Fachbereich 4
Einführung in Speicherprogrammierbare Steuerungen
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1.1.1 SPS
Eine SPS ist eine Mikroprozessorschaltung mit speziellem Interface und Treiberelementen zur Erfassung und Ansteuerung von Prozessgrößen und zum Austausch von Informationen mit dem Nutzer.
Erreicht werden soll eine schnelle (nahezu in Echtzeit) Reaktion auf eine Änderung der Eingangsgrößen.
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Eingangsbaugruppen:
Eingangsbaustein + Sensoren -> wandeln Eingangsgrößen in binäre Werte
Ausgangsbaugruppen:
Ausgangsbaustein + Aktoren -> wandeln Binärsignale in Ausgangsgrößen
Eine SPS hat prinzipiell den gleichen Aufbau wie ein Rechner, allerdings ist sie zusätzlich um Eingangs- und Ausgangsbaugruppen ergänzt:
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Die Busse des sogenannten Bussystems erfüllen folgende Aufgaben:
Adressbus: |
Auswahl der Adresse des Busteilnehmers |
Datenbus: |
Informationsaustausch |
Steuerbus: |
Aktivierung des Busteilnehmers als Sender/Empfänger |
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Rechenwerk: (ALU) |
arithmetic logic unit, arithmetische und logische Operationen |
Akkumulator: (Akku) |
spezielles Register, ALU wir direkt zugeordnet, speichert die zu verarbeitenden Daten + Ergebnis der Operation |
Befehlsregister: |
speichert einen aus dem Programmspeicher abgerufenen Befehl |
Programmzähler: |
Register, dass Adresse des nächsten Befehls enthält |
Steuerwerk: |
steuert den Ablauf der Operation zur Ausführung eines Befehls |
Der Befehlsablauf sieht folgendermaßen aus:
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"von-Neumann-Prinzip": |
Der Rechner bearbeitet Programmzeile für Programmzeile nacheinander |
Bearbeitung einer Programmzeile: |
1. der Befehl wird aus dem Programmspeicher geholt
2. der Befehl wird ausgeführt |
Ablauf im Einzelnen: |
- Inhalt des Programmzählers -> Adressbus
- das Steuerwerk legt Befehl, der sich im Programmspeicher befindet auf den Datenbus - einlesen in Befehlsregister - Entschlüsselung -> Folge von Steuersignalen zur Ausführung des Befehls |
Das Nacheinander der Vorgänge steuert ein Inkrementierer.
Programme in der konventionellen Datenverarbeitung werden einmal von oben nach unten bearbeitet und sind dann fertig. Im Gegensatz hierzu wird das Programm eine SPS ständig zyklisch bearbeitet:
Programme in der konventionellen Datenverarbeitung werden einmal von oben nach unten bearbeitet und sind dann fertig. Im Gegensatz hierzu wird das Programm eine SPS ständig zyklisch bearbeitet:
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- nach Ablauf der Programmkette springt das Programm automatisch an den Anfang zurück und beginnt von vorn
- vor der Bearbeitung der ersten Programmzeile wird der Zustand der Eingänge im Prozessabbild Eingänge abgelegt (Zustand bleibt während eines Zyklus konstant); Prozessabbild Eingänge = eigener Speicherbereich
- nach SPS-Zyklus werden die Ausgänge gesetzt und im Prozessabbild Ausgänge gespeichert
- Zeit für einen Zyklus: 1 ... 100ms
