Der vollständige Leitfaden zu speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS)
- kwoco-plc.com
- 26. September 2024
- 1:47 Uhr
In der sich schnell entwickelnden Welt der industriellen Automatisierung haben sich speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) als entscheidende Komponenten zur Verbesserung von Effizienz, Zuverlässigkeit und Flexibilität in der Fertigung und Prozesssteuerung herausgestellt. Von Fließbändern bis hin zu Robotersystemen sind SPS das Rückgrat der modernen Automatisierung.
Dieses Handbuch soll die Geheimnisse der SPS lüften, ihre Einsatzmöglichkeiten erläutern und Einblicke in ihre Funktionsweise geben. So soll sichergestellt werden, dass sowohl Anfänger als auch erfahrene Profis ihre Leistungsfähigkeit effektiv nutzen können.
Inhaltsverzeichnis
Was sind speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)?
Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) sind industrielle Digitalcomputer, die zur Steuerung von Fertigungsprozessen oder Maschinen entwickelt wurden. Sie empfangen Eingangssignale von Sensoren und anderen Geräten, verarbeiten diese Signale nach vordefinierter Logik und geben dann Befehle an Aktoren und Maschinen aus. Diese Fähigkeit, mehrere Ein- und Ausgänge zu verarbeiten, macht SPS in vielen Branchen unverzichtbar.
Allgemeine Begriffe in PLC
- Eingänge und Ausgänge (I/O): SPSen haben Eingangsmodule, die Daten von verschiedenen Sensoren empfangen (z. B. Temperatur, Druck) und Ausgangsmodule, die Befehle an Geräte senden (z. B. Motoren, Lichter).
- Logische Programmierung: SPSen verwenden Kontaktplanlogik, Funktionsblockdiagramme oder strukturierten Text zur Programmierung. Dadurch können komplexe Steuerungslogiken auf eine Weise erstellt werden, die leichter zu visualisieren und zu verstehen ist.
- Scan-Zyklus: SPS arbeiten in einer Endlosschleife, dem sogenannten Scan-Zyklus, der das Lesen von Eingaben, die Ausführung des Steuerungsprogramms und die Aktualisierung von Ausgaben umfasst.
Was sind die Hauptmerkmale einer SPS?
SPS-Systeme verfügen über mehrere einzigartige Eigenschaften, die sie unverzichtbar machen.
- Hohe Zuverlässigkeit: Die meisten SPS verwenden Ein-Chip-Mikrocomputer. Sie sind mit Schutzschaltungen und Selbstdiagnosefunktionen ausgestattet, die die Systemzuverlässigkeit verbessern.
- Flexibilität: Vor der Einführung von SPS waren festverdrahtete Steuerungssysteme die Norm. Die Einführung von SPS revolutionierte dies, da Steuerungsaufgaben nun über Software programmiert werden konnten.
- Einfache Installation: Es sind keine speziellen Maschinenräume oder strenge Abschirmungsmaßnahmen erforderlich. Solange Sensoren und Aktoren ordnungsgemäß an die E/A-Anschlüsse der SPS angeschlossen sind, funktioniert das System reibungslos.
- Skalierbarkeit: Kann zur Aufnahme zusätzlicher Geräte und Prozesse erweitert werden.
- Kosteneffizient: Reduziert Ausfallzeiten und Wartungskosten durch effizienten Betrieb.
Funktionsweise von SPS
Um die Funktionsweise von SPSen zu verstehen, sind mehrere Komponenten und Prozesse erforderlich:
1. Eingabe-/Ausgabemodule
- Eingangsmodule: Diese verbinden Sensoren und wechselt zur SPS, wo reale Signale in ein Format umgewandelt werden, das die SPS verstehen kann.
- Ausgabemodule: Diese senden Signale an Aktuatoren und steuern Geräte wie Motoren, Lichter und Ventile.
2. Die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU)
Die CPU ist das Gehirn der SPS. Sie verarbeitet Eingangssignale, führt das Steuerprogramm aus und erzeugt Ausgangssignale. Sie führt Vorgänge in einer vordefinierten Reihenfolge aus und stellt sicher, dass das System wie vorgesehen funktioniert.
3. SPS-Programmierung
SPSen werden in verschiedenen Sprachen programmiert. Die gebräuchlichsten sind Kontaktplan. Diese grafische Darstellung ähnelt der Logik elektrischer Relais und ist daher für Ingenieure intuitiv:
- Kontaktplansprache (KOP): Die Kontaktplansprache ist die erste von SPS verwendete Programmiersprache und auch die am häufigsten verwendete Programmiersprache für SPS. Sie entwickelte sich aus dem schematischen Diagramm des Relaissteuerungssystems. Die Systeme sind ähnlich, es gibt jedoch gewisse Unterschiede bei der Verwendung von Symbolen und Ausdrücken.
- Strukturierte Textsprache (ST): Strukturierte Textsprache ist eine Textsprache auf höherer Ebene, mit der das Verhalten von Funktionen, Funktionsblöcken und Programmen beschrieben werden kann. Darüber hinaus kann sie das Verhalten von Schritten, Aktionen und Übergängen in sequentiellen Funktionsflussdiagrammen beschreiben.
- Sequentielle Funktionsflussdiagrammsprache (SFC): Das sequentielle Funktionsflussdiagramm wird auch Flussdiagramm oder Zustandsübergangsdiagramm genannt und ist eine grafische Funktionsbeschreibungssprache.
- Funktionsbausteindiagrammsprache (FUP): Die Sprache der Funktionsblockdiagramme verwendet grafische Symbole, die digitalen Logikgatterschaltungen ähneln, mit intuitiver Logik und einfacher Verwendung.
- Anweisungslistensprache (IL): Die Anweisungslisten-Programmiersprache ähnelt der mnemonischen Assemblersprache in Computern. Sie ist die grundlegendste Programmiersprache für speicherprogrammierbare Steuerungen.
4. Der SPS-Scanzyklus
Eine SPS arbeitet in einer Endlosschleife:
- Eingabescan: Liest den Status aller Eingabegeräte.
- Programmausführung: Verarbeitet die Steuerlogik basierend auf dem Eingangsstatus.
- Ausgabescan: Aktualisiert den Status von Ausgabegeräten basierend auf der Programmausführung.
Dieser Zyklus stellt sicher, dass SPS in Echtzeit auf Änderungen reagieren und so die Systemkontrolle aufrechterhalten können.
Gängige Anwendungen von SPS
SPS finden Anwendung in zahlreichen Branchen. Hier sind einige Beispiele:
- Herstellung: In Fließbändern in der Automobilindustrie steuern SPSen Roboterarme, Förderbänder und Qualitätsprüfsysteme.
- Essen und Trinken: SPS verwalten Prozesse wie Mischen, Abfüllen und Verpacken, um Konsistenz und Qualität sicherzustellen.
- Wasseraufbereitung: SPS regeln die Chemikaliendosierung, überwachen die Wasserqualität und steuern Pumpen in Abwasseraufbereitungsanlagen.
- Energie: In Kraftwerken überwachen SPS den Zustand der Geräte, verwalten Systemalarme und steuern Turbinen.
Diese Anwendungen veranschaulichen, wie SPS die Betriebseffizienz steigern und die Sicherheit in verschiedenen Branchen gewährleisten.
SPS-Hardware
- Prozessortypen: Verschiedene SPS verfügen über unterschiedliche Prozessorgeschwindigkeiten und -kapazitäten. Die Auswahl der richtigen SPS hängt von der Komplexität der Anwendung ab.
- Stromversorgung: SPS benötigen eine stabile Stromversorgung, normalerweise aus 24-V-Gleichstromquellen.
- Anlagen: Robuste Gehäuse schützen SPS vor Umwelteinflüssen und gewährleisten einen zuverlässigen Betrieb auch unter rauen Bedingungen.
SPS-Software
- Programmiersoftware: Die meisten SPS werden mit proprietärer Software zur Programmierung und Diagnose geliefert. Machen Sie sich mit diesen Tools für eine effektive Systemeinrichtung vertraut.
- Simulationssoftware: Verwenden Sie vor der Bereitstellung von Programmen eine Simulationssoftware, um die Logik zu testen, ohne die physische Ausrüstung zu gefährden.
Typen und Klassifizierungen von SPS
SPS können je nach Größe, Funktionalität und Anwendung in verschiedene Typen eingeteilt werden:
| SPS-Typen | Beschreibung | Anwendungsfälle |
| Kompakte SPS | Dabei handelt es sich um kleinere, kostengünstige Lösungen, die sich ideal für grundlegende Steuerungsaufgaben eignen. | Geeignet für kleine Fertigungsprozesse und die Gebäudeautomation. |
| Modulare SPS | Bestehend aus separaten Modulen für Eingabe/Ausgabe, CPU und Kommunikation. | Ideal für komplexe Systeme, die Flexibilität und Erweiterbarkeit erfordern. |
| Sicherheits-SPS | Entwickelt für sicherheitskritische Anwendungen. | Wird in Branchen wie der Automobil- und Pharmaindustrie verwendet, in denen die Einhaltung von Sicherheitsvorschriften von entscheidender Bedeutung ist. |
SPS-Hersteller
In der SPS-Branche gibt es mehrere wichtige Akteure, die jeweils zur Weiterentwicklung der Automatisierungstechnologien beitragen:
Siemens
Bekannt für ihre SPSen der S7-Serie, die in verschiedenen industriellen Anwendungen weit verbreitet sind. Alle SPS durchsuchen>>
Rockwell Automation
Ihre Allen-Bradley-SPS sind für ihre Robustheit und einfache Integration in Fertigungssysteme bekannt. Alle SPS durchsuchen>>
Mitsubishi Electric
Bietet eine Reihe von SPS für unterschiedliche Anwendungen, wobei der Schwerpunkt auf Zuverlässigkeit und Leistung liegt. Alle SPS durchsuchen>>
Omron
Ihre SPS werden wegen ihrer Flexibilität und erweiterten Steuerungsoptionen geschätzt und häufig in der intelligenten Fertigung eingesetzt. Alle SPS durchsuchen>>
Wichtige Überlegungen bei der Auswahl einer SPS
Die Wahl der richtigen SPS ist entscheidend. Hier sind einige Grundsätze, die Sie beachten sollten:
- I/O-Anforderungen: Stellen Sie sicher, dass die SPS die erforderlichen Ein- und Ausgänge für Ihre Anwendung verarbeiten kann.
- Verarbeitungsleistung: Bewerten Sie die Geschwindigkeit und Kapazität der CPU.
- Umgebungsbedingungen: Wählen Sie eine SPS, die der Betriebsumgebung standhält.
- Benutzer-Support: Stellen Sie sicher, dass der Hersteller ausreichend technischen Support und Ressourcen bereitstellt.
- Stellen Sie sicher, dass es die funktionalen Anforderungen erfüllt und gleichzeitig das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bietet.
- Bewerten Sie strukturelles Design, Installationsmethoden, Funktionalität, Reaktionszeit und Systemzuverlässigkeit.
Abschluss
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Verständnis von SPS für die moderne Automatisierung unerlässlich ist. Sie bieten Zuverlässigkeit, Flexibilität und einfache Installation und sind damit ein Eckpfeiler industrieller Steuerungssysteme.
Suchen Sie nach neuen, originalen SPS für Ihre Projekte? Bei Kwoco führen wir die neuesten SPS von Top-Marken wie Omron, Mitsubishi, Und Schneider. Kaufen Sie vertrauensvoll ein – schneller Versand, garantierte Qualität! Jetzt kontaktieren ([email protected]).
Kontaktieren Sie uns
Geben Sie in dieses Formular einfach Ihren Namen, Ihre E-Mail-Adresse und eine kurze Beschreibung Ihrer Anfrage ein. Wir werden Sie innerhalb von 24 Stunden kontaktieren.
Warum Ihre SPS eine separate Stromversorgung benötigt
Warum Ihre SPS eine separate Stromversorgung benötigt Haben Sie sich schon einmal gefragt, warum SPS-Systeme oft eine separate Stromversorgung benötigen?
Warum Ihr Unternehmen einen Frequenzumrichter braucht
Warum Ihr Unternehmen einen Frequenzumrichter braucht Bei der Verwaltung industrieller Abläufe ist die Optimierung der Energieeffizienz bei gleichbleibender Leistung von entscheidender Bedeutung.
Warum ist die Signalisolierung für Omron-SPS so wichtig?
Warum ist die Signalisolierung für SPS von Omron so wichtig? In der Welt der industriellen Automatisierung sind Signalstörungen ein stiller Killer.