Steuerungssystem (SPS/Industrie-PC)

Das Steuerungssystem dient als zentrale Verarbeitungseinheit der automatisierten Zellsortierstation und führt programmierte Logik aus, um mechanische Bewegungen, Sensoreingänge, Sortierentscheidungen und Datenprotokollierung zu koordinieren. Es gewährleistet präzise Zeitsteuerung, Synchronisation zwischen Komponenten und Echtzeitüberwachung des gesamten Sortierprozesses. Das System umfasst typischerweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder einen Industrie-PC sowie Ein-/Ausgangsmodule (I/O), Kommunikationsschnittstellen und eine Stromversorgung. Es empfängt Signale von Sensoren wie Vision-Systemen und Näherungssensoren, verarbeitet diese gemäß benutzerdefinierter Logik (z. B. Kontaktplan, strukturierter Text oder Funktionsblockdiagramm) und sendet Befehle an Aktuatoren wie Motoren, Ventile und Magnetspulen, um Sortiervorgänge auszuführen. Industrie-PCs können übergeordnete Steuerungsalgorithmen und Software für die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) ausführen. Zu den wichtigsten Parametern gehören eine Nennspannung von 24 V DC ±10 % gemäß IEC 61131-2, eine Leistungsaufnahme von 50–200 W, ein Programmspeicher von 1–8 MB und eine Zykluszeit von 1–10 ms pro 1k Anweisungen. Digitale Ein- und Ausgänge umfassen jeweils 16–64 Kanäle, analoge Eingänge 4–16 Kanäle, und die Kommunikationsschnittstellen umfassen Ethernet, PROFIBUS und RS-485 gemäß IEC 61158. Die Betriebstemperatur beträgt 0–55 °C, die Lagertemperatur -40–85 °C, die relative Luftfeuchtigkeit 5–95 % ohne Kondensation und die Schutzart IP20–IP65 gemäß IEC 60529. Die Abmessungen betragen ungefähr 120 x 90 x 75 mm, das Gewicht 0,5–2,0 kg. Diese Werte sind typische Referenzbereiche und müssen für das spezifische Modell und die Anwendung mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten verifiziert werden. Das Steuerungssystem ist eine Komponente der Sortierstation und kein eigenständiges Produkt; seine Konfiguration hängt von der Anzahl der I/O-Punkte, den Kommunikationsanforderungen und der Komplexität des Sortieralgorithmus ab.

Das System arbeitet, indem es Eingangssignale von Sensoren (z. B. Vision-Systemen, Näherungssensoren) empfängt, diese durch programmierte Logik (Kontaktplan, strukturierter Text oder Funktionsblockdiagramm) verarbeitet und Ausgangsbefehle an Aktuatoren (Motoren, Ventile, Magnetspulen) sendet, um Sortiervorgänge auszuführen. Industrie-PCs können übergeordnete Steuerungsalgorithmen und HMI-Software ausführen. Die SPS oder der Industrie-PC scannt kontinuierlich Eingänge, führt das Steuerungsprogramm aus und aktualisiert Ausgänge in zyklischer Weise. Die Zykluszeit bestimmt die Reaktionsgeschwindigkeit, die für Hochgeschwindigkeitssortierung entscheidend ist. Kommunikationsschnittstellen ermöglichen die Integration mit HMI, SCADA und anderen Systemen. Das System muss innerhalb der angegebenen Umgebungsgrenzen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) und elektrischen Nennwerte betrieben werden, um eine zuverlässige Leistung zu gewährleisten.