Die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), auch als Industriecomputer bekannt, ist die Hauptkomponente im Bereich der industriellen Automatisierung. Aufgrund seiner robusten Konstruktion können außergewöhnliche Funktionsmerkmale wie PID-Regler , sequentielle Steuerung, Zeitgeber und Zähler, einfache Programmierung, zuverlässige Steuerungsfunktionen und einfache Hardware-Nutzung - diese SPS ist mehr als ein spezieller digitaler Computer in der Industrie und in anderen Bereichen des Steuerungssystems. Auf dem heutigen Markt sind verschiedene Arten von SPSen von einer Vielzahl von Herstellern erhältlich. Lassen Sie uns daher in den folgenden Abschnitten die SPS und ihre Typen untersuchen.

Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)

Was ist ein SPS-System?

Die SPS wurde erfunden, um herkömmliche Bedienfelder zu ersetzen, deren Betrieb von den elektromagnetischen Logikrelais abhängt, die auf Zeitschaltuhren basieren industrielle Steuerungssysteme . SPS sind in der Lage, die Eingänge von Sensoren kontinuierlich zu überwachen und die Ausgangsentscheidungen für den Betrieb der Aktuatoren basierend auf dem Programm zu treffen. Jedes SPS-System benötigt mindestens diese drei Module:

CPU-Modul
Energieversorgungs Modul
Ein oder mehrere E / A-Module

SPS-Architektur

CPU-Modul

CPU-Modul der SPS

Das CPU-Modul besteht aus einem Zentralprozessor und seinem Speicher. Der Prozessor ist dafür verantwortlich, alle erforderlichen Berechnungen und Datenverarbeitungen durchzuführen, indem er die Eingaben akzeptiert und geeignete Ausgaben erzeugt. Der Speicher umfasst sowohl ROM- als auch RAM-Speicher. Der ROM-Speicher enthält das Betriebssystem, den Treiber und die Anwendungsprogramme, während der RAM vom Benutzer geschriebene Programme und Arbeitsdaten speichert. Diese SPS verwenden einen remanenten Speicher, um Benutzerprogramme und Daten zu speichern, wenn die Stromversorgung ausfällt oder ausfällt, und um die Ausführung eines Benutzerprogramms fortzusetzen, wenn die Stromversorgung wiederhergestellt ist. Daher benötigen diese SPS keine Verwendung einer Tastatur oder eines Monitors, um den Prozessor jedes Mal neu zu programmieren. Der remanente Speicher kann unter Verwendung langlebiger Batterien implementiert werden. EEPROM-Module und Flash-Speichermethoden.

BUS oder Rack

SPS-BUS oder Rack

In einigen modularen SPSen befindet sich ein Bus oder Rack in der Rückwandplatine der Schaltung, in die alle Module wie die CPU und andere E / A-Module an die entsprechenden Steckplätze angeschlossen sind. Dieser Bus ermöglicht die Kommunikation zwischen CPU- und E / A-Modulen zum Senden oder Empfangen der Daten. Diese Kommunikation wird hergestellt, indem die E / A-Module entsprechend der Position des CPU-Moduls entlang des Busses adressiert werden. Angenommen, das Eingangsmodul befindet sich im zweiten Steckplatz, dann muss die Adresse I2: 1.0 sein (nur der erste Kanal des zweiten Steckplatzes als Beispiel). Einige Busse versorgen die Schaltkreise der E / A-Module mit der erforderlichen Energie, die an die E / A-Module angeschlossenen Sensoren und Aktoren jedoch nicht mit Strom.

ABB SPS Netzteil

Energieversorgungs Modul

Diese Module liefern die für das gesamte System erforderliche Leistung, indem sie die verfügbaren umwandeln Wechselstrom zu Gleichstrom Erforderlich für CPU- und E / A-Module. Der Ausgang 5V DC treibt die Computerschaltung an, und in einigen SPS 24DC auf dem Busrack werden nur wenige Sensoren und Aktoren angesteuert.

E / A-Module

SPS-E / A-Module

Eingangs- und Ausgangsmodule der SPS ermöglichen den Anschluss der Sensoren und Aktoren an das System, um die Echtzeitvariablen wie Temperatur, Druckfluss usw. zu erfassen oder zu steuern. Diese E / A-Module unterscheiden sich in Typ, Bereich und Funktionen und einigen davon gehören die folgenden:

“gemeinsame Kathode 7-Segment-Display-Pin-Konfiguration ”

Digitales E / A-Modul: Diese werden verwendet, um die Sensoren und den Aktuator zu verbinden, die digitaler Natur sind, d. H. Nur zum Ein- und Ausschalten. Diese Module sind sowohl für Wechsel- als auch für Gleichspannungen und -ströme mit variabler Anzahl digitaler Ein- und Ausgänge verfügbar.

Analoge E / A-Module: Diese dienen zum Anschluss der Sensoren und Aktoren, die die analogen elektrischen Signale liefern. Innerhalb dieser Module Analog-Digital-Wandler wird verwendet, um die analogen in prozessorverständliche Daten umzuwandeln, d. h. digitale Daten. Die Anzahl der verfügbaren Kanäle dieses Moduls kann je nach Anwendung ebenfalls variiert werden.

Kommunikationsschnittstellenmodule: Dies sind intelligente E / A-Module, die die Informationen zwischen einer CPU und einem Kommunikationsnetzwerk austauschen. Diese werden für die Kommunikation mit anderen SPSen und Computern verwendet, die sich in einer entfernten oder weit entfernten Entfernung befinden.

Arten von SPS

Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) sind als einzelne oder modulare Einheiten integriert.

Eine integrierte oder kompakte SPS wird von mehreren Modulen in einem einzigen Fall erstellt. Daher werden die E / A-Funktionen vom Hersteller, nicht jedoch vom Benutzer festgelegt. Einige der integrierten SPS ermöglichen den Anschluss zusätzlicher E / A, um sie etwas modularer zu gestalten.

Integrierte oder kompakte SPS

Eine modulare SPS besteht aus mehreren Komponenten, die an ein gemeinsames Rack oder einen Bus mit erweiterbaren E / A-Funktionen angeschlossen sind. Es enthält Netzteilmodul, CPU und andere E / A-Module, die im selben Rack zusammengesteckt sind und von denselben Herstellern oder anderen Herstellern stammen. Diese modularen SPS sind in verschiedenen Größen mit variabler Stromversorgung, Rechenfunktionen, E / A-Konnektivität usw. erhältlich.

Modulare SPS-Typen

Modulare SPSen werden basierend auf der Programmspeichergröße und der Anzahl der E / A-Merkmale weiter in kleine, mittlere und große SPS unterteilt.

Kleine, mittlere und große Arten von SPS

Kleine SPS ist eine Mini-SPS, die als kompakte und robuste Einheit konzipiert ist, die neben dem zu steuernden Gerät montiert oder platziert wird. Dieser SPS-Typ wird zum Ersetzen fest verdrahteter Relaislogiken verwendet. Zähler, Timer usw. Diese Erweiterbarkeit des SPS-E / A-Moduls ist auf ein oder zwei Module beschränkt und verwendet eine Logikbefehlsliste oder eine Relais-Kontaktplansprache als Programmiersprache.

Mittelgroße SPS wird meistens verwendet SPS in der Industrie Dies ermöglicht viele Plug-In-Module, die auf der Rückwandplatine des Systems montiert sind. Einige Hundert Ein- / Ausgabepunkte werden durch Hinzufügen zusätzlicher E / A-Karten bereitgestellt. Zusätzlich zu diesen werden Kommunikationsmodulfunktionen von dieser SPS bereitgestellt.

Große SPS verwendet werden, bei denen komplexe Prozesssteuerungsfunktionen erforderlich sind. Die Kapazitäten dieser SPS sind in Bezug auf Speicher, Programmiersprachen, E / A-Punkte und Kommunikationsmodule usw. erheblich höher als die der mittleren SPS. Meist werden diese SPS in verwendet Überwachungs- und Datenerfassungssysteme (SCADA) , größere Pflanzen, verteilte Steuerungssysteme , usw.

Einige der Hersteller oder Arten von SPS sind nachstehend aufgeführt:

Hersteller oder Arten von SPS

Allen Bradley PLCs (AB)
ABB-SPS (Asea Brown Boveri)
Siemens SPS
Omron-SPS
Mitsubishi SPS
Hitachi-SPS
Delta-SPS
General Electric (GE) SPS
Honeywell SPS
Modicon-SPS
Schneider Electric SPS
Bosch SPS

Anwendungen der SPS

Die folgende Abbildung zeigt den Betrieb einer SPS für eine einfache Prozesssteuerungsanwendung, bei der der Förderbandbetrieb, die Anzahl der Kistenmessungen und andere Steuerungsvorgänge von der SPS ausgeführt werden. Hier sind der Positionssensor und andere Sensorausgänge mit dem Eingangsmodul der SPS und von den Ausgangsmodulen verbunden - a Motor wird gesteuert . Wenn die Sensoren aktiviert sind, liest die CPU der SPS die Eingänge und verarbeitet sie entsprechend dem Programm und erzeugt die Ausgänge, um den Motor so zu betreiben, dass der Förderer gesteuert wird.

Anwendungen der SPS

Eine Kombination aus SPS und SCADA der Kontrollstruktur wird hauptsächlich in verwendet Industrieautomationssektor und auch in Stromversorgungssystemen wie Energieübertragungs- und -verteilungssystemen. Der programmierbare sequentielle Schaltvorgang ist ein weiterer Hauptanwendungsbereich der SPS.

Daher erfordert die Auswahl von SPS für bestimmte Anwendungen mehrere Überlegungen zu verschiedenen Arten von SPS. Wir glauben daher, dass die Informationen hier zum Thema Ihnen ein besseres Verständnis vermitteln, das durch einige geeignete und effektive Bilder gut unterstützt wird. Schreiben Sie uns, wenn Sie technische Zweifel zu diesem Thema und auch auf SPS-Basis haben Projekte für Studenten sowie für die Industrie.

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