Das Herzstück einer
SPS
SPS SPS steht für Speicher Programmierbare Steuerung und kann für die gesamte Steuerungseiheit, welche auch CPU genannt wird stehen. CPU steht für "Central Processing Unit" was zu Deutsch "Zentrale Recheneinheit" bedeutet. Dies ist die Recheneinheit eines jeden Computers und wird auch Prozessor genannt. Der Begriff sequentieller Zugriff (auch sequenzieller Zugriff
Ein Zyklus ist in der Graphentheorie ein Weg in einem Graphen, bei dem Start- und Endknoten gleich sind. Spricht man von Zyklischer Programmabarbeitung, dann wird der Code von Anfang an Zeile für Zeile bis zum Ende Schritt für Schritt ausgeführt.
} abgearbeitet, sowie alle logischen Funktionen ausgeführt. Je nach Anforderungen und Aufgaben gibt es sie in den verschiedensten Ausführungen.- Inhaltsverzeichnis
- Ein SPS-System besteht aus drei grundlegenden Teilen:
- Zu den Systembereichen einer CPU gehören:
- Speicher:
- {glossary ROM, Read only Memory Dieser Speicher wird ab Werk beschrieben und kann später nicht geändert, oder gelöscht werden. Mehr Informationen gibt es im Artikel Die CPU (SPS) }
- {glossary RAM, Random Access Memory (Arbeitsspeicher) Der Zugriff erfolgt direkt auf die gewünschte Datei und ist daher sehr schnell. RAM benötigt Spannung um den Speicherzustand zu halten, verliert also alle Daten bei Stromausfall und kann daher nur als Zwischenspeicher verwendet werden. Mehr Informationen gibt es im Artikel Die CPU (SPS) }
- Systemspeicher
- Programmierschnittstelle
- Schalter
- Siemens 314C CPU
- Siemens 1200er "CPU"
- Weiterführende Quellen
Ein SPS-System besteht aus drei grundlegenden Teilen:
- Eingabeeinheit (empfangt alle Signale der Anlage)
- Verarbeitungseinheit (verarbeitet die ankommenden und errechnet auszugebenden Signale)
- Ausgabeeinheit (sendet auszugebenden Signale an die Anlage)
Die CPU besitzt eine Verbindungsschnittstelle zum PC/Programmiergerät und idealerweise ist sie kommunikationsfähig. Innerhalb der CPU laufen die verschiedensten Vorgänge ab und für diese Vorgänge sind verschiedene Systembereiche untergebracht.
Zu den Systembereichen einer CPU gehören:
- Steuerwerk
- Rechenwerk
- Speicher
- Prozessabbild der Eingänge (PAE)
- Prozessabbild der Ausgänge (PAA)
- Adressregister
- Akkumulator (Akku)
- Zeiten
- Zähler
- Merker
Speicher:
{glossary ROM, Read only Memory
Dieser Speicher wird ab Werk beschrieben und kann später nicht geändert, oder gelöscht werden.
Mehr Informationen gibt es im Artikel Die CPU (SPS)
}
Ist ein „Read Only Memory Speicher“. Hierauf befindet sich das Betriebssystem der CPU und wird vom Hersteller festgelegt. Der Speicher kann nicht gelöscht oder geändert werden, auf die Daten kann nur lesend zugegriffen werden und bei Spannungsausfall bleiben die Daten erhalten Ladespeicher ({glossary EEPROM,
Electrical Erasable Programmable Rom (Ladespeicher)
Mehr Informationen gibt es im Artikel Die CPU (SPS)
}). Über die Schnittstelle zum Programmiergerät werden die gesamten Projektdaten inkl. der Hardwarekonfiguration, Codebausteine, Datenbausteine, Systemdatenbausteine etc. zunächst in den Ladespeicher {glossary EEPROM,Electrical Erasable Programmable Rom (Ladespeicher)
Mehr Informationen gibt es im Artikel Die CPU (SPS)
} geladen. {glossary EEPROM,Electrical Erasable Programmable Rom (Ladespeicher)
Mehr Informationen gibt es im Artikel Die CPU (SPS)
} ist die Abkürzung für "Electrical Erasable Programmable {glossary ROM,Read only Memory
Dieser Speicher wird ab Werk beschrieben und kann später nicht geändert, oder gelöscht werden.
Mehr Informationen gibt es im Artikel Die CPU (SPS)
}" und bedeutet elektrisch löschbarer programmierbarer Speicher. Der Ladespeicher kann durch sogenannten Flash EPROM Memory Cards erweitert werden. EPROM ist die Abkürzung für "Erasable Programmable {glossary ROM,Read only Memory
Dieser Speicher wird ab Werk beschrieben und kann später nicht geändert, oder gelöscht werden.
Mehr Informationen gibt es im Artikel Die CPU (SPS)
}" und bedeutet in etwa löschbarer, programmierbarer Speicher. Die Daten bleiben auch bei Spannungsausfall erhalten.
{glossary RAM, Random Access Memory (Arbeitsspeicher)
Der Zugriff erfolgt direkt auf die gewünschte Datei und ist daher sehr schnell.
RAM benötigt Spannung um den Speicherzustand zu halten, verliert also alle Daten bei Stromausfall und kann daher nur als Zwischenspeicher verwendet werden.
Mehr Informationen gibt es im Artikel Die CPU (SPS)
}
Random Access Memory. {glossary RAM,
Random Access Memory (Arbeitsspeicher)
Der Zugriff erfolgt direkt auf die gewünschte Datei und ist daher sehr schnell.
RAM benötigt Spannung um den Speicherzustand zu halten, verliert also alle Daten bei Stromausfall und kann daher nur als Zwischenspeicher verwendet werden.
Mehr Informationen gibt es im Artikel Die CPU (SPS)
} wird auch als Hauptspeicher oder Arbeitsspeicher bezeichnet. Das ist ein flüchtiger Speicher und bei Spannungsausfall geht der Inhalt verloren. Es ist als ein Schreib-Lesespeicher konzipiert. Man kann sowohl lesend als auch schreibend auf den Speicher zugreifen. "Random Access" bedeutet sowas, wie wahlfreier Zugriff, da die Zugriffszeiten beim Lesen und Schreiben gleich sind. Vom Ladespeicher werden die ablaufrelevanten Teile des Programms in den Arbeitsspeicher geladen. Dazu zählen insbesondere die Codebausteine und Datenbausteine.
Systemspeicher
Im Systemspeicher werden die Zustände der Eingänge und Ausgänge über den Prozessabbild der Eingänge und Ausgänge (PAE und PAA), Zeiten, Zähler, Merker und der Lokaldatenstack gespeichert. Diese Informationen braucht die CPU, damit er weiß, mit wem er was machen soll.
Programmierschnittstelle
MPI
Die letzte Generation an SPS Steuerungen besitzen eine MPI-Schnittstelle, um die Verbindung zum Programmiergerät/PC herzustellen. MPI bedeutet Multi Point Interface. So kann das Programm in die CPU übertragen werden. Sie dient gleichzeitig zum Anschluss von weiteren mehrpunktfähigen Baugruppen oder Bedien- und Beobachtungsgeräten.
Industrial Ethernet
Industrial Ethernet ist im Grunde normales Ethernet – nur für die Industrie gemacht. Kabel, Stecker und Geräte sind robuster, damit sie Hitze, Staub und Vibration aushalten. Der große Vorteil: Mit speziellen Protokollen wie PROFINET oder EtherCAT können Maschinen in Echtzeit miteinander kommunizieren. So lassen sich Produktionsanlagen zuverlässig steuern und gleichzeitig leicht mit IT-Systemen verbinden. Damit ist Industrial Ethernet eine wichtige Grundlage für moderne Fabriken und Industrie 4.0.
Schalter
Auf der SPS Steuerung befindet sich ein Betriebsartenschalter bzw. ein Schlüsselschalter für die verschiedenen Betriebsarten. Damit kann man die Programmbearbeitung starten, stoppen etc. Sie können folgende
Stellung einnehmen: MRES: Memory Reset. Bedeutet Speicher löschen. Die CPU wird urgelöscht. STOP: Programmabarbeitung wird gestoppt. RUN: Programm wird bearbeitet und dabei kann nur lesend auf das Programm zugegriffen werden. RUN-P: Programm wird bearbeitet und der Zugriff kann sowohl schreibend als auch lesend erfolgen.
Moderne SPS Steuerungen verfügen oft nicht mehr über Hardwareschalter, denn sie können nur noch per Software in die veschiedenen Betriebszustände versetzt werden. Dafür ist ein Webserver eingebaut, über den man direkt mit der Steuerung kommunizieren kann.
Statusanzeigen (LEDs)
Über die Statusanzeigen werden die Betriebsart und die Betriebszustände angezeigt. Sie haben folgende Bedeutung:
- SF: Sammelfehler. Ein interner Fehler in der CPU oder in einer diagnosefähigen Baugruppe.
- BAF: Batteriefehler. Entweder ist die Batterie leer oder nicht vorhanden.
- DC5V: Die Anzeige für die interne Versorgungsspannung von 5V.
- FRCE: Force (Zwangssteuern). Mindestens ein Eingang oder Ausgang sind zwangsgesteuert.
- RUN: Anzeige leuchtet im RUN-Modus und blinkt beim Anlauf.
- STOP: Im STOP-Modus ständig leuchtend. Ansonsten blinkt die Anzeige langsam, wenn "Urlöschen" angefordert wurde oder "Urlöschen" durch Stecken einer Memory Card erforderlich wurde. Blinkt schnell, wenn "Urlöschen" durchgeführt wird.
Siemens 314C CPU
Siemens 1200er "CPU"
Weiterführende Quellen
Mehr Informationen sind auf diesen Links zu finden.
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