Speicherprogrammierbare Steuerung: Was ist eine PLC und wie funktioniert sie?

Interkonnektivität ist zu einer zunehmend wichtigen Komponente der modernen Produktionsstätte geworden. Da die Hersteller weiterhin in intelligente Geräte wie Industrial IoT, vernetzte Maschinen und ähnliche digitale Werkzeuge investieren, müssen sie einen Weg finden, um mit ihren Geräten zu kommunizieren und Prozesse mit minimalem menschlichem Eingriff zu automatisieren.

In einer traditionelleren Fertigungsumgebung sind die einzelnen Maschinen und Steuerungssysteme direkt miteinander verbunden. Diese Art der Einrichtung kann jedoch komplexer und schwieriger zu verwalten sein.

Moderne Hersteller umgehen diese Hürde durch die Installation und Nutzung von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). Anstatt jede Maschine oder jedes Gerät direkt mit den entsprechenden Steuerungssystemen zu verdrahten, schließen die Hersteller die Geräte an die SPS an und sorgen so für eine besser integrierte Steuerung des Produktionsprozesses.

In diesem Beitrag erfahren Sie, wie speicherprogrammierbare Steuerungen in Fertigungsbetrieben eingesetzt werden, welche Vorteile sie bieten und wie Tulip als SPS verwendet werden kann, um die Prozesssteuerung von Maschinen und digitalen Werkzeugen in Ihrem Betrieb zu automatisieren.

Eine speicherprogrammierbare Steuerung ist ein kleiner Computer, der so programmiert ist, dass er auf der Grundlage der Eingaben, die er zusammen mit einer Reihe von spezifischen Regeln erhält, bestimmte Aktionen oder Ausgaben ausführt.

PLCs werden in einer Vielzahl von kommerziellen und industriellen Umgebungen eingesetzt, darunter Flughäfen, Bürogebäude, Eisenbahnen und Produktionsanlagen. In diesem Beitrag befassen wir uns mit den Auswirkungen von PLCs speziell auf die Fertigung.

Die Verbindung Ihrer Geräte und Systeme mit einer SPS unterscheidet sich von dem traditionelleren Ansatz, bei dem logische Relaissysteme eingesetzt werden. Elektrische Relais steuern zwar industrielle Prozesse ähnlich wie eine SPS, haben aber auch erhebliche Nachteile, was die Konfigurierbarkeit und Wartung angeht.

Da elektrische Bänke aus einem System von physischen Leitungen bestehen, müssen die physischen Verbindungen komplett neu verdrahtet werden, wenn die Funktionsweise des Systems geändert werden soll.

Sollte es zu einer Störung im System kommen, müssten die zuständigen Mitarbeiter das gesamte System abklappern, um die Ursache des Problems zu finden. Je nach Komplexität des Systems kann dies eine erhebliche Menge an Zeit und Ressourcen in Anspruch nehmen. Hier sehen Sie ein Beispiel für einen elektrischen Relaisraum.

Mit der Einführung von Festkörperelektronik und Mikrochips wird die von elektrischen Relais verwendete Befehlslogik durch Softwarelogik ersetzt, was die Konfiguration und Wartung von SPSen erheblich vereinfacht.

Darüber hinaus sind PLCs so konstruiert, dass sie den raueren Bedingungen in der Industrie standhalten, was sie zu einem idealen Gerät für Produktionsanlagen macht.

Um zu verstehen, wie eine SPS funktioniert, muss man ihren strukturellen Aufbau kennen. Sie besteht aus einer Zentraleinheit, die zwischen einem Eingabe- und einem Ausgabemodul eingebettet ist. Die CPU ist außerdem mit einem Programmiergerät verbunden, in der Regel einem Desktop-Computer.

Die Hersteller verwenden den Computer, um die CPU der SPS zu programmieren. Dieses Programm gibt den Steuerungen die logischen Schritte zur Verarbeitung der eingehenden Daten vor.

Die Fabrikausrüstung wird je nach gewünschtem Prozess an die Eingangs- und Ausgangsmodule angeschlossen. In vielen Fällen haben die Hersteller auch Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI ) mit dem Eingangsmodul verbunden.

Die SPS erhält Eingaben von den Geräten und der HMI. Als Nächstes führt die CPU der Steuerung das Logikprogramm aus, um die Art des Signals zu bestimmen, das an das Ausgangsmodul gesendet werden soll, um eine Änderung in den gewünschten Geräten zu bewirken.

Dieses Programm kann mehrere komplexe Systeme steuern, darunter Ventilsteuerung, Sicherheitsabschaltungen, Temperaturmodulation und andere Produktionsprozesse, die eine genaue Überwachung oder Automatisierung erfordern.

Mit der zunehmenden Verbreitung von Maschinen auf Produktionsstätte haben Unternehmen nach neuen Wegen gesucht, um Prozesse zu automatisieren und die Produktion zu rationalisieren. Die zunehmende Automatisierung führte zum Einsatz von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), um die verschiedenen Maschinen, Geräte, Sensoren usw. zu verbinden und zu steuern. Einige der Vorteile, die PLCs den Herstellern bieten, sind:

Leichtere Programmierung: Wie bereits erwähnt, müssen die Hersteller bei Relaissystemen komplizierte logische Abläufe berücksichtigen, was die ganze Angelegenheit noch schwieriger macht. PLCs hingegen können in einfachen Programmiersprachen programmiert werden, um verschiedene industrielle Anwendungen zu steuern.

Mehr Flexibilität: Wenn Hersteller ihre Produktionsprozesse anpassen müssen, können sie dies mit einer SPS problemlos tun. Der Grund dafür ist, dass das Logikprogramm über den angeschlossenen Computer einfach bearbeitet werden kann, was sich deutlich davon unterscheidet, dass ein ganzer Relaiskreis entwirrt und neu verdrahtet werden muss. Dies erleichtert im Laufe der Zeit die Fehlersuche und Wartung.

Verbesserte Zuverlässigkeit: Der geringere Verdrahtungsaufwand bei der SPS-zentrierten Automatisierung birgt weniger Chancen für unzuverlässige physische Verbindungen. Dadurch können die Fertigungsprozesse zuverlässiger ablaufen.

Schnelle Reaktionszeit: Moderne Hersteller benötigen sofortige Reaktionen auf Ereignisse in der Fabrik. SPSen steuern Maschinen in Echtzeit und können so sofort auf Eingaben reagieren.

Wenn z.B. die Temperatur einer Maschine in die Höhe schießt, kann die SPS die Maschine fast sofort abschalten, um ein katastrophales Ereignis zu verhindern.

Physikalisch robust: SPS sind robust gebaut, so dass sie potenziell extremen Fabrikbedingungen wie Hitze, Staub und Schmutz standhalten.

Wenn Sie sich für speicherprogrammierbare Steuerungen für die Produktionsautomatisierung entscheiden, müssen Hersteller einige wichtige Faktoren berücksichtigen, bevor sie eine SPS anschaffen.

Dazu gehören:

• Systemkompatibilität: Hersteller sollten wissen, ob die von ihnen gewählte SPS mit ihren aktuellen Fertigungssystemen kompatibel ist. Darüber hinaus sollte die SPS auch mit der Steckdosenspannung der Fabrik kompatibel sein.

• Verarbeitungsgeschwindigkeit: Die CPU der SPS sollte über eine ausreichende Verarbeitungsgeschwindigkeit verfügen, um die verschiedenen Prozesse und Funktionen in einer bestimmten Einrichtung zu verarbeiten.

• Die Anzahl der Anschlüsse: Es ist klug, darauf zu achten, dass die SPS über genügend Eingangs- und Ausgangsanschlüsse verfügt, um die Anforderungen der Fabrik zu erfüllen.

• Analoge E/A-Fähigkeit: Einige SPSen können nur einfache Ein/Aus-Prozesse - diskrete Funktionen - verarbeiten. Einige Fertigungsprozesse haben jedoch analoge Vorgänge, die eine speicherprogrammierbare Steuerung erfordern, die mit kontinuierlichen Variablen umgehen kann.

• Langlebigkeit: Viele Hersteller platzieren SPSen in der Nähe der Geräte, die Sie interessieren. Daher ist es wichtig sicherzustellen, dass sie industriellen Umgebungsfaktoren wie hohen Temperaturen standhalten können.

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