Ingenieurwissenschaften Steuerungstechnik – SPS-Programmierung
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16 KartenWas ist eine SPS und wofür wird sie eingesetzt?
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Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist ein programmierbarer Rechner für die Automatisierungstechnik, der logische Verknüpfungen, Zeit- und Zählfunktionen sowie Sequenzsteuerungen in Echtzeit ausführt.
Welche Programmiersprachen definiert die IEC 61131-3?
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Die Norm definiert fünf Sprachen: AWL (Anweisungsliste), ST (Structured Text), FUP (Funktionsplan), KOP (Kontaktplan) und AS (Ablaufsprache/Grafcet).
Wie funktioniert die Programmierung in AWL (Anweisungsliste)?
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AWL ist eine assemblerähnliche Sprache mit Befehlen wie U (UND), O (ODER), = (Zuweisung), L (Laden), T (Transfer) – zeilenweise ausgeführt mit Akkumulator-Prinzip.
Was zeichnet Structured Text (ST) als Hochsprache aus?
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ST orientiert sich an Pascal/C, bietet Kontrollstrukturen (IF, CASE, FOR, WHILE), mathematische Ausdrücke und Funktionsaufrufe – ideal für komplexe Algorithmen und Datenverarbeitung.
Wie stellt der Funktionsplan (FUP) Logik dar?
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FUP verwendet grafische Bausteine (UND, ODER, NICHT, Timer, Zähler) mit verketteten Ein- und Ausgängen – signalflussorientiert, gut lesbar für boolesche Logik.
Welche Bausteintypen gibt es in der SPS und welchen Zweck erfüllen sie?
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FC (Function, kein Speicher), FB (Function Block, Instanzdaten im DB), OB (Organization Block, zyklisch/ereignisgesteuert), DB (Data Block, globale/lokale Daten).
Welche Speicherbereiche stehen im Siemens S7 zur Verfügung?
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Eingänge (E), Ausgänge (A), Merker (M), Datenbausteine (DB), Zähler (Z), Timer (T), Lokaldaten (L) – jeweils bit-, byte-, wort- oder doppeltwortweise adressierbar.
Wie erfolgt die Adressierung von Operanden in der SPS?
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Adressierung über Bereichskennung (E, A, M, DB) plus Byte- und Bitnummer, z. B. E 1.0 oder DB10.DBW 4 – absolute oder symbolische Adressierung möglich.
Wie arbeiten die IEC-Timer TON, TOF und TP?
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TON (Einschaltverzögerung) verzögert Ausgabe, TOF (Ausschaltverzögerung) hält Ausgabe nach Signalende, TP (Impuls) erzeugt festen Impuls – alle mit ET (verstrichene Zeit) und PT (vorgegebene Zeit).
Welche Zählertypen definiert die IEC 61131-3?
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CTU (Aufwärtszähler), CTD (Abwärtszähler), CTUD (Auf-/Abwärtszähler) – mit Eingängen CU, CD, R, LD, PV und Ausgängen QU, QD, CV.
Was beschreibt die Ablaufsprache Grafcet (AS) und woraus besteht sie?
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Grafcet modelliert Sequenzsteuerungen aus Schritten (Zuständen), Übergängen (Bedingungen), gerichteten Kanten und Aktionen – ideal für schrittkettenbasierte Prozesse.
Welche Organisationblocks (OB) sind für den zyklischen Betrieb relevant?
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OB1 (Hauptprogramm, zyklisch), OB100 (Start-up, einmalig beim Hochlauf), OB80–OB88 (Fehler-OBs für Zykluszeitüberschreitung, Peripheriefehler etc.).
Welche elementaren Datentypen nutzt die IEC 61131-3?
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BOOL, BYTE, WORD, DWORD, INT, DINT, REAL, TIME, DATE, TIME_OF_DAY, STRING, CHAR – strikte Typisierung, implizite Konvertierung eingeschränkt.
Wie steuern Sprungbefehle den Programmfluss in AWL?
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SPB (Sprung bei 1), SPBN (Sprung bei 0), SPP (Sprung bei Positiv), SPZ (Sprung bei Null) verzerren den linearen Ablauf bedingt auf Akkumulator-Statusbits.
Was gehört zur Hardwarekonfiguration einer SPS?
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CPU-Auswahl, Speicherausbau, Baugruppen (E/A-Module, Kommunikationsprozessoren), Adresszuordnung der Peripherie, Taktzyklus, Retentionsbereiche – alles im TIA Portal / STEP 7 konfigurierbar.
Was ist der Unterschied zwischen globalen und Instanz-Datenbausteinen?
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Globaler DB: für alle Bausteine sichtbar, beliebige Daten. Instanz-DB: wird automatisch beim FB-Aufruf angelegt, speichert dessen statische Variablen (Instanzdaten).