Einführung Steuerungstechnik

Inhalt Aufbau und Funktionsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) Beispielprojekt Vorteile der SPS-Technik

Speicherprogrammierbare Steuerung Programmiergerät Anlage Steuerung Eine SPS steuert Prozesse (z. B. eine Abfüllanlage zum Abfüllen von Kakao, eine Presse zum Pressen von Kunststoffformteilen, eine Sortieranlage ... ). Dies geschieht entsprechend den Anweisungen eines Programms, das im Speicher der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) steht.

Aufbau einer SPS Statusanzeigen Speicherkarte Signalmodul (SM) CPU Stromversorgung (Power Supply) Netzspannungs- wahlschalter Ein-/Aus- Schalter Betriebsarten- wahlschalter Tragschiene (Rack) Bestellnummer Schnittstellen wie z. B. MPI oder PROFIBUS (hinter der Klappe) Statusanzeigen der Ein- und Ausgänge

Funktionsprinzip einer SPS Taster, Sensoren … Eingänge Programm Anschluss Strom-versorgung SPS Verarbeitung Ausgänge Schütze, Leuchtmelder, …

Funktionsprinzip einer SPS Interner Aufbau der Ein-/Ausgänge Funktionsprinzip einer SPS Versorgung Ausgänge Vorwiderstand Optokoppler Ausgangstreiber Schalter Ausgangs-last Status-LED Eingang Optokoppler Ausgang Status-LED Ausgang Masse Ausgänge Datenverbindung zur CPU Masse Eingänge

Funktionsprinzip einer SPS Adressen Um Signale erfassen, verarbeiten und ausgeben zu können, müssen Signale eine Adresse bekommen. Eingänge werden mit E gekenn- zeichnet und Ausgänge mit A. International bekommen Eingänge den Buchstaben I (Input) und Ausgänge Q (Output). Ein- und Ausgänge werden in Gruppen (Bytes) zusammengefasst. Ein Byte setzt sich aus 8 Bits zusammen: z. B. E0.0 bis E0.7 Eingang E0.0 Ausgang A0.0

Funktionsprinzip einer SPS SPS-Programm Die SPS führt nur das aus, was der Programmierer programmiert hat. Die SPS liest zuerst die Eingänge ein. Verarbeitet diese Information im Programm. Gibt das Ergebnis aus. Dies nennt man das EVA-Prinzip: Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe. Beispiel Eingabe Verarbeitung Programm Ausgabe & E0.1 E0.2 A0.0 Wenn der Eingang E0.1=1 und E0.2=1 sind, dann wird der Ausgang A0.0 gesetzt.

Beispielprojekt Aufgabenstellung Vorgehensweise Ansteuerung eines Bandantriebs über zwei Taster Start/Stopp Anzeige des Zustands Start/Stopp über die Leuchttaster Vorgehensweise Informieren Planen Stückliste erstellen Schaltplan entwerfen Hardware konfigurieren Symboltabelle erstellen SPS-Programm schreiben Hardware aufbauen und installieren Abnahmeprotokoll durchlaufen Übergabe der Anlage

Schritt 1: Informieren Wer ist der Auftraggeber? Wo soll die Anlage aufgebaut werden? Welche Funktionen werden gefordert? Welche Technologien kommen zum Einsatz? Welche Vorschriften müssen beachtet werden? Wann muss die Anlage fertig gestellt sein? Wann kann an der Anlage gearbeitet werden? Welches Budget steht zur Verfügung?

Schritt 2: Planen Lösungsmöglichkeiten skizzieren Technologie festlegen (z. B. VPS/SPS) Lösungsmöglichkeiten mit dem Auftraggeber abstimmen Werkzeug- und Prüfmittelliste erstellen Zeitplan entwerfen Angebot an den Auftraggeber abgeben Mitarbeiter einplanen

Schritt 3: Stückliste erstellen 2 Leuchttaster 1 SPS 1 Schütz, 1 Motor (400 V/0,37 kW), 1 Motorschutzschalter 1 Stromversorgung (230VAC/24VDC 5A), Leitungsschutzschalter B10A 1 Hauptschalter Leitungen, Klemmen, …

Schritt 4: Schaltplan entwerfen Unterteilung in Haupt- und Steuerstromkreis Hauptstromkreis: Hauptschalter Motorschutzschalter Schütz Motor Steuerstromkreis: Leitungsschutzschalter, Stromversorgung SPS Taster, Leuchtmelder Schützspule

Schritt 4: Schaltplan entwerfen Strom- versorgung Taster STOP Taster Start Eingänge Ausgänge Leucht- melder Schütz- spule Spannungsversorgung SPS

Schritt 4: Schaltplan entwerfen – Eingänge Spannungs- versorgung Eingänge Adresse E0.0 { Adresse E0.1 Eingangs- byte 0 { Eingangs- byte 1 Masse Eingänge

Schritt 4: Schaltplan entwerfen – Ausgänge +24 VDC Adresse A0.0 Adresse A0.1 { Versorgung Ausgangsbyte 0 Ausgangs- byte 0 Masse Ausgangsbyte 0 Adresse A1.0 { Versorgung Ausgangsbyte 1 Ausgangs- byte 1 Masse Ausgangsbyte 1 0 VDC

Schritt 5: Hardware konfigurieren

Schritt 6: Symboltabelle erstellen symbolische Adresse absolute Adresse Die Symboltabelle muss zum Schaltplan passen!

Schritt 7: SPS-Programm schreiben

Schritt 8: Hardware aufbauen

Schritt 7: SPS-Programm testen Programmtest über „Beobachten“ und simulierte SPS S7-PLCSIM

Schritt 9: Abnahmeprotokoll durchlaufen Besichtigen Messen Erproben Funktionskontrolle

Schritt 10: Übergabe der Anlage Einweisung in die Funktion der Anlage Auf mögliche Gefahren hinweisen Anlagendokumentation übergeben

Vorteile der SPS-Technik Weniger Platzbedarf im Schaltschrank, da viele Schütze, Zeitrelais usw. für den Steuerstromkreis entfallen können. Bei Änderungen der Funktion der Anlage wird das Programm in der SPS geändert – eine Umverdrahtung ist oft nicht notwendig. Eine SPS hat keinen Verschleiß wie ein Schütz. Ein SPS-Programm kann von einem guten Programmierer schneller umgesetzt werden als die Installation der Schütze. Durch weniger Schütze und geringere Arbeitszeit ist eine SPS in vielen Fällen günstiger als eine Lösung in Schütztechnik.

Vorteile der SPS-Technik Wenn mehrere gleiche Anlagen gebaut werden müssen, muss das Programm nur einmal programmiert werden. Programmänderungen müssen nicht an der Anlage stattfinden, da das Programm auf einem PC angepasst werden kann. Bei Programmänderungen kann die Anlage ggf. weiterlaufen. Das neue Programm kann z. B. in Pausenzeiten hochgeladen werden. Die Fehlersuche ist mit Hilfe eines PCs und Beobachten des Ablaufs des SPS-Programms meist einfacher.