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Ratgeber
SPS – Bedeutung und Anwendungsgebiete
Das Kürzel SPS steht für speicherprogrammierbare Steuerung. Im englischsprachigen Raum ist der Begriff Programmable Logic Controller beziehungsweise PLC geläufig. Mit speicherprogrammierbaren Steuerungen können Maschinen oder Anlagen gesteuert beziehungsweise geregelt werden. Ein Programmable Logic Controller beziehungsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung ist auf digitaler Basis programmierbar und kann dem jeweiligen Bedarf entsprechend angepasst werden. Angesichts der zunehmenden Komplexität moderner Maschinen und Fertigungsanlagen ist diese Automatisierungslösung aus dem industriellen Alltag nicht mehr wegzudenken.
Die ersten derartigen Systeme gehen auf die beiden Ingenieure Richard E. Morley und Odo J. Struger zurück. Während Morley im Jahr 1969 seinen „Modicon 084“ als „Halbleiter-basierenden sequentiellen Logikrechner“ präsentierte, war Odo J. Struger an der Entwicklung einer SPS für das in Wisconsin ansässige Unternehmen Allen-Bradley beteiligt. Beide Ingenieure gelten als Urväter der speicherprogrammierbaren Steuerung. Mit der Zeit haben sich die Anforderungen erhöht – die SPS-Entwicklung ist vorangeschritten und hat viele unterschiedliche Variationen hervorgebracht.
Speicherprogrammierbare Steuerungen sind die ideale Lösung, wenn Anwendungen, Maschinen, Anlagen und Prozesse mithilfe digitaler Technik individuell gesteuert oder geregelt werden sollen. SPS-Steuerung ist im Alltag allgegenwärtig und wird beispielsweise bei Ampelschaltungen, in Fahrstühlen oder für Rollläden sowie Heizungs- oder Toranlagen verwendet. Unter anderem ist sie in Verpackungsmaschinen, bei der Stahlverarbeitung oder in Krananlagen vorzufinden.
Aufbau einer speicherprogrammierbaren Steuerung
Im Laufe der Zeit ist die speicherprogrammierbare Steuerung weiterentwickelt und den Bedürfnissen der Industrie angepasst worden. SPS-Steuerungen bieten zahlreiche Vorteile: Aufgrund ihrer Flexibilität können sie in den unterschiedlichsten Branchen genutzt werden. Änderungen sind jederzeit möglich, ohne die Hardware anzutasten. Selbst hohen Anforderungen werden die individuell programmierbaren Geräte zur Maschinensteuerung und -regelung gerecht. Sie sind in der Regel platzsparend einzubauen. Neben der Möglichkeit, integrierte SPS-Steuerungen fernzuwarten, zählt außerdem ihre Kommunikationsfähigkeit zu ihren Vorteilen. Um die Steuerungsbaugruppen jedoch entsprechend einsetzen zu können, sind je nach Einsatzgebiet tiefgehende Fachkenntnisse erforderlich.
Eine klassische SPS besteht aus folgenden Elementen:
Über die Eingänge wird das Steuerungsgerät zum Beispiel mit Tastern, Lichtschranken oder Temperaturfühlern gekoppelt. Dadurch kann die SPS jederzeit den aktuellen Zustand der Maschine ermitteln.
Die Ausgänge sind mit Aktoren, beispielsweise mit hydraulischen Ventilen, verbunden, mit deren Hilfe die SPS die Maschine steuert.
Über das Anwenderprogramm, die SPS-Software, wird festgelegt, wie die Ausgänge in Abhängigkeit von den Eingängen geschaltet werden sollen.
Schnittstellen dienen dazu, die SPS mit weiteren Systemen zu verbinden.
Eine Stromversorgung, eine CPU sowie ein internes Bussystem runden das SPS-Paket ab.
Eine klassische SPS wird im Regelfall mit Hilfe eines Computers programmiert, während für den Betrieb selbst kein Computer benötigt wird. Zu unterscheiden gilt es zwischen modularen, Kompakt- und Slot-SPS. Kompakt-SPS sind meist günstiger und platzsparender und übernehmen hauptsächlich Automatisierungsaufgaben von geringem Umfang. Neben PC-basierten Anwendungen gibt es Kompakt-SPS, die Sie ohne PC, dafür mit Hilfe eines Bedienpanels programmieren können. Bei modularen Lösungen können Sie die Steuerungseinheit aus einzelnen Steckmodulen flexibel zusammensetzen, um komplexere Regelungs- und Steuerungsaufgaben zu programmieren. Als Slot-SPS werden Modelle bezeichnet, die als PC-Steckkarte realisiert sind. Zu unterscheiden sind SPS-Steuerungen außerdem nach ihrer Arbeitsweise. Neben zyklusorientierten Modellen, die Eingänge im fest vorgegebenen Zyklus prüfen, sowie zyklischen SPS mit Unterbrechungsverarbeitung sind auch ereignisgesteuerte Modelle erhältlich.
Beim Kauf von SPS-Steuerungen sollten Sie auf die Anzahl der Ein- und Ausgänge achten. Häufig müssen zusätzliche Parameter kontrolliert werden, die bei der Planung nicht berücksichtigt wurden. Prüfen Sie zudem, ob Sie ein SPS-System mit integriertem Display und Touchpanel benötigen. In manchen Fällen genügt es, die speicherprogrammierbare Steuerung über eine bestehende IT-Infrastruktur auszulesen und zu verwalten.
In unserem Onlineshop finden Sie verschiedene SPS, darunter Arduino-, Berghof-, Panasonic-, Raspberry- oder Unitronics-Modelle und -Module. Neben einer breiten Auswahl an „Phoenix Contact“- Komponeten, -Steuerungen und -HMIs für Industrie-PCs gibt es Siemens-Systeme und -Zubehör sowie spezielle Schulungssysteme.
Erhältlich sind außerdem Eaton-Steuerrelais, Crouzet- oder „Schneider Electric“- , HMI-Touch-Panels verschiedener Hersteller, IDEC-Steuerungen sowie für das „Industrie 4.0“-Umfeld konzipierte in.hub-Gateways. Eine breite Auswahl an Sensor- und Aktorboxen bietet unser Onlineshop obendrein. Neben verschiedenen Steuerungsplatinen, -modulen sowie Montagezubehör führen wir I/O-Systeme von Weidmüller, Wago und Wachendorff.
Unser Praxistipp: Dokumentation
Mit einer ausführlichen und leicht verständlichen Dokumentation der SPS im Softwarecode ermöglichen Sie es allen zukünftigen Nutzern, den Sinn und Zweck der SPS schnell nachvollziehen, sich einarbeiten und Anpassungen vorzunehmen.
Was ist eine VPS?
Bei VPS handelt es sich um eine verbindungsprogrammierte Steuerung auf Basis von Relaisschaltern. Da diese Steuerungsart fest verdrahtet ist, kann sie nur mit einigem Aufwand individuell an neue Gegebenheiten angepasst werden – im Gegensatz zur SPS.
Welche Nachteile bringt eine SPS mit sich?
Die Anschaffungskosten für eine SPS sind zumeist höher als für eine VPS, weshalb sich eine SPS für kleine Anwendungen eher selten lohnt. Für die Programmierung wird außerdem geschultes Personal benötigt.
Wozu wird ein HMI-Modul benötigt?
HMI steht für Human Machine Interface und bezeichnet eine Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Damit Anwender auch ohne Kenntnisse in der SPS-Programmierung die Maschinen bedienen und kontrollieren können, werden bei Bedarf diese intuitiven Benutzeroberflächen integriert.
Ein Must-Have für jeden Werkzeugkasten
In den Werkzeugkasten eines Anlagenbauers gehört verschiedenstes Equipment, darunter auch speicherprogrammierbare Steuerungen! Warum eine SPS in Ihren Werkzeugkasten gehört, erfahren Sie in unserem Ratgeber!