Prof. Dr. Martin Bayer 1 Soft-SPS- Was ist eine SPS ? SPS = Speicherprogrammierbare Steuerung PLC =...
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Soft-SPS - Was ist eine SPS ?
SPS = Speicherprogrammierbare Steuerung PLC = Programmable Logic Control
Ursprünglich elektronischer Ersatz von Relais- steuerungen (Schützsteuerung)
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Soft-SPS - Relais-Steuerung
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Soft-SPS - Was ist eine SPS ?
Typischer zyklischer Ablauf
Reaktionszeit wird durch Zykluszeit bestimmt
Eingangsdaten lesenEingangsdaten lesen
Daten verknüpfenDaten verknüpfen
Ergebnis ausgebenErgebnis ausgeben
( Warten auf nächsten Zyklus)
( Warten auf nächsten Zyklus)
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Soft-SPS - Beispiele zu HardSPS
Hardware-SPSz.B. S7
Eigene Hardware
CPU + IO-Module
Direkte Ankopplung der
Prozesspunkte
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Soft-SPS - Beispiele zu HardSPS
Omron-SPSCP1H
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Soft-SPS - Beispiele zu HardSPS
Allen Bradley
PLC-5
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Soft-SPS - Was ist Soft-SPS
• Die Funktionen einer SPS werden vollständig in Software nachgebildet, die Hardwareplattform ist meist ein üblicher PC mit Windows-Betriebssystem.
• Inzwischen existiert Soft-SPS auf Linux oderauf Mikrocontroller-Plattform ohne Betriebsystem
• In der Vorlesung wird das PC-System 4Control der Fa. Softing verwendet
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Soft-SPS - Vorteile
Volle grafische Benutzeroberfläche
Sehr hoher Bedienkomfort, d. h. benutzerfreundlich
Hardware und Betriebssystem quasi standardisiert und sehr weit verbreitet.
File-System, Netzanbindung, leistungsstarke CPU, großer Speicher automatisch vorhanden
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Soft-SPS - Nachteile
Das PC-Betriebssystem ist nur eingeschränkt echtzeitfähig (Taskzyklus < 10 ms)
Zuverlässigkeit der Steuerung hängt direkt an der Zuverlässigkeit des Windows-Systems
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Prof. Dr. Martin Bayer 10
Soft-SPS - Programmierung nach IEC 61131-3
Vorschriften zur Definition von Variablen und Datentypen(* lokal gültige Variable*)VAR error: BOOL := TRUE; anzahl : DINT; (* Double Integer mit 32 Bit *) END_VAR
(* global in allen Programmen und Unterprogrammen gültige Variable*)VAR_GLOBAL glob_bool : BOOL ; END_VAR
(* Verweis auf globale Variable*)VAR_EXTERNAL glob_bool:BOOL; (*Hier darf die Variable nicht initialisiert werden*)END_VAR
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Soft-SPS -
Es gibt in der Norm 5 Programmiersprachen, die je nach Anwendung und Kenntnis des Programmierers eingesetzt werden
Programmiersprachen
•Sequential Function Chart (SFC) ( = Zustandsmaschine)
•Structured Text (ST) (= Hochsprache ähnlich Pascal)
•Kontaktplan (KOP) oder Ladder-Diagram (LD)
•Anweisungsliste (AWL) oder Instruction Language (= Assembler)
•Funktionsblocksprache (FBS) oder Function Block Diagram
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Prof. Dr. Martin Bayer 12
Soft-SPS - Strukturierung
Zur hierarchischen Strukturierung von SPS Projekten wurden folgende Strukturelemente eingeführt:
Konfiguration = Projekt
Resource1
Target = PC1 Target = PC2
Resource2
Task3
Program3
Program1
Task1Program2
Program1
Task2
• Konfiguration
• Ressource
• Task / Laufzeitsystem
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Soft-SPS -
Beispiel mit 4C
Project „Sprachen“ mit 4C
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Prof. Dr. Martin Bayer 14
Soft-SPS -
OPC
OPC = Openness, Productivity, Collaboration (vormals für: OLE for Process Control).
OPC ist eine standardisierte Software-Schnittstelle, die es Anwendungen unterschiedlichster Hersteller ermöglicht, Daten auszutauschen.
Basis ist die in Windows integrierte Fähigkeit von Applikationen, untereinander Daten auszutauschen (Object Linking and Embedding)
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Prof. Dr. Martin Bayer 15
Soft-SPS -
OLE
OLE steht für Object Linking & Embedding und bezeichnet die Fähigkeit, Objekte in ein Dokument zu integrieren, entweder eingebettet (Embedding) oder mit der objekterzeugenden Anwendung verknüpft (Linking).
Object Linking and Embedding (OLE)
Notwendig ist für beide Varianten die Kommunikation zwischen den Anwendungen. Auf dieser genormten Kommunikation setzt OPC auf
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Prof. Dr. Martin Bayer 16
Soft-SPS -
OPC-Client
OPC-Client/Server
OPC-Client
MotorDruck Temp
OPC-ServerFeldbus
TCP/IP
OPC-Client OPC- Server
OPC-Server stellt Daten zur Verfügung
OPC-Client greift auf Daten des Servers zu
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Prof. Dr. Martin Bayer 17
Soft-SPS - OPC-Objekt
OPC-ClientOPC-Server
Kommunikation erfolgt über genormte Verbindung, die vom Client initiiert wird.
Vorstellbar als „Software-Stecker“, der mit den drei Element eines OPC-Objects • Server• Group• Item
spezifiziert wird
OPC-Client
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Prof. Dr. Martin Bayer 18
Soft-SPS -
Zustandsdiagramm
Z1 Ausgangssignale fürZustand 1
Z2Ausgangssignale für
Zustand 2
Bedingung für den Übergang
in den Folgezustand
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Prof. Dr. Martin Bayer 19
Soft-SPS -
SFC
Aufbau von SFC-Programmteilen
Die tragenden syntaktischen Einheiten von SFC sind:
•Schritt (STEP)
•Aktion (ACTION)
•Transition (TRANSITION)
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Prof. Dr. Martin Bayer 20
Soft-SPS -
SFC- Cycle
Zyklischer Ablauf
Step 0 ist der Initialisierungs-schritt
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Prof. Dr. Martin Bayer 21
Soft-SPS -
SFC- Verzweigung
Verzweigungen
Abhängig von Condition1 oder Condition2 folgt auf Step0 Step1 oder Step2
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Prof. Dr. Martin Bayer 22
Soft-SPS -
Aufgabenstellung
Es soll ein Programm zur Steuerung einer Schranke entwickelt werden.
LS
Induktionsschleife
Schranke_ist_zu
Schranke_ist_auf
Die Schranke wird von einem Motor angetrieben, dessen Motorelektronik mit drei Steuerwerten angesprochen wird: 1 : Schranke geht auf, 0: Schranke stoppt, -1: Schranke geht zu Desweiteren verfügt die Schranke über 4 Sensoren:· zwei Schalter mit den Bezeichnungen „Schranke_ist_zu“ und „Schranke_ist_auf“· eine Lichtschranke „LS“, die den Wert 1 liefert, falls sich ein Hindernis in der Lichtstrecke befindet, sonst 0· eine Induktionsschleife vor der Schranke, die einen analogen Wert zwischen 0 und 1023 liefert, abhängig von der Fahrzeuggröße. Werte unterhalb von 300 werden als Störungen betrachtet
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Prof. Dr. Martin Bayer 23
Soft-SPS -
Vorgabe in SFC
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Prof. Dr. Martin Bayer 24
Soft-SPS - OPC-Objekt
OPC-ClientOPC-Server
Kommunikation erfolgt über genormte Verbindung, die vom Client initiiert wird.
Vorstellbar als „Software-Stecker“, der mit den drei Element eines OPC-Objects • Server• Group• Item
spezifiziert wird
OPC-Client