Es gibt eine große Auswahl an SPS-Produkten. Unterschiedliche SPS-Modelle entsprechen unterschiedlichen Strukturformen, Leistungsmerkmalen, Kapazitäten, Befehlssätzen, Programmiermethoden und Preispunkten; Darüber hinaus ist jedes Modell auf spezifische Anwendungsszenarien zugeschnitten. Daher ist die sorgfältige Auswahl einer SPS von größter Bedeutung für die Optimierung der technischen und wirtschaftlichen Leistungsindikatoren eines SPS-basierten Steuerungssystems.
SPS-Modelle
Die Auswahl einer SPS sollte auf einer umfassenden Bewertung verschiedener Faktoren basieren, einschließlich des spezifischen Modelltyps, der Kapazität, der E/A-Module, der Stromversorgungsmodule, der Sonderfunktionsmodule sowie der Kommunikations- und Netzwerkfähigkeiten. Das Grundprinzip bei der Auswahl eines SPS-Modells besteht darin, ein optimales Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosteneffizienz anzustreben und gleichzeitig alle funktionalen Anforderungen zu erfüllen sowie Systemzuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit sicherzustellen. Zu den wichtigsten Überlegungen während des Auswahlprozesses gehören die Auswahl einer geeigneten Strukturform, die Festlegung der Installationsmethode, die Erfüllung spezifischer Funktionsanforderungen und Reaktionsgeschwindigkeitskriterien, die Gewährleistung der Systemzuverlässigkeit und -soweit möglich-die Standardisierung der ausgewählten SPS-Modelle, um die Vielfalt zu minimieren.
Strukturelle Formen
SPS lassen sich hauptsächlich in zwei Strukturkategorien einteilen: den kompakten (Monoblock-)Typ und den modularen Typ.
Die SPS vom kompakten -Typ bietet im Vergleich zum modularen Typ in der Regel niedrigere durchschnittliche Kosten pro E/A-Punkt und verfügt über einen relativ geringeren physischen Platzbedarf. Es wird im Allgemeinen in kleinen Steuerungssystemen eingesetzt, in denen der industrielle Prozess relativ fest und unveränderlich ist. Umgekehrt bietet die modulare-Typ-SPS flexible und praktische Funktionserweiterungsmöglichkeiten; Es bietet einen größeren Spielraum hinsichtlich der Gesamtzahl der E/A-Punkte, des Verhältnisses von Eingangs- zu Ausgangspunkten und der Vielfalt der verfügbaren E/A-Module. Darüber hinaus erleichtert es die Wartung und wird typischerweise in komplexeren Steuerungssystemen eingesetzt.
Installationsmethoden
Die Installationsmethoden für SPS-Systeme können grob in drei Kategorien eingeteilt werden: zentralisiert, Remote-I/O und verteilt (einschließlich eines Netzwerks aus mehreren SPS).
Die zentralisierte Methode erfordert keine zusätzliche Hardware zum Antrieb von Remote-I/O-Einheiten, was zu schnelleren Systemreaktionszeiten und geringeren Kosten führt. Die Remote-I/O-Methode eignet sich gut-für große-Systeme, bei denen die gesteuerten Geräte geografisch verteilt sind; Remote-I/O-Einheiten können in unmittelbarer Nähe der Feldgeräte verteilt und installiert werden, wodurch die Verkabelungslängen minimiert werden. -Dieser Ansatz erfordert jedoch die Hinzufügung dedizierter Treiber und Netzteile für die Remote-I/O-Einheiten. Die verteilte Methode-unter Einbeziehung eines Netzwerks mehrerer SPS-ist ideal für Szenarien, in denen mehrere Geräte eine unabhängige Steuerung erfordern, aber dennoch miteinander verbunden bleiben müssen; Dieser Ansatz ermöglicht die Verwendung kleinerer, kompakter SPS, erfordert jedoch die Einbeziehung zusätzlicher Kommunikationsmodule.
Funktionale Anforderungen
Typischerweise bieten kleine SPSen (Einstiegsebene) Kernfunktionen wie logische Operationen, Timing und Zählen. Diese Fähigkeiten reichen aus, um die Anforderungen von Geräten zu erfüllen, die ausschließlich auf diskreter (Ein/Aus-)Steuerung beruhen.
Für Systeme, in denen die diskrete Steuerung vorherrscht, aber durch eine begrenzte Anzahl analoger Regelkreise ergänzt wird, kann man eine erweiterte Einstiegs-SPS wählen, die Analog-zu-Digital- (A/D) und Digital-zu-Analog-Umwandlungseinheiten (D/A) aufnehmen kann und über zusätzliche Funktionen wie grundlegende arithmetische Operationen (Addition und Subtraktion) und Datenübertragungsfunktionen verfügt. Für Steuerungsaufgaben mit größerer Komplexität-insbesondere solche, die PID-Berechnungen, Regelungen mit geschlossenem Regelkreis, Netzwerkkommunikation und ähnliche Funktionen erfordern-sollte die Auswahl einer Mittel-- oder High-End-SPS durch die Größe und Komplexität des Steuerungssystems bestimmt werden. Da Mittelklasse- und High-End-SPS jedoch relativ teuer sind, werden sie typischerweise in großen Prozesssteuerungsumgebungen und verteilten Steuerungssystemen eingesetzt.
Reaktionsgeschwindigkeit
SPS sind Mehrzwecksteuerungen, die für die industrielle Automatisierung entwickelt wurden. Im Allgemeinen reichen die Reaktionsgeschwindigkeiten von SPSen über verschiedene Ebenen hinweg aus, um die Anforderungen innerhalb ihrer beabsichtigten Anwendungsbereiche zu erfüllen. Wenn eine SPS jedoch außerhalb ihres Standardumfangs eingesetzt werden soll oder bestimmte Funktionen oder Signale besondere Geschwindigkeitsanforderungen stellen, muss die Reaktionsgeschwindigkeit der SPS sorgfältig bewertet werden. In solchen Fällen könnte man sich für eine SPS mit Hochgeschwindigkeits-E/A-Verarbeitungsfunktionen entscheiden oder ein Modell wählen, das schnell reagierende Module und Interrupt-Eingangsmodule unterstützt.
Zuverlässigkeit
Für die meisten allgemeinen Systeme ist die inhärente Zuverlässigkeit einer SPS völlig ausreichend. Bei Systemen, bei denen die Anforderungen an die Zuverlässigkeit besonders streng sind, empfiehlt es sich jedoch, die Implementierung eines redundanten Systems oder eines Hot-{1}}Standby-Systems in Betracht zu ziehen.
Standardisierung von Modellen
Innerhalb eines einzelnen Unternehmens sollten alle Anstrengungen unternommen werden, um die verwendeten SPS-Modelle zu standardisieren. Dieser Ansatz befasst sich mit drei Hauptüberlegungen:
1) Austauschbarkeit: Standardisierte Modelle ermöglichen die gegenseitige Sicherung ihrer Module und vereinfachen so die Beschaffung und Verwaltung von Ersatzteilen.
2) Technische Kompetenz: Mit standardisierten Modellen bleiben Funktionen und Betriebsabläufe konsistent, was die technische Ausbildung erleichtert und zur allgemeinen Verbesserung der technischen Kompetenz beiträgt.
3) Systemintegration: Standardisierte Modelle stellen die Kompatibilität zwischen Peripheriegeräten sicher und ermöglichen die gemeinsame Nutzung von Ressourcen; Dies erleichtert die Netzwerkkommunikation und ermöglicht in Verbindung mit einem Host-Computer den einfachen Aufbau eines mehrstufigen verteilten Steuerungssystems.