Prof. Dr. Martin Bayer1

Soft-SPS - Was ist eine SPS ?

� SPS = Speicherprogrammierbare SteuerungPLC = Programmable Logic Control

� Ursprünglich elektronischerErsatz von Relais-steuerungen (Schützsteuerung)

Prof. Dr. Martin Bayer2

Soft-SPS - Relais-Steuerung

Prof. Dr. Martin Bayer3

Soft-SPS - Was ist eine SPS ?

� Typischer zyklischer Ablauf

�Reaktionszeit wird durch Zykluszeitbestimmt

Eingangsdaten lesenEingangsdaten lesen

Daten verknüpfenDaten verknüpfen

Ergebnis ausgebenErgebnis ausgeben

( Warten auf nächsten Zyklus)

( Warten auf nächsten Zyklus)

Prof. Dr. Martin Bayer4

Soft-SPS - Beispiele zu HardSPS

� Hardware-SPSz.B. S7

�Eigene Hardware

� CPU + IO-Module

�Direkte Ankopplung der

Prozesspunkte

Prof. Dr. Martin Bayer5

Soft-SPS - Beispiele zu HardSPS

� Omron-SPSCP1H

Prof. Dr. Martin Bayer6

Soft-SPS - Beispiele zu HardSPS

� Allen Bradley

PLC-5

Prof. Dr. Martin Bayer7

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

Prof. Dr. Martin Bayer8

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

Prof. Dr. Martin Bayer9

Soft-SPS - Nachteile

� Das PC-Betriebssystem ist nur eingeschränkt echtzeitfähig (Taskzyklus < 10 ms)

� Zuverlässigkeit der Steuerung hängt direkt an der Zuverlässigkeit des Windows-Systems

Prof. Dr. Martin Bayer10

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

Prof. Dr. Martin Bayer11

Soft-SPS -

Es gibt in der Norm 5 Programmiersprachen, die je nach Anwendungund 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

Prof. Dr. Martin Bayer12

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

Prof. Dr. Martin Bayer13

Soft-SPS - Beispiel mit 4C

Project „Sprachen“ mit 4C

Prof. Dr. Martin Bayer14

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)

Prof. Dr. Martin Bayer15

Soft-SPS - OLE

OLE steht für Object Linking &Embedding und bezeichnet die Fähigkeit, Objekte in ein Dokument zu integrieren, entweder eingebettet (Embedding) oder mit derobjekterzeugenden 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

Prof. Dr. Martin Bayer16

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

Prof. Dr. Martin Bayer17

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

Prof. Dr. Martin Bayer18

Soft-SPS - Zustandsdiagramm

Z1 Ausgangssignale fürZustand 1

Z2Ausgangssignale für

Zustand 2

Bedingung für den Übergang

in den Folgezustand

Prof. Dr. Martin Bayer19

Soft-SPS - SFC

Aufbau von SFC-Programmteilen

Die tragenden syntaktischen Einheiten von SFC sind:

•Schritt (STEP)

•Aktion (ACTION)

•Transition (TRANSITION)

Prof. Dr. Martin Bayer20

Soft-SPS - SFC- Cycle

Zyklischer Ablauf

Step 0 ist der Initialisierungs-schritt

Prof. Dr. Martin Bayer21

Soft-SPS - SFC- Verzweigung

Verzweigungen

Abhängig von Condition1 oder Condition2 folgt auf Step0 Step1 oder Step2

Prof. Dr. Martin Bayer22

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 zuDesweiteren 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 vonder Fahrzeuggröße. Werte unterhalb von 300 werden als Störungen betrachtet

Prof. Dr. Martin Bayer23

Soft-SPS - Vorgabe in SFC