Lernfeld 3 · Prüfung Teil 1

SPS-Grundlagen und Programmiersprachen

SPS-Grundlagen erklärt: zyklische Programmbearbeitung, Prozessabbild, Programmiersprachen und Datentypen nach DIN EN 61131-3, Ausgänge belasten.

27 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Eine speicherprogrammierbare Steuerung ersetzt die feste Verdrahtung durch ein Programm. Änderungen machst du in der Software, nicht mehr mit Draht. Die Signalgeber und Aktoren werden an Ein- und Ausgangsbaugruppen angeschlossen, Not-Halt und andere Sicherheitsfunktionen bleiben aber zusätzlich hardwareseitig oder in einer Sicherheitssteuerung umgesetzt.

Die SPS arbeitet zyklisch. Zu Beginn liest sie alle Eingänge in das Prozessabbild der Eingänge (PAE). Dann bearbeitet sie das Programm mit diesen eingefrorenen Werten. Am Ende schreibt sie das Prozessabbild der Ausgänge (PAA) auf die Ausgänge. So bleiben die Signale während eines Zyklus einheitlich.

DIN EN 61131-3 beschreibt die Programmiersprachen. Grafisch sind Kontaktplan (KOP), angelehnt an den Stromlaufplan, Funktionsbausteinsprache (FUP) mit Logikbausteinen und Ablaufsprache (AS) für Schrittketten. Textbasiert ist Strukturierter Text (ST); die Anweisungsliste (AWL) gilt als veraltet.

Die Datentypen legen fest, wie viel Speicher ein Wert belegt: BOOL 1 Bit, BYTE 8 Bit, WORD und INT 16 Bit, DWORD, DINT und REAL 32 Bit. Für Kommazahlen brauchst du REAL. Digitale Ausgänge vertragen nur einen begrenzten Strom, die Summe aller angeschlossenen Lasten darf ihn nicht überschreiten.

Das solltest du dir merken

Zyklus: Eingänge lesen (PAE), Programm bearbeiten, Ausgänge schreiben (PAA).
KOP sieht aus wie ein Stromlaufplan, FUP wie Logikgatter.
Kommazahlen brauchen den Datentyp REAL.
Die Summe der Lastströme eines Ausgangs darf seine Belastbarkeit nicht überschreiten.

Formeln

Strom am Ausgang: $I = \frac{P}{U}$; $I$ Laststrom in A, $P$ Leistung der angeschlossenen Last in W, $U$ Ausgangsspannung (meist 24 V) in V

Typische Fehler in der Prüfung

Angenommen, die SPS lese jeden Eingang erst in dem Moment, in dem das Programm ihn abfragt.
KOP und FUP verwechselt.
INT für Messwerte mit Nachkommastellen gewählt.
Not-Halt nur im Programm einer Standard-SPS gelöst.

Probier eine Aufgabe aus

Eigene Zahlen bei jedem Klick, nach deiner Antwort der komplette Lösungsweg.

Probier es aus

Zufallszahlen

Ein SPS-Programm umfasst $19000$ Anweisungen. Die CPU benötigt im Mittel $0, 1 μ s$ je Anweisung. Berechnen Sie die Zykluszeit des Programms in Millisekunden (ohne Betriebssystemanteil). Runden Sie auf zwei Nachkommastellen.

Tipps aus der Werkstatt

SPS-Zyklus in drei Schritten merken: Eingänge einlesen, Programm abarbeiten, Ausgänge schreiben. Das Programm arbeitet mit dem Prozessabbild, nicht mit dem aktuellen Eingangszustand.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

27 Aufgaben zu „SPS-Grundlagen und Programmiersprachen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: Rahmenlehrplan Elektroberufe Industrie, Lernfeld 3 (KMK); DIN EN 61131-3 Programmiersprachen. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.