Was ist SPS Programmierung – SPS Steuerung Erklärung

SPS Steuerung Erklärung - Was ist SPS Programmierung ? Wie funktioniert SPS Programmierung? Wir bieten Ihnen verständliche Erklärungen rund um das Thema SPS Programmierung
SPS Steuerung Erklärung – Was ist SPS Programmierung ? Wie funktioniert SPS Programmierung? Wir bieten Ihnen verständliche Erklärungen rund um das Thema SPS Programmierung

Was ist SPS Programmierung? Alles, was Sie über SPS Steuerungstechnik wissen müssen

SPS Mitsubishi, Moeller Easy SPS oder vielleicht doch lieber die Beckhoff SPS? Und welches Zubehör ist das richtige? Fragen wie diese schwirren Ihnen durch den Kopf, während Sie sich im großen Angebot in unserem SPS Online Shop umsehen?
Keine Sorge, wir haben uns die Zeit genommen, Ihnen einen Überblick über grundlegende Fakten & Informationen rund um das Thema SPS und SPS Programmierung zusammenzustellen. Lernen Sie mehr über die heutzutage nicht mehr wegzudenkenden Steuersysteme bzw. Steuerungstechnik und verschaffen Sie sich Durchblick in den folgenden Themenbereichen:

Bei Fragen und Beratungswünschen helfen wir Ihnen mit unserem Profi-Team selbstverständlich gerne weiter!

Worauf sollte ich beim Kauf einer SPS Industriesteuerung achten?

Vor der Anschaffung einer SPS und der zugehörigen Komponenten und Module, sollten Sie genau planen, wofür Sie das SPS-System einsetzen möchten und welche Funktionen es erfüllen soll. Sind Sie Hobby-Techniker und Ihr Ziel ist die Umsetzung einer einfachen Rollladensteuerung SPS? Dann sind Ihre Anforderungen sicherlich um einiges geringer als die an ein komplexes SPS-System, das für industrielle Zwecke genutzt werden soll, mit Schnittstellen ausgestattet sein muss und Daten speichern und auswerten soll. Gehen Sie sicher, dass Sie sich für ein Produkt entscheiden, das nicht zu komplex ist zugleich aber die benötigten Aufgaben erfüllen kann.

Achten Sie zudem auf die Angaben des jeweiligen SPS Steuerung Herstellers  und prüfen Sie die Kompatibilität (Schnittstellen, Software, usw.) der Baugruppen zueinander.

Bedenken Sie auch, welchen Rahmenbedingungen das System in Ihrem Anwendungsfall ausgesetzt sein wird und ob eine Standard-SPS ausreicht oder ein spezielles System benötigt wird. Auch spezielle fehlsichere SPS sind in einigen Anwendungsfällen unabdingbar.

Natürlich ist letztendlich Ihr Budget bzw. Ihre Preisvorstellung auch entscheidend und dieser entsprechend sollten Sie sich je nach dem eher im günstigen Preissegment oder im Bereich der qualitativ hochwertigsten Systeme umsehen.

Worin unterscheiden sich die SPS Industriesteuerungen?

Siemens SPS Starter Kit Industriesteuerung
Beispiel einer SPS Industriesteuerung Starter Kit von Siemens

In vielen Bereichen werden heutzutage anstatt der verbindungsprogrammierten Steuerung (VPS) speicherprogrammierte Steuerungen (SPS) eingesetzt. Diese ermöglichen die Regelung und Steuerung von Maschinen und Anlagen auf digitaler Basis. Entdeckt wurde die erste speicherprogrammierte Steuerung 1968 von Ingenieuren des Unternehmens General Motors. Diese waren auf der Suche nach einem alternativen Steuerungssystem zu den aufwendigen Relaissteuerungen der verbindungsprogrammierten Steuerung. Doch worin unterscheiden sich SPS und VPS?

Bei einer verbindungsprogrammierte oder auch verdrahtungsprogrammierte Steuerung (VPS) wird die Steuerschaltung mithilfe von zahlreichen Relais realisiert. Es handelt sich also sozusagen um ein fest verdrahtetes Programm. Bei der speicherprogrammierten Steuerung (SPS) hingegen wird die Steuerschaltung mittels einer Software umgesetzt. Diese Software wird so implementiert, dass sie die Arbeits- bzw. Laststromkreise steuert. Bei einer SPS handelt es sich so gesehen um einen speziell auf Steuerungsaufgaben zugeschnittenen Computer.

Ein großer Vorteil der SPS Steuerungstechnik liegt in ihrer Flexibilität für Änderungen. Häufig werden Steuerungen nicht auf Anhieb umgesetzt, sondern nach und nach optimiert, bis sie schließlich den Anforderungen entsprechend funktionieren. Bei einer SPS können solche Änderungen einfach über die Änderung der Software realisiert werden während bei einer herkömmlichen VPS die Verbindungen bei jedem Änderungswunsch umverdrahtet werden müssen. Änderungen können daher bei dem Einsatz einer SPS schneller und ohne Materialaufwand umgesetzt werden.

Ein weiterer Pluspunkt der SPS Steuerungstechnik ergibt sich durch die Möglichkeit der internen Realisierung und Auswertung spezifischer Funktionen wie der Erstellung von Verknüpfungen, der Ablauflaufsteuerung, der Auswertung von Zuständen sowie Zähl-, Zeit- und arithmetischer Funktionen. Für die Realisierung solcher Funktionen fallen bei VPS-Systemen Kosten für zusätzliches Material wie beispielsweise Zeitrelais an und es wird zudem mehr Platz benötigt.

Auch die Vervielfältigung gestaltet sich bei SPS-Systemen im Vergleich zur VPS um einiges unkomplizierter. Einmal geschrieben, kann die Steuerungssoftware beliebig oft kopiert und eingesetzt werden während bei VPS-Systemen jede Steuerung erneut separat nachgebaut werden muss. Die Vervielfältigung einer SPS spart daher Zeit- und Materialaufwand zugleich. Dass bei einer speicherprogrammierbaren Steuerung die Befehle kommentiert werden können, ist ein weiterer praktischer Aspekt dieses Steuerungstyps. Die Dokumentation kann so verständlich für Außenstehende im Code erfolgen und erleichtert das Nachvollziehen und die Umsetzung von Änderungen im Nachhinein.

Eine SPS ist zudem so konzipiert, dass sie leicht in industrielle Steuerungssysteme integriert werden kann und eignet sich daher beispielsweiße für die Anbindung an andere IT-Anlagen ausgezeichnet. SPS Programme lassen sich zudem aus der Ferne steuern, überwachen und verändern.

Die Ingenieure von General Motors hatten sich damals das Ziel gesetzt einfach programmierbare Steuersysteme zu entwickeln, die kleiner, günstiger und sicherer sind als Relaissteuerungen. Auch die unkomplizierte und kostengünstige Wartung sowie die Möglichkeit der Änderung des Programms ohne Eingriff in das System gehörten zu den Anforderungen an das neu zu entwickelte System. All diese Punkte erfüllt die SPS im Vergleich zur VPS. Eine SPS ist nicht nur flexibel und äußerst zuverlässig, sondern weist auch einen geringeren Stromverbrauch auf.

Zu den wenigen Nachteilen einer programmierten Steuerung gehört, dass sie für wenig komplexe und kleine Anlagen meist zu kostspielig ist. Zudem muss zusätzliche Infrastruktur und Technik wie Datenträger, Programmiergeräte, usw. eingesetzt werden. Eine SPS reagiert außerdem anfälliger bei Störungen in der Stromversorgung als eine VPS und zur Realisierung wird generell recht hoch qualifiziertes Fachkräftepersonal benötigt.

Wie ist ein SPS-System aufgebaut und in welchen Bereichen kommt es zum Einsatz?

Vereinfacht gesehen setzt sich SPS Steuerungstechnik aus einer Eingabeeinheit, einer Verarbeitungseinheit und einer Ausgabeeinheit zusammen. Diese Struktur wird modellhaft als EVA-Prinzip bezeichnet (Eingabe – Verarbeitung – Ausgabe). Es werden also Signale eingelesen, im Verlauf des automatisierten Prozesses rechentechnisch verarbeitet und ausgewertet und schließlich werden Signale an die angebundene Schnittstelle ausgegeben. In den Prozess können nun zudem je nach Bedarf zusätzliche Baugruppen eingebunden werden.

Für die Eingabe können unterschiedlichste Sensoren zum Einsatz kommen. Je nach zu messendem Signal erfolgt die Eingabe über Lichtschranken, Temperatursensoren, Schalter, Taster und ähnliche. Die Signale können sowohl analog als auch digital an die Steuerung weitergegeben werden. Angeschlossen werden die Sensoren hierfür an die Eingabebaugruppen.

Die eingegebenen Signale werden nun durch das jeweilige Steuerungsprogramm der SPS verarbeitet. In der Regel wird dieses Steuerungsprogramm über die entsprechende Bediensoftware am Computer erstellt und anschließend in die speicherprogrammierte Steuerung übertragen. In diesem Programm wird definiert, wie die Ausgänge in Abhängigkeit der Eingangszustände geschaltet werden sollen. Die tatsächliche Verarbeitung der Signale übernimmt die Central Prozessor Unit (kurz: CPU). Sie ist unter anderem Speicherplatz für das Betriebssystem, das Anwenderprogramm, den Arbeitsspeicher, die Zeitglieder, das Prozessabbild der Ein- bzw. Ausgänge, Zähler, Merker und Akkumulatoren. Je nach Ausführung ist die CPU zudem nicht nur mit einer Schnittstelle für Programmiergeräte ausgestattet, sondern auch mit zusätzlichen Bus-Schnittstellen.
Die Ausgabe erfolgt durch an die Ausgänge angeschlossene Aktoren beispielsweise über Ausgabegruppen wie Relais, Signal- oder Meldeleuchten und Sirenen.

Seit ihrer Entdeckung hat sich die Technik der SPS-Systeme stets verbessert und damit wächst die Anzahl an Einsatzgebieten stets. Viele automatisierte Prozesse um uns herum werden mit SPS-Systemen gesteuert, ohne dass wir dies bewusst wahrnehmen. Klassische Alltagsbeispiele sind Ampelschaltungen, automatische Parkschranken, gesteuerte Lichtreklame und Straßenbeleuchtung und viele mehr. Auch am und im Auto läuft heutzutage vieles automatisch basierend auf SPS-Steuerungen wie das Antiblockiersystem, die elektrischen Scheibenwischer und die Einspritzpumpe. Ein weiteres Beispiel für den Gebrauch im Alltag ist die automatisierte Steuerung von Rollläden und Markisen. Mithilfe von Licht- und Windsensoren sowie einer Zeitschaltuhr kann der automatische Betrieb mit einer SPS kostengünstig realisiert werden.

SPS Steuerungstechnik ist heutzutage nicht mehr wegzudenken und kommt quasi überall dort zum Einsatz, wo Prozesse automatisiert ablaufen sollen. Von besonders hoher Bedeutung sind SPS-Systeme daher auch in der Produktion. Sie werden in Unternehmen aller Größen eingesetzt und ermöglichen Einsparungen im Bezug auf Zeit-, Material-, und Arbeitsaufwand. Gesteuert wird hierbei mit mechanischer, pneumatischer, elektrischer, elektronischer oder hydraulischer Technik. Häufig kommen auch Kombinationen dieser Technologien zum Einsatz. Die SPS-Steuerung ermöglicht es dabei die Maschine bzw. Anlage so sicher und zuverlässig zu gestalten, wie es in dem jeweiligen Anwendungsfall erforderlich ist.
Bekannte Beispiele für Einsatzgebiete in der Produktion sind dabei automatisierte Steuerungsprozesse in der Chemie- sowie Automobilindustrie. Auch im Transport und Verkehr sind SPS-Systeme eine gängige Anwendung z.B. für die Steuerung von Ampelsystemen oder bei der Überwachung von Tunneln bezüglich Beleuchtung und Frischluft.

In der chemischen und petrol-chemischen Industrie beispielsweise müssen die Anlagen aufgrund der hohen Explosionsgefahr bei Fehlern und Ungenauigkeiten mit hochpräzisen Sensoren ausgestattet sein und eingesetzte SPS-Systeme steuern, visualisieren und verarbeiten große Datenmengen im Verlauf der Produktionsprozesse.

Auch wenn die Technologie schnell fortgeschritten und hochentwickelt ist, kann SPS in einigen Gebieten noch nicht bzw. nur begrenzt zum Einsatz kommen. Die Anwendung der Systeme in explosionsgefährdeten Regionen beispielsweise ist eher selten der Fall. Hier muss aus technischen Gründen mit eigensicheren Stromkreisen oder pneumatischen Signalen gearbeitet werden. Sicherheitshalber kann ein herkömmliches SPS-System auch durch eine druckfeste Kapsel geschützt werden, was den Zugriff auf das System während des Betriebs jedoch unmöglich macht.

Aufgrund ihrer Flexibilität im Bezug auf Veränderungen in der Software sind SPS-Systeme nicht ideal vor Manipulationen geschützt und werden daher für sicherheitsrelevante Einsatzgebiete wie beispielsweise im Geldverkehr eher selten eingesetzt. Auch zur Steuerung von Systemen mit nur wenigen Ein- und Ausgängen und zur Erledigung zeitkritischer Aufgabenstellungen eignet sich eine SPS eher weniger.

Welche unterschiedlichen SPS Varianten und Module gibt es?

Beispiel SPS Modul von Siemens - Erweiterungsmodul für SPS Steuerung
Beispiel SPS Modul von Siemens – Erweiterungsmodul für SPS Steuerung

Auch wenn das Grundprinzip dasselbe ist, ist SPS nicht gleich SPS. Es gibt die speicherprogrammierte Steuerungssysteme heutzutage in zahlreichen verschiedenen Varianten von der Baugruppe über PC-Einsteckkarten bis hin zur Softwareemulation. Grob kategorisieren kann man die Systeme dabei nach der Modularität und nach ihrem Arbeitsablauf.

 

Bei modularen SPS wird die Steuerung mit einzelnen Komponenten realisiert, welche jeweils eine andere Aufgabe übernehmen. Diese modulare Lösung wird zunehmend bevorzugt eingesetzt, da sich die Systeme nach dem Baukastenprinzip unkompliziert um Baugruppen für zusätzliche Ein- und Ausgänge erweitern lassen. Die Verbindung der Baugruppen miteinander erfolgt über ein Bussystem. Spezialisierte Module sind zudem mit Schnittstellen ausgestattet, die die Integration von Komponenten ermöglichen. So können beispielsweise auch analoge Eingangssignale vom SPS-System verarbeitet werden oder Positionier- und Kommunikationsgruppen angeschlossen werden. Die modularen SPS können aufgrund ihrer Eigenschaften also besonders flexibel eingesetzt und erweitert werden. Beispiele für Erweiterungsmodule sind Anbindungen von Feldbus-Systemen, Busmodule und digitale oder analoge Ein- bzw. Ausgangskarten.

Kompakte Steuerungssysteme sind im Vergleich zu modularen SPS in der Regel kostengünstiger und nehmen weniger Platz ein. Allerdings sind diese nur begrenzt bzw. nicht erweiterbar. Auf dem Markt gibt es heutzutage auch Modelle, die sowohl kompakten als auch modularen Charakter aufweisen und so sowohl erweiterbar und flexibel als auch platzsparend sind.

Die SPS-Systeme werden zudem dem Arbeitsauflauf nach in zyklisch, zyklusorientiert mit Unterbrechungsverarbeitung und ereignisgesteuert unterschieden. Erstere durchlaufen das EVA-Prinzip immer wieder zyklisch, um so Änderungen der Eingänge zu registrieren und zu verarbeiten. Der Zyklus wird vom Betriebssystem bestimmt und es handelt sich für gewöhnlich um zeitliche Abstände von einigen Millisekunden oder weniger. Eben diese Systeme gibt es nun auch mit Unterbrechungsverarbeitung. Bei einem Zustandswechsel wird hier das Betriebssystem alarmiert, das laufende Programm angehalten und ein extra für den Fall definiertes Programmmodul aufgerufen. Bei der ereignisgesteuerten SPS werden die Ereignisse vom System aufgelistet und der Reihenfolge nach abgearbeitet. Diese Systeme sind meist zudem objektorientiert, was für die zeitgleiche Visualisierung der Vorgänge genutzt wird.

PC-Einsteckkarten, auch als Slot-SPS bezeichnet, werden für die Umsetzung von Automatisierungsaufgaben mittels SPS eingesetzt. Sie ermöglichen es beispielsweise Daten effektiv und schnell zwischen einer SPS und der entsprechenden Anwendungssoftware zu vermitteln. Die PC-Einsteckkarten sind mit eigenen Schnittstellen ausgestattet, sodass die Ansteuerung von Sensoren und Aktoren erfolgen kann.

Welche sind die führenden SPS Steuerung Hersteller?

Sie haben sicherlich schon einmal von einer SPS Steuerung Mitsubishi, einer Beckhoff SPS oder einer Eltako Schaltung SPS gehört. Mitsubishi, Beckhoff, Moeller und Eltako gehören zu den führenden Herstellern im Bereich der SPS Steuerungstechnik und Zubehör. Auch die Siemens Industry SPS Elektronik liefert mit Siemens Funk SPS, Touchpanel SPS und SPS-Controllern wie aus den Serien LOGO! und SIMATIC Spitzentechnologie in jederlei Hinsicht.

Vom kompletten SPS-Set bis hin zum Zubehör wie SPS Kabel oder Stromstoßschalter SPS werden Sie bei uns sicherlich fündig! Stöbern Sie etwas in unserem Angebot und wenden Sie sich bei Fragen an unsere Spezialisten!

Was ist SPS Programmierung – SPS Steuerung Erklärung