Die SPS in ihren besten Jahren. Hauptseminar Systemorientierte Informatik Thomas Hubrich

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Joseph Dressler
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1 Hauptseminar Systemorientierte Informatik

2 Gliederung Das Grundkonzept Geschichte der Automation mit SPSen Heutige Formen von SPSen Wie geht es weiter? in der Automation 2 / 27

3 Was ist eine SPS Speicherprogrammierbare Steuerung/ Programmable Logic Controller Steuern/Regeln einer Maschine oder Anlage Echtzeitfähigkeit Merkmale der SPS im klassischen Sinne: Modulare Baugruppen Ein- und Ausgangskarten Netzteil Zentralbaugruppe Busmodule zyklusorientiert 3 / 27

Merkmale der SPS im klassischen Sinne: Modulare Baugruppen Ein- und

4 Was ist eine SPS Zyklische Arbeitsweise Systemneustart Komplette Systemdiagnose Systeminitialisierung Kurzer Systemtest Systemteil Datentransfer Lesen der Eingänge Zyklus Anwenderteil Abarbeitung des Anwenderprogramms Systemteil Schreiben der Ausgänge 4 / 27

Systemteil Datentransfer Lesen der Eingänge Zyklus Anwenderteil

5 Was ist eine SPS Grundaufbau 5 / 27

6 Geschichte der SPS Die Zeit davor 50iger und 60iger Jahre Verbindungsprogrammierte Steuerungen Anfangs durch Relais und Schütze Später mittels elektronischer Bauelemente Steuerlogik festgelegt in Form von Leitungen 6 / 27

durch Relais und Schütze Später mittels elektronischer

7 Geschichte der SPS 1958 SIMATIC als Warenzeichen von Siemens eingetragen VPS mit Halbleitertechnik Anfangs mit GermaniumEinzelhalbleiter Für Kleinaufgaben in Fertigungsstraßen Erste Überlegungen zur Automatisierung von Großanlagen 7 / 27

GermaniumEinzelhalbleiter Für Kleinaufgaben in

8 Geschichte der SPS Revision bei General Motors Alljährliche Überarbeitung der Steuerung VPS hat gravierende Nachteile 1968 Platzbedarf Neukonfiguration durch Austausch und Umverdrahtung Wartung durch Mitarbeiter schwer möglich Auftrag an 4 Hersteller Allen Bradley Digital Equipment Corp. (DEC) Century Detroit Modicon 8 / 27

Austausch und Umverdrahtung Wartung durch Mitarbeiter schwer möglich Auftrag an 4

9 Geschichte der SPS Die Modicon '' Rackbreite 3 Platinen mit 1968 Prozessor Rechenwerk Speicherplatine 1ms/K Anweisungen 9 / 27

10 Geschichte der SPS Andere Hersteller entwickelten eigene SPS 10 / 27

11 Geschichte der SPS Siegeszug in Europa 1973 Einzug in die deutsche Automobilindustrie 1975 S3 von Siemens auch andere deutsche Hersteller ziehen nach Kuhnke mit KUAX 652 Klöckner-Moeller mit der Suos PS-Familie 1977 Fuji Electric erster asiatischer Hersteller in Deutschland 1 Jahr später Siemens SIMATIC S5 11 / 27

nach 1973-1978 Kuhnke mit KUAX 652 Klöckner-Moeller mit der Suos PS-Familie 1977

12 Geschichte der SPS-Programmierung Anfänge der Programmierung Kontaktpläne als simulierte Verdrahtung Assembleranweisungslisten LD EINGANG1 ORN EINGANG2 ST AUSGANG1 Funktionsplanprogrammierung Eingang 1 Eingang 2 >1 Ausgang 1 12 / 27

Assembleranweisungslisten LD EINGANG1 ORN EINGANG2 ST

13 Geschichte der SPS-Programmierung Anfänge der Programmierung Grafische Ablaufsteuerung Erster Einsatz von Telemecanique Zustandsgraph 1981 Klartext-Hochsprache von Jetter Orientierung am Prozess SOBALD <Eingang1 ein und Eingang2 aus> DANN <setze Ausgang1 ein> WARTEZEIT <1 Sekunde> 1985 erste Programmieroberflächen mit PC Functional Block Diagramm 13 / 27

Orientierung am Prozess SOBALD <Eingang1 ein und Eingang2 aus> DANN <setze Ausgang1 ein>

14 Geschichte der SPS-Programmierung Standardisierung 1990 IEC 1131 (DIN EN 61131) Einheitliche Basis der SPS-Technik mit: 1.Begriffsbestimmung und Funktionsmerkmalen 2.Anforderungen 3.Programmiersprachen 4.Anwenderrichtlinien bei der Projektierung 5.Kommunikationsstandards Erweiterung auf 8 Teile Laut Hersteller nicht ausreichend 14 / 27

Begriffsbestimmung und Funktionsmerkmalen 2.Anforderungen 3.Programmiersprachen 4.

15 Geschichte der SPS-Programmierung Programmiergeräte 15 / 27

16 SPS-Ausprägungen Klassische SPS Steuerungsintegriert Soft-SPS Slot-SPS 16 / 27

17 SPS-Ausprägungen Steuerungsintegriert Vorkommen als Gast-Steuerung bei Anpass-Steuerung CNC-Steuerungen Robotersteuerungen Überwachte Funktionssteuerung Weitergabe von Schaltfunktionen Beispiele: Werkzeugwechsel, Palettenwechsel Programmsteuerung Steuerung wiederkehrender Abläufe Beispiele: Werkstück-, Drehzahl- und Vorschubwechsel bei Rundtaktautomaten 17 / 27

Schaltfunktionen Beispiele: Werkzeugwechsel, Palettenwechsel Programmsteuerung Steuerung

18 SPS-Ausprägungen Steuerungsintegriert 18 / 27

19 Heutige SPS Ausprägungen Soft-SPS und Slot-SPS Bietet diverse Vorteile: Marktanteil gering Gründe: Hohe Leistung und Speicherkapazität Präsenz von Industrie-PC Prozessmonitoring und Visualisierung Hohe Anforderungen an Betriebssystem Abstürze und Taskmanagement Lokale Trennung von Steuerung und Maschine Eher für komplexe Aufgaben Slot-SPS Eigene unabhängige Bestandteile 19 / 27

Visualisierung Hohe Anforderungen an Betriebssystem Abstürze und Taskmanagement Lokale

Marktsituation 45 40 35 40 35 35 30 30 25 30 25 25 20 20 20 15 15 15 10 5 0 10 10 5 5 0 USA 30 21.6 13.

20 Marktsituation USA Europa Asien Rockwell-AB Siemens Schneider Electric Mitsubishi Omron Sonstige 20 / 27

21 in der Automation mit SPS Verteilte Steuerung IEC Entwickelt für gemeinsame Aufgaben auf verteilten Geräten Basis bilden Funktionsblöcke Eventeingänge Ausführungskontrolle Eventausgänge SPS intelligente Feldgeräte Algorithmus Datenausgang Lokale Daten Dateneingänge 21 / 27

22 in der Automation mit SPS Verteilte Steuerung IEC / 27

23 in der Automation mit SPS Verteilte Steuerung IEC Beispiel aus IEC / 27

24 in der Automation mit SPS Programmable Automation Controller Ziel: Integrationsaufwand verringern Mehrere Automatisierungsdisziplinen auf einer Plattform SPS-Funktionalität, PID-Steuerung, Bahnsteuerung, Remote-I/O Eine Entwicklungsplattform Zentrale Datenbank für Parameter und Funktionen Standards für Netzwerkschnittstellen und Sprachen 24 / 27

25 in der Automation mit SPS Programmable Automation Controller Softwarebasiert Hardwarebasiert Beckhoff CX10x0 IPC PACs an einem I/O Rack 25 / 27

26 Quellen: SPS-Magazin Heft 3 bis Herstellerseiten Rockwell - Allen Bradley Mitsubishi Schneider Electric Omron Siemens Jetter IEC Material Industrielle Steuerungstechnik Verteilte Systeme mit Funktionsblöcken Automation Control Institute TU Wien PAC elekro AUTOMATION online Wikipedia Vom Relais zur heutigen SPS 26 / 27

27 Danke für die Aufmerksamkeit Fragen?

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