The Tool Desk
Outbyte Driver Updater FREEScan for outdated or missing drivers - takes under a minuteDriver Scan →Outbyte PC Repair FREERepair Windows errors before they cause bigger problemsFix Now →Die SPS veränderte vor allem, wie sich Maschinensteuerungen ändern lassen: Statt Relaislogik für jede Anpassung neu zu verdrahten, konnten Ingenieure die Steuerungslogik programmieren. Ladder Diagram knüpfte dabei an die vertraute Darstellung elektrischer Kontakte und Spulen an. Mit IEC 61131-3, PC-basierten Steuerungen und integrierten Engineering-Umgebungen wuchs der Softwareanteil weiter. Software-Defined Automation beschreibt heute die nächste Entwicklungsrichtung – nicht aber, dass jede Anlage bereits unabhängig von Hardware oder Laufzeitumgebung wäre.
Warum hat die SPS die Relaissteuerung ersetzt?
Fest verdrahtete Relaissteuerungen bildeten Maschinenlogik durch elektrische Verbindungen zwischen Relais, Kontakten und Spulen ab. Eine Änderung konnte deshalb Eingriffe in den Schaltschrank und die Verdrahtung erfordern. Die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) verschob einen wesentlichen Teil dieser Arbeit in ein Programm: Die Logik ließ sich anpassen, ohne für jede Änderung den Steuerkreis neu aufzubauen. Auch Fehlersuche und Prozessänderungen sollten dadurch weniger aufwendig werden.
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Schneider Electric berichtet, dass Bedford Associates 1968 eine Ausschreibung von GM Hydramatic für einen elektronischen Ersatz fest verdrahteter Relaissteuerungen gewann. Bedford gründete anschließend Modicon, um das Produkt zu entwickeln, herzustellen und zu vermarkten. Das Unternehmen nennt Modicon 084 als erstes Modell. Diese Angaben stammen aus der Unternehmensgeschichte des heutigen Markeninhabers und sind entsprechend einzuordnen. Schneider Electric: „Modicon is now“
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Warum Ladder Logic vertraut wirkte
Die erste Generation programmierbarer Steuerungen musste nicht nur Steuerungsaufgaben übernehmen, sondern auch für die Fachleute verständlich sein, die bisher mit Relaisplänen gearbeitet hatten. Ladder Logic – heute meist als Ladder Diagram (LD) bezeichnet – stellt die Logik in einer relaisähnlichen Form dar, die Kontakte und Spulen abbildet. So wurde die Programmierung anschlussfähig an vorhandenes elektrotechnisches Wissen.
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Das bedeutete nicht, dass Relais unmittelbar aus jeder Anlage verschwanden. Der wichtige Wandel lag darin, dass Änderungen an der Steuerungslogik zunehmend im Programm statt durch eine Änderung der Verdrahtung umgesetzt werden konnten. Schneider Electric: „Modicon is now“
Welche Programmiersprachen gibt es für SPS?
IEC 61131-3 bietet einen gemeinsamen Rahmen für etablierte SPS-Programmiermethoden. PLCopen führt fünf Sprachen beziehungsweise Strukturierungsmittel auf:
- Ladder Diagram (LD): relaisähnliche Darstellung, die an Kontakte und Spulen anknüpft.
- Function Block Diagram (FBD): Strukturierung der Steuerungslogik mit Funktionsblöcken.
- Instruction List (IL): anweisungsorientierte Sprache, die PLCopen in seiner Übersicht der IEC-61131-3-Sprachen aufführt.
- Structured Text (ST): textbasierte Sprache für Steuerungslogik.
- Sequential Function Chart (SFC): Mittel zur Strukturierung von Abläufen und Schrittfolgen.
Welche Sprache in einem Projekt geeignet ist, hängt unter anderem von der Aufgabe, dem Team und der Engineering-Umgebung ab. Der gemeinsame Standardrahmen macht diese Ansätze nicht automatisch zwischen beliebigen Herstellersystemen portierbar: Projekte können herstellerspezifische Funktionen, Laufzeitumgebungen oder Bibliotheken verwenden. PLCopen: „Logic: IEC 61131-3 Programming Languages“
Was regelt IEC 61131-3 – und wie entstand der gemeinsame Rahmen?
IEC 61131-3 bündelt gemeinsame Programmierelemente und Regeln für SPS-Programmiermethoden. Das hilft, eine gemeinsame Grundlage für die Entwicklung und Strukturierung von Steuerungssoftware zu schaffen; es ist jedoch keine Garantie, dass ein Programm ohne Anpassungen auf jede Steuerung eines anderen Herstellers übertragen werden kann.
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PLCopen wurde 1992 gegründet. In der eigenen Timeline datiert die Organisation die erste Ausgabe der damals IEC 1131-3 genannten Programmiersprachen-Norm auf 1993. Zu den späteren Schritten zählt PLCopen unter anderem den XML-Austausch für IEC-61131-3-Projekte, IEC 61131-10 sowie Leitlinien zu objektorientierter Programmierung, Softwarequalität und Trainingsrichtlinien. Diese Chronologie ist PLCopens Darstellung der eigenen Organisations- und Standardisierungsarbeit. PLCopen: „What is PLCopen?“
Wie veränderten PC-basierte Steuerungen und Engineering-Software die SPS?
Eine weitere Entwicklung war, Steuerungsfunktionen auf PC-basierte Plattformen zu bringen und sie enger mit Engineering-Software zu verbinden. Damit erweiterte sich der Raum möglicher Steuerungsplattformen: Neben SPS-spezifischer Hardware konnten Softwareplattformen Funktionen für Automatisierung und IT-Sprachen in eine Echtzeitumgebung integrieren.
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TwinCAT als ein Anbieterbeispiel
Beckhoff beschreibt TwinCAT als 1996 eingeführte Softwareplattform für PC-basierte Steuerung. Das Unternehmen hebt die Trennung von Hardware und Software, die Programmierung nach IEC 61131-3 und die Einbindung von IT-Sprachen und Automatisierungsfunktionen in einer Echtzeitumgebung hervor. TwinCAT veranschaulicht einen Entwicklungspfad, ist aber nicht stellvertretend für die gesamte Branche. Aussagen zur Leistungsfähigkeit oder zur Zukunft der Plattform sind Herstellerdarstellungen. Beckhoff: „A single platform for all automation functions“
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Was bedeutet Software-Defined Automation in der Industrie?
Software-Defined Automation (SDA) beschreibt eine Entwicklungsrichtung, bei der Steuerungssoftware flexibler auf Automatisierungsplattformen bereitgestellt und stärker mit industrieller Dateninfrastruktur sowie IT- und OT-Systemen verbunden werden soll. Siemens verwendet den Begriff, um einen Wandel der industriellen Automatisierung und die Verbindung softwaredefinierter Steuerung mit industrieller Dateninfrastruktur zu beschreiben. Das ist eine aktuelle Anbieterpositionierung, keine neutrale Normdefinition. Siemens: „Transition to software-defined automation“
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Der Begriff beschreibt ein Zielbild, nicht den bereits abgeschlossenen Zustand jeder Anlage. Eine flexiblere Softwarebereitstellung hebt weder automatisch Abhängigkeiten von bestimmter Hardware und Laufzeitumgebungen auf noch löst sie Fragen zu deterministischem Echtzeitverhalten, funktionaler Sicherheit oder Validierung. Diese Aspekte müssen für die konkrete Steuerungsarchitektur und Anwendung geprüft werden.
Wie unterscheiden sich Relaislogik, klassische SPS und softwaredefinierte Ansätze?
Die Entwicklung lässt sich am Änderungsmechanismus ablesen: Bei Relaislogik lag ein großer Teil der Steuerungslogik in der Verdrahtung; mit der SPS wanderte sie ins Programm; PC-basierte Plattformen erweiterten die möglichen Kombinationen aus Hardware und Software. Software-Defined Automation richtet den Blick stärker darauf, Steuerungssoftware flexibel bereitzustellen und mit industrieller Dateninfrastruktur zu verbinden.
Diese Entwicklung allein belegt keine allgemeine Rangfolge oder einen universellen Ersatz einer Architektur durch eine andere. Für die Auswahl oder Migration sind vielmehr die konkreten Anforderungen entscheidend:
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One free scan finds every outdated or missing driver and matches the right update for your exact hardware.Free scan · exact hardware match- Änderbarkeit und Engineering-Aufwand: Wie wird die Steuerungslogik angepasst, getestet und in Betrieb genommen?
- Echtzeitverhalten: Welche deterministischen Reaktionszeiten sind für den Prozess erforderlich?
- Hardware und Laufzeit: An welche Steuerungsplattformen, Laufzeitumgebungen und Herstellerfunktionen ist das Projekt gebunden?
- Portierbarkeit: Welche Teile des Programms beruhen auf gemeinsamen IEC-61131-3-Konzepten und welche auf spezifischen Erweiterungen?
- Sicherheit und Validierung: Welche Nachweise, Prüfungen und Freigaben gelten für die Steuerungsfunktionen?
- Lebenszyklus und Integration: Wie passen Wartung, Migration und die Verbindung zu IT-/OT-Systemen zu den Betriebsanforderungen?
Die verfügbaren Anbieter- und Standardbeschreibungen liefern keine neutrale Vergleichsmessung, mit der sich diese Optionen pauschal bewerten ließen. Die passende Architektur ergibt sich daher aus den Anforderungen der jeweiligen Anlage und den Bedingungen ihres Betriebs.
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