Die SPS-Steuerung

Die wichtigsten Merkmale einer SPS-Steuerung sind die folgenden:

• Spezielle Ein- und Ausgänge – SPS besitzen an den Eingängen Sensoren und Schalter, die Signale empfangen. An den Ausgängen werden hingegen Aktoren wie Motoren oder Relais gesteuert.
• Programmierbarkeit – SPS sind programmierbar, was es den Bedienern ermöglicht, benutzerdefinierte Steuerungssequenzen zu gestalten. Die Programmierung wird mit Hilfe einer Kontaktplan-Logik vorgenommen, wie man sie von Logikdiagrammen her kennt.
• Modularität – Diese Verknüpfungssteuerungen sind modular angelegt und können je nach Anwendung beliebig erweitert und geändert werden, ob digital oder festverdrahtet. Es lassen sich z. B. ohne negative Beeinflussung weitere Module hinzufügen oder die Programme aktualisieren.
• Echtzeitbetrieb – Das SPS arbeitet in Echtzeit, was bedeutet, dass die Steuerungslogik nur mit geringen Verzögerungen auf das Eingangs- oder Ausgangssignal reagiert. Damit werden industrielle Prozesse umgehend und schnell ausgeführt.
• Interne Fehlerdiagnosen – Die Systeme erkennen Fehler im System schnell und stellen daraufhin die entsprechenden Diagnoseinformationen bereit. Damit können umgehende Reparaturen oder Wartungen vorgenommen werden.

SPS-Steuerungen existieren in verschiedenen Ausführungen für spezifische Anwendungen, Branchen und Einsatzorte. Zu den wichtigsten Arten gehören:

• Kompakte SPS – Dieses kleine und kompakte Gerät ist mit weniger Schnittstellen und Funktionen ausgestattet. Sie wird meistens für einfache Steuerungen eingesetzt sowie bei eingeschränkten Platzverhältnissen oder im mobilen Einsatz.
• Erweiterbare SPS – Diese höchst modulare SPS-Version kann einfach erweitert werden, z. B. durch zusätzliche E/A-Module. Damit eignet sich diese Ausführung für Anwendungen, die im Laufe der Zeit ausgebaut oder geändert werden.
• Chassis -basierte SPS – Hier sind eine Zentraleinheit (CPU) und ein separates Chassis die besonderen Merkmale. Dieses Design bietet mehr Flexibilität bei den Konfigurationen und kann auf weitere Schnittstelle oder angeschlossene Geräte ausgebaut werden.
• Motion-Control-SPS – Die SPS sind auf Anwendungen mit schnellen und präzisen Bewegungssteuerung ausgerichtet, z. B. für Industrieroboter oder anspruchsvolle Fertigungsmaschinen. Gerade für die Steuerung von Servoantrieben und stark bewegungsbezogenen Produktionsprozessen kommt diese SPS zum Einsatz.
• Sicherheits-SPS – Der Fokus dieser SPS liegt auf der Einhaltung strenger Sicherheitsstandards, bei denen die Sicherheit von Personal und Ausrüstungen sehr wichtig ist. Sie steuert vor allem anspruchsvolle Sicherheitsmechanismen in der Fertigung.

Die Wahl der SPS-Steuerung hängt von vielen Faktoren ab. Das beginnt bei der Industriebranche und führt über die Komplexität der Anwenderprogramme und die Rechenleistungen bis zur Vielzahl der verbundenen Geräte.

Eine SPS-Steuerung hat zahlreiche Vorteile in industriellen Umgebungen. Die wichtigsten davon sind die folgenden:

• Hohe Flexibilität – Durch die Programmierbarkeit ist die SPS sehr flexibel und skalierbar und kann schnell an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Die dazugehörigen Programmiersprachen sind intuitiv und lassen sich einfach ändern oder aktualisieren.
• Große Modularität – Die SPS-Systeme sind modular konzipiert und lassen sich beliebig erweitern oder ausbauen. Die Ein- und Ausgabemodule können nach Bedarf aufgerüstet oder ausgetauscht werden. Damit sind diese Systeme auch für Anwendungen unterschiedlicher Größen und Ausführungen geeignet.
• Echtzeitsteuerung – Durch die Echtzeitsteuerung wird die Steuerungslogik zeitnah und präzise ausgeführt. Damit werden sehr zuverlässige Messwerte gewährleistet. Gerade bei Fertigungsprozessen mit einem engen Timing und hohen Synchronisierungswerten ist dieser Faktor unerlässlich.
• Hohe Belastbarkeit – Auch für den Einsatz in rauen Industrieumgebungen kann eine SPS-Steuerung zuverlässig und belastbar eingesetzt werden und liefert präzise Ergebnisse. Die Systeme sind u. a. resistent gegen Vibrationen, Hitze, Feuchtigkeit und regelmäßige Temperaturschwankungen. Auch elektromagnetische Störungen trotzt das System konsequent.
• Zuverlässige Eigendiagnosen – Viele SPS besitzen integrierte Fehlererkennungsfunktionen, mit denen Störungen und Abweichungen im Steuerungssystem schnell erkannt und behoben werden können. Das unterstützt das Bedien- und Wartungspersonal umfassend und hilft bei der Reduzierung von Ausfallzeiten.
• Kosteneffiziente Lösungen – Im Vergleich zu relais-basierten Steuerungen ist die SPS-Steuerung eine preiswerte Lösung. Auch etwaige Erweiterungen und Änderungen im System können kostensparend durchgeführt werden.

Auch wenn es SPS-Steuerungen in vielseitigen Ausführungen gibt, umfassen der Aufbau und die Programmierung einige gemeinsame Faktoren:

Die Hardware-Komponenten:

• CPU – Eine SPS umfasst eine Zentraleinheit (CPU), die die programmierte Logik, also das Steuerungsprogramm, verarbeitet und die Aufgaben ausführt.
• Eingabemodule – Diese Module sind die Schnittstelle zu Sensoren und anderen Geräten, über die die Signale aus der Umgebung empfangen werden.
• Ausgangsmodule – Hierüber werden physikalische Prozesse zu den Aktoren oder anderen Geräten weitergegeben.
• Anschlüsse – Die Ein- und Ausgänge des Systems werden über Klemmenblöcke mit der SPS verbunden.

Die Software-Komponenten:

• Programmiersoftware – Die SPS-Steuerung wird über eine spezielle Software programmiert, die der jeweilige Hersteller des Systems liefert. Diese kann von den Bedienern beliebig skaliert und erweitert werden.
• Programmierlogik – Die Entwickler und Programmierer gestalten die gewünschte Steuerungslogik, die die Automatisierungsprozesse umsetzt und kontrolliert.

Überwachungsfunktionen – Zur Software einer speicherprogrammierbaren Steuerung gehört auch eine Überwachungsfunktion, um den Status der Ein- und Ausgänge präzise anzuzeigen und zu visualisieren. Dies erleichtert nicht nur eventuelle Updates, sondern auch die Wartungsarbeiten im System.

SPS-Steuerungssysteme werden in verschiedenen Branchen und Aufgabenbereichen eingesetzt, bei denen die Prozesse automatisiert sind. Außerdem spielen sie eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Effizienz und der Überwachung von Industrieanlagen.

Insgesamt betrachtet sind SPS-Steuerungen unerlässlich bei den meisten industriellen Prozessen, bei denen präzise Zeitabläufe und die Koordination unterschiedlicher, miteinander verbundener Geräte und Maschinen für den Betrieb entscheidend sind.

SPS-Steuerungen werden in den zahlreichen industriellen Funktionen und Branchen eingesetzt, bei denen präzise Abläufe, Überwachungen und Automatisierungen entscheidend sind:

• Herstellung – In der Fertigung kommen SPS-Steuerungen vor allem bei Montagelinien, in der Logistik und in der Qualitätskontrolle zum Einsatz. Gerade bei komplexen Abläufen übernehmen die Steuerungen eine wichtige Kontrollinstanz.
• Steuerung von Maschinen – Dabei können sowohl einzelne Maschinen als auch komplexe Maschinengruppen gesteuert werden, z. B. in der Druck- und Verpackungsbranche. Hier werden primär die Geschwindigkeiten und die Bewegungen koordiniert.
• Energieproduktion – In diesen Bereichen finden sich die SPS oftmals bei chemischen Produktionen, Raffinerien und der Wasseraufbereitung. Dabei werden Parameter wie Temperaturen, Druckwerte und Füllstände überwacht.
• Überwachung von Gebäuden – In Gebäuden wie Gewerbeanlagen, Krankenhäusern, Bahnhöfen und Flughäfen werden von der SPS z. B. Heizungen, Lüftungen, Klimaanlagen, Beleuchtungen und Sicherheitssysteme kontrolliert.
• Nahrungsmittel- und Getränkeproduktion – In diesem wichtigen Bereich dient die SPS u. a. den Mischabläufen von Lebensmitteln, Kochvorgängen, Abfüllungen und Verpackungen.

Nicht nur in der gegenwärtigen Industrie, auch in den Konzepten für die Gestaltung einer neuen, nachhaltigen Industrie der Zukunft spielen SPS-Steuerungen eine entscheidende Rolle. Durch fortschrittliche Algorithmen werden z. B. ganze Abläufe optimiert und der Energieverbrauch und die Abfälle reduziert.

Cloudbasierte Dienste werden weiter in SPS-Steuerungen integriert und bieten damit neue Dimensionen der Fernüberwachung, Wartungsmöglichkeiten und präzise und zeitnahe Datenanalysen.

Durch eine erweiterte Konnektivität werden Steuerungen und Datenspeicherungen weitläufiger verteilt und können sich über mehrere Einheiten und Standorte erstrecken.

Mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) werden intuitive und benutzerfreundliche Schnittstellen entwickelt und per Touch-Displays oder Gestenerkennung neue, schnellere und sichere Interaktionen zwischen Menschen und Maschinen ermöglicht.

Auch für die Nachhaltigkeit in der Industrie kommen verbindungsprogrammierte Steuerungen zum Einsatz. Sie unterstützen die Produktion durch umweltfreundliche Fertigungen und die Einhaltung strenger Umweltnormen.

Die Zukunft der SPS-Steuerungen ist dynamisch und fortschrittlich, und ihr Einsatz wird sich in den kommenden Jahren sicherlich noch verbreiten. Mit zunehmender Digitalisierung und Automatisierung werden sich auch die SPS weiterentwickeln und ein wichtiger Faktor bei der Gestaltung der vernetzten Fabriken der Zukunft in der Industrie 4.0 sein. Sehen Sie sich die Produkte und Lösungen an, die RS für SPS-Steuerungen bereithält.