SPS Grundlagen

Um mit mit einer SPS-Programmiersoftware wie z.B. mit SIMATIC Step7 programmieren zu können, werden allgemeine Grundkenntnisse auf dem Gebiet der Automatisierungstechnik vorausgesetzt. Weiterhin wird davon ausgegangen das der Leser Kenntnisse über die Verwendung von Computern bzw. PC-ähnlichen Arbeitsmitteln (Programmiergeräte etc.) besitzt und Erfahrungen im Umgang mit Betriebssystemen hat.

Aus unserem Leben ist das Zehnerzahlensystem, auch Dezimalsystem genannt, nicht mehr wegzudenken. Dieses Zahlensystem wurde vor mehr als 2500 Jahren von den Indern entwickelt. Die Inder erfanden auch die Zahl Null. Im Mittelalter lernten europäische Kaufleute dieses Zahlensystem beim Handel in den arabischen Ländern kennen und brachten es mit nach Europa. Daher werden die Ziffern von 0 bis 9 auch arabische Ziffern genannt. Durch die Verwendung dieser Ziffern stellt man Informationen dar die wir für unser Leben benötigen.

Zahlensysteme als SPS-Grundlagen
Zu den SPS-Grundlagen gehören die Zahlensysteme

Eine SPS aber kann nur Informationen mit zwei Zustandsmöglichkeiten verarbeiten, binäre Informationen. Die Logik für das binäre System ergibt sich dadurch, dass der Computer, eine SPS ist im Grunde nichts anderes, nur zwei Zustände erkennen kann. Entweder es fließt Strom oder es fließt kein Strom. Das System kann man auch auf das binäre System übertragen. Denn das binäre System kennt ebenfalls nur zwei Zustände. Diese binären Informationen werden in der Digitaltechnik mit Hilfe des Dualsystems dargestellt. Im Dualsystem gibt es nur zwei Ziffern, die "0" und die "1". Diese zwei Ziffern verbindet man in der Digitaltechnik mit Signalzuständen. Die "0" entspricht dem Signalzustand "AUS" und die "1" dem Signalzustand "EIN". Eine binäre Information hat diese zwei Zustände, "0" (AUS) oder "1" (EIN). Diese Information nennt man "Bit". Bit ist die Abkürzung von "Binary Digit" und heißt frei ins Deutsche übersetzt Signal (Digit) das zwei Zustände (binary, binär) haben kann. Das Bit ist die Einheit für ein binäres Signal und damit die kleinste informationstechnische Einheit. Informationen können aus mehreren Bit's bestehen. Besteht die Information aus 8 Bit's, dann spricht man von einem "Byte". Ein Byte ist die Einheit von 8 aufeinanderfolgenden bzw. zusammenhängenden Bit's. Komplexere Informationen werden mit 2 Byte oder 4 Byte dargestellt. Bei einer Informationsgröße die 2 Byte benötigt spricht man von einem Wort (im digitalen Sinn). Zwei Wörter ergeben wiederum ein Doppelwort. Das Doppelwort besteht also aus 2 Wörtern die 4 Byte enthalten und damit 32 Bit.

Dies ist wichtig zu wissen und zu verstehen um eine SPS programmieren zu können da es sonst bei der Programmierung zu Codierungsproblemen kommen kann. Eine speicherprogrammierbare Steuerung funktioniert nach den gleichen Prinzipien wie man es vom Computer her kennt. Daher gehören die Zahlensysteme wie das Dualsystem, Hexadezimalsystem oder der BCD-Code zu den SPS-Grundlagen. Ein SPS-Programmierer sollte sie kennen und beherrschen. Auch mit Dualzahlen kann man, wie man es von unserem Dezimalsystem her kennt, rechnen. Man kann Dualzahlen addierensubtrahierenmultiplizieren oder dividieren. Selbst gebrochene Dualzahlen kann man multiplizieren. Diese mathematischen Grundlagen zählen zu den SPS-Grundlagen, weil man so die Logik, quasi die "Denkweise" einer SPS, kennt. Und die Logik einer SPS ist im Grunde ziemlich einfach. Entweder Strom fließt oder nicht.

Die mathematischen Grundlagen sind auch deshalb wichtig, damit man die Datentypen versteht, mit denen eine SPS arbeitet. Beispielsweise benötigt man für ein binäres Signal nur ein Bit. Ein Bit reicht, um praktisch die Logik eines Schalters abzubilden. Aber wie verhält es sich, wenn man komplexe Datentypen wie beispielsweise die Uhrzeit, eine Füllmenge oder einen Zählerstand abbilden möchte. Hier benötigt man mehrere Bits, in 8 Bit zusammengefasst Bytes. Je komplexer und größer der Informationsgehalt einer Information ist, umso mehr Bits werden benötigt um diese im Computer abzubilden. Und der Begriff Informationstechnik wird mit der Computertechnik deshalb oft gleichgesetzt, weil der Mensch versucht, die Informationen die er aus der realen Welt kennt, im Computer abzubilden.