Beschreibung

In der sich ständig weiterentwickelnden Welt der Industrieautomatisierung sind speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) das digitale Gehirn hinter fast jeder modernen Maschine und jedem Prozess. Ob Sie eine Förderbandanlage, eine Verpackungsmaschine oder eine komplette Prozessanlage bauen die Beherrschung der SPS-Programmierung ist entscheidend, um Zuverlässigkeit, Effizienz und Sicherheit in der Automatisierung zu erreichen.

Dieser Blog führt Sie durch die Grundlagen der SPS-Programmierung und taucht dann in fortgeschrittene Techniken ein, die von Profis in realen Anwendungen eingesetzt werden.

Was Ist Eine PLC?

Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist ein robustiger Industriecomputer, der zur Automatisierung mechanischer Prozesse entwickelt wurde. Im Gegensatz zu Standardcomputern sind SPS für raue Umgebungen und Echtzeitsteuerung ausgelegt.

Sie empfangen Eingangssignale von Sensoren, verarbeiten diese anhand eines Steuerprogramms und senden Ausgangssignale an Aktoren wie Motoren, Ventile oder Anzeigen.

Warum PLC-Programmierung Wichtig Ist

Die SPS-Programmierung ist die Grundlage der modernen Industrieautomatisierung. Die Qualität der Logik bestimmt, wie sicher und effizient ein System arbeitet. Ein gut strukturiertes Programm gewährleistet:

• ✔ Zuverlässige Anlagenleistung

• ✔ Schnelle Fehlererkennung und -behandlung

• ✔ Hohe Flexibilität für zukünftige Anpassungen

• ✔ Geringere Ausfallzeiten und Wartungskosten

Gängige PLC-Programmiersprachen

Laut IEC 61131-3-Standard sind die fünf gängigsten Sprachen:

1. Ladder Diagram (LD) - Grafisch, leicht verständlich, weit verbreitet für elektrische Logik.

2. Function Block Diagram (FBD) - Ideal für Datenfluss und Prozesssteuerung.

3. Structured Text (ST) - Hochsprache, ähnlich wie Pascal; am besten für komplexe Algorithmen.

4. Instruction List (IL) - Niedrige Ebene, heute kaum noch genutzt.

5. Sequential Function Chart (SFC) - Bestens für schrittweise Prozesssteuerung.

Grundlagen für Einsteiger: Das Wichtigste im Überblick

1. Eingänge & Ausgänge (I/O)

SPS kommunizieren über digitale und analoge I/O-Module mit der physischen Welt. Eingänge lesen Sensoren, Ausgänge steuern Aktoren.

2. Timer & Zähler

Timer verzögern Aktionen oder messen Zeitintervalle. Zähler erfassen Ereignisse wie Stückzahlen oder Zyklusabschlüsse.

3. Grundlegende Logikstrukturen

• UND/ODER/NICHT-Bedingungen

• Start/Stop-Halteschaltungen

• Verriegelungs- und Sicherheitslogik

4. Ablaufzyklus

SPS arbeiten in einem Scanzyklus: Eingabe → Logik → Ausgabe (in Millisekunden).

Mittlere Techniken: Intelligente Programmierungz

1. Modulare Programmierung

Logik in kleinere Blöcke (z. B. Motorsteuerung, Alarme, Sicherheit) unterteilen erleichtert Fehlersuche und Skalierung.

2. HMI-Integration

Intuitive HMI-Bedienoberflächen (Human-Machine Interface) verbessern Bedienbarkeit und Sicherheit.

3. Zustandsautomaten

Zustandsbasierte Logik (z. B. BEREIT → LAUFEND → FEHLER) sorgt für flexibles und vorhersehbares Systemverhalten.

4. Alarm- & Diagnosesysteme

Strukturierte Alarmverwaltung und Diagnosen erleichtern die Fehlerbehebung.

Fortgeschrittene Techniken: Über die Grundlagen hinaus

1. Structured Text (ST)-Programmierung

Ideal für mathematische Operationen, Arrays und Schleifen z. B. Energieberechnungen oder Chargenlogik.

2. PID-Regelung

Regelung von Temperatur, Druck oder Durchfluss durch PID-Controller. Präzise Steuerung erfordert tiefes Verständnis.

3. Datenprotokollierung & -analyse

Maschinendaten auf SD-Karten oder SCADA-Systeme speichern – für Trendanalysen und vorbeugende Wartung.

4. Netzwerkkommunikation

Mehrere SPS, HMIs oder SCADA-Systeme via Modbus, Profibus oder Ethernet/IP vernetzen.

Werkzeuge der Praxis: Genutzte Plattformen

Hier sind die PLC-Entwicklungsplattformen, mit denen ich arbeite:

• TIA Portal - Siemens-Engineering-Suite

• Step 7 (SIMATIC Manager) - Klassische Siemens-Programmierung

• Fatek WinProLadder - Für kompakte und modulare Logik

• Delta WPLSoft/ISPSoft - Ladder + Structured Text

• CX-Programmer - Omron-Plattform

• LS XG5000 - Für LG-SPS-Systeme

Profitipps für bessere PLC-Programmierung

• ✔ Immer vor der Hardware-Implementierung simulieren

• ✔ Kommentare und klare Namenskonventionen verwenden

• ✔ Auf zukünftige Erweiterbarkeit achten

• ✔ Sicherheitslogik priorisieren

• ✔ Code sichern und Änderungen dokumentieren

Fazit

Egal, ob Sie am Anfang stehen oder Ihr Wissen vertiefen SPS-Programmierung ist eine Schlüsselkompetenz in der Industrieautomatisierung. Je strukturierter, modularer und zukunftsorientierter Ihre Programme sind, desto effizienter und widerstandsfähiger werden Ihre Systeme.