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Automatisierung - Steuerungstechnik

Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)

Auszug aus

Handbuch Konstruktion

Herausgeber: Rolf Steinhilper, Frank Rieg
06/2012, 1177 Seiten, € 249,00
ISBN: 978-3-446-43000-6
S. 282-283

Softwarelösungen besitzen gegenüber festverdrahteten Schaltungen zahlreiche Vorteile wie Flexibilität, einfache Fehlerbehebung, Wiederverwendbarkeit von Teilprogrammen, Fernwartbarkeit u. a. Daher nehmen sie heute auch in der Leittechnik einen breiten Raum ein. Die in diesem Zusammenhang meistverwendete Baueinheit ist die speicherprogrammierbare Steuerung, die trotz der Benennung auch regelungstechnische Aufgaben übernehmen kann.

SPS werden in einer großen Vielfalt von Herstellern wie ABB, Beckhoff, Bosch Rexroth, B & R, Eaton Moeller, Mitsubishi (dominiert in Japan), Rockwell/Allen-Bradley (dominiert in Nordamerika) oder Siemens (dominiert in Deutschland) angeboten.

Fünf Programmiersprachen für SPS

Nach IEV 351-32-34 ist eine SPS eine rechnergestützte Leiteinrichtung, deren logischer Ablauf über eine Programmiereinrichtung (Bedienfeld, Hilfsrechner, tragbares Terminal) veränderbar ist (Bild 1). Die Anzahl der zu verarbeitenden Ein-/Ausgangssignale kann schon bei Einzelmaschinensteuerungen in die Hunderte gehen, was natürlich einen entsprechenden Verdrahtungs- und Kontaktieraufwand zur Folge hat.

Bild 1: Struktur einer SPS [Handbuch Konstruktion S.283]

Die früher sehr starke und aus Anwendersicht unbefriedigende Herstellerabhängigkeit bei der SPS-Programmierung ist seit einigen Jahren abgemildert. Mit IEC 61131-3 (deutsche Entsprechung: DIN EN 61131-3) existiert eine weltweit gültige Norm für die SPS-Programmierung. Die Norm sieht fünf Programmiersprachen vor (Tab. 1). Manche Hersteller benutzen auch eigene Bezeichnungen; so heißt bei Siemens der Strukturierte Text Structured Control Language (SCL), die Funktionsbausteinsprache Funktionsplan (FUP) und die Ablaufsprache S7 Graph (Siemens 2010).

Tab. 1: Programmiersprachen für SPS nach IEC 61131-3 / DIN EN 61131-3 [Handbuch Konstruktion S.283]

Nicht alle, aber die meisten leittechnischen Aufgaben lassen sich in äquivalenter Weise mit jeder der genormten Programmiersprachen realisieren. In allen Sprachen können Funktionen verwendet werden, die in einer der anderen Sprachen geschrieben wurden. Die Hersteller nutzen dies, um die Programmentwicklung für ihre SPS durch teilweise recht umfangreiche Softwarebibliotheken zu unterstützen.

Sicherheit von SPS

Die Programmierung erfolgt heute meist in einer Entwicklungsumgebung auf einem normalen Bürorechner unter Windows und erlaubt neben der Programmierung in Hochsprachen wie C auch eine bequeme Simulation und Fehlerbehebung (debugging). Die Software portiert die erstellten Programme dann automatisch in eine SPS-verständliche Form und überträgt sie zur SPS.

Bei der Entscheidung, ob eine Steuerung verbindungs- oder speicherprogrammierbar ausgeführt werden soll, spielen neben den eingangs genannten Aspekten auch die Kosten eine Rolle. Im Allgemeinen rentieren sich Softwarelösungen erst ab einer gewissen Anlagenkomplexität. Ihre Kostenvorteile steigen, je mehr gleichartige Systeme realisiert werden sollen.

Seit den 1990-er Jahren ist es allgemein akzeptiert, dass sich SPS-basierte Leiteinrichtungen auch für sicherheitskritische Anwendungen eignen. Dennoch wird man künftig der Frage der Sicherheit wegen des Vordringens von Windows-Rechnern in die Leittechnik mehr Aufmerksamkeit widmen müssen.

Auszug aus

Handbuch Konstruktion

Herausgeber: Rolf Steinhilper, Frank Rieg
06/2012, 1177 Seiten, € 249,00
ISBN: 978-3-446-43000-6
S. 282-283
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