Lesen Sie jeden beliebigen Bericht über die Zukunft des Fabrikbetriebs und der Fertigung, und Sie werden nur einen Konsens darüber finden: Die Automatisierung wird praktisch alle Bereiche und Prozesse auf den Kopf stellen, einschließlich der Gerätekommunikation, der Wartung und Reparatur sowie der Produktion.
Bislang scheint der einzige Fertigungsbereich, der von der Automatisierungswelle unberührt zu bleiben scheint, die speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). Es gibt einen Grund, warum der globale Markt für SPS 16 Milliarden Dollar pro Jahr umsetzt und jährlich um 9,2 % wächst. Ihr robustes Design, ihre niedrigen Kosten und ihre Einfachheit trotz komplexer Integration haben sie zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Fertigung gemacht.
Ohne SPS wären viele Organisationen nicht in der Lage, die Implementierung neuer Steuerungstechnologien zu unterstützen. Vorerst bleiben SPS ein integraler Bestandteil der digitalen Transformation, die Industrie 4. verspricht.0.
Wozu ist eine SPS gedacht?
PLC steht für „Programmable Logic Controller“ und ist sowohl eine Kombination von Einheiten als auch ein theoretisches Modell zur Steuerung von Eingabe- und Ausgabemodulen. PLC muss vier grundlegende Komponenten umfassen, um ein vollständiges System zu sein:
- CPU-Modul:Dies ist der zentrale Prozessor und der Speicher, der zum Speichern von Informationen und Ausführen von Aufgaben erforderlich ist. Alle Datenberechnungen und -verarbeitungen erfolgen durch Empfangen von Eingaben und Generieren von Ausgaben.
- Stromversorgung:Alle Module einer SPS sind von der Stromversorgung abhängig. SPS sind dafür ausgelegt, Wechselstrom zu empfangen und in Gleichstrom umzuwandeln.
- Programmiergeräte:SPSen benötigen eine Programmiersoftware, die Steuerlogik in das System einführt. Der Benutzer kann dann innerhalb der SPS-Software vorübergehend Änderungen erstellen, übertragen und vornehmen.
- Eingabe-/Ausgabemodule:Diese Einheiten sind ein wichtiger Bestandteil des SPS-Systems. Eingabe- und Ausgabemodule sammeln Daten von Sensoren und Aktoren, speisen sie in das SPS-System ein und erzeugen dann lesbare Informationen. Diese Module können digital oder analog sein.
Die Programmierbarkeit der Einheit oder des Systems stellt gegenüber der bisherigen Handhabung der Aufgabensteuerung eine wesentliche Verbesserung dar. Dies ist auch ein Wettbewerbsvorteil für SPS: Techniker müssen beim Wechsel zwischen Aufgaben oder Anwendungen die Verdrahtung nicht ändern. Stattdessen können sie das Gerät einfach neu programmieren.
Eine SPS besteht aus einem Prozessor, der Steuervorgänge auf der Grundlage von Daten ausführt, die von Eingabe- und Ausgabemodulen geliefert werden. Die Steuerlogik, die das SPS-System verwaltet, wird zuerst entwickelt und dann auf das SPS-System übertragen.
Am einfachsten kann man sich eine SPS als Computer mit Mikroprozessor vorstellen, jedoch ohne Tastatur, Maus oder Monitor. Aufgrund der vielfältigen industriellen Einsatzmöglichkeiten kann dieses physikalisch robuste System oft sehr rauen Umgebungen standhalten.
Zu den Funktionsmerkmalen einer SPS können Zeitgeber und Zähler, Messgeräte und Sensoren für Parameter wie Vibration, Druck, Temperatur und Durchfluss gehören. Obwohl einige Branchen einzigartige Aufgaben und Anwendungen haben, erfüllen SPS normalerweise die folgenden Funktionen:
- Relaisschaltung
- Zählen, Berechnen und Vergleichen von Analogwerten
- Änderung der Steuerungslogik in kürzester Zeit
- Schnelle Reaktion auf Änderungen der Prozessparameter (Reaktion programmierbar)
- Überwachung und Kontrolle im Zeitverlauf, um die Gesamtzuverlässigkeit des Steuerungssystems zu erhöhen (manuelles Eingreifen erforderlich)
- Mit der Zeit immer einfachere und effektivere Fehlerbehebung
- Nahtlose Integration mit HMI-Computern (Human Machine Interface)
Bei richtiger Konstruktion können Unternehmen SPSen in einer Vielzahl von Anwendungen in zahlreichen Branchen einsetzen. Was Ihnen vielleicht nicht bewusst ist, ist, dass wir uns bei den banalsten Alltagstechnologien mittlerweile auf SPSen verlassen, damit diese richtig funktionieren. Bäckereien, Waschmaschinen, Aufzüge und sogar Verkehrssignale gehören zu den vielen zivilen Anwendungen, die zur Regelung von Aufgaben SPS-Steuerung und Datenerfassung benötigen.
Warum verwenden Fertigungsunternehmen SPS?
Auch 2019 (und darüber hinaus) werden SPS aufgrund ihrer inhärenten Einfachheit und Flexibilität weiterhin glänzen. Sie sind leistungsstark genug, um sich an eine Vielzahl von Umgebungen und Aufgaben anzupassen, und dennoch so einfach, dass selbst Techniker ohne Programmier- oder Skriptkenntnisse sie schnell beherrschen können.
Bestimmte spezifische Merkmale von SPS machen sie zur ersten Wahl für Branchen, die auf diese Systeme angewiesen sind. Öl und Gas, Wasserversorgung, Lebensmittel- und Getränkeherstellung sowie öffentliche Bauvorhaben sind nur einige Beispiele für Branchen, die auf die Möglichkeiten von SPS angewiesen sind.
1) SPS sind einfach zu programmieren
Wenn jemand die Flexibilität von SPS-Systemen als Vorteil anpreist, meint er damit, dass diese Systeme von Personen mit äußerst dürftigen Kenntnissen programmiert werden können.
Das bedeutet, dass sie von Technikern genauso einfach verwendet werden können wie von Verbrauchern. Sie können ein SPS-System auch erweitern, indem Sie es so programmieren, dass es unter bestimmten Bedingungen einer Reihe von Anweisungen folgt.
Da die Anwendungen in verschiedenen Branchen weit gefächert sind, verfügen die Mitarbeiter jedes Unternehmens über eigene Fähigkeiten. Bei der Verwendung von SPSen ist die Programmierung der Steuerlogik in Ihrem System so einfach, dass Sie niemanden brauchen, der sich mit den Nuancen der Computersprache auskennt, um ein Programm neu zu schreiben, wenn sich eine Aufgabe oder Anwendung ändert.
2) SPSen können eine einheitliche Programmierumgebung bieten
SPS sind die bevorzugte Methode zum Steuern, Messen und Ausführen von Aufgaben in komplexen Fertigungs- und Industrieanwendungen, da sie gut mit anderen Systemen zusammenarbeiten. SPS funktionieren gut mit PCs, PACs (programmierbaren Automatisierungssteuerungen), Bewegungssteuerungsgeräten und HMIs.
Um effektiv zu sein, muss eine einheitliche Umgebung jedoch gut geplant sein und sollte für den Benutzer nicht zu schwierig zu bedienen sein. SPSen in größeren Programmierumgebungen ermöglichen Benutzern mit Grundkenntnissen jedoch den Zugriff auf mehrere Funktionen, die miteinander kommunizieren, sich gegenseitig Daten bereitstellen und komplexe Aufgaben ausführen können.
3) PLC sammelt zuverlässige Daten
Die Anzahl der Eingänge, die Sie am SPS-System festlegen, wird vom Benutzer bestimmt. Das bedeutet, dass es keine Begrenzung für die Anzahl der Datenquellen und die Menge der einfließenden Daten gibt. Messgeräte, Sensoren und Bewegungssteuerungen können mehrere Parameter erfassen, sodass der Benutzer selbst entscheiden kann, wie diese Daten erfasst und wie die Ausgaben angezeigt werden.
4) SPS können für die vorausschauende Wartung verwendet werden
Da die heutigen SPSen über mehr Speicher und Verarbeitungsleistung verfügen, können sie für die Ausführung komplexer und anspruchsvoller Aufgaben programmiert werden. Eine dieser Aufgaben ist die vorausschauende Wartung. Die Bedeutung der vorausschauenden Wartung kann insbesondere zu Beginn von Industrie 4.0 nicht genug betont werden.
In der vernetzten Fabrik, die ein Merkmal der vierten industriellen Revolution ist, kann eine Maschine vernetzt sein und für den Betrieb mehrerer anderer Prozesse verantwortlich sein. Dadurch kann die vorausschauende Wartung die Effizienz deutlich steigern und die Häufigkeit von Ausfallzeiten und Katastrophen reduzieren.
Die vorausschauende Wartung beginnt mit der vorbeugenden Wartung. Wenn ein bestimmtes Gerät einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht, schaltet sich ein Sensor ab und teilt den Technikern mit, dass das Gerät gewartet oder ersetzt werden muss. Viele dieser Berichte werden dann selbst als Datenpunkte gesammelt, um dem System mitzuteilen, welche Faktoren Verschleiß oder drohende Probleme vorhersagen. Die SPS interagiert mit dem SCADA, um Wartungspläne anzuzeigen oder Flexibilität bei der Konfiguration neuer Wartungsregeln zu ermöglichen.
Abschluss
SPSen bewähren sich heute mehr denn je, da Fertigungs- und anlagenbasierte Industrieunternehmen die für ihre Nischenmärkte erforderliche digitale Transformation vorantreiben. Ihre grundlegende Benutzerfreundlichkeit und Einfachheit machen sie angesichts der zunehmenden Komplexität zu einer flexiblen und vertrauten Lösung.
Fachleute bevorzugen SPS-Systeme, wenn sie andere IoT-Anwendungen verwenden oder mit Steuerungssystemen wie SCADA arbeiten. Als logisches Steuerungssystem eignen sich SPS gut für Industrie 4.0-Trends, die Datenvorhersage, Fehlerzustandsvorhersage, Korrelationserkennung zwischen zwei oder mehr unabhängigen SPS-Datenströmen und Systemoptimierung erfordern.
Die kritische Position und Rolle der SPS erfordert auch, dass sie jederzeit voll funktionsfähig bleibt. Hersteller und Anlagenbetreiber können Best Practices anwenden, um sicherzustellen, dass diese Kernkomponenten immer reibungslos funktionieren.