[H3] Steuerungstechnik (SPS Grundlagen)

Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)

Prinzip einer SPS

Das Herz einer SPS ist die CPU (Central Prozessing Unit oder Zentraleinheit). Sie birgt

  • das Betriebssystem
  • das Anwenderprogramm
  • den Datenspeicher

Die Ein- und Ausgabeebene ist je nach Anforderung und Hersteller verschieden ausgeführt. Z.B.:

  • Ein- und Ausgänge für 24VDC
  • Ein- und Ausgänge für 230VAC
  • Ein- und Ausgänge potentialfrei u.s.w.

SPS2.gif

Arten von Speichern

Grundsätzlich können, je nach Anwendungsfall, alle modernen Speichermedien verwendet werden. Im Wesentlichen werden aber

zur Datenspeicherung verwendet.

Arbeitsweise einer SPS

SPS03.gif

Während eine VPS die Verknüpfung der Signale parallel bearbeitet, liest eine SPS die Anweisungen zur Bearbeitung zeilenweise (=seriell) aus dem Programmspeicher aus.

Für das serielle Abarbeiten benötigt der Prozessor Zeit (Die Zykluszeit ist jene Zeit, die für den einmaligen Durchlauf des Programmspeichers benötigt wird.) Um keinen Eingang zu "vergessen", wird das Prozessabbild der Eingänge (PAE) vom Mikroprozessor verarbeitet.

Das Prozessabbild der Ausgänge (PAA) wird an die Peripherie der SPS, also an die Klemmen der SPS parallel ausgegeben.

Grundlagen der Programmierung

Begriffe

Sie sind in der IEC 61131-3 definiert.

Ressource Die SPS mit der CPU, in der das Anwenderprogramm läuft

Eine Resource besteht aus einer oder mehrerer Programm-Organisations-Einheiten

POE Man unterscheidet zwei Typen:
  1. die Funktion (Sie haben keinen speichernden Ausgang und müssen daher sofort im Programm weiter verarbeitet werden.)
  2. der Funktionsbaustein (Sie besitzen Ein- und Ausgangsparameter und können an beliebiger Stelle im Programm verknüpft werden. z.B. Zeitbausteine)

Aufbau einer POE

Eine POE besteht immer aus einem Deklarations- und einem Programmteil.

Deklaration einer Variablen

Sie wird vom System selbständig verwaltet und muss nicht vom Programmierer addressiert werden.

NameDatentyp
Zwischenergebnis:Byte;
Deklaration einer Variablen mit physikalischer Adresse

Sie wird vom Programmierer für die Kommunikation mit der Peripherie vorgesehen.

Namephysikalische AdresseDatentyp
StarttasteAT%I0.0.0.0.0:BOOL;
Programmteil aus Anweisungen mit den zuvor erstellten Deklarationen

AdresseOperationOperandKommentar
KennzeichenParameter
(firmenspezifisch)
003LD%I0.0.0.0.0Starttaste

Programmiersprachen

Die Art und Weise, wie eine SPS programmiert wird, kann in folgende Sprachen eingeteilt werden:
  1. KOP – Kontaktplan (in Anlehnung an Schütz-/Relaisschaltpläne)
  2. FUP – Funktionsplan (mit logischen Funktionsblöcken der Digitaltechnik)
  3. AWL – Anweisungsliste (CPU nahe Anweisungen)
  4. ST - Strukturierter Text (hochsprachenähnliche Programmiersprache)
  5. AS – Ablaufsprache (rafisch orientierte Programmiersprache für Schrittketten)