Was ist eine speicherprogrammierbare Steuerung?

 

Was ist die Definition von „PLC“?

Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist ein industrieller Digitalcomputer, der robust und für die Steuerung von Fertigungsprozessen geeignet ist, z. B. von Fließbändern oder Robotersystemen, oder für jede Tätigkeit, die eine äußerst zuverlässige Steuerung und eine einfache Programmierung und Diagnose von Prozessstörungen erfordert.

SPS wurden zuerst in der Automobilindustrie entwickelt, um flexible, robuste und leicht programmierbare Steuerungen zu schaffen, die verdrahtete Relais, Zeitgeber und Sequenzer ersetzen. Seitdem haben sie sich als äußerst zuverlässige Automatisierungssteuerungen etabliert, die für raue Umgebungen geeignet sind. Eine SPS ist ein Beispiel für ein „hartes“ Echtzeitsystem, da die Ausgangsergebnisse innerhalb einer begrenzten Zeit als Reaktion auf die Eingangsbedingungen erzeugt werden müssen, da es sonst zu einem unbeabsichtigten Betrieb kommt.

Wie funktioniert eine SPS?

SPS können als kleine Industriecomputer mit modularen Komponenten für die Automatisierung von Steuerungsprozessen beschrieben werden. SPS sind die Steuerungen fast aller modernen industriellen Automatisierungen. Eine API hat viele Komponenten, aber die meisten von ihnen fallen in die folgenden drei Kategorien:

• Prozessor (CPU)
• Eingaben
• Ausgänge

PLCs sind komplexe und leistungsstarke Computer. Aber wir können die Funktion eines Automaten in einfachen Worten beschreiben. Die SPS nimmt Eingänge entgegen, führt eine Logik an den Eingängen der CPU aus und aktiviert oder deaktiviert die Ausgänge entsprechend dieser Logik.

Die CPU

Das Gehirn der gesamten SPS ist die CPU-Baugruppe. Dieses Modul befindet sich in der Regel auf dem Steckplatz neben der Stromversorgung. Die Hersteller bieten verschiedene Arten von CPUs an, je nach der für das System erforderlichen Komplexität.

Die CPU besteht aus einem Mikroprozessor, einem Speicherchip und anderen integrierten Schaltkreisen für Steuerlogik, Überwachung und Kommunikation. Die CPU hat verschiedene Betriebsmodi. Im Programmiermodus akzeptiert sie die von einem PC heruntergeladene Logik. Anschließend wird die CPU in den Betriebsmodus versetzt, damit sie das Programm starten und den Prozess ausführen kann.

E/A-System

Eingänge

Eingangsgeräte können aus digitalen oder analogen Geräten bestehen. Ein digitaler Eingang verarbeitet diskrete Geräte, die ein Signal geben, das entweder ein- oder ausgeschaltet ist, wie z. B. Drucktaster, Endschalter, Sensoren oder Wahlschalter. Ein Analogeingang wandelt eine Spannung oder einen Strom (z. B. ein Signal, das zwischen 0 und 20 mA liegen kann) in eine digitale Zahl um, die von der CPU verstanden werden kann. Beispiele für analoge Geräte sind Druckmesswandler, Durchflussmesser und Thermoelemente für Temperaturmessungen

Ausgänge

Ausgangsgeräte können ebenfalls aus digitalen oder analogen Typen bestehen. Ein digitaler Ausgang schaltet entweder ein Gerät ein oder aus, wie z. B. Lichter, LEDs, kleine Motoren und Relais. Ein analoger Ausgang wandelt eine von der CPU gesendete digitale Zahl in eine reale Spannung oder einen Strom um. Typische Ausgangssignale reichen von 0-10 VDC oder 4-20 mA und werden zur Steuerung von Massendurchflussreglern, Druckreglern und Positionssteuerungen verwendet.

Ablauf eines Abtastzyklus

Ein Abtastzyklus besteht aus 5 Hauptschritten:

• Lesen der Eingänge
• Ausführen des Programms
• Bearbeitung von Kommunikationsanfragen
• Ausführen von CPU-Diagnosen
• Schreiben von Ausgaben