Lernfeld 13 · Prüfung Teil 2

Speicherprogrammierbare Steuerungen

Speicherprogrammierbare Steuerungen verstehen: Zyklus, Eingänge und Ausgänge, Merker, Zeitglieder, Zähler und Sprachen nach IEC 61131-3.

12 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ersetzt in Montagezellen, Pressen und Förderanlagen die frühere Verdrahtung aus Schützen und Relais. Die Logik steckt im Programm, nicht in den Leitungen. Deshalb lässt sich eine Änderung im Ablauf ohne Umverdrahten einspielen, und am Programmiergerät siehst du jederzeit, welcher Eingang und welcher Ausgang gerade ein 1-Signal führt. Für dich in der Instandhaltung ist das die wichtigste Hilfe bei der Fehlersuche.

Die SPS arbeitet zyklisch. Zu Beginn liest sie alle Eingänge in das Prozessabbild, dann rechnet sie das Programm von oben nach unten durch und schreibt am Ende die Ergebnisse auf die Ausgänge. Ein Zyklus dauert meist wenige Millisekunden. Merker sind interne Speicherplätze für Zwischenergebnisse, die kein Gerät draußen schalten. Zeitglieder wie die Einschaltverzögerung TON und Zähler wie der Vorwärtszähler CTU sind Funktionsbausteine mit eigenem Speicher, ebenso die Speicherglieder SR und RS.

Die Norm IEC 61131-3 legt die Programmiersprachen fest, darunter Kontaktplan (KOP), Funktionsbausteinsprache (FBS), Strukturierter Text (ST) und Ablaufsprache (AS). Sicherheitsrelevante Befehlsgeber wie der Stopp-Taster werden als Öffner angeschlossen. So führt auch ein Drahtbruch zum sicheren Halt, weil am Eingang dann das 0-Signal anliegt. Not-Halt läuft zusätzlich über eine eigene Sicherheitstechnik und nicht allein über das normale Programm.

Das solltest du dir merken

Ein SPS-Zyklus besteht aus Eingänge lesen, Programm bearbeiten und Ausgänge schreiben.
Merker speichern Zwischenergebnisse im Programm und schalten nichts direkt an der Anlage.
Zeitglieder (TON, TOF, TP), Zähler (CTU, CTD) und Speicherglieder (SR, RS) haben einen eigenen Speicher.
Stopp-Taster und Endlagen mit Sicherheitsbezug werden drahtbruchsicher als Öffner angeschlossen.
Beim RS-Glied ist das Rücksetzen dominant, beim SR-Glied das Setzen.

Formeln

Zählzeit bis zum Vorgabewert: $t = P V \cdot \frac{60 s}{r}$; $t$ Zeit in s, $P V$ Vorgabewert des Zählers, $r$ ankommende Teile je Minute
Reaktionszeit im ungünstigsten Fall: $t_{R, ma x} \approx 2 \cdot t_{Z y k l u s}$; $t_{R, ma x}$ größte Reaktionszeit, $t_{Z y k l u s}$ Zykluszeit der SPS; Verzögerungen der Ein- und Ausgabebaugruppen kommen hinzu

Typische Fehler in der Prüfung

Das TON-Zeitglied für speichernd gehalten; fällt das Signal an IN vor Ablauf von PT weg, wird Q gar nicht 1.
Öffner und Schließer verwechselt und den Stopp-Taster im Programm so abgefragt, als liefere er beim Betätigen ein 1-Signal.
Merker mit Ausgängen verwechselt und am Gerät nach einem Signal gesucht, das nur intern im Programm existiert.

Tipps aus der Werkstatt

Eine SPS arbeitet zyklisch: Eingänge lesen, Programm abarbeiten, Ausgänge schreiben. Ein Öffner im Not-Halt-Kreis wird im Programm abgefragt, ob er 1 liefert, damit ein Drahtbruch genauso sicher abschaltet wie das Betätigen. Sicherheitsfunktionen gehören in eine Sicherheitssteuerung.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

12 Aufgaben zu „Speicherprogrammierbare Steuerungen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Industriemechaniker, Lernfeld 13 (Sicherstellen der Betriebsfähigkeit automatisierter Systeme); IEC 61131-3. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.