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Prof. Dr. Martin Bayer 1 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 - 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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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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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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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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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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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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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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Soft-SPS -

Zustandsdiagramm

Z1 Ausgangssignale fürZustand 1

Z2Ausgangssignale für

Zustand 2

Bedingung für den Übergang

in den Folgezustand

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Soft-SPS -

SFC

Aufbau von SFC-Programmteilen

Die tragenden syntaktischen Einheiten von SFC sind:

•Schritt (STEP)

•Aktion (ACTION)

•Transition (TRANSITION)

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Soft-SPS -

SFC- Cycle

Zyklischer Ablauf

Step 0 ist der Initialisierungs-schritt

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Soft-SPS -

SFC- Verzweigung

Verzweigungen

Abhängig von Condition1 oder Condition2 folgt auf Step0 Step1 oder Step2

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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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Soft-SPS -

Vorgabe in SFC

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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