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AB den 60er Jahren kamen NC Maschinen auf den Markt, diese besaßen zuerst eine festverdrahtete Steuerung sogenannte Schützensteuerung o. Relaissteuerung.
Mit der Mikroelektronik wurde die Relaissteuerung durch die Speicherprogrammierbare Steuerung ersetzt, somit konnten komplexere Steuerungsaufgaben bewältigt werden.
Diese Aufgaben können durch leicht bedienbare Software schneller entworfen, geändert und optimiert werden.
Weitere Vorteile:
. kürzere Inbetriebnahmezeiten
. schnellere Korrekturen
. Kopiermöglichkeiten der Software
. geringes Bauvolumen
. geringe Leistungsaufnahme
. keine Verschleißerscheinungen
Die SPS erhielt mit jeder neuen Phase immer mehr Aufgaben. Heute werden mit SPS nicht nur Steuerungsprobleme gelöst, sondern andere vielfältige Aufgaben, wie z.B.
. Regelvorgänge
. Positionierung
. Meßwertverarbeitung
. Prozeßvisualisierung
. serielle Kommunikation bis vernetzte Rechnerarchitekturen
. diagnostizieren von Fehlern
Aufbau:
. Mikroprozessor,
. Speicher für Programme und Signale,
. Signalein-, und Ausgabeeinheit,
. Schnittstelle zu externen Geräten,
. Stromversorgung
. Zusatzmodule
Wichtige Kennzeichen der SPS:
. Bit- oder Wortverarbeitung
(einzeln addressierbar, geringer Befehlsvorrat)-(Bits maskierbar, umfangreicher Befehlsvorrat)
. Anzahl der Ein-und Ausgänge
. Zykluszeit (ms pro 1024 Anweisung) - wichtig bei zeitkritischer Signalverarbeitung
. Größe des Programm- und Datenspeichers
Grundfunktionen: UND, ODER NICHT, SPEICHERN, VERZöGERN
Zusatzfunktion: Zählen, Rechnen, Vergleich, Sprunganweisung, Unterprogrammtechnik
Höhere Funktionen: Buskopplung, A/D u. D/A Umsetzung, Regelung
In der Industrie werden besonders Mikrocontroller für diese Steuerungsaufgaben eingesetzt. Mikrocontroller sind Ein-Chip-Computer. Sie besitzen bereits I/O-Ports, Programm- und Datenspeicher und vereinzelt auch A/D u. D/A Wandler. Durchgesetzt hat sich 8031/32 Familie von INTEL und der 50535 von Motorola.
Die Programmiermethoden der SPS wurden in der DIN 19239 festgelegt. Bestandteile:
Kontaktplan (KOP)
Funktionsplan (FUP)
Anweisungsliste (AWL)
Es ist üblich das auf einer graphischen Benutzeroberfläche die Funktions- und Kontaktpläne entworfen und anschließend in die Anweisungsliste übersetzt werden. Eine graphische Programmiersprache ist GRAFCET aus dem französ.->(Graphische Darstellung für Steuerungen mit Schritten und Weiterschaltbedingungen). Eine Strukturierte Programmiersprache ist FESTO(Basierend auf Anweisungsliste AWL)
Aufbau einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS)
Entwicklung der Maschinenindustrie
Gegenüberstellung der Programmiermethoden
Aufgabe: Ein Elektromotor kann nur durch drei verschiedene Eingangssignale angeschaltet werden.
Konstruktionsentwurf Funktionsentwurf
Beispiel für Anweisungsliste (AWL)
L E1
O E2
O E3
= A1
Beispiel für FESTO:
WENN E1
ODER E2
ODER E3
DANN SETZE A1
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