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Die SPS-Programmierung entwickelte sich vom elektronischen Ersatz fest verdrahteter Relaissteuerungen zu einem softwareorientierten Ansatz, der Steuerungslogik, Engineering und IT-/OT-Systeme enger zusammenführt. Der grundlegende Wandel: Maschinenlogik lässt sich zunehmend durch Software ändern, statt dafür Schaltschränke neu zu verdrahten. Das macht aber nicht jede heutige Steuerung hardwareunabhängig oder jede sicherheitskritische Funktion austauschbar.
Warum hat die SPS die Relaissteuerung ersetzt?
Bei fest verdrahteter Relaislogik bestimmen elektrische Verbindungen zwischen Relais, Kontakten und weiteren Komponenten die Steuerungsabläufe. Eine Änderung an der Maschinenlogik konnte deshalb Eingriffe in den Schaltschrank und eine Anpassung der Verdrahtung erfordern. Die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) verlagerte einen wachsenden Teil dieser Logik in ein Programm. Änderungen konnten damit zunehmend durch Anpassungen der Steuerungssoftware statt durch eine Neuverdrahtung umgesetzt werden.
Schneider Electric zufolge gewann Bedford Associates 1968 eine Ausschreibung von GM Hydramatic für einen elektronischen Ersatz fest verdrahteter Relaissteuerungen. Bedford gründete anschließend Modicon, um das Produkt zu entwickeln, herzustellen und zu vermarkten. Das Unternehmen nennt Modicon 084 als erstes Modell und beschreibt Ladder Logic als eine Darstellung, die das Verhalten von Relaiskontakten und -spulen nachbildete. Das ist die Unternehmensgeschichte des heutigen Markeninhabers, keine unabhängige Branchenchronik. (Schneider Electric: Modicon is now)
Die SPS ließ Relais nicht schlagartig aus der Industrie verschwinden. Ihr entscheidender Beitrag war, Steuerungslogik programmierbar zu machen und Änderungen sowie Fehlersuche weniger stark an physische Verdrahtungsarbeiten zu binden.
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Warum Ladder Logic vertraut wirkte
Ladder Diagram (LD), auch Ladder Logic genannt, knüpfte an Schaltpläne mit Relaiskontakten und -spulen an. Die Darstellung war damit für Elektrofachkräfte anschlussfähig: Sie konnten Steuerungsabläufe in einer vertrauten, relaisähnlichen Form lesen, obwohl die Logik nun in einer SPS ausgeführt wurde.
Welche Programmiersprachen gibt es für SPS?
IEC 61131-3 schafft einen gemeinsamen Rahmen für etablierte SPS-Programmiermethoden. PLCopen führt darin Ladder Diagram (LD), Function Block Diagram (FBD), Instruction List (IL), Structured Text (ST) und Sequential Function Chart (SFC) als Sprachen beziehungsweise Strukturierungsmittel auf. Sie bieten verschiedene Möglichkeiten, Steuerungslogik darzustellen und zu organisieren. (PLCopen: IEC 61131-3 Programming Languages)
- LD: eine kontaktplanartige Darstellung, die an Relaislogik anknüpft.
- FBD: eine Darstellung, in der Funktionen und Signalverbindungen als Blöcke organisiert werden.
- IL: eine textuelle, anweisungsorientierte Form.
- ST: eine strukturierte Textsprache für Steuerungslogik.
- SFC: ein Mittel, um Abläufe in Schritte und Übergänge zu gliedern.
Ein gemeinsamer Standard bedeutet nicht, dass ein Projekt ohne Anpassungen zwischen beliebigen Herstellersystemen portiert werden kann. Sprachkonzepte können übereinstimmen, während Geräte, Laufzeitumgebungen, Bibliotheken oder Engineering-Werkzeuge Unterschiede aufweisen.
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Was regelt IEC 61131-3, und warum ist sie wichtig?
IEC 61131-3 fasst gemeinsame Programmierelemente und Regeln für SPS zusammen. Sie schafft damit eine gemeinsame Grundlage für mehrere Darstellungs- und Strukturierungsansätze, statt jede Steuerung als vollständig eigenständige Programmierwelt zu behandeln. Das erleichtert es, Konzepte zwischen Projekten und Systemen wiederzuerkennen, garantiert jedoch keine vollständige Austauschbarkeit von Programmen.
PLCopen wurde 1992 gegründet. Laut seiner eigenen Timeline erschien 1993 die erste Ausgabe der damals IEC 1131-3 genannten Programmiersprachen-Norm. Zu den späteren Schritten in dieser Chronologie zählen XML-Austausch für IEC-61131-3-Projekte, IEC 61131-10 sowie Leitlinien zu objektorientierter Programmierung, Softwarequalität und Training. Diese Daten stammen aus der Organisationsgeschichte von PLCopen. (PLCopen: What is PLCopen?)
Wie erweiterten PC-basierte Steuerungen die SPS-Programmierung?
PC-basierte Steuerungen eröffneten einen weiteren Entwicklungspfad: Steuerungssoftware konnte auf einer PC-Plattform laufen, statt ausschließlich an eine klassische SPS-Hardware gebunden zu sein. Das erweiterte die Optionen für Hardware und Software, beseitigte aber nicht automatisch Anforderungen an Echtzeitverhalten, Zuverlässigkeit oder Validierung.
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- -- PLC Type: Fully compatible with FX1S, 10 Transistor Input (NPN Type), 7 Relay Output. Have additional 4 Transistor Output: 2 for high speed pulse 100KHz & 2 for direction, can drive 2 servos or 2 steppers with pulse, built-in 2AD（0-10V) and 2DA(0-10V), also 2 NTC10K B3435 probe. Just read the address of AD DA NTC's will ok, 2 high speed input 100KHz X0 X1 to control encoder
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Beckhoff beschreibt TwinCAT als 1996 eingeführte Softwareplattform für PC-basierte Steuerung. Das Unternehmen hebt die Trennung von Hardware und Software sowie IEC-61131-3-Programmierung und die Verbindung von IT-Sprachen mit Automatisierungsfunktionen in einer Echtzeitumgebung hervor. TwinCAT ist ein konkretes Anbieterbeispiel, nicht repräsentativ für die gesamte Geschichte der Branche; Leistungs- und Zukunftsaussagen auf der Seite sind Herstellerdarstellungen. (Beckhoff: A single platform for all automation functions)
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Random freezes, missing sound and display glitches usually trace back to one bad driver. Find and replace yours safely.Free scan · under a minuteWas bedeutet Software-Defined Automation in der Industrie?
Software-Defined Automation (SDA) beschreibt eine Entwicklungsrichtung, in der Steuerungssoftware flexibler auf Automatisierungsplattformen bereitgestellt und enger mit IT-/OT-Systemen verbunden werden soll. Der Begriff ist keine neutrale Normdefinition: Siemens verwendet ihn als Anbieterpositionierung für einen Wandel in der industriellen Automatisierung und verknüpft softwaredefinierte Steuerung mit industrieller Dateninfrastruktur. (Siemens: Transition to software-defined automation)
Die Zielvorstellung ist von der Anlagenrealität zu unterscheiden. Eine stärker softwareorientierte Architektur bedeutet nicht, dass deterministisches Echtzeitverhalten, Hardwarebindungen, funktionale Sicherheit oder die Validierung sicherheitskritischer Funktionen bereits gelöst sind. Welche Teile einer Anlage flexibel auf unterschiedliche Plattformen verteilt werden können, hängt von ihrer konkreten Architektur und ihren Anforderungen ab.
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Was hat sich geändert – und was bleibt eine offene Abwägung?
Die Entwicklung lässt sich als Verschiebung des Änderungsmechanismus verstehen: von physischer Verdrahtung über programmierbare SPS-Logik bis zu zunehmend softwareorientierten Steuerungsplattformen. Daraus folgt keine allgemeine Rangfolge der Ansätze. Für eine konkrete Anlage kommt es darauf an, wie Änderungen, Echtzeit, Sicherheit und Wartung zusammenpassen.
- Änderbarkeit und Engineering-Aufwand: Wie lässt sich eine Änderung umsetzen, und welche Hardware, Software und Prüfungen sind dafür nötig?
- Echtzeitverhalten: Welche deterministischen Reaktionszeiten verlangt der Prozess, und wie werden sie auf der jeweiligen Plattform gewährleistet?
- Hardware- und Laufzeitbindung: Welche Teile der Lösung hängen an bestimmten Geräten, Laufzeitumgebungen oder Werkzeugen?
- Portierbarkeit: Welche Programmteile lassen sich tatsächlich übertragen, und welche müssen wegen Bibliotheken oder Systemunterschieden angepasst werden?
- Funktionale Sicherheit und Validierung: Wie werden sicherheitskritische Funktionen nach Änderungen geprüft und freigegeben?
- Lebenszyklus und Wartbarkeit: Wie lassen sich Anlagen über ihre vorgesehene Nutzungsdauer migrieren und instand halten?
- IT-/OT-Integration: Welche Daten und Systeme sollen verbunden werden, ohne die Anforderungen der Steuerung zu unterlaufen?
Die verfügbaren Quellen liefern keine neutrale Vergleichsmessung, mit der sich Relaislogik, klassische SPS, PC-basierte Steuerung und softwaredefinierte Ansätze pauschal bewerten oder in eine belastbare Rangfolge bringen ließen.
The Tool Desk
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