Siemens SPS-Handbuch: Automatisierung und Programmierung

1. Was ist eine SPS und warum sollte man sich für Siemens entscheiden?

A SPSEin speicherprogrammierbarer Controller (SPS) ist im Wesentlichen ein spezialisierter Computer zur Automatisierung industrieller Prozesse. Stellen Sie ihn sich als das Gehirn Ihrer Fabrik vor, das alles steuert, vom Fließband bis zum Roboterarm.

Herkömmliche Steuerungssysteme basieren auf der komplexen Verdrahtung von Relais und Zeitgebern, deren Änderung und Fehlersuche schwierig sind. SPS bieten eine flexiblere, zuverlässigere und effizientere Lösung.

Warum also Siemens? Siemens ist ein führender Anbieter in der industriellen Automatisierung und bietet ein umfassendes Angebot an SPS, Software und Dienstleistungen. Die Simatic-Steuerungen, insbesondere die S7-1200 und S7-1500, sind für ihre Zuverlässigkeit, Leistung und Benutzerfreundlichkeit bekannt. 

Siemens-SPS sind für den rauen Industriealltag konzipiert und gewährleisten einen langfristigen Betrieb bei minimalen Ausfallzeiten. Mit Siemens entscheiden Sie sich für einen bewährten Technologiepartner, der sich der Exzellenz in der industriellen Automatisierung verschrieben hat. Siemens steht für Qualität auf höchstem Niveau.

Von der kompakten S7-200 bis zur fortschrittlichen S7-1500 deckt Siemens ein breites Anwendungsspektrum ab und bietet Skalierbarkeit und die Einhaltung von Industriestandards. Die Simatic-Steuerungen sind weltweit im Einsatz.

2. Erkundung der Siemens-SPS-Produktpalette: Von S7-1200 bis S7-1500

Die SPS-Familie von Siemens ist vielfältig und bietet verschiedene Modelle für unterschiedliche Anwendungen. Das Verständnis der Unterschiede ist entscheidend für die Auswahl der richtigen Steuerung für Ihre Anforderungen. Konzentrieren wir uns auf zwei beliebte Modelle: die S7-1200 und die S7-1500.

Die Simatic S7-1200 ist eine kompakte SPS, ideal für kleinere Automatisierungsprojekte. Sie eignet sich hervorragend als Einstiegs-SPS für Siemens-Neulinge. Sie bietet ein ausgewogenes Preis-Leistungs-Verhältnis und eignet sich daher für Anwendungen wie Verpackungsmaschinen, einfache Fördersysteme und die Gebäudeautomatisierung.

Die S7-1200 ist bekannt für ihre benutzerfreundliche Programmierumgebung und integrierte Diagnose.

Die Simatic S7-1500 hingegen ist eine leistungsstarke modulare SPS für anspruchsvollere Anwendungen. Sie zeichnet sich durch höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten, größere Speicherkapazität und erweiterte Funktionen wie integrierte Bewegungssteuerung und Sicherheitsfunktionen aus.

Die S7-1500 ist eine gute Wahl für komplexe Fertigungsprozesse, Roboteranwendungen und Hochgeschwindigkeitssteuerungssysteme. Simatic S7-1500 ist das Spitzenmodell der Produktreihe.

Die Wahl zwischen der S7-1200- und der S7-1500-SPS hängt von der Komplexität Ihrer Anwendung, der erforderlichen Leistung und Ihrem Budget ab.

3. Welche Programmiersprachen werden für die Siemens-SPS-Programmierung verwendet?

Bei der SPS-Programmierung wird die SPS angewiesen, die angeschlossenen Ein- und Ausgabegeräte zu steuern. Es werden verschiedene Programmiersprachen unterstützt, jede mit ihren Stärken und Schwächen. Die Norm IEC 61131-3 definiert mehrere Programmiersprachenoptionen.

Kontaktplan (LAD) ist eine grafische Programmiersprache, die der elektrischen Kontaktplanlogik ähnelt. Sie ist eine der am häufigsten verwendeten Sprachen für die SPS-Programmierung, insbesondere für Anwendungen mit diskreter Steuerung (Relaislogik). Die Kontaktplanlogik ist für Elektriker und Techniker, die mit Relaissteuerungsschaltungen vertraut sind, leicht verständlich. Auch bekannt als Ladder Logic.

Funktionsblockdiagramme (FBS) sind eine weitere grafische Programmiersprache, die Funktionen mithilfe von Blöcken darstellt und zu einem Steuerungssystem verbindet. FBS eignet sich gut für komplexe Steuerungsalgorithmen und kontinuierliche Prozesse. Auch bekannt als Funktionsblockdiagramm.

Strukturierter Text (SCL) ist eine höhere, textbasierte Programmiersprache, ähnlich wie Pascal oder C. SCL eignet sich ideal für komplexe mathematische Berechnungen, Datenmanipulation und anspruchsvolle Steuerungsalgorithmen. Viele Ingenieure bevorzugen SCL.

Anweisungslisten (AWL) sind eine textbasierte Low-Level-Sprache, die direkten Zugriff auf den Befehlssatz der SPS ermöglicht. AWL wird häufig zur Leistungsoptimierung und Implementierung spezifischer Steuerungsalgorithmen eingesetzt.

Welche Programmiersprache sollten Sie wählen? Das hängt von Ihrem Hintergrund, der Komplexität Ihrer Anwendung und Ihren persönlichen Vorlieben ab. Für einfache Anwendungen kann die Kontaktplansprache ausreichend sein. Für komplexere Aufgaben eignen sich SCL oder FBD möglicherweise besser.

4. Was ist TIA Portal und wie vereinfacht es die Siemens-SPS-Programmierung?

TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) ist die einheitliche Softwareplattform von Siemens für die Konfiguration, Programmierung und Inbetriebnahme von Automatisierungssystemen. Es integriert alle notwendigen Werkzeuge für SPS-Programmierung, HMI-Design, Antriebskonfiguration und Netzwerkkonfiguration in einer einzigen Umgebung. Es ist die zentrale Programmierumgebung.

TIA Portal bietet eine Reihe von Vorteilen:

• Integriertes Engineering: Alle Automatisierungsaufgaben können in einer einzigen Umgebung ausgeführt werden, sodass kein Wechsel zwischen verschiedenen Softwarepaketen erforderlich ist.
• Benutzerfreundliche Oberfläche: Die intuitive Benutzeroberfläche erleichtert das Erlernen und Verwenden, auch für Anfänger.
• Zentralisiertes Datenmanagement: Alle Projektdaten werden in einer zentralen Datenbank gespeichert, was Konsistenz gewährleistet und Fehler reduziert.
• Erweiterte Diagnose: Integrierte Diagnosetools helfen Ihnen, Probleme schnell zu identifizieren und zu lösen.
• Bibliotheken und Wiederverwendbarkeit: Sie können Codebibliotheken erstellen und wiederverwenden und so bei zukünftigen Projekten Zeit und Aufwand sparen.

Mit TIA Portal können Sie Ihren SPS-Programmierworkflow optimieren, die Engineeringzeit verkürzen und die Gesamtqualität Ihrer Automatisierungsprojekte verbessern.

5. Wie beginne ich mit der Siemens-SPS-Programmierung?

Das Erlernen der Siemens-SPS-Programmierung ist eine Investition, die Ihre Karrierechancen im Bereich der industriellen Automatisierung erheblich verbessern kann.

Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, die Ihnen den Einstieg erleichtert:

1. Wählen Sie eine SPS: Beginnen Sie mit einer günstigen SPS, beispielsweise der Simatic S7-1200, um praktische Erfahrungen zu sammeln.
2. TIA Portal installieren: Laden Sie die TIA Portal-Software herunter und installieren Sie sie auf Ihrem Computer. Siemens bietet kostenlose Testversionen zum Download an.
3. Lernen Sie die Grundlagen: Machen Sie sich mit den grundlegenden Konzepten der SPS-Programmierung vertraut, wie etwa Logikgattern, Zeitgebern, Zählern und Datentypen.
4. Praxis mit Beispielen: Sammeln Sie praktische Erfahrungen durch die Bearbeitung von Beispielprojekten. Siemens bietet zahlreiche Beispielprogramme und Tutorials.
5. Nehmen Sie an einem Schulungskurs teil: Erwägen Sie die Teilnahme an einem offiziellen Schulungskurs, um fortgeschrittene Programmiertechniken und bewährte Methoden zu erlernen.
6. Treten Sie Online-Communitys bei: Vernetzen Sie sich online mit anderen SPS-Programmierern, um Fragen zu stellen, Wissen auszutauschen und von ihren Erfahrungen zu lernen.
7. Beginnen Sie mit der Software Soft Comfort.

6. Kann ich SCL mit Siemens-SPS verwenden?

Ja! Wie bereits erwähnt, ist SCL (Structured Control Language) eine leistungsstarke, textbasierte Programmiersprache auf hohem Niveau, die von Siemens-SPS unterstützt wird, insbesondere bei Verwendung des TIA Portals. Sie ermöglicht das Schreiben komplexer Logik und Algorithmen in einem strukturierten und lesbaren Format.

SCL ist besonders nützlich für:

• Durchführen komplexer mathematischer Berechnungen
• Datenstrukturen manipulieren
• Implementierung fortschrittlicher Steuerungsalgorithmen
• Erstellen eines wiederverwendbaren Funktionsblocks

Die Verwendung von SCL verbessert die Lesbarkeit und Wartbarkeit Ihres Codes, insbesondere bei komplexen Projekten. Während sich Kontaktplanlogik hervorragend für einfache relaisbasierte Operationen eignet, hilft SCL bei der Organisation komplexerer Prozesse, ähnlich wie Sie eine Programmiersprache zur Steuerung eines Computers verwenden.

7. Was sind die Hauptkomponenten eines Siemens-SPS-Systems?

Ein typisches Siemens-SPS-System besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, die zusammenarbeiten, um einen industriellen Automatisierungsprozess zu steuern.

• Zentraleinheit (CPU): Die CPU ist das Gehirn der SPS. Sie führt das Programm aus und steuert die Ein- und Ausgabemodule. Verschiedene CPUs bieten unterschiedliche Rechenleistung, Speicherkapazität und Kommunikationsanschlüsse.
• Eingangsmodule: Eingangsmodule empfangen Signale von Feldgeräten wie Sensoren, Schaltern und Tastern und wandeln sie in digitale Signale um, die die CPU verstehen kann. Sie unterstützen die CPU bei der Kommunikation mit der Außenwelt.
• Ausgabemodule: Ausgabemodule empfangen Signale von der CPU und wandeln sie in elektrische Signale um, mit denen Feldgeräte wie Aktuatoren, Ventile und Motoren gesteuert werden können.
• Stromversorgung: Die Stromversorgung liefert den erforderlichen Wechselstrom oder die erforderliche Spannung zur Stromversorgung des SPS-Systems.
• Kommunikationsmodule: Kommunikationsmodule ermöglichen der SPS die Kommunikation mit anderen Geräten, wie z. B. Bediengeräte, andere SPS und Computer, die verschiedene Protokolle wie Profinet oder Ethernet verwenden.
• Schnittstellenmodule: Schnittstellenmodule ermöglichen Ihnen die Erweiterung des SPS-Systems durch Hinzufügen zusätzlicher Eingabe-/Ausgabe- oder Kommunikationsmodule.

Das Verständnis dieser Komponenten ist für die Entwicklung, Installation und Wartung von Siemens-SPS-Systemen von entscheidender Bedeutung.

8. Wie kann die Siemens-SPS meine industriellen Automatisierungsprozesse verbessern?

Die SPS von Siemens bieten zahlreiche Vorteile für die industrielle Automatisierung:

• Höhere Produktivität: SPS von Siemens können sich wiederholende Aufgaben automatisieren, wodurch die Zykluszeiten verkürzt und die Gesamtproduktivität gesteigert wird.
• Verbesserte Qualität: Präzise Steuerungs- und Überwachungsmöglichkeiten gewährleisten eine gleichbleibende Produktqualität und reduzieren Mängel.
• Reduzierte Ausfallzeiten: Erweiterte Diagnose- und Fernüberwachungsfunktionen ermöglichen eine schnelle Identifizierung und Lösung von Problemen und minimieren so die Ausfallzeiten.
• Erhöhte Flexibilität: SPS können einfach neu programmiert werden, um Änderungen der Produktionsanforderungen gerecht zu werden, was für mehr Flexibilität sorgt.
• Kostensenkung: Durch Automatisierung können Arbeitskosten, Energieverbrauch und Abfall reduziert werden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.

Durch die Implementierung von SPS-Systemen von Siemens können Hersteller ihre Abläufe optimieren, die Effizienz steigern und sich einen Wettbewerbsvorteil verschaffen. Erwägen Sie die industrielle Automatisierung für Ihr Unternehmen.

9. Welche Vorteile bietet WinCC in meinem Siemens-SPS-Projekt?

WinCC ist die Mensch-Maschine-Schnittstellensoftware (HMI) von Siemens, mit der Bediener industrielle Automatisierungsprozesse überwachen und steuern können. Sie bietet eine grafische Oberfläche zur Datenvisualisierung, Gerätesteuerung und Alarmierung.

WinCC bietet mehrere wichtige Vorteile:

• Verbesserte Bedienereffizienz: Intuitive grafische Anzeigen und Bedienelemente erleichtern den Bedienern die Überwachung und Steuerung des Prozesses.
• Verbesserte Datenvisualisierung: Durch die Echtzeit-Datenvisualisierung können Bediener Trends und Anomalien schnell erkennen.
• Zentralisierte Überwachung: Alle kritischen Prozessdaten können von einem zentralen Standort aus überwacht werden, was einen umfassenden Überblick über den Betrieb bietet.
• Verbessertes Alarmmanagement: Erweiterte Alarmmanagementfunktionen helfen den Bedienern, schnell auf kritische Ereignisse zu reagieren.
• Fernzugriff: Durch Fernzugriffsfunktionen können Bediener den Prozess von überall aus überwachen und steuern.

Durch die Integration von WinCC in Ihr Siemens-SPS-System können Sie die Bedienereffizienz erheblich steigern, die Datenvisualisierung verbessern und eine umfassendere Ansicht Ihres Automatisierungsprozesses erhalten.

10. Wo finde ich Support und Schulungen für Siemens-SPS-Systeme?

Siemens bietet zahlreiche Ressourcen für SPS-Support und -Schulungen:

• Siemens Website: Die Siemens-Website bietet Zugriff auf Produktdokumentation, FAQs, Anwendungsbeispiele und Schulungen.
• Siemens Industry Online Support: Dieses Online-Portal bietet eine umfassende Wissensdatenbank, Foren und Supportanfragen.
• Siemens Automation Cooperates with Education (SCE): Das SCE-Programm stellt Bildungseinrichtungen Automatisierungsgeräte und Schulungsmaterialien von Siemens zur Verfügung.
• Autorisierte Schulungspartner: Siemens verfügt über ein Netzwerk autorisierter Schulungspartner, die von Lehrern geleitete Schulungen anbieten.
• Online-Communitys: Zahlreiche Online-Communitys und Foren bieten SPS-Programmierern eine Plattform, um Kontakte zu knüpfen, Wissen auszutauschen und Fragen zu stellen.

Siemens ist ein hervorragender Ausgangspunkt. Nutzen Sie diese Ressourcen, um Ihre Siemens-SPS-Kenntnisse zu erweitern und stets auf dem neuesten Stand der Technik zu bleiben.