Soft-SPS -

Soft-SPS
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Was ist eine SPS ?
SPS = Speicherprogrammierbare Steuerung
PLC = Programmable Logic Control
Ursprünglich elektronischer
Ersatz von Relaissteuerungen (Schützsteuerung)
Prof. Dr. Martin Bayer
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Soft-SPS
Prof. Dr. Martin Bayer
- Relais-Steuerung
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Was ist eine SPS ?
Typischer
Eingangsdaten
Eingangsdatenlesen
lesen
zyklischer Ablauf
Daten
Datenverknüpfen
verknüpfen
Reaktionszeit wird
durch Zykluszeit
bestimmt
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Ergebnis
Ergebnisausgeben
ausgeben
( (Warten
Wartenauf
aufnächsten
nächsten
Zyklus)
Zyklus)
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Beispiele zu HardSPS
Hardware-SPS
z.B. S7
Eigene Hardware
CPU + IO-Module
Direkte Ankopplung der
Prozesspunkte
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Beispiele zu HardSPS
Omron-SPS
CP1H
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Beispiele zu HardSPS
Allen Bradley
PLC-5
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Soft-SPS
Was ist Soft-SPS
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• 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 oder
auf Mikrocontroller-Plattform ohne Betriebsystem
• In der Vorlesung wird das PC-System 4Control der
Fa. Softing verwendet
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Soft-SPS
Vorteile
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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
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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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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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Programmiersprachen
Es gibt in der Norm 5 Programmiersprachen, die je nach Anwendung
und Kenntnis des Programmierers eingesetzt werden
•Kontaktplan (KOP) oder Ladder-Diagram (LD)
•Funktionsblocksprache (FBS) oder Function Block Diagram
•Anweisungsliste (AWL) oder Instruction Language (= Assembler)
•Structured Text (ST) (= Hochsprache ähnlich Pascal)
•Sequential Function Chart (SFC) ( = Zustandsmaschine)
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Strukturierung
Zur hierarchischen Strukturierung von SPS Projekten wurden folgende
Strukturelemente eingeführt:
Konfiguration = Projekt
• Konfiguration
• Ressource
Target = PC1
Target = PC2
Resource1
• Task / Laufzeitsystem
Resource2
Task3
Task2
Task1
Program1
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Program3
Program2
Program1
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Beispiel mit 4C
Project „Sprachen“ mit 4C
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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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OLE
Object Linking and Embedding (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).
Notwendig ist für beide Varianten die Kommunikation zwischen den
Anwendungen. Auf dieser genormten Kommunikation setzt OPC auf
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OPC-Client/Server
OPC-Client greift auf Daten
des Servers zu
OPCClient
OPCClient
OPCServer
TCP/IP
OPCServer
Feldbus
Druck
Temp
OPCClient
Motor
OPC-Server stellt Daten
zur Verfügung
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OPC-Objekt
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
OPCClient
OPC-Server
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OPCClient
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Zustandsdiagramm
Z1
Ausgangssignale für
Zustand 1
Bedingung für
den Übergang
in den
Folgezustand
Z2
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Ausgangssignale für
Zustand 2
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SFC
Aufbau von SFC-Programmteilen
Die tragenden syntaktischen Einheiten
von SFC sind:
•Schritt (STEP)
•Aktion (ACTION)
•Transition (TRANSITION)
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SFC- Cycle
Zyklischer Ablauf
Step 0 ist der
Initialisierungsschritt
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SFC- Verzweigung
Verzweigungen
Abhängig von Condition1
oder Condition2
folgt auf Step0
Step1 oder Step2
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Aufgabenstellung
Es soll ein Programm zur Steuerung einer Schranke entwickelt
werden.
Schranke_ist_auf
Schranke_ist_zu
LS
Induktionsschleife
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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Vorgabe in SFC
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