Jede speicherprogrammierbare Steuerung muss über eine Möglichkeit verfügen, Signale von realen Sensoren wie Schaltern und Encodern zu empfangen und zu interpretieren und außerdem in der Lage sein, reale Steuerelemente wie Magnetspulen, Ventile und Motoren zu steuern.
Dies wird allgemein als Eingabe-/Ausgabe- oder E/A-Fähigkeit bezeichnet. Monolithische („Brick-“) SPS haben eine feste Menge an E/A-Fähigkeiten in die Einheit eingebaut, während modulare („Rack-“) SPS einzelne Leiterplattenkarten verwenden, um kundenspezifische E/A-Fähigkeiten bereitzustellen.
SPS-Eingabe-/Ausgabemodule
Die Verwendung austauschbarer E/A-Karten anstelle eines monolithischen SPS-Designs bietet zahlreiche Vorteile.
Der erste und offensichtlichste Vorteil ist die Tatsache, dass einzelne E/A-Karten im Falle eines Ausfalls leicht ausgetauscht werden können, ohne dass die gesamte SPS ausgetauscht werden muss.
Für benutzerdefinierte Anwendungen können bestimmte E/A-Karten ausgewählt werden, wobei diskrete Karten für Anwendungen mit vielen Ein-/Aus-Eingängen und -Ausgängen bevorzugt werden oder analoge Karten für Anwendungen mit vielen 4-20 mA- und ähnlichen Signalen bevorzugt werden.
Einige SPS bieten sogar die Funktion von Hot-Swap-Karten, d. h. jede Karte kann entfernt und durch eine neue ersetzt werden, ohne dass die Stromversorgung des SPS-Prozessors und des Racks unterbrochen werden muss.
Bitte beachten Sie, dass nicht davon ausgegangen werden sollte, dass jedes System über Hot-Swap-Karten verfügt, denn wenn Sie versuchen, eine Karte „live“ in einem System ohne diese Funktion auszutauschen, laufen Sie Gefahr, die Karte und/oder den Rest der Einheit, an die sie angeschlossen ist, zu beschädigen!
Einige SPS können an prozessorlose Remote-Racks angeschlossen werden, die mit zusätzlichen E/A-Karten oder -Modulen gefüllt sind, wodurch die Anzahl der E/A-Kanäle über die Kapazität der Basiseinheit hinaus erhöht werden kann.
Die Verbindung von der Host-SPS zu Remote-E/A-Racks erfolgt normalerweise in Form eines speziellen digitalen Netzwerks, das eine große physische Distanz überbrücken kann:
Eine alternative Methode zur Systemerweiterung besteht darin, mehrere SPS miteinander zu vernetzen, wobei jede SPS über ihr eigenes Rack und ihren eigenen Prozessor verfügt.
Mithilfe von Kommunikationsanweisungen kann eine SPS so programmiert werden, dass sie Daten von einer anderen SPS liest und/oder in diese schreibt, wobei die andere SPS effektiv als Erweiterung ihrer eigenen E/A verwendet wird.
Obwohl diese Methode teurer ist als Remote-E/A (wo die Remote-Racks keine eigenen dedizierten Prozessoren haben), bietet sie die Möglichkeit einer eigenständigen Steuerung für den Fall, dass die Netzwerkverbindung zwischen den SPS-Prozessoren unterbrochen wird.
Die Eingabe-/Ausgabefunktion für speicherprogrammierbare Steuerungen gibt es in drei grundlegenden Varianten: diskret, analog und Netzwerk.