Speicherprogrammierbare Steuerungen: Das Rückgrat der industriellen Automatisierung

A Speicherprogrammierbare Steuerung ( SPS ) istt ein industrieller Digitalcomputer, der robust gemacht und für die Steuerung von Fertigungsprozessen wie Montagelinien, Robotergeräten oder anderen Aktivitäten angepasst wurde, die eine hohe Zuverlässigkeit, einfache Programmierung und Fehlerdiagnose erfordern. Sie sind unverzichtbare Komponenten in nahezu allen modernen automatisierten Industriebetrieben und fungieren als Gehirn elektromechanischer Prozesse.

Die Kernfunktion und Architektur

Im Mittelpunkt steht a Speicherprogrammierbare Steuerung ist darauf ausgelegt, Eingänge von Sensoren und anderen Feldgeräten zu überwachen, benutzerdefinierte Logik auszuführen und anschließend Ausgänge zu steuern, um Geräte wie Motoren, Ventile und Lichter zu betätigen. Dieser Vorgang erfolgt in einem kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitszyklus, der als bezeichnet wird Scanzeit .

Die Grundarchitektur einer typischen SPS umfasst vier Hauptkomponenten:

1. Prozessor (CPU): Dies ist die Kerneinheit, die das Steuerprogramm speichert und ausführt sowie Logik-, Kommunikations- und Rechenoperationen ausführt.
2. Speicher: Speichert das Steuerprogramm, den E/A-Status und die Daten.
3. Stromversorgung: Versorgt die internen Komponenten mit der notwendigen Gleichstromversorgung.
4. Eingabe-/Ausgabemodule (E/A): Diese Module bilden die Schnittstelle zwischen der SPS und der realen Welt. Eingabemodule Wandeln Sie reale Signale (z. B. von Endschaltern, Temperatursensoren) in logische Signale um, die die CPU verstehen kann. Ausgabemodule Wandeln Sie die Logiksignale der CPU wieder in reale Signale um, um Aktoren anzutreiben.

Programmierung und Logik

Die gebräuchlichste Programmiersprache für Speicherprogrammierbare Steuerung is Kontaktplan (LD) , das auf der traditionellen elektrischen Relaislogik basiert und für Elektroingenieure und Techniker äußerst intuitiv ist. Moderne SPS unterstützen jedoch auch andere standardisierte Sprachen, die von definiert sind IEC 61131-3 , einschließlich:

• Strukturierter Text (ST): Eine höhere Textsprache ähnlich Pascal.
• Funktionsblockdiagramm (FBD): Eine grafische Sprache, die verbundene Blöcke zur Darstellung logischer Funktionen verwendet.
• Anweisungsliste (IL): Eine Assembler-ähnliche Low-Level-Sprache.
• Sequenzielles Funktionsdiagramm (SFC): Eine grafische Methode zur Strukturierung von Programmen für Ablaufsteuerungsprozesse.

Die in diesen Sprachen erstellte Steuerlogik bestimmt, wie die Speicherprogrammierbare Steuerung reagiert auf spezifische Eingabebedingungen und bietet die präzise Steuerung, die für komplexe Maschinen und Produktionsabläufe erforderlich ist.

Evolution und moderne Fähigkeiten

Die frühen Speicherprogrammierbare Steuerung ersetzt festverdrahtete Relaissysteme und bietet Flexibilität und reduzierte Ausfallzeiten. Die heutigen SPS haben sich erheblich weiterentwickelt und verfügen nun über erweiterte Funktionen wie:

• Integrierte Kommunikation: Sie unterstützen standardmäßige Industrieprotokolle wie EtherNet/IP , PROFINET , und Modbus , was die nahtlose Integration in breitere Unternehmensnetzwerke und das industrielle Internet der Dinge (IIoT) erleichtert.
• Hochgeschwindigkeitsverarbeitung: Die verbesserte Verarbeitungsleistung ermöglicht extrem schnelle Scanzeiten, was für hochpräzise Bewegungssteuerungsanwendungen von entscheidender Bedeutung ist.
• Skalierbarkeit: Moderne Systeme zeichnen sich häufig durch modulare Rack-basierte Designs aus, sodass Benutzer die Anzahl der E/A-Punkte und die Verarbeitungsleistung problemlos erweitern können, wenn die industriellen Anforderungen wachsen.
• Integrierte Sicherheitsfunktionen: Viele moderne SPS verfügen mittlerweile über sicherheitsbewertete Hardware und Software und erfüllen strenge internationale Sicherheitsstandards (z. B. SIL/PL) für Maschinensicherheitsanwendungen.

Die Fähigkeiten der Moderne Speicherprogrammierbare Steuerung sorgt für einen zuverlässigen, effizienten und zunehmend intelligenten Betrieb in allen Bereichen der Fertigung und Prozesssteuerung und festigt damit seine Rolle als grundlegende Technologie im Zeitalter von Industrie 4.0.