In der heutigen schnelllebigen Industriewelt ist die Automatisierung zu einem Schlüsselelement geworden, das Unternehmen hilft, die Effizienz zu steigern, die Sicherheit zu verbessern und die Kosten zu senken. Das Herzstück dieser Automatisierungsprozesse sind speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), die das Gehirn hinter den meisten modernen Industriesystemen sind. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die Funktionsweise dieser speicherprogrammierbaren Steuerungen, die Vorteile ihres Einsatzes, die Branchen, in denen sie verwendet werden, und stellen die verschiedenen Arten von SPS vor, darunter auch die SPS-Reihe von JUMO. Probieren Sie es aus!
Programmierbare Logische Steuerung (SPS) (Programmable Logic Controller) ist ein elektronisches Gerät, das zur Steuerung industrieller Prozesse verwendet wird. Das Funktionsprinzip einer SPS basiert darauf, Eingangsdaten von verschiedenen Sensoren zu lesen, sie nach einem programmierten Algorithmus zu verarbeiten und dann die entsprechenden Ausgangssignale zur Steuerung von Maschinen und Anlagen zu erzeugen.
Die speicherprogrammierbare Steuerung wird verwendet, um den Betrieb einer Maschine oder einer anderen industriellen Anlage zu steuern. Sie kann auch zur Steuerung von Produktionslinien, Beleuchtung oder anderen elektrischen Geräten verwendet werden.
Programmierbare logische Steuerungen (SPS) bestehen aus mehreren Grundkomponenten:
Central Processing Unit (CPU): Dies ist das Herzstück der SPS. Die Aufgabe der CPU ist es, die im Speicher der Steuerung gespeicherten Programme auszuführen. Sie verarbeitet Eingangsdaten, führt logische oder mathematische Operationen durch und erzeugt Ausgangsdaten.
Speicher: Der Speicher der SPS speichert das Programm des Anwenders und die Ein- und Ausgabedaten. Es gibt verschiedene Arten von Speicher wie RAM zum Speichern temporärer Daten, ROM zum Speichern permanenter Daten und Flash-Speicher zum Speichern von Anwenderprogrammen.
Eingangs-/Ausgangsmodule (E/A): Eingangs-/Ausgangsmodule werden für die Kommunikation der SPS mit der externen Umgebung verwendet. Eingabemodule empfangen Signale von Sensoren und übertragen sie an die CPU, während Ausgabemodule Signale von der CPU empfangen und sie an Aktoren wie Motoren, Ventile, Relais usw. übertragen.
Power-Modul: Die SPS benötigt, wie jedes elektronische Gerät, zum Betrieb ein Leistungsmodul. Das Netzteil versorgt alle Komponenten der Steuerung mit Spannung.
Kommunikationsschnittstellen: SPSen haben oft eingebaute Kommunikationsschnittstellen wie Ethernet, RS232, RS485, PROFINET, EtherCAT usw., die die Kommunikation mit anderen Geräten wie Computern, anderen SPSen, Bediengeräten (HMIs) usw. ermöglichen.
Gehäuse: Alle diese Komponenten sind in einem Gehäuse untergebracht, das sie vor äußeren Einflüssen wie Staub, Feuchtigkeit, hohen Temperaturen usw. schützt.
Je nach Modell und Hersteller kann die SPS über zusätzliche Funktionen oder Komponenten verfügen, wie z.B. eingebaute Touchscreens (z.B. JUMO vaRITRON 500 touch), Speicherkartenslots, USB-Anschlüsse, etc.
SPSen können über zusätzliche Funktionen oder Komponenten verfügen, wie z. B. den eingebauten Touchscreen beim JUMO variTRON 500 touch
Die Arbeit mit einer SPS bietet viele Vorteile, wie zum Beispiel:
Steigerung der Effizienz und Produktivität: Die Fähigkeit, Steuerungsprozesse zu automatisieren, erhöht die Produktivität. Erleichtern Sie sich wiederholende Vorgänge sowohl in einfachen als auch in komplexen industriellen Prozessen.
Flexibilität: SPSen können einfach programmiert werden, um verschiedene Prozesse zu steuern, was sie für eine Vielzahl von Anwendungen flexibel macht.
Reduzierung von Fehlern: Prozessautomatisierung mit SPSen verringert das Risiko menschlicher Fehler.
Sicherheit: SPSen können industrielle Prozesse überwachen und steuern, was die Sicherheit von Mitarbeitern und Anlagen erhöht.
Außerdem haben SPS niedrigen Stromverbrauch und ein extrem hohes Maß an Zuverlässigkeit im Vergleich zu älteren Systemen auf Relais- und Schützbasis.
Sie sind fortschrittlicher als Relais-Schütz-Systeme, bei denen für eine Änderung der Steuerfunktion eine physische Änderung der Verdrahtung erforderlich war. Der Vorteil von SPSen ist, dass wir die Art und Weise, wie sie Systeme steuern, leicht ändern können, indem wir das Steuerungsprogramm modifizieren, anstatt die komplexe Verdrahtung zu ändern. Dies bedeutet eine erhebliche Vereinfachung und Reduzierung des Zeitaufwands, der mit der Änderung der Steuerung einer bestimmten Anlage verbunden ist.
Durch den Einsatz von SPSen werden auch keine zusätzlichen Geräte wie Zeitrelais oder Hilfsschütze benötigt, so dass Einsparungen bei den Geräte- und Installationskosten möglich sind.
Einer der Hauptvorteile der Arbeit mit PLCs ist die Automatisierung komplexer industrieller Prozesse
SPSen sind in verschiedenen Industriezweigen weit verbreitet, wie z.B.:
Installationstechnik: PLCs können automatisch HLK (Heizung, Lüftung und Klimaanlage), Beleuchtung, Sicherheit und andere Gebäudesysteme überwachen und steuern. Eine SPS kann zum Beispiel so programmiert werden, dass sie die Beleuchtung in einem Gebäude zu einer bestimmten Tageszeit automatisch einschaltet, Ampeln steuert oder die Raumtemperatur auf der Grundlage der Daten von Temperatursensoren regelt.
Maschinenbau: In der Fertigung können SPSen Maschinen und Anlagen wie Pressen, Fräsmaschinen, Drehmaschinen, Industrieroboter usw. steuern. Eine SPS kann zum Beispiel so programmiert werden, dass sie eine Maschine zu bestimmten Zeiten automatisch startet und stoppt, was die Produktionseffizienz erhöht und das Fehlerrisiko verringert.
Messung und Steuerung: SPS werden eingesetzt, um Daten von verschiedenen Sensoren wie Temperatur-, Druck-, Feuchtigkeits-, Durchflusssensoren usw. zu erfassen und dann die Anlagen auf der Grundlage dieser Daten zu steuern. Beispielsweise kann eine SPS in einem Wassermanagementsystem den Wasserstand in einem Tank mit Hilfe eines Wasserstandssensors überwachen und auf der Grundlage dieser Daten automatisch die Wasserpumpe ein- oder ausschalten.
Automatisierung: SPS sind eine Schlüsselkomponente von industriellen Automatisierungssystemen. Sie können die gesamte Produktionslinie steuern und den Betrieb verschiedener Maschinen und Anlagen koordinieren, um einen reibungslosen und effizienten Produktionsprozess zu gewährleisten.
Bau von Industrieöfen: PLCs können Prozesse in Industrieöfen überwachen und steuern, wie z.B. Temperatur, Druck, Gasfluss usw. So kann eine SPS beispielsweise die Gaszufuhr zum Ofen auf der Grundlage von Daten des Temperatursensors automatisch regeln und so eine optimale Effizienz und Sicherheit des Ofens gewährleisten.
Nahrungsmittel-, Pharma-, Medizin- und Biotechnologieindustrie: PLCs können Produktions- und Verpackungsprozesse wie das Mischen von Zutaten, Pasteurisierung, Sterilisierung, Flaschenabfüllung, Etikettierung usw. steuern. In der Lebensmittelindustrie kann eine SPS zum Beispiel so programmiert werden, dass sie einer Mischung auf der Grundlage eines Rezepts automatisch die richtige Menge an Zutaten hinzufügt.
Energie- und Wasserversorgung: PLCs können Energie- und Wasserverteilungssysteme wie Trafostationen, Verteilungsnetze, Pumpstationen usw. überwachen und steuern. In einem Energieverteilungssystem kann eine SPS beispielsweise die Last im Netz überwachen und bei Bedarf automatisch Stromquellen umschalten, um die Kontinuität der Energieversorgung sicherzustellen.
Wasser- und Umwelttechnik: Bei der Überwachung und Steuerung von Wasseraufbereitungs- und Abfallentsorgungssystemen spielen SPS eine wichtige Rolle. Sie können zum Beispiel Prozesse wie Koagulation, Sedimentation, Filtration und Desinfektion in einer Wasseraufbereitungsanlage steuern. In Abfallwirtschaftssystemen können SPS Prozesse wie Sortierung, Kompostierung, Verbrennung und Deponierung steuern.
In jedem dieser Fälle trägt der Einsatz von SPS in der Industrieautomatisierung zu höherer Effizienz, verbesserter Sicherheit, geringeren Kosten und minimierten Fehlern bei, was zu einer besseren Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens führt.
Eine der Anwendungen von PLCs ist der Bau von Industrieöfen und die Steuerung ihres Betriebs
Es gibt mehrere Grundtypen von SPSen auf dem Markt:
1. Kompakt-SPSen (Kompakt-SPSen)
Dabei handelt es sich um kleine, einmodulige Geräte, die alle Komponenten einer SPS integrieren, d.h. die Zentraleinheit (CPU), den Speicher, die Kommunikationsschnittstellen und die Ein-/Ausgangsmodule. Aufgrund ihrer Größe und Kosten sind sie ideal für einfache oder mäßig komplexe Automatisierungsaufgaben.
Ein Beispiel ist die Kompakt-SPS JUMO variTRON 300. Diese Zentraleinheit kann als Empfänger für JUMO wTrans-Funksensoren arbeiten.
2. Modulare SPSen (Modular PLCs)
.Dabei handelt es sich um komplexere Geräte, die aus einzelnen Modulen (CPU, E/A-Module, Kommunikationsschnittstellen usw.) bestehen, die frei konfiguriert werden können. Dadurch sind sie sehr flexibel und lassen sich an die spezifischen Bedürfnisse der Anwender anpassen. Sie werden typischerweise in komplexeren Automatisierungssystemen eingesetzt.
Ein Beispiel ist der JUMO variTRON 500, der eine Zentraleinheit mit einer SPS nach IEC 61131-3 (CODESYS V3.5) in Kombination mit bewährten Ein- und Ausgangsmodulen darstellt.
3. Rack-SPSen (Einschub-SPSen)
Dies sind die aufwändigsten und leistungsstärksten SPS, die typischerweise in Racks (Gestelle) eingebaut sind und aus einer Reihe von Modulen bestehen, die in Gestellen (Racks) montiert sind. Sie können große Mengen an E/A verarbeiten und werden häufig in großen Industriesystemen eingesetzt, die eine hohe Verarbeitungsleistung und komplexe Steuerungslogik erfordern.
4. Software-SPSen (Soft-SPSen)
Dabei handelt es sich um SPSen, die auf einem Standard-PC oder Industrie-PC laufen und eine spezielle Software verwenden, um den Betrieb einer herkömmlichen SPS zu simulieren. Soft-SPSen bieten viele der Vorteile herkömmlicher SPSen, wie Flexibilität und Leistung, mit erweiterten Möglichkeiten, wie z. B. der einfachen Integration mit anderen Computersystemen.
Die Wahl der richtigen SPS hängt von vielen Faktoren ab, z. B. von den Funktionsanforderungen, der Anzahl der Ein- und Ausgänge, den Kommunikationsanforderungen und vielem mehr. Bei der Auswahl einer SPS ist es ratsam, einen erfahrenen Anbieter wie JUMO zu konsultieren, der Ihnen bei der Auswahl der richtigen Lösung für Ihre spezifische Anwendung helfen kann.
Bitte beachten Sie die folgenden Punkte.
JUMO variTRON 300: Dies ist eine kompakte Anlagensteuerung. Die Zentraleinheit kann als Empfänger für die JUMO wTrans-Funksensoren arbeiten. Über das Routermodul können dedizierte JUMO-Ein- und Ausgangsmodule angeschlossen und das gesamte SPS-System (CODESYS V3.5) konfiguriert werden.
JUMO variTRON 500: Es ist eine Zentraleinheit mit einer SPS nach IEC 61131-3 (CODESYS V3.5) in Kombination mit bewährten Ein- und Ausgangsmodulen. Sie bildet ein komplettes Automatisierungssystem auf Basis der JUMO JUPITER-Plattform. Moderne Kommunikationsschnittstellen (OPC UA Server, MQTT) und PROFINET IO, EtherCAT Master, Ethernet, RS232/RS485. Möglichkeit zum Anschluss von 64 zusätzlichen Modulen. 256 Regelkreise verfügbar.
JUMO variTRON 500 touch: Dies ist eine speicherprogrammierbare Steuerung mit integriertem Touchpanel. Ausgestattet mit einem TFT-Farbbildschirm, Touchpanel in 7" und 10,1" Ausführung. Es können Displays in verschiedenen Formaten (Hoch- oder Querformat, 4:3 oder 16:9) angeschlossen werden; CODESYS TargetVisu, CODESYS Remote TargetVisu oder CODESYS WebVisu. Optionale SPS nach IEC 61131-3 (CODESYS V3.5), sowie Node-RED. Leistungsstarker Prozessor mit Quad-Core 800 MHz Prozessor.
JUMO mTRON: Zentraleinheit des Automatisierungssystems JUMO mTRON T. Frei programmierbare SPS nach IEC 61131-3 (CODESYS V3.5). Einfache Konfiguration der angeschlossenen Ein- und Ausgangsmodule.
Der Einsatz von SPSen kann die Produktion deutlich verbessern, die Effizienz und Sicherheit erhöhen und das Fehlerrisiko verringern. Sie sind daher in vielen Industriezweigen unverzichtbar.
Zentraleinheit JUMO mTRON T PLC
SPS spielen eine Schlüsselrolle in der modernen Industrieautomatisierung und ermöglichen es Unternehmen, die Effizienz zu steigern, die Sicherheit zu verbessern und die Kosten zu senken. Dank ihrer Flexibilität und ihrer Fähigkeit, eine Vielzahl von Prozessen zu steuern, haben SPSen ihren Weg in eine Vielzahl von Industriezweigen gefunden, vom Anlagenbau über die Lebensmittelindustrie bis hin zur Energie- und Wasserversorgung.
Das JUMO-Sortiment mit JUMO variTRON 300, JUMO variTRON 500 und JUMO variTRON 500 touch, MTRON zeigt, wie vielfältig und vielseitig diese Geräte sein können. Ob Sie einen kompakten Regler für einfache Anwendungen oder ein fortschrittliches System mit der Möglichkeit, zusätzliche Module anzuschließen, benötigen, JUMO hat etwas für Ihre Anforderungen.
>Im Zeitalter von Digitalisierung und Industrie 4.0 sind SPSen nicht nur unverzichtbar, sondern der Schlüssel zur Zukunft der Industrie. Deshalb lohnt es sich, zu verstehen, wie sie funktionieren und wie sie zum Erfolg Ihres Unternehmens beitragen können.
