Was ist eine speicherprogrammierbare Steuerung?

Was ist die Definition von „SPS“?

Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS, englisch: programmable logic controller, PLC) ist ein Gerät, das zur Steuerung oder Regelung einer Maschine oder Anlage eingesetzt und auf digitaler Basis programmiert wird. Sie löst die „festverdrahtete“ verbindungsprogrammierte Steuerung in den meisten Bereichen ab.

SPSs wurden zuerst in der Automobilindustrie entwickelt, um flexible, robuste und leicht programmierbare Steuerungen als Ersatz für verdrahtete Relais, Timer und Sequenzer zu bieten. Seitdem haben sie sich als hochzuverlässige und für raue Umgebungen geeignete Automatisierungssteuerungen etabliert. 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 Industrierechner mit modularen Komponenten zur Automatisierung von Steuerungsprozessen beschrieben werden. PLCs sind die Steuerungen fast aller modernen Industrieautomation. Eine API hat viele Komponenten, aber die meisten davon fallen in die folgenden drei Kategorien:

• Prozessor (CPU)
• Einträge
• Ausgänge

PLCs sind komplexe und leistungsstarke Computer. Aber wir können die Funktion eines Automaten mit einfachen Worten beschreiben. Die SPS nimmt Eingänge entgegen, führt eine Logik auf 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 im Steckplatz neben der Spannungsversorgung. Die Hersteller bieten verschiedene Typen von CPUs an, je nach der für das System erforderlichen Komplexität.

Die CPU besteht aus einem Mikroprozessor, einem Speicherchip und anderen integrierten Schaltkreisen zur Steuerung der Logik, Überwachung und Kommunikation. Die CPU hat verschiedene Betriebsarten. Im Programmiermodus akzeptiert es die von einem PC heruntergeladene Logik. Die CPU wird dann in den Run-Modus versetzt, so dass sie das Programm abarbeiten und den Prozess ausführen kann.

E/A-System

Eingaben

Eingabegeräte können aus digitalen oder analogen Geräten bestehen. Ein digitaler Eingang verarbeitet diskrete Bauelemente, die ein ein- oder ausgeschaltetes Signal abgeben, wie z.B. Taster, Endschalter, Sensoren oder Wahlschalter. Ein analoger Eingang wandelt eine Spannung oder einen Strom (z.B. ein Signal, das zwischen 0 und 20mA liegen kann) in eine digital äquivalente Zahl um, die von der CPU verstanden werden kann. Beispiele für analoge Geräte sind Druckmessumformer, Durchflussmesser und Thermoelemente zur Temperaturmessung

Ausgänge

Ausgabegeräte können auch aus digitalen oder analogen Typen bestehen. Ein digitaler Ausgang schaltet entweder ein Gerät ein oder aus, wie z.B. Licht, LEDs, Kleinmotoren und Relais. Ein analoger Ausgang wandelt eine von der CPU gesendete digitale Zahl in die reale Spannung oder den realen Strom um. Typische Ausgangssignale können im Bereich von 0-10 VDC oder 4-20mA liegen und werden zur Ansteuerung von Massendurchflussreglern, Druckreglern und Positionssteuerungen verwendet.

Ablauf eines Scan-Zyklus

Es gibt 5 Hauptschritte in einem Scan-Zyklus:

• Eingänge einlesen
• Ausführen des Programms
• Bearbeitung von Kommunikationsanfragen
• Ausführen der CPU-Diagnose
• Schreiben Ausgänge