Was ist eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) und wofür wird sie eingesetzt?
In unserem Artikel zu speicherprogrammierbaren Steuerungen erklären wir Ihnen, was eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist, wie sie eingesetzt wird und welche Vorteile und Nachteile sie gegenüber einer verbindungsprogrammierten Steuerung (VPS) aufweist.
Außerdem geben wir noch einen Ausblick auf mögliche, zukünftige Anwendungen einer SPS.
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Was ist eine SPS?
Eine speicherprogrammierbare Steuerung, kurz SPS, ist eine Komponente, die programmiert und eingesetzt wird, um eine Anlage oder Maschine zu regeln bzw. zu steuern.
In eine SPS können spezifische Funktionen wie beispielsweise eine Ablaufsteuerung implementiert werden, so dass auf diese Weise sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangssignale von Prozessen oder Maschinen gesteuert werden können.
Um die speicherprogrammierbare Steuerung an die Anlage bzw. Maschine anzubinden, kommen sowohl Aktoren, die im Allgemeinen an den Ausgängen der speicherprogrammierbaren Steuerung angeschlossen sind, als auch Sensoren zum Einsatz.
Als Sensoren gelten beispielsweise:
- Lichtschranken
- Endschalter
- Taster
- Inkrementalgeber
- Füllstandsensoren
- Temperaturfühler
Als Aktoren gelten z.B:
- Schütze zum Einschalten elektrischer Motoren
- Elektrische Ventile für Druckluft oder Hydraulik
- Antriebssteuerungsmodule
Wie funktioniert eine SPS?
Eine konventionelle SPS besteht aus Eingängen, Ausgängen, einem Betriebssystem oder auch Firmware genannt und einer Schnittstelle.
Über die Schnittstelle wird das jeweilige Anwenderprogramm geladen, welches definiert, auf welche Art und Weise die Ausgänge in Abhängigkeit der Eingänge geschaltet werden.
Das Betriebssystem gewährleistet, dass das Anwenderprogramm stets auf dem aktuellen Stand der Herausgeber ist.
Letztlich erfolgt die Schaltung der Ausgänge anhand des Anwenderprogramms derart, dass die Anlage bzw. die Maschine in der vorgesehenen Art und Weise arbeitet.
Was sind die Vorteile und Nachteile einer SPS im Vergleich zu einer verbindungsprogrammierten Steuerung (VPS)?
Die Vorteile einer SPS im Vergleich zu einer VPS umfassen:
- Eine SPS ist platzsparender und meist kostengünstiger
- Änderungen können flexibel und vereinfacht erfolgen, da nur das Programm und nicht die Verdrahtung verändert werden muss
- Durch Diagnosefunktionen können Fehler schnell erkannt und behoben werden
- Speicherprogrammierbare Steuerungen sind zeiteffizienter und Programme können vervielfältigt werden
- Eine SPS ermöglicht die Fernwartung und Überwachung aus der Ferne
Die Nachteile, die eine SPS im Vergleich zu einer VPS mit sich bringt sind:
- Für einfache Anwendungen ist eine SPS zu teuer, denn es müssen neben der SPS auch noch Lizenzen erworben werden
- Hohe Leistungen müssen über Relais oder Schütze geschaltet werden
- Das benötigte Personal zu Installation und Inbetriebnahme einer SPS ist hochqualifiziert und teuer
Wie sehen zukünftige Anwendungsfälle einer SPS aus?
Heutzutage verfügen Speicherprogrammierbare Steuerungen über die Möglichkeit, sich mit IoT Gateways zu vernetzen. Dazu werden neben IO-Modulen auch Internet-Protokolle genutzt, wie beispielsweise MQTT, OPC UA oder TCP IP.
Hintergrund ist der, eine höhere Datenverfügbarkeit zu ermöglichen und komplexere Datenstrukturen zu realisieren. Die Daten können weiterhin in der Cloud oder im Edge verarbeitet werden. Mögliche Anwendungen umfassen heutzutage schon Machine-Learning und Big Data Applikationen.
Grundsätzlich kann durch die Anbindung von speicherprogrammierbaren Steuerungen und dem Internet of Things das Human-Machine-Interface, kurz HMI unterstützt werden. Dies ermöglicht dem Nutzer eine fundierte Entscheidungsgrundlage für die Steuerung, sowie ein frühzeitiges Erkennen von Störungen (Predictive Maintenance).
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