SPS Programmierung: Bedeutung und Grundlagen

SPS Programmierung: Bedeutung und Grundlagen

SPS-Programmierung: Die Grundlagen und ihre Bedeutung in der industriellen Automatisierung

Die SPS, oder Spei­cher­pro­gram­mier­ba­re Steue­rung, ist das Herz­stück der meis­ten moder­nen Pro­duk­ti­ons- und Fer­ti­gungs­pro­zes­se. Sie wird ver­wen­det, um Maschi­nen und Anla­gen zu steu­ern, zu regeln und zu über­wa­chen. Im Kern han­delt es sich dabei um ein indus­tri­el­les Digi­tal­rech­ner-Sys­tem, das spe­zi­ell für die Auto­ma­ti­sie­rung tech­ni­scher Pro­zes­se kon­zi­piert wurde.

Die Grund­funk­ti­on der SPS besteht dar­in, Ein­gangs­si­gna­le (z. B. von Sen­so­ren) zu erfas­sen, die­se basie­rend auf einem gespei­cher­ten Pro­gramm zu ver­ar­bei­ten und dann Aus­gangs­si­gna­le (z. B. zu Akto­ren) zu sen­den. In der Indus­trie­au­to­ma­ti­sie­rung ermög­licht die SPS-Pro­gram­mie­rung eine fle­xi­ble, zuver­läs­si­ge und effi­zi­en­te Steue­rung von Maschi­nen und Anlagen.

Verschiedene SPS-Marken und ‑Modelle in der Industrie

Es gibt zahl­rei­che Her­stel­ler von SPS, wobei Sie­mens, Rock­well Auto­ma­ti­on (Allen-Brad­ley), Mitsu­bi­shi und Schnei­der Elec­tric zu den bekann­tes­ten zäh­len. Jeder Her­stel­ler bie­tet eine Rei­he von SPS-Model­len an, die sich in ihrer Leis­tungs­fä­hig­keit, ihren Funk­tio­nen und ihrer Kom­ple­xi­tät unterscheiden.

Sie­mens bie­tet bei­spiels­wei­se die SPS-Fami­li­en Sima­tic S7-1200 für Stan­dard­an­wen­dun­gen und Sima­tic S7-1500 für hoch kom­ple­xe Auf­ga­ben an. Rock­well Auto­ma­ti­on hin­ge­gen hat eine brei­te Palet­te von Con­trol­Lo­gix-Steue­run­gen für gro­ße Anwen­dun­gen und Micro­Lo­gix-Steue­run­gen für klei­ne­re Anwen­dun­gen im Programm.

Programmiersprachen und Entwicklungsumgebungen in der SPS-Programmierung

Überblick über gängige Programmiersprachen für SPS

In der SPS-Pro­gram­mie­rung wer­den vor allem die Spra­chen genutzt, die in der Norm IEC 61131 – 3 fest­ge­legt sind. Die­se umfas­sen Struk­tu­rier­ter Text (ST), Funk­ti­ons­bau­stein­spra­che (FBS), Kon­takt­plan (KOP), Ablauf­spra­che (AS) und Anwei­sungs­lis­te (AWL). Struk­tu­rier­ter Text ähnelt hoch­ran­gi­gen Pro­gram­mier­spra­chen wie C, wäh­rend die ande­ren eher gra­fisch ori­en­tiert sind und sich an der elek­tro­tech­ni­schen Schalt­plan­lo­gik orientieren.

Entwicklungsumgebungen und Tools für die SPS-Programmierung

Die Ent­wick­lungs­um­ge­bung, die zur Pro­gram­mie­rung einer SPS ver­wen­det wird, hängt vom Her­stel­ler der SPS ab. Sie­mens bie­tet bei­spiels­wei­se das Soft­ware-Tool TIA Por­tal (Total­ly Inte­gra­ted Auto­ma­ti­on Por­tal) an, das eine inte­grier­te Ent­wick­lungs­platt­form für die Pro­gram­mie­rung, Inbe­trieb­nah­me und War­tung von Sie­mens-Steue­run­gen bietet.

Rock­well Auto­ma­ti­on bie­tet das Soft­ware­pa­ket RSLo­gix 5000 für die Pro­gram­mie­rung sei­ner Con­trol­Lo­gix- und Com­pact­Lo­gix-Steue­run­gen an. Ande­re Her­stel­ler bie­ten ähn­li­che Tools an, die spe­zi­ell auf ihre Hard­ware abge­stimmt sind.

Grundlegende Konzepte der SPS-Programmierung

Programmstruktur, Zustandsübergänge und Zykluszeiten

In der SPS-Pro­gram­mie­rung wird der Code übli­cher­wei­se in Blö­cke unter­teilt, die jeweils spe­zi­fi­sche Auf­ga­ben erfül­len. Die­se Blö­cke kön­nen Funk­tio­nen, Funk­ti­ons­bau­stei­ne oder Orga­ni­sa­ti­ons­ein­hei­ten sein. Zustands­über­gän­ge, auch Zustands­ma­schi­nen genannt, sind ein zen­tra­les Kon­zept in der SPS-Pro­gram­mie­rung, um den Ablauf von Pro­zes­sen zu steuern.

Die Zyklus­zeit ist die Zeit, die die SPS benö­tigt, um das Anwen­der­pro­gramm ein­mal voll­stän­dig durch­zu­lau­fen. Die­se Zeit ist für die Per­for­mance des Gesamt­sys­tems von ent­schei­den­der Bedeu­tung und soll­te daher opti­miert werden.

Variablen, Datentypen und Datenverarbeitung in der SPS

In der SPS-Pro­gram­mie­rung gibt es eine Viel­zahl von Daten­ty­pen, dar­un­ter Boole­sche Wer­te, Inte­ger, Real, Zeit und String. Varia­blen wer­den ver­wen­det, um Daten in der SPS zu spei­chern und zu ver­ar­bei­ten. Dabei kann es sich um Ein­gangs­da­ten, Aus­gangs­da­ten oder inter­ne Daten handeln.

Anwendungsbereiche der SPS-Programmierung

Die SPS-Pro­gram­mie­rung ist in zahl­rei­chen Indus­trie­zwei­gen uner­läss­lich und ermög­licht die Auto­ma­ti­sie­rung und Steue­rung ver­schie­dens­ter Maschi­nen und Pro­zes­se. Im Fol­gen­den wer­den drei spe­zi­fi­sche Anwen­dungs­be­rei­che her­vor­ge­ho­ben: Son­der­ma­schi­nen­bau, Hydrau­lik und Pneumatik.

Sondermaschinenbau

Lip­pold wur­de von Ami­b­lu, einem GFK-Rohr­her­stel­ler, beauf­tragt, den Rohr­aus­zieh­pro­zess zu auto­ma­ti­sie­ren und die Effi­zi­enz zu stei­gern, um lang­fris­ti­ge Kos­ten­ein­spa­run­gen zu errei­chen. Dabei über­nah­men wir die Ver­ant­wor­tung für die Pro­jek­tie­rung, Kon­struk­ti­on, Fer­ti­gung und Inbe­trieb­nah­me von zwei Maschi­nen, die in den bestehen­den Fer­ti­gungs­pro­zess inte­griert und auf ihre Funk­ti­ons­tüch­tig­keit geprüft wer­den muss­ten. Hier kön­nen Sie tie­fe­re Ein­bli­cke zu die­sem Pro­jekt erhalten.

Hydraulik

In der Hydrau­lik wer­den SPS-Sys­te­me zur Steue­rung kom­ple­xer Abläu­fe ein­ge­setzt. Neh­men wir zum Bei­spiel ein hydrau­li­sches Hebe­sys­tem: Die SPS könn­te so pro­gram­miert wer­den, dass sie den Betriebs­zu­stand der Pum­pe, den Druck im Sys­tem und die Posi­ti­on des Hebe­zeugs über­wacht. Wenn ein Bedie­ner das Hebe­sys­tem akti­viert, sen­det die SPS Signa­le an die Hydrau­lik­pum­pe, um den erfor­der­li­chen Druck zu erzeu­gen, und über­wacht die Posi­ti­ons­sen­so­ren, um das Hebe­zeug prä­zi­se zu steu­ern. Sobald das Hebe­zeug sei­ne Ziel­po­si­ti­on erreicht hat, könn­te die SPS das Sys­tem in einen siche­ren Zustand ver­set­zen und den Druck in der Anla­ge reduzieren.

Pneumatik

In der Pneu­ma­tik kommt die SPS eben­falls zum Ein­satz. Ein Bei­spiel könn­te eine pneu­ma­ti­sche Sor­tier­an­la­ge in einer Ver­pa­ckungs­fa­brik sein. Die SPS könn­te dazu pro­gram­miert wer­den, die Geschwin­dig­keit und Rich­tung eines För­der­bands zu steu­ern und gleich­zei­tig Sen­so­ren zu über­wa­chen, die die Posi­ti­on und Art der Gegen­stän­de auf dem Band erken­nen. Wenn ein bestimm­ter Gegen­stand erkannt wird, könn­te die SPS ein Signal an einen pneu­ma­ti­schen Zylin­der sen­den, um den Gegen­stand in einen bestimm­ten Bereich zu len­ken. Die­se Art von Sys­tem könn­te auch zur Auto­ma­ti­sie­rung von Qua­li­täts­kon­troll­pro­zes­sen ver­wen­det werden.

SPS-Programmierung bei Lippold

Die SPS-Pro­gram­mie­rung ist ein wesent­li­cher Bestand­teil des Leis­tungs­spek­trums von Lip­pold. Mit jah­re­lan­ger Erfah­rung und Exper­ti­se in die­sem Bereich kann Lip­pold maß­ge­schnei­der­te Lösun­gen für eine Viel­zahl von Indus­trien und Anwen­dun­gen anbie­ten. Ob Sie eine neue SPS-Pro­gram­mie­rung benö­ti­gen oder eine bestehen­de Anwen­dung opti­mie­ren möch­ten, die Exper­ten von Lip­pold bera­ten Sie ger­ne und unter­stüt­zen Sie bei der Umset­zung Ihrer Projekte.