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SPS - Speicherprogrammierbare Steuerung

Speicherprogrammierbare Steuerungen, international als Programmable Logic Controller (PLC) bezeichnet, sind äußerst flexible elektrische Schaltzentralen für industrielle und gewerbliche Anwendungen. Sie kommen überall zum Einsatz, wenn umfangreiche und anpassbare elektrische Schaltaufgaben zu erstellen sind. SPS ersetzen die starren Relaisteuerungen, die auch als verbindungsprogrammierte oder fest verdrahtete Steuerungen bezeichnet werden. Da es speicherprogrammierbare Steuerungen in verschiedensten Leistungs- und Ausbaustufen gibt, reicht ihr Einsatzgebiet von der Aufzugsteuerung über die Automatisierungstechnik bis zur zentralen Gebäudeautomatisierung. Die Grenzen zu Kleinsteuerungen für spezielle Anwendungen einerseits und den Systemen der Prozess- und Gebäudeleittechnik andererseits sind fließend und nicht eindeutig bestimmbar.

Funktionsweise einer SPS

Wesentliches Kennzeichen einer SPS ist die zentrale Steuerung des Systems über einen Hauptprozessor. Auf diesem Hauptprozessor läuft eine Systemsoftware, die die grundlegenden internen Abläufe sicherstellt und die Anbindung der verschiedenen Schnittstellen organisiert. Für die gewünschte praktische Anwendung der SPS wird ein Ablaufprogramm mit der Schaltlogik benötigt. Über eine Programmierschnittstelle kann diese Anwendungssoftware in den Programmspeicher der SPS geladen werden.
Weitere wichtige Elemente einer SPS sind die Eingänge und Ausgänge. An den Eingängen sind Sensoren und Schaltelemente der zu steuernden Anlage angeschlossen, die den aktuellen Betriebszustand und Schaltbefehle an die SPS signalisieren. Im Betriebsmodus der SPS werden dann in Abhängigkeit von den Signalen an den Eingängen entsprechend der Anwendungslogik die Ausgänge durch die SPS angesteuert. An den Ausgängen sind direkt oder über Leistungsschütze Aktoren angeschlossen, die wiederum den Betriebszustand der Anlage in der gewünschten Form verändern.

Elemente einer SPS

Hauptprozessor

Je nach Systemvariante ist dieser

• eine eigenständige Baugruppe in einem modularen System
• ein Kompaktsystem mit integrierter Peripherie (Ein- und Ausgänge, Schnittstellen)
• eine Einbaukarte für den PC (Slot-SPS)
• virtuell eine Software für den PC (Soft-SPS)

Anwendungsprogramm

Das Anwendungsprogramm wird mittels Programmiergerät oder einer Programmiersoftware für den PC erstellt und dann über eine Schnittstelle der SPS in deren Programmspeicher geladen. Für die Programmierung gibt es verschiedene Softwaretools und Programmbibliotheken, die den Programmierer bei der Erstellung, Prüfung und Verwaltung der Programme unterstützen.

Eingänge

• digitale Eingänge für die Erfassung von Schaltzuständen
• analoge Eingänge für die Erfassung von analogen Sensordaten

Ausgänge

• digitale Ausgänge für Schaltbefehle
• analoge Ausgänge für kontinuierliche Stellwerte

Schnittstellen

Sie dienen der Vernetzung der SPS mit

• abgesetzter Peripherie (Feldbussystem)
• parallel arbeitenden SPS (horizontale Integration)
• übergeordneten Systemen der Prozessleittechnik (vertikale Integration)
• Programmier- und Analysewerkzeugen

Wann lohnt sich der Einsatz einer SPS?

Speicherprogrammierbare Steuerungen sind sehr flexibel in den Anwendungsmöglichkeiten. Sie kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn die Anforderungen von speziellen Steuerungen nicht vollständig erfüllt werden oder sich während des Betriebs einer Anlage die Anforderungen häufiger verändern können. Sie erfordern allerdings qualifiziertes Personal und Zusatzgeräte für Programmierung und Wartung. Durch die umfangreichen Möglichkeiten zur Vernetzung über Schnittstellen lassen sich speicherprogrammierbare Steuerungen mit gleichartiger aber auch anderer Technik zu komplexen Systemen der Automatisierung verknüpfen.