Wichtige Klassifizierungskriterien für industrielle Steuerungen

Die moderne industrielle Automatisierung stützt sich auf speicherprogrammierbare Steuerungen, um kritische Fabrikabläufe zu steuern. Systemintegratoren klassifizieren SPS anhand von Größe, Hardwarearchitektur und Auslegung der Stromversorgung. Das Verständnis dieser grundlegenden Kategorien ermöglicht Automatisierungsingenieuren, die passende Architektur für das Steuerungssystem auszuwählen. Dadurch optimiert die richtige Hardwareauswahl die Leistung und minimiert gleichzeitig die langfristigen Betriebskosten.

SPS-Klassifizierung nach Größe und I/O-Verarbeitungskapazität

Ingenieure kategorisieren Steuerungen anhand ihrer physischen Größe und Kanalanzahl in Nano-, Mikro-, mittlere, große und sehr große Einheiten. Nano- und Mikro-SPS verwalten typischerweise weniger als 128 Ein-/Ausgabepunkte. Große und sehr große Systeme verarbeiten dagegen gleichzeitig Tausende digitale und analoge I/O-Kanäle. Außerdem steigt die Speicherkapazität proportional zur Hardwaregröße, um umfangreiche Anwenderlogik und Datenprotokolle zu speichern.

Kompakte und modulare Architektur: Die Wahl der richtigen Bauform

Kompakte SPS integrieren Prozessor, Stromversorgung und feste I/O-Kanäle in ein einziges, einheitliches Gehäuse. Während kompakte Einheiten nur begrenzte lokale Erweiterungen über Flachbandkabel bieten, ermöglichen modulare SPS maximale Flexibilität durch Rückwandplatinen-Racks oder Hutschienen-Gehäusesysteme. Modulare Architekturen nehmen unabhängige Karten auf, darunter CPU-Module, digitale/analoge I/O-Karten und spezialisierte Kommunikationsprozessoren. Darüber hinaus unterstützen modulare Steuerungen der oberen Leistungsklasse den Austausch im laufenden Betrieb sowie redundante Hardwarekonfigurationen, um einzelne Ausfallpunkte zu beseitigen.

Stromversorgungsoptionen: Integrierte AC- gegenüber externer 24-VDC-Versorgung

SPS benötigen je nach Auslegung des Schaltschranks bestimmte Optionen für die Stromversorgung. Einige kompakte Steuerungen verfügen über integrierte Schaltnetzteile (SMPS), die 100-240 VAC direkt aus dem Hauptnetz aufnehmen. Die meisten industriellen modularen Systeme nutzen jedoch externe, dedizierte 24-VDC-Netzteile. Externe Netzteile isolieren empfindliche CPU-Elektronik von transienten Netzspannungsspitzen und verbessern die allgemeine Systemzuverlässigkeit.

Expertenmeinung: Bewertung modularer und kompakter Steuerungen im Hinblick auf langfristige Skalierbarkeit

Erfahrene Automatisierungsingenieure warnen häufig davor, die Steuerungskapazität bei der anfänglichen Anlagenplanung zu knapp zu bemessen. Während kompakte SPS eine kostengünstige Steuerung für eigenständige Maschinen bieten, stellen modulare Architekturen die notwendige Erweiterbarkeit bereit, wenn sich Fertigungslinien weiterentwickeln. Bei der Auslegung geschäftskritischer Prozessregelkreise reduziert die Entscheidung für modulare SPS mit I/O- und CPU-Redundanz sowie der Möglichkeit zum Austausch im laufenden Betrieb unerwartete Ausfallzeiten während routinemäßiger Wartungsarbeiten drastisch.

Anwendungsszenario: Auswahl der SPS-Hardware für eine Abfüllanlage

Betrachten wir eine kommerzielle Getränkeabfüllanlage, die ihre Verpackungslinie erweitert. Ingenieure setzen eine kompakte SPS an lokalisierten, eigenständigen Geräten wie der Kartonverschließeinheit ein, um die Investitionsausgaben niedrig zu halten. Für die zentrale Abfüll- und Verschließmatrix wählt das Team jedoch eine modulare SPS mit hoher Packungsdichte, zwei redundanten CPUs und PROFINET-Kommunikationskarten. Diese hybride Hardwarestrategie verbindet Kosteneffizienz bei einfachen Aufgaben mit absoluter Systemzuverlässigkeit für zentrale, umsatzgenerierende Abläufe.

Über den Autor:

Sun Hao ist ein leitender Experte für industrielle Automatisierung mit über 15 Jahren globaler Praxiserfahrung. Seine Spezialisierung umfasst SPS-Programmierung, verteilte Leitsysteme (DCS), TSI-Überwachung und den Schutz industrieller Stromverteilungen. Derzeit ist er als Automatisierungsberater für multinationale Ingenieurunternehmen tätig, entwickelt ausfallsichere Steuerungssysteme und liefert fachkundige technische Einblicke für Fachpublikationen der Industrie.