SPS. Speicherprogrammierbare Steuerungen vom Relaisersatz bis zum CIM-Verbund. Einführung und Übersicht. von Dipl.-Inf. Eberhard E. Grötsch, M. Sc.

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1 SPS Speicherprogrammierbare Steuerungen vom Relaisersatz bis zum CIM-Verbund Einführung und Übersicht von Dipl.-Inf. Eberhard E. Grötsch, M. Sc. 2., verbesserte und erweiterte Auflage Mit 76 Bildern R. Oldenbourg Verlag München Wien 1991

2 0 Inhaltsverzeichnis 1 Inhaltsverzeichnis 0 Inhaltsverzeichnis 1 1 Einleitung Was ist Steuern?-Grundbegriffe Signalverarbeitung einer Steuerung Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe: Komponenten der SPS Daten und Funktionen einer speicherprogrammierbaren Steuerung Steuergerät - Programmiergerät Was eine SPS noch ausmacht Das Umfeld der Steuerungstechnik Steuern: Definitionen in der Literatur Der lec-normentwurf Speicherprogrammierbare Steuerungen: Versuch einer pragmatischen Definition Literatur zum Thema 20 2 Theoretische Grundlagen 21 3 Merkmale der Architektur von Automatisierungsgeräten Modularität der Hardware Modularität der Software: die Bausteinarchitektur Permanenter zyklischer Betrieb Betriebsarten Bauformen und Spannungen der Peripheriesignale Ausnahmen bestätigen die Regel 29 4 Steuerungsarten Einführung Was ist eine Verknüpfungssteuerung? Was ist eine Ablaufsteuerung? 31 5 Graphische Verknüpfungssteuerungen Eine kurze Geschichte der Verknüpfungssteuerungen Einführung in 'klassische' Verknüpfungssteuerungen am Beispiel Kontaktplan Adressierung: absolut und symbolisch 'Klassische' Datentypen und Operationen 38

3 2 0 Inhaltsverzeichnis Grundelemente des Kontaktplans Typische Kontaktplan-Konstrukte: Boolesche Funktionen Zähler und Zeiten Weitere Datentypen Ein Beispiel für Funktionsplan Weitere Literatur 49 6 Graphische Ablaufsteuerungen Einführung Sprachmittel für die Programmierung der Übersichtsebene einer Ablaufsteuerung Die Programmierung der Detailebene (Lupenebene) Diagnose von Ablaufsteuerungen Vorgehen beim Entwurf von Ablaufsteuerungen Weiterführende Literatur 62 7 Die Listensprache Anweisungsliste Warum Anweisungsliste? Beispiele für AWL-Programme 63 8 Sonstige Steuerungssprachen Überblick BASIC in der Steuerungstechnik Zustandsgraphen Sonstige Sprachen, die für SPS angeboten werden 69 9 Bausteintechnik Nutzen der Bausteintechnik Definition von Funktionsbausteinen Aufruf von Bausteinen Standard-Bausteine Hantierung von Bausteinen Bausteine sind die wichtigsten Hantierungseinheiten für SPS Laden und Nachladen von Bausteinen Unterbrechen des permanenten zyklischen Betriebs Beispiel für die Anwendung von Bausteinen Dokumentation von SPS-Programmen in der Anlagentechnik SPS-Dokumentation aus Sicht des Automatisierungssystems SPS-Dokumentation aus Maschinensicht Funktionen eines Programmiergeräts Einführung Anwenderoberflächen Offline-, Online-und implizite Funktionen Beispielsitzung am Programmiergerät 91

4 0 Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der Bausteine im Automatisierungsgerät: eine Buchhalterfunktion Ergänzen der Zuordnungsliste für einen neuen Baustein: eine Editierfunktion Eingeben eines neuen Bausteins ins Programmiergerät Übertragen ins Automatisierungsgerät Starten des Automatisierungsgeräts Beobachten der Funktion des neuen Bausteins mit der Funktion 'Status' Implizite Funktionen Übersetzen - Binden - Laden Rückübersetzen Test und Diagnose Begriffe Test Allgemeine Testfunktionen Status Diagnose Grundsätzliches zur Diagnose Diagnose von Prozeßfehlern Prinzip Eingabe von Soll-Daten Erkennen von Fehlem, Fehlermeldung Weitere Diagnosefunktionen Expertensysteme Merkmale des Diagnose-Expertensystems Arbeiten mit dem Diagnose-Expertensystem Automatisierungsgeräte: Hardwareeigenschaften und Baugruppen Allgemeine Eigenschaften CPU-Baugruppen Eingabe-und Ausgabe-Baugruppen Speicher-Baugruppen Anschaltungs-Baugruppen, Kommunikations-Baugruppen Aktive Baugruppen Mehrprozessorsysteme Neuere SPS-Funktionen Einführung Schnelles Regeln Prozeßüberwachung: Bedienen und Beobachten SPS als Komponente übergeordneter Automatisierungseinheiten Fertigungstechnik Allgemeine Tendenzen der Fertigungstechnik Beispiel aus der Automobilindustrie 123

5 4 0 Inhaltsverzeichnis Flexible Produktionszellen Computer Integrated Manufacturing (CIM) Prozeßleittechnik Weiterführende Literatur Kommunikation Anforderungen und Lösungsansatz Ein Beipiel für ein Bussystem mit speicherprogrammierbaren Steuerungen Protokolle und Protokollarchitekturen Busse in der Automatisierungstechnik: Zugriffsverfahren und Leistungsdaten Aktuelle Entwicklungen MMS Feldbus Fehlersichere und Hochverfügbare Steuerungen Einführung Erkennen von unabhängigen Hardware-Fehlern: einfache Redundanz Erkennen von abhängigen Hardware-und Software-Fehlern Weitere Maßnahmen für die Sicherheit Die TÜV-Sicherheitsklassen Beispiel für ein fehlersicheres Automatisierungsgerät Beispiel für ein hochverfügbares Automatisierungsgerät Wesentliche Unterschiede von H- und F-Systemen Beispiel eines hochverfügbaren Geräts Weiterführende Literatur Zusammenfassung und Ausblick Resümee Drei Abgrenzungsprobleme Trends bei Anwenderoberflächen Feldtechnik Wissensbasierte Techniken, Expertensysteme Weitere Trends Literatur 160 ANHANG A1 Relevante Normen 167 A2 Begriffe und Abkürzungen 168 A3 Herstellerübersicht 172 A4 Index 187