Die industrielle Automatisierung ist mit der weit verbreiteten Einführung speicherprogrammierbarer Steuerungen (SPS), hochentwickelter Computergeräte, die speziell für industrielle Umgebungen entwickelt wurden, in eine neue Ära eingetreten. Diese robusten Computer sind zum Grundstein der modernen Fertigung geworden und bieten eine beispiellose Kontrolle über Produktionsprozesse.
Der SPS-Vorteil
SPS stellen einen bedeutenden Fortschritt gegenüber herkömmlichen industriellen Steuerungssystemen dar und bewältigen seit langem bestehende Herausforderungen in Fertigungsabläufen:
- Erhöhte Produktivität:Die präzise Steuerung von Fertigungsprozessen minimiert menschliche Fehler und optimiert gleichzeitig die Effizienz der Arbeitsabläufe.
- Kostenreduzierung:Durch die Automatisierung wiederkehrender Aufgaben sinkt der Arbeitsaufwand, während vorausschauende Wartungsfunktionen die Ausfallzeiten der Geräte reduzieren.
- Betriebssicherheit:SPS wurden für raue Industriebedingungen entwickelt und bieten eine konstante Leistung, wo herkömmliche Elektronik versagen würde.
- Systemflexibilität:Die anpassungsfähige Architektur unterstützt Anwendungen vom einfachen Schalten bis hin zu komplexen Bewegungssteuerungssystemen.
- Intelligente Überwachung:Die kontinuierliche Datenerfassung ermöglicht eine Prozessoptimierung in Echtzeit und eine frühzeitige Fehlererkennung.
Kernfunktionalität
SPS arbeiten in einem kontinuierlichen Zyklus der Eingabeverarbeitung und Ausgabeausführung. Angeschlossene Sensoren übermitteln Betriebsdaten in Echtzeit an die Steuerung, die diese Informationen gemäß einer vorprogrammierten Logik verarbeitet. Das System aktiviert dann entsprechende Ausgänge – sei es das Ansteuern von Motoren, das Einstellen von Ventilen oder das Auslösen von Alarmen.
Schlüsselkomponenten
Moderne SPS-Systeme bestehen aus drei Hauptelementen:
I/O-Module:Diese Schnittstellenkomponenten übersetzen zwischen digitalen Steuersignalen und physikalischen Prozessvariablen und verarbeiten sowohl diskrete Ein-/Aus-Signale als auch kontinuierliche analoge Messungen.
Kommunikationsschnittstellen:Industrielle Netzwerkfunktionen ermöglichen die Integration von SPSen in Überwachungssysteme, Unternehmenssoftware und Cloud-Plattformen mithilfe von Standardprotokollen.
Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs):Die Bedienterminals reichen von einfachen Anzeigetafeln bis hin zu fortschrittlichen Touchscreen-Konsolen und bieten Prozessvisualisierung und Steuerungszugriff.
Industrie 4.0-Integration
Moderne SPS dienen als entscheidende Knotenpunkte in intelligenten Fertigungsökosystemen. Erweiterte Modelle unterstützen direkte Datenbankkonnektivität, webbasierte Kommunikation und Cloud-Integration über Protokolle wie MQTT. Diese erweiterte Konnektivität ermöglicht vorausschauende Analysen, Fernüberwachung und systemweite Optimierung.
Einige Hersteller bieten mittlerweile kombinierte SPS-HMI-Einheiten an, bei denen Steuerungs- und Visualisierungsfunktionen in einzelnen Geräten zusammengefasst sind. Diese integrierten Lösungen vereinfachen die Installation und reduzieren gleichzeitig die Hardwarekosten und die Wartungskomplexität.
Programmieransätze
SPS unterstützen mehrere Programmiermethoden, um unterschiedlichen technischen Anforderungen gerecht zu werden:
Leiterlogik:Diese grafische Programmiersprache ahmt elektrische Relaisdiagramme nach und bietet Elektroingenieuren, die auf digitale Steuerungen umsteigen, eine intuitive Visualisierung.
C-basierte Sprachen:Für komplexe Anwendungen unterstützen moderne SPS die strukturierte Textprogrammierung und bieten so eine größere Flexibilität für algorithmische Steuerungsstrategien.
Die industrielle Automatisierungslandschaft entwickelt sich weiter, wobei die SPS-Technologie an der Spitze dieser Transformation steht. Da Fertigungsabläufe immer datengesteuerter werden, sind diese vielseitigen Steuerungen in der Lage, weltweit eine noch größere Rolle in Fabrikautomatisierungsstrategien zu spielen.