Technische Definition
Ein SPS-Prozessormodul ist die zentrale Rechenkomponente in einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS). Es ist verantwortlich für die Ausführung der benutzerprogrammierten Steuerlogik (z. B. Kontaktplan, Funktionsbausteinsprache, strukturierter Text), die Verarbeitung von Eingangssignalen von Sensoren und Geräten, die Durchführung von Berechnungen und Datenverarbeitung sowie die Erzeugung von Ausgangssignalen zur Steuerung von Aktoren, Motoren, Ventilen und anderen industriellen Geräten. Es verwaltet den Scan-Zyklus, die Kommunikation mit anderen Modulen (E/A, Kommunikation, Sonderfunktionen) und die Systemdiagnose. Das Modul enthält typischerweise einen Mikroprozessor, Speicher für Betriebssystem und Benutzerprogramm sowie Kommunikationsschnittstellen. Es arbeitet nach dem Prinzip des zyklischen Scans: Einlesen der Eingangszustände, Ausführen des Programms, Aktualisieren der Ausgänge und Durchführen von Wartungsaufgaben. Zu den wichtigsten Parametern gehören Verarbeitungsgeschwindigkeit (0,01–0,1 ms/Schritt), Programmspeicher (64–512 KB), Datenspeicher (32–256 KB), digitale E/A-Punkte (16–1024), analoge E/A-Kanäle (4–64), Versorgungsspannung (24 V DC ±10 %), Leistungsaufnahme (5–20 W), Betriebstemperatur (-40 bis 85 °C), Lagertemperatur (-40 bis 85 °C), relative Luftfeuchtigkeit (5–95 % nicht kondensierend), Schutzart (IP20–IP65), Kommunikationsports (1–4), Abmessungen (100–200 x 100–150 x 50–100 mm) und Gewicht (0,5–2,0 kg). Diese Werte sind Referenzbereiche; die tatsächlichen Spezifikationen des Modells sind mit dem Hersteller zu verifizieren. Das Modul ist typischerweise in einem Kunststoff-/Verbundstoffgehäuse mit einer Leiterplatte und elektronischen Bauteilen untergebracht. Es ist für industrielle Umgebungen ausgelegt und kann Normen wie IEC 61131-3 für Programmiersprachen, IEC 61131-2 für Versorgungsspannung, IEC 60068-2-1/2 für Temperaturprüfungen und IEC 60529 für Schutzarten entsprechen. Die Konformität ist mit dem Lieferanten zu bestätigen.
Funktionsprinzip
Das Prozessormodul arbeitet nach dem Prinzip des zyklischen Scans. Jeder Scan-Zyklus besteht aus: 1) Einlesen des Status aller Eingangsmodule und Speichern der Daten in einer Eingangsabbildtabelle. 2) Sequentielles Ausführen der Benutzerprogrammlogik unter Verwendung der Eingangsabbilddaten und des internen Speichers, um die Steuerlogik zu lösen und eine Ausgangsabbildtabelle zu aktualisieren. 3) Schreiben der Zustände der Ausgangsabbildtabelle auf die physischen Ausgangsmodule. 4) Durchführen von Wartungsaufgaben wie Kommunikation, Selbstdiagnose und Aktualisierung des Systemstatus. Es enthält einen Mikroprozessor, Speicher (für Betriebssystem, Benutzerprogramm und Daten) und Kommunikationsschnittstellen.
