SPS Steuerung Hersteller

Eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), international als Programmable Logic Controller (PLC) bezeichnet, ist eine industrielle Steuerungseinheit der Automatisierungstechnik. Sie bildet das Rückgrat moderner Industrieautomation, indem sie Sensorsignale erfasst, verarbeitet und daraus ein Ausgangssignal für Aktoren erzeugt. Die Elektronik ist für raue Umgebungen ausgelegt und unterstützt deterministische Abläufe der Steuerungstechnik.

Aufbau und zentrale Bauteile

Herzstück ist die Verarbeitungseinheit mit Prozessor, meist ein Mikrocontroller oder ein Industriecomputer. Ein kompaktes Betriebssystem koordiniert Scheduler, Speicher und Peripherietreiber. Programmspeicher und Datenspeicher halten Ablaufpläne, Variablen und Diagnosepuffer.

Eingangs- und Ausgangseinheiten umfassen digitale und analoge Baugruppen, inklusive Ausgabemodul und Ausgangskarte. Die Anbindung externer Geräte erfolgt über jede Schnittstelle zu Feldgeräten oder über ein Bussystem. Das Netzteil stabilisiert die Versorgung und schützt die Elektronik vor Spannungsschwankungen.

Im Schaltschrank enden Leitungen an Reihenklemme und Busklemme auf der Rückseite der Hutschiene. Die klare Verdrahtung erleichtert Wartung und Prüfschritte.

Zyklus, Datenpfad und Ablaufsteuerung

Die SPS arbeitet zyklisch: Eingänge werden gelesen, Operanden in der Logik verarbeitet und Ergebnisse als Aktorwerte ausgegeben. Merker-Bits und Datenbausteine puffern Zustände. Rechenoperation und Datenverarbeitung laufen deterministisch. Typische Zykluszeiten liegen zwischen 1 ms und 100 ms, abhängig von Programmlänge und Komplexität.

• Zykluszeit: 1–100 ms bei Standardanwendungen, schnellere Tasks für eng getaktete Abläufe.
• Programmspeicher: Von 512 KB bis über 100 MB je nach Gerätekategorie.
• I/O-Geschwindigkeit: Bit-Operationen unter 0,1 µs bei leistungsstarken CPUs.

Für Motion und Regelungen zählt jede Geschwindigkeit. Kurze Latenzen und deterministische Tasks sichern Positionierungen und Bahnverläufe. Eine Echtzeitanforderung ergibt sich aus Grenzwerten der Prozessphysik und der geforderten Leistungsfähigkeit.

Funktionen, Modifikation und Vernetzung

Neben klassischer Logik beherrscht die SPS Motion, Regelungstechnik und Protokollstacks für die Interaktion mit Robotern, Antrieben und Datenbanken. Programme lassen sich im laufenden Betrieb gezielt anpassen. Diese Modifikation wahrt Prozesskonsistenz ohne Stopp. Über abgesicherte Netze unterstützt die Steuerung Fernwartung und reduziert Ausfallzeiten sowie Anfahrvorgänge.

Standardisierte Protokolle integrieren die Steuerung in das übergeordnete Automatisierungssystem und binden Leitebene und MES-Ebene an. Die Interaktion zwischen Feld, Edge und Host erfolgt nachvollziehbar.

Praktische Einsatzbeispiele

In einer Fertigungslinie für Pressenteile synchronisiert die SPS Servoachsen, liest Drehgeber, berechnet Trajektorien und schaltet Vakuumgreifer. Kurze Zyklen sichern Wiederholgenauigkeit. Bei Störung führt die Diagnose einen definierten Stopp aus, protokolliert den Fehlerfall und ermöglicht eine gezielte Wiederanlaufstrategie.

In der Gebäudetechnik steuert das System Heizung, Lüftung und Klima, erfasst Raumfühler und setzt Schalter-Signale um. Historische Verdrahtungen mit Relais und Zeitrelais werden funktional ersetzt. Das vereinfacht den Arbeitsablauf und verbessert die Wartbarkeit gegenüber diskreter Elektrik.

In der Prozessautomatisierung regelt die Steuerung Reaktortemperaturen und Durchflüsse anhand analoger Eingänge. Grenzwerte und Alarme werden deterministisch ausgewertet. Die Auslegung stellt sicher, dass ein Fehlerfall nachvollziehbar erkannt und dokumentiert wird.

Auswahlkriterien und Dimensionierung

Die Wahl einer SPS Steuerung orientiert sich an der Steuerungsaufgabe: Anzahl und Art der I/Os, benötigte Rechenoperationen je Zyklus, Speicherbedarf, Kommunikationswege und die geforderte Skalierung. Ausbaumöglichkeiten und geplanter Lebenszyklus beeinflussen die Teuerung. Der Installationsaufwand ergibt sich aus Topologie, Schaltschrankgröße und Feldverdrahtung.

Wiederverwendbarkeit von Funktionsbausteinen, Testbarkeit und das eingesetzte Programmiergerät sind zentrale Faktoren. Normkonforme Sprachen nach IEC 61131‑3 und konsistente Bibliotheken beschleunigen die Umsetzung und stabilisieren die Automatisierungslösung.

SPS-Typen im Überblick

• Kompakt-SPS: Einzelgerät mit integrierter CPU und Netzteil, feste I/O, geeignet für kleine Aufgaben mit geringem Platzbedarf.
• Modulare SPS: Baugruppen auf Träger. CPU, I/O und Kommunikation frei kombinierbar und erweiterbar.
• PC-basierte SPS: Industrie-Computer mit Software-SPS, offen für IT-Dienste und Datenaustausch.

Systemintegration und Betrieb

Ein robustes Bussystem-Design, saubere Taktkonzepte und klare Namensräume minimieren Risiken. Für die Inbetriebnahme helfen strukturierte Tests, Versionierung und Simulation. Im Betrieb sorgen Zustandsmaschinen, Watchdogs und Pufferstrategien für reproduzierbare Interaktion mit Feldgeräten.

Dokumentierte Klemmenpläne der Rückseite, präzise Kanalbelegung und Lastberechnungen für das Netzteil vereinfachen Wartung. Zudem sichern Diagnosepuffer und Alarmklassen transparente Datenverarbeitung über den gesamten Lebenszyklus.

Anbieterlandschaft

Bekannte Hersteller sind Siemens, Rockwell Automation (Allen‑Bradley), Beckhoff Automation, Schneider Electric, Mitsubishi Electric, ABB, Omron, B&R, Phoenix Contact, Bosch Rexroth, Eaton, Fuji Electric, Wago und Keba. Die Wahl richtet sich nach bestehender Infrastruktur, benötigten Protokollen und Support im jeweiligen Marktumfeld.