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Prof. Dr. Martin Bayer 1 Soft-SPS- Was ist eine SPS ? SPS = Speicherprogrammierbare Steuerung PLC = Programmable Logic Control Ursprünglich elektronischer.

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1 Prof. Dr. Martin Bayer 1 Soft-SPS- Was ist eine SPS ? SPS = Speicherprogrammierbare Steuerung PLC = Programmable Logic Control Ursprünglich elektronischer Ersatz von Relais- steuerungen (Schützsteuerung)

2 Prof. Dr. Martin Bayer 2 Soft-SPS- Relais-Steuerung

3 Prof. Dr. Martin Bayer 3 Soft-SPS- Was ist eine SPS ? Typischer zyklischer Ablauf Reaktionszeit wird durch Zykluszeit bestimmt Eingangsdaten lesen Daten verknüpfen Ergebnis ausgeben ( Warten auf nächsten Zyklus)

4 Prof. Dr. Martin Bayer 4 Soft-SPS- Beispiele zu HardSPS Hardware-SPS z.B. S7 Eigene Hardware CPU + IO-Module Direkte Ankopplung der Prozesspunkte

5 Prof. Dr. Martin Bayer 5 Soft-SPS- Beispiele zu HardSPS Omron-SPS CP1H

6 Prof. Dr. Martin Bayer 6 Soft-SPS- Beispiele zu HardSPS Allen Bradley PLC-5

7 Prof. Dr. Martin Bayer 7 Soft-SPS- Was ist Soft-SPS Die Funktionen einer SPS werden vollständig in Software nachgebildet, die Hardwareplattform ist meist ein üblicher PC mit Windows-Betriebssystem. Inzwischen existiert Soft-SPS auf Linux oder auf Mikrocontroller-Plattform ohne Betriebsystem In der Vorlesung wird das PC-System 4Control der Fa. Softing verwendet

8 Prof. Dr. Martin Bayer 8 Soft-SPS- Vorteile Volle grafische Benutzeroberfläche Sehr hoher Bedienkomfort, d. h. benutzerfreundlich Hardware und Betriebssystem quasi standardisiert und sehr weit verbreitet. File-System, Netzanbindung, leistungsstarke CPU, großer Speicher automatisch vorhanden

9 Prof. Dr. Martin Bayer 9 Soft-SPS- Nachteile Das PC-Betriebssystem ist nur eingeschränkt echtzeitfähig (Taskzyklus < 10 ms) Zuverlässigkeit der Steuerung hängt direkt an der Zuverlässigkeit des Windows-Systems

10 Prof. Dr. Martin Bayer 10 Soft-SPS- Programmierung nach IEC Vorschriften zur Definition von Variablen und Datentypen (* lokal gültige Variable*) VAR error: BOOL := TRUE; anzahl : DINT; (* Double Integer mit 32 Bit *) END_VAR (* global in allen Programmen und Unterprogrammen gültige Variable*) VAR_GLOBAL glob_bool : BOOL ; END_VAR (* Verweis auf globale Variable*) VAR_EXTERNAL glob_bool:BOOL; (*Hier darf die Variable nicht initialisiert werden*) END_VAR

11 Prof. Dr. Martin Bayer 11 Soft-SPS- Es gibt in der Norm 5 Programmiersprachen, die je nach Anwendung und Kenntnis des Programmierers eingesetzt werden Programmiersprachen Sequential Function Chart (SFC) ( = Zustandsmaschine) Structured Text (ST) (= Hochsprache ähnlich Pascal) Kontaktplan (KOP) oder Ladder-Diagram (LD) Anweisungsliste (AWL) oder Instruction Language (= Assembler) Funktionsblocksprache (FBS) oder Function Block Diagram

12 Prof. Dr. Martin Bayer 12 Soft-SPS- Strukturierung Zur hierarchischen Strukturierung von SPS Projekten wurden folgende Strukturelemente eingeführt: Konfiguration = Projekt Resource1 Target = PC1Target = PC2 Resource2 Task3 Program3 Program1 Task1 Program2 Program1 Task2 Konfiguration Ressource Task / Laufzeitsystem

13 Prof. Dr. Martin Bayer 13 Soft-SPS- Beispiel mit 4C Project Sprachen mit 4C

14 Prof. Dr. Martin Bayer 14 Soft-SPS- OPC OPC = Openness, Productivity, Collaboration (vormals für: OLE for Process Control). OPC ist eine standardisierte Software-Schnittstelle, die es Anwendungen unterschiedlichster Hersteller ermöglicht, Daten auszutauschen. Basis ist die in Windows integrierte Fähigkeit von Applikationen, untereinander Daten auszutauschen (Object Linking and Embedding)

15 Prof. Dr. Martin Bayer 15 Soft-SPS- OLE OLE steht für Object Linking & Embedding und bezeichnet die Fähigkeit, Objekte in ein Dokument zu integrieren, entweder eingebettet (Embedding) oder mit der objekterzeugenden Anwendung verknüpft (Linking). Object Linking and Embedding (OLE) Notwendig ist für beide Varianten die Kommunikation zwischen den Anwendungen. Auf dieser genormten Kommunikation setzt OPC auf

16 Prof. Dr. Martin Bayer 16 Soft-SPS- OPC- Client OPC-Client/Server OPC- Client Motor Druck Temp OPC- Server Feldbus TCP/IP OPC- Client OPC- Server OPC-Server stellt Daten zur Verfügung OPC-Client greift auf Daten des Servers zu

17 Prof. Dr. Martin Bayer 17 Soft-SPS- OPC-Objekt OPC- Client OPC-Server Kommunikation erfolgt über genormte Verbindung, die vom Client initiiert wird. Vorstellbar als Software-Stecker, der mit den drei Element eines OPC-Objects Server Group Item spezifiziert wird OPC- Client

18 Prof. Dr. Martin Bayer 18 Soft-SPS- Zustandsdiagramm Z1 Ausgangssignale für Zustand 1 Z2 Ausgangssignale für Zustand 2 Bedingung für den Übergang in den Folgezustand

19 Prof. Dr. Martin Bayer 19 Soft-SPS- SFC Aufbau von SFC-Programmteilen Die tragenden syntaktischen Einheiten von SFC sind: Schritt (STEP) Aktion (ACTION) Transition (TRANSITION)

20 Prof. Dr. Martin Bayer 20 Soft-SPS- SFC- Cycle Zyklischer Ablauf Step 0 ist der Initialisierungs- schritt

21 Prof. Dr. Martin Bayer 21 Soft-SPS- SFC- Verzweigung Verzweigungen Abhängig von Condition1 oder Condition2 folgt auf Step0 Step1 oder Step2

22 Prof. Dr. Martin Bayer 22 Soft-SPS- Aufgabenstellung Es soll ein Programm zur Steuerung einer Schranke entwickelt werden. LS Induktionsschleife Schranke_ist_zu Schranke_ist_auf Die Schranke wird von einem Motor angetrieben, dessen Motorelektronik mit drei Steuerwerten angesprochen wird: 1 : Schranke geht auf, 0: Schranke stoppt, -1: Schranke geht zu Desweiteren verfügt die Schranke über 4 Sensoren: · zwei Schalter mit den Bezeichnungen Schranke_ist_zu und Schranke_ist_auf · eine Lichtschranke LS, die den Wert 1 liefert, falls sich ein Hindernis in der Lichtstrecke befindet, sonst 0 · eine Induktionsschleife vor der Schranke, die einen analogen Wert zwischen 0 und 1023 liefert, abhängig von der Fahrzeuggröße. Werte unterhalb von 300 werden als Störungen betrachtet

23 Prof. Dr. Martin Bayer 23 Soft-SPS- Vorgabe in SFC

24 Prof. Dr. Martin Bayer 24 Soft-SPS- OPC-Objekt OPC- Client OPC-Server Kommunikation erfolgt über genormte Verbindung, die vom Client initiiert wird. Vorstellbar als Software-Stecker, der mit den drei Element eines OPC-Objects Server Group Item spezifiziert wird OPC- Client


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