Praktikum Realzeitprogrammierung Teil 2 - SPS - Technische ...
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1 <strong>SPS</strong> und Prozeßleitsysteme<br />
Während früher in der Automatisierungstechnik zur Realisierung von Steuerungen und Regelungen<br />
Relais, digitale Logik und analoge Elektronikschaltungen mit zahlreichen Einzelkomponenten<br />
zum Einsatz kamen, basiert die heutige Gerätegeneration auf dem Einsatz frei<br />
programmierbarer Prozessoren.<br />
Die wichtigste Rolle spielt hierbei die speicherprogrammierbare Steuerung <strong>SPS</strong> (engl. Programmed<br />
Logic Control, PLC) bzw. deren um einige Funktionen erweiterte Variante, das sogenannte<br />
Prozeßleitsystem.<br />
Diese Geräte stellen im Bereich der Automatisierungstechnik einen wichtigen Markt dar, da<br />
sie breite Anwendungsmöglichkeiten finden und ihre Programmierung von einem großen Anwenderkreis<br />
beherrscht wird.<br />
Die klassische <strong>SPS</strong> stellt in erster Linie folgende Funktionen bereit:<br />
• Prozeßsignalerfassung /-ausgabe<br />
• Prozeßsignalvorverarbeitung (Normieren, Skalieren, Filtern)<br />
• Realisierung von (diskreten) Steuerungen<br />
• Warnen und Alarmieren<br />
• Protokollieren<br />
Typische Prozeßleitsysteme erweitern diese Funktionalität um die Merkmale:<br />
• Organisationsrahmen zur Strukturierung eines (Automatisierungs-) Projekts<br />
• Realisierung von (analogen) Regelungen<br />
• Bedienen und Beobachten<br />
• Prozeßvisualisierung /-simulation<br />
• Überwachung der Leitsystemfunktionen<br />
• Kommunikation mit anderen Rechnern<br />
Aufgrund der amplituden- und zeitdiskreten Arbeitsweise müssen beim Entwurf der<br />
Steuerungs- bzw. Leittechnikkonzepte die Realzeiteinschränkungen der <strong>SPS</strong> bzw. des Leitsystems<br />
(typisch 1 ... 100 ms Grundtakt) berücksichtigt werden. Ebenso in die Auslegung mit<br />
einzubeziehen sind die Auswirkungen von abtastbedingten Totzeiten auf Steuerungen und Regelungen<br />
sowie die Signalanpassung und Skalierung.<br />
1.1 Hardware<br />
Die Hardware einer <strong>SPS</strong> bzw. eines Prozeßleitsystems basiert heute auf Standardmikroprozessoren<br />
mit entsprechender Speicherausstattung (z.B. 8 MB) und Digital- sowie Analog-<br />
Eingabe/Ausgabe-Schaltungen. Zusätzlich werden Kommunikationsfunktionen zu übergeordneten<br />
und parallel gekoppelten informationsverarbeitenden Einheiten zur Verfügung gestellt.<br />
Während früher die Standardmikroprozessoren häufig um bitorientierte Prozessoren zur
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