Speicherprogrammierbare Steuerungen

• Basisaufgabe eines SPS ist die Verknüpfung binärer Signale, aber auch die Bewerkstelligung immer komplexerer Steuerungsaufgaben.
• Ausgangsleistung 0,5-2 A
• Kernstück der SPS ist der Verarbeitungsteil, nestehend aus einer oder mehreren CPU's sowie unterschiedlichen Speichern (RAM, ROM, EPROM)
• Das Betriebssystem, zuständig für das Einlesen, korrekte Aufbereitung der Anwenderprogramme und Überwachung der Zykluszeit (watchdog) ist in einem Systemspeicher (ROM) abgelegt und für den Anwender nicht zugänglich.
• Das Anwenderprogramm kann über eine serielle Schnittstelle in den Programmspeicher der SPS geladen werden.
• Hardwaregruppen (siehe Bild 5.7)
• Funktionsweise einer SPS:
  • Bei einer SPS wird das Steuerungsprogramm normalerweise zyklisch abgearbeitet. Es existieren aber auch Sprungzuweisungen.
  • Bei komplexen Steuerungsaufgaben wird das Programm in abgeschlossene Programmteile(Bausteine) unterteilt.
  • Moderne SPS bieten zusätzlich die Möglichkeit der ereignis- bzw. interruptgesteuerten sowie der zeitgesteuerten Bearbeitung.
  • Zyklische Programmbearbeitung (siehe Bild 5.10)
  • Bei der ergebnisgesteuerten Bearbeitung kann die zyklische Programmbearbeitung unterbrochen werden.
  • Bei der zeitgesteuerten Bearbeitung kann die zyklische Programmbearbeitung durch einen Weckalarm unterbrochen werden, um ein spezielles Programm zu bearbeiten.
  • Prozessabbild: Zu Beginn eines Zyklus werden die Signalzustände aller Eingäne abgefragt und in den Eingang-Abbildungsspeicher übernommen. Dieses Zustandsbild bleibt konstant, d.h. alle Zustandsänderungen während dieses Zyklusses werden ignoriert.
  • übliche Werte für die Zykluszeit einer SPS liegen zwischen 0,1 und 5 Millisekunden.
• SPS-Programmierung:
  • internationale SPS-Programmiernorm IEC 1131
  • Kontaktplan-Programmierung: Dabei kann ein bestehender Relaisstromlaufplan durch Einsetzen von Symbolen direkt in das entsprechende SPS-Programm umgesetzt werden.
  • Funktionsplan (Funktionsbausteinsprache), Logikbausteine (UND, ODER, INVERTER)
  • Weitere Funktionsbausteine: Verzögerungselemente, Taktgeber, ZÄhler, Vergleicher etc.
  • mnemotechnische Anweisungen: S A x (Setze Ausgang x); R A x (Rücksetze Ausgang x)
  • Mit Sprunganweisungen kann man die Zykluszeit verkürzen.
  • Wichtige Ergänzung: Hochsprache (ST, structured text)
  • Anderer Ansatz: ANSI-C
  • SFC (Sequential Function Chart) eigentlich keine neue Programmiersprache, sondern eine komfortable Option zur logischen Strukturierung und graphischen Programmierung.: Grundelemente STEPS und TRANSITIONS
  • Wichtiges Programmsystem ist GRAPH5 von Siemens. (Beispiel Bild 5.17)
• Programmentwicklung:
  • Softwareentwicklung ist der entscheidende Kostenfaktor.
  • systematische SPS-Programmierung: Zentrales Element ist dabei das Pflichtenheft.
  • Phasen der SPS-Softwareentwicklung: Spezifikation der Steuerungsaufgabe $\rightarrow$ Programmentwurf $\rightarrow$ Programmierung $\rightarrow$ Programmtest $\rightarrow$ Wartung und Pflege.
  • Die Pflichtenheftentwicklung wird meist sträflich vernachlässigt. Die meisten Softwarefehler entstehen bei der Spezifikation.
  • Entwicklungsumgebung mit Simulationsrechner.
• Integrierte SPS (siehe Bild 5.23) (CNC: Computerized Numeric Controls)