SPS-Steuerung: Aufbau, Funktion und Einsatz
Die Abkürzung SPS steht für speicherprogrammierbare Steuerung (engl. PLC für Programmable Logic Controller). Gemeint ist damit ein Gerät, mit dem sich Anwendungen, Prozesse oder Anlagen auf digitale Weise steuern oder regeln lassen. Wir erklären, wie eine SPS-Steuerung aufgebaut ist, wie sie funktioniert und wann die Technik zum Einsatz kommt.
Aufbau und Funktionsweise der SPS-Steuerung
Eine SPS-Steuerung besteht aus Eingängen, Ausgängen und einem Anwendungsprogramm. Über die Eingänge ist das Gerät mit Sensoren wie Tastern, Präsenzmeldern, Temperatur- oder Druckfühlern verbunden. Mit diesen kann die Steuerung den aktuellen Zustand der zu regelnden Anlage abfragen. Ein Anwendungsprogramm, das unter einem bestimmten Betriebssystem (der Firmware) läuft, kann die Informationen verarbeiten, mit vorhandenen Regeln abgleichen und Signale zu verschiedensten Aktoren leiten. Das können zum Beispiel Motoren oder Ventile sein, die über Ausgänge mit der SPS-Steuerung verbunden sind.
Um die Anwenderprogramme einzuspielen oder die Steuerung mit anderen Systemen zu koppeln, sind außerdem auch Schnittstellen erforderlich. Wichtig für die Funktion der Geräte sind darüber hinaus eine Stromversorgung, ein Prozessor und ein internes Bussystem zur Datenübertragung.
Ein Vorteil der SPS-Steuerung ist die Möglichkeit, Regelsysteme individuell an die eigenen Bedürfnisse anzupassen. Nötig sind dazu Programme, die alle Ein- und Ausgänge der Steuerung verwalten. Diese bestehen im Kern aus Funktionsbausteinen und Funktionen. Während Funktionsbausteine neben einem Gedächtnis auch beliebig viele Ausgangsparameter haben, liefern Funktionen immer nur einen bestimmten Wert zurück. Sie arbeiten als Unterprogramme, die Ergebnisse selbst nicht speichern. Nachdem Experten die Programme auf einem PC entwickelt haben, spielen sie diese über eine Schnittstelle in die SPS-Steuerung ein.
Verschiedener Arten der Steuergeräte im Überblick
Grundsätzlich lassen sich konventionelle und Soft-SPS-Steuerungen voneinander unterscheiden. Während konventionelle Systeme auf kompakten oder modular aufgebauten Geräten arbeiten, läuft eine Soft-SPS auf einem PC. Infrage kommen dabei reine Softwareemulationen oder spezielle Steckkarten (Slot-SPS). Unabhängig von der Geräteart sind auch verschiedene Arbeitsweisen möglich.
Zyklusorientierte SPS-Steuerungen prüfen die Eingänge in einem fest vorgegebenen Zyklus. Ist das erledigt, initiiert das Anwenderprogramm verschiedene Schritte, bevor der Zyklus erneut beginnt.
Zyklische SPS mit Unterbrechungsverarbeitung sind mit speziellen Eingangskarten ausgestattet. Diese melden einen Alarm, sobald sie am angeschlossenen Sensor eine Statusänderung feststellen. Dieser unterbricht das laufende Programm, das dann eine spezielle Anwendung ausführt.
Energiegesteuerte SPS-Steuerungen speichern alle Veränderungen der angeschlossenen Sensoren und arbeiten diese schrittweise ab. Dabei bleibt keine Statusänderung unberücksichtigt.
Möchten Verbraucher die Heizung steuern und dabei auf eine SPS zurückgreifen, sind beim Kauf einige Dinge zu beachten. So zum Beispiel die Anzahl der Ein- und Ausgänge, um verschiedenste Parameter und Aufgaben zu verwalten. Darüber hinaus ist darauf zu achten, ob ein Display nötig oder vorhanden ist und ob sich bereits vorhandene Anwenderprogramme mit einer neuen SPS-Steuerung verwenden lassen.
Typische Anwendungsgebiete einer SPS-Steuerung
Eine speicherprogrammierbare Steuerung kommt immer dann infrage, wenn es um die Automatisierung, Überwachung und Regelung von Anlagen oder Prozessen geht. Durch die höheren Kosten eignet sie sich dabei vor allem für aufwendige und komplexe Aufgaben. So zum Beispiel das Steuern elektrischer Haushaltsgeräte oder der Heizung. Weitere Einsatzgebiete sind umfangreiche Produktionsprozesse.