Was ist eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)? Industrielle Steuereinheit zur Automatisierung von Maschinen und Prozessen

Was ist eine SPS?

Eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) ist ein industrieller Mikrocontroller, der speziell dafür entwickelt wurde, Maschinen, Prozesse und Systeme automatisch zu steuern. Die SPS liest Signale von Sensoren oder anderen Eingabegeräten aus, verarbeitet diese nach vorab definierter Logik und steuert daraufhin Ausgabekomponenten wie Motoren, Ventile oder Relais.

SPS-Systeme bilden das Rückgrat moderner Industrieautomatisierung und sind ausgelegt für den dauerhaften Einsatz unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen – etwa bei Staub, Vibrationen, Feuchtigkeit oder elektromagnetischen Störungen.

Wie funktioniert eine SPS?

Eine SPS arbeitet in einem zyklischen Ablauf (Scan-Zyklus), bestehend aus:

1. Einlesen der Eingänge
   Sensoren, Taster, Schalter und Messgeräte senden Signale an die SPS.
2. Verarbeitung der Logik
   Die SPS vergleicht die Eingaben mit der programmierten Steuerlogik (oft in Ladder-Diagrammen, Funktionsbausteinen oder strukturiertem Text gemäß IEC 61131-3).
3. Ausgabe der Steuerbefehle
   Die berechneten Ergebnisse werden an Aktoren wie Lampen, Motoren oder Ventile gesendet.
4. Diagnose & Kommunikation
   Die SPS überwacht den Systemzustand und kommuniziert mit HMI-, SCADA- oder MES-Systemen.

Hauptkomponenten einer SPS

• CPU (Central Processing Unit) – Führt die Programmlogik aus
• Ein-/Ausgangsmodule (I/O) – Binden digitale und analoge Signale ein
• Stromversorgung – Versorgt das gesamte SPS-System mit Energie
• Kommunikationsmodule – Unterstützen Feldbusprotokolle wie Modbus, CAN, Profibus, Ethernet/IP
• Programmiersoftware – Zum Beispiel Codesys, TIA Portal oder GX Works

Anwendungsbereiche von SPS-Systemen

SPS werden in nahezu allen Industriezweigen eingesetzt, in denen Maschinen oder Prozesse automatisiert gesteuert werden:

• Maschinenbau & industrielle Fertigung
  Steuerung von Robotern, Förderanlagen, Montageprozessen
• Gebäudeautomation
  Lichtsteuerung, HLK-Systeme, Zugangskontrolle
• Wasseraufbereitung & Infrastruktur
  Überwachung von Pumpen, Ventilen, Füllständen und Alarmsystemen
• Energie & Versorgungsunternehmen
  Mess- und Regeltechnik in Umspannwerken und für Netzüberwachung
• Landwirtschaft & Lebensmittelindustrie
  Steuerung von Dosier-, Verpackungs- und Temperaturregelungsanlagen

Vorteile von SPS-Systemen

• Hohe Zuverlässigkeit
  Entwickelt für den 24/7-Betrieb in industriellen Umgebungen
• Modularität & Skalierbarkeit
  Leicht erweiterbar mit zusätzlichen I/O- oder Kommunikationsmodulen
• Echtzeitverarbeitung
  Sehr schnelle Signalverarbeitung – essenziell für zeitkritische Anwendungen
• Langlebigkeit & Wartungsfreundlichkeit
  Austauschbare Module und umfangreiche Diagnosefunktionen
• Standardisierte Kommunikation
  Unterstützung gängiger Protokolle wie OPC UA, MQTT und Modbus

Vergleich: SPS vs. andere Steuerungssysteme

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