Die programmierbare SPS-Steuerung ist ein elektronisches Gerät für den digitalen Betrieb, das für den Einsatz in industriellen Umgebungen entwickelt wurde. Es verwendet einen programmierbaren Speicher zum Speichern von Anweisungen zur Durchführung logischer Operationen, sequenzieller Operationen, Zeitsteuerung, Zählung und arithmetischer Operationen und kann verschiedene Arten von Maschinen oder Produktionsprozessen über digitale oder analoge Ein- und Ausgänge steuern. SPS und zugehörige Peripheriegeräte sollten nach dem Prinzip der einfachen Integration in industrielle Steuerungssysteme und der einfachen Erweiterung ihrer Funktionen konzipiert sein.
Gegenwärtig werden programmierbare SPS-Steuerungen in verschiedenen Branchen wie Stahl, Erdöl, chemische Industrie, Elektrizität, Baustoffe, Maschinenbau, Automobile, Textilien, Transport, Umweltschutz sowie Kultur und Unterhaltung im In- und Ausland häufig eingesetzt. Die Verwendung lässt sich grob in die folgenden Kategorien zusammenfassen.
1. Logische Steuerung der Schaltmenge
Dies ist der grundlegendste und am weitesten verbreitete Anwendungsbereich der SPS. Es ersetzt die herkömmliche Relaisschaltung, um eine logische Steuerung und eine sequentielle Steuerung zu realisieren. Es kann sowohl für die Steuerung eines einzelnen Geräts als auch für die Steuerung mehrerer Maschinengruppen und automatisierter Montagelinien verwendet werden. Wie Spritzgießmaschinen, Druckmaschinen, Buchbindemaschinen, modulare Werkzeugmaschinen, Schleifmaschinen, Verpackungsproduktionslinien, Galvaniklinien usw.
2. Analoge Mengensteuerung
Im industriellen Produktionsprozess gibt es viele sich ständig ändernde Größen wie Temperatur, Druck, Durchfluss, Flüssigkeitsstand und Geschwindigkeit, die alle analoge Größen sind. Damit die programmierbare Steuerung analoge Größen verarbeiten kann, ist es notwendig, eine A/D-Wandlung und eine D/A-Wandlung zwischen analogen Größen (Analog) und digitalen Größen (Digital) zu realisieren. Alle SPS-Hersteller stellen passende A/D- und D/A-Wandlermodule her, um den Einsatz speicherprogrammierbarer Steuerungen zur analogen Mengensteuerung zu ermöglichen.
3. Bewegungssteuerung
Die SPS kann zur Steuerung von Kreisbewegungen oder linearen Bewegungen verwendet werden. Aus Sicht der Steuerungsmechanismuskonfiguration wurde das Schaltermengen-E/A-Modul früher direkt zum Anschluss des Positionssensors und des Aktors verwendet, heute wird jedoch im Allgemeinen ein dediziertes Bewegungssteuerungsmodul verwendet. Zum Beispiel ein einachsiges oder mehrachsiges Positionssteuerungsmodul, das einen Schrittmotor oder Servomotor antreiben kann. Die Produkte der weltweit größten SPS-Hersteller verfügen fast alle über Bewegungssteuerungsfunktionen und werden häufig in verschiedenen Maschinen, Werkzeugmaschinen, Robotern, Aufzügen und anderen Gelegenheiten eingesetzt.
4. Prozesskontrolle
Unter Prozesskontrolle versteht man die Regelung analoger Größen wie Temperatur, Druck und Durchfluss. Als industrieller Steuercomputer kann die SPS eine Vielzahl von Steueralgorithmusprogrammen kompilieren, um eine Regelung im geschlossenen Regelkreis zu vervollständigen. Die PID-Regelung ist eine häufig verwendete Regelungsmethode in allgemeinen Regelsystemen mit geschlossenem Regelkreis. Große und mittlere SPS verfügen alle über PID-Module, viele kleine SPS verfügen mittlerweile auch über dieses Funktionsmodul. Bei der PID-Verarbeitung wird im Allgemeinen eine spezielle PID-Unterroutine ausgeführt. Die Prozesskontrolle wird häufig in der Metallurgie, der chemischen Industrie, der Wärmebehandlung, der Kesselsteuerung und anderen Gelegenheiten eingesetzt.
5. Datenverarbeitung
Moderne SPS verfügen über Funktionen wie mathematische Operationen (einschließlich Matrixoperationen, Funktionsoperationen, logische Operationen), Datenübertragung, Datenkonvertierung, Sortierung, Tabellensuche, Bitoperationen usw., die die Datenerfassung, -analyse und -verarbeitung abschließen können. Diese Daten können mit den im Speicher abgelegten Referenzwerten verglichen werden, um bestimmte Steuervorgänge durchzuführen, oder sie können mithilfe der Kommunikationsfunktion an andere intelligente Geräte übertragen oder ausgedruckt und tabellarisch dargestellt werden. Die Datenverarbeitung wird im Allgemeinen in großen Steuerungssystemen eingesetzt, beispielsweise in unbemannten flexiblen Fertigungssystemen. Es kann auch in Prozesskontrollsystemen verwendet werden, beispielsweise in einigen großen Kontrollsystemen in der Papierherstellung, Metallurgie und Lebensmittelindustrie.
6. Kommunikation und Networking
Die SPS-Kommunikation umfasst die Kommunikation zwischen SPSen und die Kommunikation zwischen SPSen und anderen intelligenten Geräten. Mit der Entwicklung der Computersteuerung haben sich Fabrikautomatisierungsnetzwerke rasant entwickelt. SPS-Hersteller legen großen Wert auf die Kommunikationsfunktion von SPS und haben eigene Netzwerksysteme auf den Markt gebracht. Alle kürzlich hergestellten SPS verfügen über Kommunikationsschnittstellen, was die Kommunikation sehr komfortabel macht.
