Die LOGO! bietet eine Vielzahl vordefinierter Funktionsbausteine, die Sie per Drag-and-Drop im Programmeditor (LOGO!Soft Comfort) auswählen und miteinander verbinden können. Diese Bausteine lassen sich grob in folgende Kategorien einteilen:
- Logische Grundfunktionen:
- AND (UND): Der Ausgang ist nur dann „1“ (wahr), wenn alle Eingänge „1“ sind.
- OR (ODER): Der Ausgang ist „1“, wenn mindestens einer der Eingänge „1“ ist.
- NOT (NICHT): Der Ausgang ist „1“, wenn der Eingang „0“ ist, und umgekehrt.
- NAND (NICHT-UND): Der Ausgang ist „0“, wenn alle Eingänge „1“ sind. In allen anderen Fällen ist der Ausgang „1“.
- NOR (NICHT-ODER): Der Ausgang ist „1“, wenn alle Eingänge „0“ sind. In allen anderen Fällen ist der Ausgang „0“.
- XOR (EXKLUSIV-ODER): Der Ausgang ist „1“, wenn genau einer der Eingänge „1“ ist.
- NXOR (EXKLUSIV-NICHT-ODER): Der Ausgang ist „1“, wenn beide Eingänge gleich sind (entweder beide „0“ oder beide „1“).
- Zeitfunktionen:
- Einschaltverzögerung (TON): Der Ausgang wird nach Ablauf einer eingestellten Zeit „1“, nachdem der Eingang „1“ geworden ist.
- Ausschaltverzögerung (TOF): Der Ausgang wird sofort „1“, wenn der Eingang „1“ wird, und verzögert um die eingestellte Zeit, bevor er wieder „0“ wird, nachdem der Eingang „0“ geworden ist.
- Impulsgeber (TP): Erzeugt einen Impuls am Ausgang mit einer eingestellten Dauer, wenn der Eingang von „0“ nach „1“ wechselt.
- Blinkgeber (BL): Erzeugt ein periodisches Ein- und Ausschalten des Ausgangs mit einstellbaren Zeiten für Ein- und Ausschaltphasen.
- Zählfunktionen:
- Vorwärtszähler (CTU): Zählt bei steigender Flanke am Zähleingang bis zu einem eingestellten Wert.
- Rückwärtszähler (CTD): Zählt bei steigender Flanke am Zähleingang abwärts bis zu einem eingestellten Wert.
- Vorwärts-/Rückwärtszähler (CTUD): Kann sowohl vorwärts als auch rückwärts zählen, abhängig vom Signal an einem separaten Eingang.
- Merker (Flags): Interne Speicherbereiche, die einen Zustand (0 oder 1) speichern können und zur internen Verknüpfung von Signalen dienen.
- Ein- und Ausgänge: Bausteine, die die physikalischen Ein- und Ausgänge der LOGO! repräsentieren (z.B. digitale Eingänge I1, I2, digitale Ausgänge Q1, Q2).
- Analoge Funktionen: Für die Verarbeitung analoger Signale (z.B. analoge Eingänge AI, analoge Ausgänge AQ, Verstärker, Schwellwertschalter).
- Spezielle Funktionen: Umfassen weitere Bausteine für spezifische Aufgaben wie PI-Regler, Rampenfunktionen, Textausgabe für Displays etc.
Logik und Verknüpfung der Bausteine:
Mehr zum E-V-A Prinziep
Das EVA-Prinzip ist ein grundlegendes Konzept in der Informatik und beschreibt die drei Hauptphasen der Informationsverarbeitung: Eingabe (E), Verarbeitung (V) und Ausgabe (A). Es ist ein abstraktes Modell, das die grundlegende Funktionsweise vieler technischer Systeme und Prozesse vereinfacht darstellt.
Lass uns die einzelnen Phasen genauer betrachten:
1. Eingabe (E):
- Was passiert? In dieser Phase werden Daten oder Informationen in das System eingegeben. Diese Eingaben können aus verschiedenen Quellen stammen.
- Quellen:
- Menschliche Interaktion: Tastatureingaben, Mausbewegungen, Spracheingabe, Touchscreen-Bedienung, Scannen von Barcodes oder QR-Codes.
- Sensoren: Messwerte von Temperatur-, Druck-, Licht-, Bewegungssensoren etc.
- Andere Systeme/Geräte: Datenübertragung von anderen Computern, Datenbanken, Netzwerken, Maschinensteuerungen.
- Speichermedien: Lesen von Daten von Festplatten, SSDs, USB-Sticks, Speicherkarten.
- Form der Eingabe: Die Eingabe kann in verschiedenen Formen erfolgen, z.B. als Text, Zahlen, Bilder, Audio, Video, binäre Daten oder Steuersignale.
- Ziel: Die Eingabe dient dazu, dem System die notwendigen Informationen oder Befehle zu liefern, die es für die nachfolgende Verarbeitung benötigt.
2. Verarbeitung (V):
- Was passiert? In dieser Phase werden die eingegebenen Daten gemäß bestimmten Regeln, Algorithmen oder Programmen manipuliert, analysiert, umgewandelt oder gespeichert.
- Akteur: Die Verarbeitung wird in der Regel von einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) in einem Computer oder einem Mikrocontroller in einem eingebetteten System durchgeführt. Software spielt hierbei eine entscheidende Rolle, da sie die Anweisungen für die Verarbeitungsschritte enthält.
- Art der Verarbeitung: Die Verarbeitung kann vielfältig sein und umfasst:
- Arithmetische Operationen: Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division.
- Logische Operationen: Vergleiche (größer, kleiner, gleich), logische Verknüpfungen (UND, ODER, NICHT).
- Datenmanipulation: Sortieren, Filtern, Suchen, Ersetzen, Transformieren von Daten.
- Steuerungslogik: Entscheidungen treffen, Schleifen ausführen, Abläufe steuern.
- Speicherung und Abruf: Daten im Speicher ablegen oder aus dem Speicher lesen.
- Kommunikation: Daten an andere Systemkomponenten oder externe Geräte senden und empfangen.
- Ziel: Das Ziel der Verarbeitung ist es, aus den Rohdaten nützliche Informationen, Ergebnisse oder Aktionen zu generieren.
3. Ausgabe (A):
- Was passiert? In dieser Phase werden die Ergebnisse der Verarbeitung dem Benutzer oder anderen Systemen in einer verständlichen oder nutzbaren Form präsentiert.
- Form der Ausgabe: Die Ausgabe kann verschiedene Formen annehmen:
- Visuell: Anzeige auf einem Bildschirm (Text, Grafiken, Bilder, Videos), Ausdruck auf einem Drucker.
- Akustisch: Tonausgabe über Lautsprecher, Sprachausgabe.
- Mechanisch: Bewegung von Aktoren (z.B. Motoren, Ventile), Steuerung von Maschinen.
- Datenübertragung: Senden von Daten an andere Computer, Netzwerke oder Speichermedien.
- Steuersignale: Ansteuerung anderer Geräte oder Systeme.
- Ziel: Die Ausgabe dient dazu, die Ergebnisse der Verarbeitung für den beabsichtigten Zweck nutzbar zu machen.
Das EVA-Prinzip in der Praxis:
Das EVA-Prinzip ist ein sehr allgemeines und abstraktes Konzept, das in unzähligen Anwendungen zu finden ist:
- Taschenrechner: Eingabe von Zahlen und Operationen (E), Durchführung der Berechnung (V), Anzeige des Ergebnisses (A).
- Textverarbeitungsprogramm: Eingabe von Text über die Tastatur (E), Bearbeitung des Textes (V), Anzeige des formatierten Textes auf dem Bildschirm oder Ausdruck auf Papier (A).
- Industrielle Steuerungssysteme (SPS): Erfassung von Sensorsignalen (E), Verarbeitung der Signale gemäß einem Steuerungsprogramm (V), Ansteuerung von Aktoren (z.B. Motoren, Ventilen) (A).
- Webserver: Empfangen einer Anfrage vom Browser (E), Verarbeitung der Anfrage (z.B. Zugriff auf eine Datenbank, Generierung einer Webseite) (V), Senden der Antwort (der Webseite) an den Browser (A).
- Künstliche Intelligenz (KI): Eingabe von Daten (z.B. Bilder, Text) (E), Training eines Modells oder Durchführung einer Inferenz (V), Ausgabe eines Ergebnisses (z.B. Klassifizierung eines Bildes, Übersetzung von Text) (A).
Vorteile des EVA-Prinzips:
- Abstraktion und Vereinfachung: Es hilft, komplexe Systeme in grundlegende, leicht verständliche Phasen zu zerlegen.
- Strukturierung: Es bietet einen Rahmen für die Analyse und den Entwurf von Systemen.
- Vergleichbarkeit: Es ermöglicht den Vergleich verschiedener Systeme hinsichtlich ihrer Eingabe-, Verarbeitungs- und Ausgabemechanismen.
- Fehleranalyse: Es kann helfen, Fehler in einem System zu lokalisieren, indem man untersucht, in welcher Phase des EVA-Zyklus das Problem auftritt.
Erweiterungen des EVA-Prinzips:
In komplexeren Systemen gibt es oft Rückkopplungsschleifen oder zusätzliche Phasen. Beispielsweise kann die Ausgabe eines Verarbeitungsschritts die Eingabe für einen weiteren Verarbeitungsschritt sein. Manchmal wird auch die Speicherung (S) als vierte Komponente hinzugefügt (EVSA-Prinzip), um die Bedeutung der Datenspeicherung im Verarbeitungsprozess hervorzuheben.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das EVA-Prinzip ein fundamentales und vielseitiges Konzept ist, das die grundlegende Funktionsweise von informationsverarbeitenden Systemen auf einfache und verständliche Weise beschreibt. Es ist ein nützliches Werkzeug für das Verständnis, die Analyse und den Entwurf verschiedenster technischer Anwendungen.
- Eingänge: Jeder Baustein hat einen oder mehrere Eingänge, an die Signale von anderen Bausteinen oder von den physikalischen Eingängen der LOGO! angelegt werden.
- Verarbeitung: Innerhalb des Bausteins wird die logische Funktion entsprechend der Art des Bausteins ausgeführt. Die Eingangssignale werden verarbeitet.
- Ausgang: Jeder Baustein hat mindestens einen Ausgang, der das Ergebnis der logischen Operation führt.
- Verbindungen: Die Ausgänge von Bausteinen können mit den Eingängen anderer Bausteine verbunden werden, um komplexe logische Schaltungen zu erstellen. Diese Verbindungen stellen den Signalfluss dar.
Beispiel einer einfachen UND-Verknüpfung:
Um einen Ausgang (Q1) nur dann zu aktivieren, wenn zwei Eingänge (I1 und I2) gleichzeitig aktiv sind, würden Sie folgende Bausteine verwenden und verbinden:
- Zwei Eingangsbausteine für I1 und I2.
- Einen UND-Baustein. Die Ausgänge der Eingangsbausteine I1 und I2 werden mit den beiden Eingängen des UND-Bausteins verbunden.
- Einen Ausgangsbaustein für Q1. Der Ausgang des UND-Bausteins wird mit dem Eingang des Ausgangsbausteins Q1 verbunden.
Die LOGO! wertet dann zyklisch den Zustand der Eingänge aus, verarbeitet diese durch die verbundenen Bausteine und setzt entsprechend die Ausgänge.
Wichtige Aspekte:
- Signalfluss: Der Signalfluss in FUP erfolgt von links nach rechts.
- Logikzustände: Signale haben in der digitalen Logik zwei Zustände: „0“ (aus, niedrig, falsch) und „1“ (ein, hoch, wahr).
- Parameter: Viele Bausteine erfordern die Konfiguration von Parametern, z.B. die Zeitdauer bei Zeitfunktionen oder der Zählwert bei Zählfunktionen. Diese Parameter werden im LOGO!Soft Comfort Editor eingestellt.
- Übersichtlichkeit: Bei komplexeren Programmen ist es wichtig, die Bausteinlogik übersichtlich zu strukturieren und Kommentare hinzuzufügen, um die Funktion einzelner Programmteile zu dokumentieren.
Die Bausteinlogik der Siemens LOGO! ermöglicht es, auch ohne tiefgreifende Programmierkenntnisse, einfache bis mittelkomplexe Automatisierungsaufgaben visuell zu erstellen und zu implementieren. Die Vielzahl der verfügbaren Funktionsbausteine deckt ein breites Spektrum an logischen Operationen und Steuerungsfunktionen ab.
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