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Was ist eine SPS?

SPS steht für "Speicherprogrammierbare Steuerung". Es handelt sich im Grunde um einen besonders robusten Computer zur Steuerung von Herstellungsprozessen. Heutzutage findet man sie in fast jeder Montagelinie, aber auch immer mehr in der Gebäudetechnik.

SPS reichen von kleinen nicht modularen Geräten zur Verarbeitung einfachen binären Signale bis hin zu modularen Geräten für den Einbau in einem Rack, welche fähig sind zur Analogverarbeitung, PID-Regelung, Motorsteuerung, Vernetzung und vieles mehr.

Unterscheidung SPS

Unterscheidung SPS - Bild 1 zeigt eine Klein-SPS, Bild 2 eine modular erweiterbare SPS

Aufbau SPS

Eine Modulare SPS besteht aus mehreren Baugruppen und kann damit individuell dem Verwendungszweck angepasst werden. Die Montage der Baugruppen erfolgt auf einer Profilschiene (Rack) nach festen Regeln.

SPS Speicherprogrammierbare Steuerung - Aufbau

SPS Speicherprogrammierbare Steuerung - Aufbau

Links angeordnet wird das Modul Spannungsversorgung, danach die CPU gefolgt von den Eingangskarten und Ausgangskarten. Je nach Anwendung sind weitere Module, wie Kommunikationspanel oder Motorsteuerung rechts angeordnet. Die Montageplätze, sprich Steckplätze werden von rechts nach links in aufsteigender Reihenfolge nummeriert.

Die Stromversorgungsbaugruppe (power supply) erzeugt aus den Netzspannungen AC 115V bzw. AC 230V die Betriebsspannung von 24 V DC für die SPS. Darüber hinaus werden Überwachungs- und Meldefunktionen erfüllt. In einigen Modellen können die Stromversorgung und die CPU in einer Baugruppe verbaut sein.

Die CPU stellt die eigentliche Zentralbaugruppe dar und führt das Anwenderprogramm aus. Sie liest die Signalzustände des Eingabemoduls ein, erstellt die Verknüpfungen des Steuerprogramms und steuert die Ausgänge an.

Aufbau SPS - CPU

Aufbau SPS - CPU

Das Betriebssystem, welches diese Vorgänge steuert, ist im Festwertspeicher gespeichert. Das Programm, wie auch aktuelle Zähler und Zeitenwerte, im flüchtigen Speicher (wenn nicht auf einer „Memory Card“ abgelegt). 

Das Rechenwerk führt die eigentlichen Verknüpfungen durch. Der Akkumulator ist hierbei das Speicherregister des Rechenwerks. Zum Ausführen von logischen Operationen und Rechanaufgaben sind mindestenz zwei Akumulatoren notwendig.

Signalbaugruppen SM bilden die Schnittstellen zwischen der CPU und der „Außenwelt“. Um die CPU vor Spannungsspitzen und Kurzschlüssen zu schützen, sind die Ein- und Ausgabebaugruppen galvanisch über Optokoppler getrennt.

Der Datentransfer zwischen CPU und Signalbaugruppen erfolgt über einen Systembus (klassifiziert als parallel), welcher sich an der Rückwand der SPS befindet.

Für spezielle Anforderungen kann die SPS noch erweitert werden mit Sonderbaugruppen, welche zeitkritische und rechenintensive Aufgaben erfüllen. Beispiele wären Kommunikationsprozessor, Module zur Steuerung von Antrieben, etc.


Geschichte der SPS

SPS haben ihren Ursprung in den späten 1960er Jahren in der US-Automobilindustrie und wurden entwickelt, um die Relaisschaltungen, mit denen damals die logischen Verknüpfungen umgesetzt worden sind, zu ersetzen. An dieser Stelle ist vor allem die Marke "Allen Bradly" zu nennen.