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Hintergrundwissen zur IEC 61131-3

 

Automatisierungstechnik im Überblick


 

Unser operatives Geschäft rund um die Automatisierung umfasst ein enormes Spektrum. Von der Planung über die Programmentwicklung bis hin zur kundenspezifischen Applikationsschulung sind wir in allen Fragen Ihr Ansprechpartner. Zum Nachlesen und Vertiefen bringen wir Ihnen an dieser Stelle Hintergrundwissen und technisches Know-How an Ihren Arbeitsplatz:

Steuerungen von Maschinen und Produktionsprozessen wurden zunächst durch Relaisschaltungen realisiert, wobei Kontakte in Stromlaufplänen in Reihe oder parallel geschaltet wurden, um so eine gewünschte Logik zu realisieren. Dabei wurden vor allem binäre oder boolesche Signale verarbeitet.

Mit dem Einsatz von Mikroprozessoren wurden die fest verdrahteten Relaissteuerung nach und nach durch speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) ersetzt, bei denen die Steuerprogramme schnell verändert oder ausgetauscht werden konnte. Damit die Steuerungstechnik, die bisher nur in Stromlaufplänen gedacht und gearbeitet haben, den Umstieg von der Relaissteuerung zur Computersteuerung leichter bewältigen konnte, wurde in Anlehnung an den Stromlaufplan der Kontaktpan (KOP) entwickelt.n Damit konnten die Steuerungstechniker zunächst bei ihrer Denkweise bleiben.

Die Hersteller boten später zusätzlich die Möglichkeit, die SPS in der maschinenorientierten Anweisungsliste (AWL) oder grafisch im Funktionsplan (FUP) zu programmieren. Diese Programmiersprache wurden vom Hersteller für spezielle SPSen entwickelt und wiesen zum Teil beträchtliche Unterschiede auf. Durch die Marktbeherrschung von Siemens wurden deren Progammiersprachen von einigen kleineren Herstellern übernommen.

Mit der weiterentwicklung der SPS-Systeme wurden nach und nach zusätzlich zu den Binärsignalen auch andere Datentypen wie ganze Zahlen, Zeiten und Gleitkommazahlen für Analogwerte verarbeitet. Damit stieg die Komplexität der zu realisierenden Steuerungen, denen auch die Programmiersprachen Rechnung tragen mussten.

Nach langjährigen Bemühungen auf nationaler und auch internationaler Ebene, zu einheitlichen und damit herstellerunabhängigne Programmiersprachen für SPSen zu kommen, wurde 1992 die internationale Norm IEC 61131-3 definiert und verabschiedet. Inzwischen ist der Standart für die Programmierung von speicherprogrammierbaren Steuerungen und Automatisierungsgeräten in Prozessleitsystemen allgemein akzeptiert. Damit gibt es heute kaum noch SPSen, die nicht nach dieser internationalen Norm progarmmiert werden können. Dieser Standart fand sofort breite Zustimmung. Die Unzulänglichkeiten, die noch in der ersten Fassung entahlten waren, wurden bei der Neufassung, die im Jahre 2003 erschienen ist behoben.

Als Programmiersprachen werden aber auch heute immer noch weitgehend die ursprünglichen maschienenorientierten SPS-Sprachen AWL, KOP und FUP verwendet, owohl inzwischen effektivere Programmiersprachen wie z.B. strukturierter Text (ST) wie auch Continuous Flow Chart (CFC) dem Programmierer zur Verfügung stehen.

Eine typische Automatisierungsstruktur besteht aus der Anbindung an den Prozess, bei der mit Sensoren Prozesssignale erfasst werden. Diese Ein- und Ausgänge werden parallel an spezielle Baugruppen eines Automatisierungsgerätes oder SPS angeschlossen. Da diese Automatiserungsgeräte nicht für einekomfortable Beobachtung und Bedienung des Prozewsses ausgelegt sind, werden sie an ein Anzeige und Bediengerät z.B. in Form eines PC angeschlossen.

Die Hardware eines Automatisierungsgerätes oder einer SPS betseht aus den typischen Komponenten, die auch für einen Computer verwenden werden. Dazu gehören neben der Stromversorgung die Zentraleinheit mit der CPU, der EPROM-Speicher mit dem Betriebssystem und der fest vorgegeben Software ( Firmware), und der RAM-Speicher, der das Anwenderprogramm und die aktuellen Prozesswerte aufnimmt. Das Anwenderprogramm wird teilweise aber auch im EEPROM-Speicher abgelegt, damit es bei einem Spannungsausfall nicht gelöscht wird.

Die Prozessanschlüsse von den Sensoren und zu den Aktoren sind bei der konventionellen Parallelverdrahtung unmittelbar an Ein- oder Ausgabebaugruppen angeschlossen. Das können boolesche Spannungs- oder Stromsignale sein oder das standartisierte analoge Signal als Strom zwischen 4 und 20 mA. Boolesche Ausgänge können auch als Relaiskontakte o.ä. ausgegeben werden.

Wir freuen uns, wenn wir Sie mit unserem Know How beim ihrem nächsten Automatisierungsprojekt zur Seite stehen können!

Schön, dass Sie da sind!

Ihr

Peter Hennes
(Geschäftsführer)