Schritt für Schritt: Die wichtigsten Schritte und Abläufe beim PLC-Programmieren für Anfänger

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Die Schritte der wissenschaftlichen PLC-Programmierung sind eigentlich sehr einfach, doch die meisten Ingenieure betrachten sie als einfach und übersehen viele Details. Die Vernachlässigung von Details wird unweigerlich später zu Problemen führen. Um zukünftige Probleme zu vermeiden, muss man sich unbedingt an die Regeln halten. Ohne Regeln funktioniert nichts – auch bei der PLC-Programmierung gibt es eigene Regeln. Erster Schritt: Lesen Sie die Produktbeschreibung. Die Produktbeschreibung zu lesen scheint ganz einfach zu sein – doch viele Ingenieure schaffen es nicht, dies zu tun. Man betrachtet diesen Schritt als Zeitverschwendung, man lernt das Gerät sogar nur durch Schulungen des Lieferanten kennen. Sorgfältiges Lesen der Anleitung ist der erste Schritt beim Programmieren. Zunächst muss man die Sicherheitsvorschriften lesen, um zu erfahren, welche Aktuatoren Schäden am Körper verursachen können, welche Aktuatoren am ehesten aufeinanderprallen und wie man im Falle von Gefahren vorgehen soll. All diese wichtigen Informationen finden sich in den Sicherheitsvorschriften. Warum sollte man sie also nicht lesen? Außerdem sind in der Anleitung die Eigenschaften jeder Komponente des Geräts sowie die Bedien- und Justiermethoden beschrieben. Ohne diese Informationen kann das Gerät nicht funktionieren – selbst wenn das Programm korrekt ist –, wenn die Komponenten nicht richtig justiert sind. Außerdem sind alle Schaltpläne, Steuerungspläne und Montagepläne im Handbuch enthalten. Ohne es zu lesen, weiß man nicht, welche Modifikationen an den einzelnen Komponenten vorgenommen werden können. Zweiter Schritt: Überprüfen Sie gemäß der Anleitung die I/O-Eingänge – im Volksmund auch „Punkte setzen“ genannt. Es gibt viele Methoden, um I/O zu überprüfen, aber man muss unbedingt die in der Anleitung angegebenen Adressen nacheinander überprüfen – und das nur unter absolut sicheren Bedingungen. Bei der Überprüfung der Eingangspunkte sind die üblichen Eingangssignale in der Regel verschiedene Sensoren, wie Kapazitiv-, Induktiv-, Foto-, Piezoelektrische-, Ultraschall-, Magnetfeld- sowie Streckensensoren. Die Überprüfung dieser Komponenten ist recht einfach: Man platziert das Bauteil entsprechend den Anweisungen auf der Arbeitsstation oder bewegt den Aktuator, um zu überprüfen, ob der Sensor Signale sendet. Natürlich können die Methoden zur Überprüfung unterschiedlicher Geräte unterschiedlich sein – das hängt von den konkreten Umständen ab. Aber bei der Überprüfung des Ausgangssignals muss man besonders vorsichtig sein. Bei elektrisch angetriebenen Produkten muss der Antrieb des Aktors unter sicheren Bedingungen mit Strom versorgt werden – insbesondere, um sicherzustellen, dass es zu keinen Kollisionen kommt. Dabei muss überprüft werden, ob der Aktor sich bewegen kann. Sind es hydraulische oder pneumatische Aktuatoren, so wird der Umrichterventil ebenfalls unter sicheren Bedingungen manuell mit Strom versorgt, um so den Aktuator zu steuern. Beim Überprüfen der Ausgangssignale muss unabhängig von der Antriebsart des Aktors stets gemäß den Angaben im Bedienhandbuch zunächst die Sicherheit von Gerät und Personen gewährleistet werden. Es ist zu beachten, dass nicht alle Aktoren von Geräten mit Strom versorgt getestet werden können; daher können manche Ausgangssignale manuell nicht überprüft werden. Egal ob es sich um Eingangs- oder Ausgabegeräte handelt: Wenn der Sensor ein Signal sendet oder die Antriebseinheit des Aktors mit Strom versorgt wird, muss gleichzeitig überprüft werden, ob auch die Leuchtdioden der I/O-Module im PLC leuchten. In vielen Geräten werden die Eingangs- und Ausgangssignale über Steckverbinder mit dem PLC verbunden. Manchmal leuchten die Anzeigelampen der Steckverbinder, doch das garantiert nicht, dass bei einem Unterbruch in den Verbindungsleitungen die entsprechende Adresse am PLC keine Signale erhält. Darauf muss besonders geachtet werden. Nach der Messung der Eingangs- und Ausgangssignale muss gleichzeitig die Adresse der Messung aufgezeichnet werden, um sicherzustellen, dass die Signaladresse mit den Angaben in der Bedienanleitung übereinstimmt. Falls es Unterschiede gibt, messen Sie die Geräte-Adresse erneut. Wenn die Messungen weiterhin nicht übereinstimmen, wenden Sie sich zunächst an den Hersteller des Geräts – schließlich kann man zu diesem Zeitpunkt nicht sicher sein, dass die vom Hersteller angegebene Adresse korrekt ist. Dritter Schritt: Öffnen Sie die Programmiersoftware, konfigurieren Sie die Hardware und tragen Sie die I/O-Adressen in die Symboltabelle ein. Verschiedene PLCs verwenden unterschiedliche Programmiersoftware. Aber für jede Art von Software ist der erste Schritt vor dem Programmieren die Hardware-Konfiguration – es wird eine Hardwarekonfiguration sowie die entsprechende Kommunikationskonfiguration entsprechend dem tatsächlichen Typ des PLC erstellt. Nach Abschluss der Hardwarekonfiguration werden die zuvor auf Papier notierten I/O-Adressen in den Symboltabellen der Software eingetragen. Aufgrund unterschiedlicher Software kann die Definition des Symboltabellen unterschiedlich sein, aber alle gängigen Softwareversionen verfügen über diese Funktion – dieser Schritt ist von entscheidender Bedeutung. Bei der Erstellung der Symboltabelle sollten nicht nur die absoluten Adressen der Eingänge und Ausgänge des Geräts korrekt angegeben werden, sondern es ist auch ratsam, jedem Adress eine Bezeichnung zu geben und Anmerkungen hinzuzufügen. Das macht die spätere Programmierung erheblich einfacher. Es ist nicht notwendig, bei der Programmierung jedes Mal die absolute Adresse abzufragen – es reicht aus, den benannten Namen einzugeben. Natürlich hängt das auch davon ab, ob die Software diese Funktion besitzt. Schritt vier: Zeichnen Sie ein Ablaufdiagramm des Programms. Bevor man mit dem Programmieren beginnt, muss unbedingt ein Ablaufdiagramm des Programms auf Papier gezeichnet werden. Ein vollständiges Programm sollte Bestandteile wie das Hauptprogramm, das Stoppprogramm, das Notstoppprogramm sowie das Reset-Programm enthalten. Wenn die Software es zulässt, sollten die einzelnen Programme in Form von „Blöcken“ geschrieben werden – also ist jedes Programm ein solcher Block. Schließlich können die einzelnen Blöcke je nach Bedarf aufgerufen werden. Das, wofür PLC am besten geeignet ist, ist die Steuerung von sequenziellen Abläufen. Im Rahmen der sequenziellen Steuerung ist der Hauptablauf das Wichtigste – es muss sichergestellt werden, dass der festgelegte Ablauf korrekt ist. Dabei sollte man den Entwurf sorgfältig überprüfen. Wenn es Probleme mit dem Hauptprozess gibt, kann es nach der Ausführung des Programms durch den PLC zu Kollisionen kommen, wodurch die Ausrüstung beschädigt werden oder Menschen in Gefahr geraten können. Schritt 5: Programmierung in der Software. Sobald sichergestellt ist, dass der Hauptablauf kein Problem aufweist, kann mit der Programmierung in der Software begonnen werden. Außerdem muss man auf die Richtigkeit der Stop-, Notstopp- und Reset-Vorgänge achten, insbesondere auf die Stop- und Notstopp-Vorgänge. Es handelt sich dabei um die wichtigsten Vorgänge, die für die Sicherheit von Menschen und Geräten von entscheidender Bedeutung sind – sie dürfen auf keinen Fall vernachlässigt werden. Es muss unbedingt gewährleistet werden, dass das Gerät unter allen Umständen, sobald ein Stopp- oder Notstoppvorgang ausgelöst wird, keinerlei Schäden an Personen verursacht. Die Benutzerprogramme eines PLC werden von den Entwicklern entsprechend den Anforderungen an die Prozesssteuerung des Steuerungssystems mithilfe der Programmiersprache des PLC entwickelt. In den von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission festgelegten Standards für Programmiersprachen zur Steuerung von Industrierobotern (IEC 1131-3) werden die Programmiersprachen für PLCs in die Schaltplan-Sprache (LD), die Instruktionstabelle-Sprache (IL), die Funktionsblöcken-Sprache (FBD), die sequenzielle Funktionsdiagrammsprache (SFC) sowie die strukturierte Textsprache (ST) eingeteilt. PLC-Programmierer sollten in der Lage sein, eine oder mehrere dieser fünf Programmiersprachen fließend zu beherrschen. Schritt 6: Programmverfeinerung Bei der Programmverfeinerung lässt sich dieser Schritt in zwei Aspekte unterteilen: 1. Wenn die Bedingungen es zulassen oder Ihre logischen Fähigkeiten besonders stark sind, kann man zunächst die Simulationsfunktionen der Software nutzen, um Tests durchzuführen. Allerdings sind viele komplexe Programme so schwierig, dass man mit Hilfe der Software nicht immer erkennen kann, ob das Programm korrekt funktioniert. 2. Laden Sie das Programm auf den PLC herunter, um eine Online-Abstimmung durchzuführen. Wenn das Gerät sich nicht bewegt oder es zu Fehlern bei der Bedienung kommt, sollte man zunächst den Programmcode nicht ändern. Wahrscheinlich sind die Sensoren nicht richtig eingestellt. Erst wenn man sicher ist, dass die Sensoren in Ordnung sind, sollte man den Programmcode anpassen. Schritt 7: Nach Abschluss der Fehlerbehebung wird das Programm erneut bearbeitet. Im Rahmen der Fehlerbehebung im vorherigen Schritt wurden Änderungen am Programm vorgenommen. Deshalb muss das Programm erneut vollständig überprüft oder bearbeitet werden, bevor es schließlich in den PLC hochgeladen wird. Schritt 8: Programm speichern Bei diesem Schritt ist es wichtig, darauf zu achten, wo das Programm gespeichert werden soll PC-Festplatte? Flash-Speichergeräte? USB-Stick? Natürlich ist das alles nicht möglich – alle diese Speichergeräte können mit Viren infiziert werden. Daher muss und kann das Programm nur auf eine CD gebrannt werden. Und es gibt noch eine Frage: Welches ist das Brennverfahren? Zuvor haben wir das endgültig getestete und angepasste Programm bereits auf den PLC heruntergeladen. Wenn der PLC das Programm ohne Fehler ausführt, wird es anschließend auf den PC hochgeladen und auf eine CD gebrannt. Alles das dient der Sicherheit. Schritt 9: Bericht ausfüllen Nach der Programmierung sollte ein abschließender Debugging-Bericht erstellt werden, in dem alle aufgetretenen Probleme sowie die schwierigen Aspekte des Programms einzeln aufgeführt werden. Denn nach längerer Zeit wird man selbst auch einige der Techniken des Programms vergessen, und es erleichtert außerdem anderen Kollegen, das von einem geschriebene Programm zu verstehen.