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20. Januar 2016
Michael Lipthal
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michael.lipthal@lechler.de
Warum eine S7-1200 PLC zur Ansteuerung der Lechler VarioSpray HP Ventilen verwenden?
Die VarioSpray HP Ventile müssen nach dem Peak&Hold Verfahren angesteuert werden,
siehe Diagramm unten.
Hierzu wird im unteren Beispiel mittels eines 2kHz PWM-Signals die Peak&Hold Spannung erzeugt.
Die Volumenstromregelung des VarioSpray HP-Ventils wird in diesem Beispiel mittels eines
100Hz PWM-Signals realisiert.
Es handelt sich also um eine Überlagerung eines 2kHz bzw. 100Hz PWM-Signals.
Daraus ergeben sich folgende Anforderungen an das PLC-System:
1. Der PWM-Ausgang muss ein Onboard Typ sein, d.h. in der CPU integriert, nur damit ist
gewährleistet, dass das Programm unmittelbar mittels „Peripherie“ Schreibbefehl Zugriff auf
den PMW-Ausgang hat.
Ein modularer Aufbau, d.h. CPU und PWM-Ausgang in separaten Baugruppen, gewährleistet diese
Zeitkonstanz nicht, da der System-Rückwandbus dazwischen geschaltet ist.
2. Der PWM Ausgang muss jederzeit in der Lage sein die Einschaltdauer des 2kHz Signals mit einer
exakten zeitlichen Auflösung von 1ms zu ändern bzw. aktiviert / deaktiviert werden zu können.
Mehr im Detail ist dieses Prinzip im unteren hellgrünen Signal zu sehen, welches 1:1 dem
verstärkten PLC PWM Ausgangssignal entspricht:
Das Peak&Hold Signal hat für 1ms eine Enschaltdauer von 75% (->18V rote Spannungskurve)
und für 4ms eine Einschaltdauer von 9% (->2,2V rote Spannungskurve).
 Das VarioSpray HP Ventil ist für 5ms offen, was 50% Einschaltdauer bei 100Hz entspricht (blaue
Kurve).
Beide Kriterien erfüllt nach aktuellem Stand nur die S7-1200 PLC.
Lechler GmbH ꞏ Präzisionsdüsen ꞏ Düsensysteme
Ulmer Straße 128 ꞏ 72555 Metzingen ꞏ Telefon +49 7123 962-0 ꞏ info@lechler.de ꞏ www.lechler.de
Geschäftsführer: Guido Kunzmann ꞏ Patrick Muff ꞏ Thomas Winkler ꞏ Amtsgericht Stuttgart, HRB 361314, Sitz in Metzingen
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Why to use Siemens S7-1200 PLC to control VarioSpray HP valves?
The VarioSpray HP valves have to be controlled with the Peak&Hold principle, see diagram down
below.
The Peak&Hold voltage is at this example generated by a 2kHz signal.
The volume flow control is at this example realized with a 100Hz PWM signal.
The result is an overlay of a 2kHz and a 100Hz signals.
The used PLC system has to fulfill the following requirements:
The PMW output has to be onboard type, i.e. integrated into the CPU.
Only this constellation guaranteed an immediate execution of
program commands at the PWM output.
A modular PLC system, i.e. CPU and PWM output in separate modules, doesn´t fulfill
the required time constancy, because of the time variance of the PLC bus system.
The PWM output needs the capability to change the duty cycle of the 2kHz signal with an
exactly temporal resolution of 1ms all the time.
In more details to the light green signal, which is 1:1 the amplified PLC PWM output signal:
The Peak&Hold signal has for 1ms a duty cycle of 75% (->18V, red voltage curve)
and for 4ms a duty cycle of 9% (->2,2V, red voltage curve).
-> The VarioSpray HP valve is open for 5ms, which is 50% of the duty cycle at 100Hz (blue curve).
Both conditions fulfills up to date the Siemens S7-1200 PLC only.
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The VarioSpray HP valve is controlled according to the "Peak and Hold" principle. A short applied 24V
1A peak current (lp) of typically 500µs peak time (tp) opens the valve. The valve electronics then
change to the parameterized hold time (th). In this state, the valve can remain open for as long as
desired. The holding current (lh) is about 0.2A. With this method, a short response time is achieved.
The energy-efficient control of the valve ensures low heat generation in the solenoid coil.
The electronic controls offered by Lechler are best suited for the control of the VarioSpray HP
solenoid valves.
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