Im englischen Sprachraum spricht man von einer PLC (Programmable Logic Controller) und im deutschsprachigen Raum von einer SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung). SPS ist die dominierende Automatisierungstechnik für breiteste Aufgaben ausserhalb der speziellen CNC- und Roboterwelt, wobei die Grenzen zunehmend fliessend sind.

In der neuen Serie technischer Fortschritt möchte ich aufzeigen, wie innovative Fortschritte in Wissenschaft und Technik dazu beitragen das Klima zu schützen und unseren Wohlstand wie auch unsere Wohlfahrt zu erhöhen. 

Ich möchte damit aufzeigen, dass es für einen wirksamen Klimaschutz keine generellen Verbote braucht, sondern Investitionen in neue, saubere Technologie. 
Den grundsätzlich gilt: Alles was wenig Ressourcen verschwendet, ist effizient und alles, was effizient ist, ist auch wirtschaftlich sinnvoll. In meinen Augen gibt es somit keinen Grund unsere liberalen Werte über Bord zu werfen. 

Die erste Speicherprogrammierbare Steuerung wurde 1970 in Chicago für eine Werkzeugmaschine vorgestellt. 1973 erschienen erste Applikationen in Deutschland. Im Zeitraum 1975 bis 1985, spätestens bis 1990 vollzog sich der grundsätzliche Übergang von den verbindungsprogrammierten Steuerungen (VPS, siehe unten) mit Relais und Schützen und danach auch von fest verdrahteter Logik hin zu den speicherprogrammierten Steuerungen. 1983 erschien mit DIN 19239 „SPS Programmierung“ die erste Norm zu speziellen Problemen der SPS, 1993 wurde diese Norm durch IEC 61131-3 ersetzt.

Die Struktur der SPS-Technik kann am besten mit der grundlegenden Lösung von

Automatisierungsaufgaben demonstriert werden. Diese besteht im Einlesen von

Signalen aus dem zu automatisierenden Prozess, der rechentechnischen

Signalverarbeitung in einer CPU und dem Ausgeben von Signalen an die Stellorgane

des Prozesses. 

Die Versorgungsspannung von SPS-Systemen ist heute überwiegend DC 24 V. Daraus

werden für die CPU intern DC 5V bereitgestellt. Für analoge Signale sind +/-10V

gebräuchlich. Die CPU beinhaltet den Prozessor und die erforderlichen internen und /

oder externe Speicher für Firmware, Anwenderprogramm sowie remanente und

nichtremanente Daten. Prozessor und Firmware sind auf ein „Echtzeitbetriebssystem“

für Logik und Arithmetik optimiert, das heisst. auf schnelle Bit-, Byte- und Wortverarbeitung,

wobei die vorzugsweise Adressierung von Byte oder Wort bei unterschiedlichen SPS

auch unterschiedlich sein kann.

SPS-Steuerungen sind ein Grundelement der jahrelangen Automatisierung der Industrie. 
Ich gehe aber davon aus, dass den meisten Politikern der Begriff SPS-Steuerung völlig unbekannt ist. 
Um dem entgegen zu wirken, durchackere ich hier die Grundlagen der SPS-Technik.

Die Automatisierung hat als Ganzes viel zum Wohlstand der westlichen und asiatischen Industriestaaten beigetragen. Prozesse können akribisch genau geplant und optimiert werden. Es ist auch immer häufiger möglich Maschinen über die Nacht und sogar über das Wochenende laufen zu lassen und so die Produktivität pro Arbeitsplatz massiv zu erhöhen. Sehr vorteilhaft ist insbesondere, dass Arbeiter von monotonen und ungesunden Arbeiten befreit werden. 

Verbindungsprogrammierte Steuerungen (VPS) sind quasi die Vorgänger der SPS. Bei einer VPS wird die Steuerungslogik mithilfe von Verdrahtung der Relais realisiert. 

Die Zentraleinheit besteht aus einem RAM Speicher, in dem das fertige Anwenderprogramm gespeichert wird. Die CPU ist der eigentliche Mikroprozessor, der die Signalverarbeitung bzw. Verknüpfung der digitalen Signale durchführt. Dabei fragt der Adressenzähler den Programmspeicher Anweisung für Anweisung nacheinander ab und überträgt die Daten vom Programmspeicher in das Anweisungsregister. Als Register bezeichnet man alle Speicherbausteine eines Prozessors. Das Steuerwerk erhält seine Anweisungen vom Anweisungsregister. Während einer Bearbeitung einer Anweisung durch das Steuerwerk, schiebt der Adresszähler die nächste Anweisung in das Anweisungsregister.

Die Norm IEC 61131-3 ist ein internationaler Standard für Programmiersprachen von speicherprogrammierbaren Steuerungen. Sie beinhaltet die folgenden 5 Programmiersprachen.

Grafische Programmiersprache. 

Englisch: Ladder Diagram (LD).

KOP ist sehr ähnlich wie ein Stromlaufplan und ist deshalb vor allem für Elektriker/innen relativ einfach zu erlernen. Generell ist das Beheben von Störungen einfacher als mit anderen Programmiersprachen. 

Grafische Programmiersprache.

Englisch: Function Block Diagram (FBD).

FUP ist eher ähnlich wie ein Elektronik-Schaltplan und entsprechend auch für Elektroniker/innen einfach zu erlernen. 

Grafische Programmiersprache. 

Englisch: Sequential Function Charts (SFC).
Der S7 Graph gilt als äusserst übersichtlich. 

Textorientierte Programmiersprache. 

Englisch: Instruction List (IL).

Der Vorteil von AWL liegt in der Kompaktheit der Sprache, aber genau diese Kompaktheit macht es für Anfänger extrem schwer diese Sprache zu erlernen. 

Textorienterte Programmiersprache.

Structured Text (ST). 

SCL gleicht am ehesten der Hochsprache Pascal, entsprechend ist sie vor allem für Hochsprachenprogrammier/innen leicht zu erlernen. 

SCL bietet mehr Strukturierungsmöglichkeiten als AWL und löst diese daher immer mehr ab. Vor allem mathematische Funktionen lassen sich deutlich schneller und übersichtlicher programmieren. 

Siemens ist ein Technologie-Mischkonzern, welcher am 1. Oktober 1847 in Berlin gegründet wurde und aktuell rund 385000 Mitarbeiter beschäftigt. Es handelt sich um eine Aktiengesellschaft (ISIN: DE0007236101).

B&R ist ein Automatisierungstechnik-Konzern, welcher 1979 gegründet wurde und aktuell mehr als 3000 Mitarbeiter beschäftigt. Es handelt sich um eine GmbH.

ABB ist ein Energie- und Automatisierungstechnik-Konzern, welcher am 8. Februar 1988 gegründet wurde und aktuell rund 147000 Mitarbeiter beschäftigt. Es handelt sich um eine Aktiengesellschaft (ISIN: CH0012221716).

Beckhoff ist ein Elektrotechnik-Konzern, welcher 1980 gegründet wurde und aktuell rund 4300 Mitarbeiter beschäftigt. Es handelt sich um eine GmbH & Co. KG.

WAGO ist ein Verbindungs- und Automatisierungs-Konzern, welcher 1951 gegründet wurde und aktuell rund 8500 Mitarbeiter beschäftigt. Es handelt sich um eine GmbH & Co. KG.

Rockwell Automation ist ein Automatisierungstechnik-Konzern, welcher 1903 gegründet wurde und aktuell rund 22500 Mitarbeiter beschäftigt. Es handelt sich um eine Corporation.