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Bei der Programmierung einer PLC (Programmable Logic Controller) geht es um die Erstellung eines speziellen Programms zur Steuerung eines bestimmten automatisierten oder robotergestützten Industrieprozesses oder einer bestimmten Maschine. Der Autor dieses Artikels möchte einige Programmdesigns vorstellen, um diese Art der programmierbaren Steuerungstechniken zu demonstrieren.
Arbeitsschritte der PLC-Programmierung
Die Programmierung des PLC selbst, unter Berücksichtigung der spezifischen industriellen Anwendung, umfasst:
- Prozessanalyse – der Prozess, der von dem PLC gesteuert werden soll, sollte sorgfältig analysiert werden. Zu Beginn müssen alle Faktoren, die sich auf den Betrieb der Maschine oder des Prozesses auswirken, identifiziert werden, was für die anschließende korrekte Programmierung – die genaue Definition der Prozess-Inputs/Outputs – entscheidend ist.
- Programmerstellung – Auf der Grundlage der Prozessanalyse erstellt der Programmierer ein Steuerungsprogramm in einer der in ICE 61131 spezifizierten Programmiersprachen für PLCs, das der Betriebslogik der Maschine oder den Betriebsbedingungen des zu programmierenden Prozesses entsprechen muss.
- Programmtests – sobald ein Programmtests erstellt wurde, ist es notwendig, es in einem Simulator oder auf einer realen Maschine (Objekt) zu testen. Während des Tests werden alle Funktionen des Steuergeräts überprüft, um sicherzustellen, dass das Programm korrekt und sicher funktioniert.
- Optimierung und Verbesserung – nachdem das Programm getestet wurde, kann es zusätzliche Bedürfnisse oder Probleme geben, die korrigiert werden müssen. Der Programmierer optimiert das Programm und nimmt alle Änderungen vor, damit es reibungslos läuft.
Die PLC-Programmierung erfordert Fachwissen, so dass Programmierer, die in diesem Bereich arbeiten, über die notwendigen Programmierkenntnisse und Kenntnisse über spezifische PLC-Systeme verfügen müssen. Da die Sicherheit und das korrekte Funktionieren des Programms von entscheidender Bedeutung sind, muss der Programmierer auch die Normen und Vorschriften für die industrielle Automatisierung kennen.
Aufgaben eines PLC
Ein PLC ist ein Industriecomputer, der es ermöglicht, den Betrieb von Maschinen und Anlagen in einem offenen und/oder geschlossenen System zu steuern. Die Aufgabe des Steuergeräts ist es, auf Änderungen der Werte der Eingangssignale zu reagieren, indem es die Werte der Ausgangssignale gemäß den entsprechend programmierten Steuerregeln berechnet.
Die Aufgabe, die der PLC ausführt, besteht darin:
● die Überwachung des Status der Eingänge,
● Entscheidungsfindung auf der Grundlage des Programms des Benutzers,
● die Erfassung von Messergebnissen, die über analoge und diskrete Eingangsmodule an seine Eingänge geliefert werden,
● die Übertragung von Daten über Kommunikationsmodule und -verbindungen,
● Programmausführung auf der Grundlage der entsprechenden Kontrollregeln,
● die Implementierung von Software- und Hardware-Diagnosefunktionen.
Betrieb des PLC
Ein PLC ist ein Gerät, das zyklisch arbeitet. Zu Beginn eines jeden Zyklus werden die Zustände aller Eingänge ausgelesen und gespeichert. Signale, die an den Eingängen des Controllers ankommen, können von folgenden Elementen stammen:
- Sensoren
induktiver Sensor
kapazitiver Sensor
Ultraschallsensor
fotoelektrischer Sensor
Magnetsensor
- Steuerungstasten
Die Steuerung führt dann alle Befehle, aus denen das Programm besteht, in der Reihenfolge aus, in der sie vom Programmierer in das Programm eingefügt wurden. Während der Ausführung des Programms werden die Zustände der einzelnen Ausgänge berechnet, und nach der Ausführung des gesamten Programms erzeugt der Controller die entsprechenden Signale an den einzelnen Ausgängen, die die ausführenden Geräte des Typs steuern:
- Spulen für Ventile oder Schütze
Schützspule (Relais)
Solenoid
- Anzeigeleuchten
Kontrollleuchte
- anderes Durchführungsgerät
Alarmsirene
Buzzer, Summer
PLC-Programmierung - was Sie sonst noch wissen müssen
Für die Programmierung von Steuerungen sind neben den Grundlagen der Steuerungstechnik auch Kenntnisse über folgendes erforderlich:
- Formen der Controller-Programmierung;
- die in Programmiersprachen verwendeten Variablentypen, einschließlich der zulässigen Bereiche und Adressierungsregeln;
- Controller-Speicherorganisation;
- Anweisungen der Programmiersprache;
- Programmstrukturen;
- Programmiersprachen-Editor;
- Programmiertechniken.
Programmieranweisungen mit Beschreibungen sind in der technischen Dokumentation jedes Controllers enthalten. Das Betriebsprogramm des Controllers selbst besteht aus Anweisungen, die nach bestimmten Regeln organisiert sind. Der PLC führt die Anweisungen in der Reihenfolge aus, in der sie geschrieben wurden.
Adressierung von Operationen (abgekürzt Adresse) sind Ausdrücke, die eine Speicherzelle eindeutig identifizieren. Die im Speicher des Controllers gespeicherten Daten werden durch Buchstaben identifiziert, die den Typ der Variablen und den Speicherbereich angeben.
Jeder PLC-Hersteller, auch einer bestimmten PLC-Familie, hat seine eigene spezifische Art der Adressierung (Adressstruktur). Die Kennung des PLC-Speicherbereichs lautet zum Beispiel:
- I Eingangsvariable
- Q Ausgabevariable
- M interne diskrete Variable
- SM interne spezielle Variable (Systemvariable)
- T Timer
- C Zähler
- AI Analoge Eingangsvariable
- AQ Analogausgang variabel
Beispiele für einfache PLC-Programme
Beispiel 1:
Problem: Programmierung der AND-Funktion. Die beiden normalerweise offenen, bistabilen Drucktasten S1 und S2 sollten die Anzeigelampe H1 gemäß der unten stehenden Statustabelle aktivieren:
Zuweisungsliste:
Elektrischer Anschluss an den PLC
Programm in LAD
Programm in FBD
Beispiel 2:
Problem: Programmierung der OR-Funktion. Die beiden normalerweise offenen, bistabilen Drucktasten S1 und S2 sollten die Anzeigelampe H1 gemäß der unten stehenden Statustabelle aktivieren:
Zuweisungsliste:
Elektrischer Anschluss an den PLC
Programm in LAD
Programm in FBD
Beispiel 3:
Problem: Schreiben Sie ein Programm, das die Aktivierung einer Signallampe gemäß dem Schaltplan implementiert:
Zuweisungsliste:
Elektrischer Anschluss an den PLC
Programm in LAD
Programm in FBD
Beispiel 4:
Problem: Signalverzögerung. Wenn Sie die Taste S1 drücken, wird die Kontrollleuchte nach einigen Sekunden aktiviert.
Zuweisungsliste:
Programm in LAD
Beispiel 5:
Problem: Wenn Sie die Taste S1, S2, S3 drücken, wird die Kontrollleuchte H1 aktiviert. Wenn die Taste S3 deaktiviert ist und wieder aktiviert wird, wird die Anzeigelampe H2 aktiviert (nach einer Zeit von 2s). Wird der Taster S5 gedrückt, wird zusätzlich die Signallampe H3 aktiviert und die Signallampen H1 und H2 werden ausgeschaltet. Die Aktivierung der Taste S0 unterbricht das System.
Zuweisungsliste:
Programm in LAD
Nach Ansicht des Autors, der sich sowohl mit kontaktgesteuerten als auch mit programmierbaren elektrischen Steuerungstechniken befasst, lohnt es sich, die Programmierung von PLCs zu erlernen, da sie in vielen Branchen zur Automatisierung von Produktionsprozessen eingesetzt werden. Die Beherrschung der PLC-Programmierung ermöglicht einen effizienten und sicheren Betrieb von Automatisierungssystemen, was wiederum Zeit und Kosten in der Produktion spart.
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