motor schaltet ab. Das gilt auch für den Aus-Taster S0. Ausprobieren kannst du das auf der Seite Selbsthaltung als SPS-Programm.
Reicht die Verriegelung im Programm nicht aus?
Sie sorgt dafür, dass die Ausgänge Q2 und Q3 nie gleichzeitig 1 sind. Ob die Schütze wirklich abgefallen sind, erkennt sie nicht. Darum liegen in der Verdrahtung zusätzlich die Öffner der beiden Schütze gegenseitig im Kreis der anderen Spule.
Zu den Plänen: Kontaktplan und Funktionsplan sind angelehnt an DIN EN 61131-3 und herstellerneutral gezeichnet. In der Software deiner Steuerung sehen Zeichen, Namen und Adressen etwas anders aus. Die Anlaufzeit ist mit 5 Sekunden ein Beispielwert wie im Plan der Schützschaltung, die Umschaltpause ist auf 1 Sekunde verlängert, damit man zusehen kann. Die richtigen Zeiten hängen vom Antrieb und von den Schützen ab. Der Hauptstromkreis fehlt hier, er steht auf der Seite Stern-Dreieck-Schaltung. Die Seite zeigt Lernbeispiele, keine fertigen Programme. Ein Programm ersetzt keine Planung und keine Risikobeurteilung der Maschine.
Dieses SPS-Beispiel auf der eigenen Seite einbinden
Für Lernplattformen wie Moodle, Schul- und Ausbildungsseiten: Dieses SPS-Beispiel läuft dann direkt auf deiner Seite, kostenlos, werbefrei, ohne Tracking.
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Einzige Bitte: den Textlink unter dem Rahmen stehen lassen.