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Zur meiner Abschlussprüfung zum Elektroniker für Betriebstechnik stand mir eine Siemens S7-1200 1215C DC/DC/Relais (Siemens: 6ES7215-1HG40-0XB0) als SPS für mein Prüfungsaufbau zur Verfügung.

Natürlich wollte ich mich vor der Prüfung mit der Hardware und dessen Programmierung im TIA-Portal auseinandersetzen. Zu diesem Zweck stand mir ebenfalls eine Simulationsplatine für die digitalen Eingänge der SPS zur Verfügung (Siemens: 6ES72741XH300XA0).

Allerdings wurde in unserem Jahrgang das erste Mal die Analogwertverarbeitung in der praktischen Abschlussprüfung gefordert. So entstand die Idee zur Entwicklung einer Simulationsplatine für die analogen Ausgänge der SPS.

Die Spannungsversorgung der Platine erfolgt mit 24V/DC und kann somit direkt von der SPS oder generell von der Steuerspannung des Prüfungsaufbaus abgegriffen werden.
Mit den 24V/DC werden die Segmente der beiden 7-Segment-Anzeigen und der LM317-Spannungsregler versorgt. Die LEDs werden direkt an dem 24V/DC betrieben, damit die Verlustleistung auf die einzelnen Vorwiderstände verteilt wird. Der Spannungsregler stellt die notwendigen 5V/DC Spannungsversorgung für die verwendeten ICs zur Verfügung.

Die hier genannte SPS verfügt über zwei analoge Stromausgänge. Somit stellt auch die Simulationsplatine zwei 7-Segment-Anzeigen mit jeweils drei Ziffern (2 Dezimal- und eine Nachkommastelle) zur Verfügung.

Die Steuerung der einzelnen Segmente erfolgt über ein UDN2987 Treiber IC. Die Anzeigen haben eine gemeinsame Kathode, welche über ein ULN2803A Transistor-Array gesteuert werden.
Die beiden analogen Ausgänge der SPS werden auf den ADC eines ATTINY1634 geführt. Dieser wertet die analogen Signale aus und steuert entsprechend die beiden oben genannten ICs an. Die Referenzspannung des ADC kann ggf. mit einem Potenziometer variiert werden.
Für eventuelle Änderungen der Firmware des Mikrocontrollers ist eine ISP-Schnittstelle vorgesehen.

Die Maße sowie die Form der Platine wurden so gewählt, dass Diese zusammen mit der oben erwähnten Simulationsplatine von Siemens verwendet werden kann.

Leider besitze ich zurzeit keine bestückte Platine und kann daher nur ein unbestücktes Exemplar zeigen.

Die Platine wurde bei Aisler.net bestellt.

Der Mikrocontroller wurde mithilfe von Atmel-Studio über die ISP-Schnittstelle programmiert.

Mit jedem Durchgang der while-Schleife wird eine Zählervariable um +1 hochgezählt. Es werden erst neue Analogwerte von dem ADC eingelesen, wenn die Zählervariable einen bestimmten Wert erreicht hat. Dadurch wird die Aktualisierungsrate verringert und das Ablesen erleichtert. Des Weiteren wird so ein Überschreiben verhindert (Die Analogwerte würden so schnell aktualisiert werden, dass Diese sich gegenseitig auf der Anzeige überlagern und so nur noch Achten abzulesen wären).

In der nachfolgenden Liste sind alle von mir verwendeten Materialien aufgelistet.

Liste einblenden

Bauteil	Bezeichnung / Wert	Gehäuse / Bauform	Benennung	Menge
Schraubklemme	Phoenix Contact MKDS 3/ 2 (1711026)	5mm RM	JP1	1
Stiftleiste	2x3	2,54mm RM	JP2	1
Spannungsregler	LM 317 AEMP (LM317AEMP/NOPB)	SOT-223	IC1	1
Abblockkondensator	100nF (Keramik)	0805	C1, C4, C7	3
Kondensator	10uF (Elektrolyt)	SMD Ø4mm	C2	1
Kondensator	1uF (Elektrolyt)	SMD Ø4mm	C3	1
Widerstand	240Ω	0805	R1, R5, R6	3
Widerstand	715Ω	0805	R2	1
Widerstand	1,1kΩ	0805	R7-R14	8
Pullup-Widerstand	10kΩ	0805	R3	1
Präzisionspotentiometer	10kΩ	64Y	R4	1
Mikrocontroller	ATTINY1634-SU	SOIC-20	IC2	1
Treiber	UDN2987LWTR-6-T	SO-20W	IC3	1
Transistor-Array	ULN2803ADW	SO-18W	IC4	1
7-Segment-Anzeige	LTC-4724JR	-	LED1, LED2	2

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