SPS S90U. 1. Grundlagen SPS Funktion

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Sebastian Stieber
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1 1. Grundlagen SPS 1.1. Funktion SPS bedeutet Speicher-Programmierbare Steuerung. Damit ist auch die Zielsetzung einer SPS erklärt: Über einen Speicher und einen Prozessor soll die Funktion von elektronischen Steuerungen nachgebildet werden. Das Programm einer SPS entspricht daher eher einem Schaltplan (in der SPS-Sprache: Funktionsplan FUP als einem C- oder Pascal-Programm. Dementsprechend werden die Programme oft auch als Funktionsplan dargestellt. Ein- und Ausgänge Als Verbindung mit der Anlage besitz eine SPS eine gewisse Anzahl von Ein- und Ausgängen (Bei der S90U wie im Labor verwendet sind es 10 Eingänge und 6 Ausgänge. Ein Eingang ist eine Kontaktklemme, an der eine Spannung angelegt wird. Dabei wird eine Spannung von 35V bis 4,5V als logisch 0 und eine Spannung von 13V bis 35V als logisch 1 gedeutet. Ein offener Eingang ist 0. Eine Spannung zwischen 4,5V und 13V ist nicht zulässig, d.h. es ist nicht eindeutig bestimmt, welchen Wert der Eingang der SPS hat, dies kann je nach Bauart mal 0 oder mal 1 sein. Ein Ausgang ist ein Schalter (genau: Relaiskontakt der bei 0 offen und bei 1 geschlossen ist. Mit diesem Schalter können kleinere Verbraucher (z.b. elektropneumatisches Ventil, Signalleuchte, Summer bis zu einer Stromaufnahme von 100mA direkt geschaltet werden. Größere Verbraucher (Motoren usw. müssen über ein Schütz angesteuert werden. E32.0 E32.1 E32.2 E32.3 E32.4 E32.5 E32.6 E32.7 E33.0 SPS S90U A32.0 A32.1 A32.2 A32.3 A32.4 A32.5 Signalleuchte 24V/1W Auto Ein Handschalter M Motor 24V/10W Schaltschütz 24V Taster GND E V +24V GND Netzgerät 24V/2A 1

2 Interner Aufbau Eingabe-Einheit, Ausgabe-Einheit: Hardware-Umsetzung der Ein- und Ausgänge Verarbeitungseinheit: die eigentliche Prozessor-Einheit bestehend aus - Programmspeicher: RAM-Speicher für das Programm, kann über die Programmierschnittstelle vom PC aus beschrieben werden - Steuerwerk: die eigentliche CPU mit Bus-Schnittstelle - Bussystem: Daten- und Adressbus, um Daten von den unterschiedlichen Speicherbereichen zur CPU zu bringen - Merker: RAM-Speicher für globale Programmvariablen - Prozessabbild: RAM-Speicher, der die Ein- und Ausgänge zwischenspeichert - Akku: das Rechenwerk für arithmetische und logische Operationen - Zeitglieder: siehe Aufgabe SPS 2 - Zähler: siehe Aufgabe SPS 2 2

3 Programmablauf Das Programm wird in der SPS immer linear (von Anfang bis Ende abgearbeitet. Bevor das Programm beginnt werden die Eingänge im Prozessabbild gespeichert, nach einem Programmdurchlauf die Ausgänge von dort geschrieben. So ist sichergestellt, dass sich die Eingänge während eines Durchlaufs nicht ändern und nur die letzte Version der Ausgänge durchgeschaltet wird. Programmstruktur Damit das gesamte SPS-Programm nicht in einer (unübersichtlichen Wurst nach unten geschrieben ist, kann das Programm in Bausteine (Programmbausteine PB zerteilt werden. Als Hauptprogramm dient dabei ein Organisationsbaustein (OB001, von dem aus die einzelnen Programmbausteine mit dem Befehl SPA (Sprung absolut aufgerufen werden. In der letzten Zeile markiert der Befehl (Baustein Ende die letzte Zeile des (UnterProgrammes. OB001: SPA PB001 SPA PB002 PB001: PB002: PB003: 3

4 Speicheraufbau Es gibt drei Arten von Variablen in der SPS: Eingänge (E, Ausgänge (A und Merker(M, Variablen zum Speichern von Zwischenergebnissen. Jede Variable hat normalerweise ein Bit, d.h. es wird nur 0 oder 1 gespeichert (Bool sche Variable. Um Zahlen darstellen zu können, werden jeweils 8 Bit (Byte oder 16 Bit (Word zusammengefasst. Für die Eingänge sieht der Speicheraufbau wie folgt aus: Bezeichnung Bit: Wert: Bezeichnung Byte: Wert Hexadezimal: Bert Dezimal: Bezeichnung Word: Wert Hexadezimal: Bert Dezimal: EB EW 00 9B EB 01 9B 155 Um ein einzelnes Bit anzusprechen, schreibt man: - E02.3: Bit 3 in EB 02 (in diesem Beispiel 0 - E03.0: Bit 0 in EB 03 (in diesem Beispiel EB EW EB EB Analog werden Ausgänge mit A (z.b. A32.2 und Merker mit M (z.b. M00.2 bezeichnet. Anweisungsliste (AWL und Funktionsplan (FUP Die Aufgabe der SPS ist, Steuerungen (d.h. elektronische Schaltungen nachzubilden. Dementsprechend kann man das SPS-Programm auch als Schaltung (Funktionsplan FUP darstellen. In der S5-Programmierumgebung WinSPS ist es jedoch nicht möglich, den FUP direkt zu zeichnen (heutige SPS-Generationen S7 können das schon sonder dieser muss nach fest vorgegebenen Anweisungen programmiert werden. WinSPS übersetzt diese AWL in die grafische Darstellung als FUP. Befehlssatz der SPS Eine Anweisung ist gegliedert in den Operationsteil ( was ist zu tun? und den Operandenteil ( womit ist es zu tun?. Der Operand teilt sich weiter in Operandenkennzeichen (Eingang E, Ausgang A usw. und den Parameter (Adresse des Eingangs usw. Operation kann sein: U UND O ODER UN UND NICHT ON ODER NICHT U( UND mit Klammerasudruck O( ODER mit Klammerausdruck = Zuweisung des Ergebnisses S Set eines RS-Speichers R Reset eines RS-Speichers Operand kann sein: E nn.m Eingang (Bit m im Eingangsbyte nn A nn.m Ausgang (Bit m im Eingangsbyte nn M nn.m Merker (Bit m im Eingangsbyte nn T n Timer (Nummer n Z n Zähler (Nummer n Nach dem Zuweisungsoperatoren =, R und S können nur Merker M oder Ausgänge A gestellt werden! 4

5 Folgendes Beispiel soll die grundlegende Programmierung erläutern: FUP E32.0 E32.1 M0.2 1 & A32.0 AWL U( O E 32.0 O E 32.1 UN M 0.2 = A 32.0 E33.1 A32.0 E32.2 & S R Q M0.2 U E 33.1 S M 0.2 UN A 32.0 U E 32.2 R M 0.2 5

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