Steuerungen Von der SPS bis zur Sicherheitssteuerung

Für bestimmte Anwendungen wie zum Beispiel zur Steuerung von Pressen werden spezielle Steuerungen, sogenannte Sicherheitssteuerungen angeboten. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Standardsteuerungen, die um Sicherheitsfunktionen ergänzt wurden. Es gibt jedoch auch abgesetzte Varianten.

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Die Sicherheitssteuerung Safelogic Compact im Schaltschrank während der Inbetriebnahme und Programmierung.
Die Sicherheitssteuerung Safelogic Compact im Schaltschrank während der Inbetriebnahme und Programmierung.
(Bild: Bosch Rexroth)

Vor 25 Jahren – mit dem Aufkommen der ersten Industrie-PC – hat man ihr den Tod vorausgesagt: der speicherprogrammierbaren Steuerung. Doch es gibt sie immer noch und nach Ansicht von Günther Bock, Leiter Technology, Test, Infrastructure & Processes bei Siemens, wird sie zukünftig sogar eine noch größere Rolle spielen: „Der Bedarf an SPS wird weltweit durch eine tiefergehende Automatisierung der Abläufe steigen.“ Die SPS werde deshalb weiterhin das Mittel der Wahl bleiben, und zwar aus Gründen von Einfachheit, Effizienz und unschlagbarer Zuverlässigkeit, aber auch aufgrund hinzukommender Fähigkeiten, die dem Industrie-4.0-Bedarf Rechnung tragen. „Bei einem sicheren Betrieb und/oder Datensicherheit kommen, je nach Anforderung, weitere Eigenschaften hinzu, die unsere Steuerungen mit den F- und H-Ausführungen erfüllen“, ergänzt Bock.

Betriebssystem spielt eine entscheidende Rolle

Meyer schränkt dies etwas ein, obwohl er auch glaubt, dass es die traditionelle SPS weiterhin geben wird, wenn Themen wie Determinismus, Echtzeit, Latenz, Verfügbarkeit und langer Produktlebenszyklus gemeint sind: „Allerdings wird keine dedizierte Hardware mehr benötigt, eine SPS-Funktionalität kann ihren Dienst ebenfalls auf einer IPC-Variante verrichten.“ Entscheidend sei die sogenannte SPS-Runtime, welche auf die jeweilige Hardware angepasst werde und dadurch die Steuerungsfunktionalität biete. Zusätzlich spiele das Betriebssystem eine entscheidende Rolle, denn der Determinismus, der gerade bei SPS-Systemen wichtig sei, könne nur durch entsprechende Mechanismen des Betriebssystems zur Verfügung gestellt werden. Bei Linux sei beispielsweise eine Echtzeiterweiterung erforderlich.

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SPS-Programmierung nach IEC 61131 hat sich flächendeckend durchgesetzt

Auf dem Markt hat sich nach Aussage von Heiner Lang, technischer Leiter des Geschäftsbereichs Industrial Applications bei Bosch Rexroth, nahezu flächendeckend die SPS-Programmierung nach IEC 61131 durchgesetzt: „Sie stellt eine hocheffiziente Art der Maschinenprogrammierung dar und bietet als herstellerübergreifender Standard eine hohe Zukunftssicherheit.“ Innovative Steuerungslösungen böten zusätzlich die Möglichkeit, über Hochsprachen Steuerungsfunktionen über offene Schnittstellen einzubinden. „Die eigentliche SPS-Funktion ist tatsächlich völlig unabhängig von der Hardware zu betrachten und wird den Maschinenbau noch lange prägen“, sagt Lang. Je nach Aufgabenumfang könne eine Embedded-Hardware völlig ausreichen, während andere eine leistungsfähige IPC-Hardware benötigten. Auch dort helfe dem Maschinenhersteller die Durchgängigkeit im Engineering, Kosten und Zeit zu sparen. „Das gilt auch für die Sicherheits-SPS. Idealerweise ist sie eine Erweiterung der Standard-SPS und bietet die gleichen Kommunikationsschnittstellen. Das vereinfacht die normgerechte Umsetzung funktionaler Sicherheit“, so Lang.

Dipl.-Ing. Holger Meyer, Head of Marketing der Business Unit Control Systems, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont: „Die Sicherheits-SPS stellt eine Erweiterung der klassischen SPS mit eigener Hardware dar, die oft in einem Design neben der Standardsteuerung integriert ist. Es gibt aber auch abgesetzte Varianten. Entscheidend ist der ständige Abgleich mit der Standardsteuerung hinsichtlich desselben Prozessabbilds, da derselbe Feldbus verwendet wird. Die Programmierung der Sicherheitssteuerung findet dabei hauptsächlich in IEC-61131-Sprachen statt, um Fehler bei der Programmerstellung zu minimieren. Moderne Engineering-Werkzeuge ermöglichen die Generierung der Standardprogrammierung und der Sicherheitsprogrammierung in einem Werkzeug, sogar in einem Projektbaum eines SPS-Programms.“

Marcel Wöhner, Produktmanager im Bereich Operating and Monitoring and Tools beim Automatisierungsunternehmen Pilz sagt dazu: „Robustheit, Stabilität, Security und Vierenfreiheit sind ganz sicher auch Gründe für die Wahl einer SPS mit proprietären Betriebssystem. Zudem könnten auch bezogen auf die Hardware viele Gründe angeführt werden, warum sich die klassische SPS für spezifische Maschinen oft besser eignet.“ Bei der Sicherheits-SPS geht es seiner Meinung nach auch sehr um das Vertrauen, dass man in eine Steuerung und seiner Architektur habe. Grundsätzlich kenne doch jeder auch „Blue-screens-­Abstürze“ oder einen Virenbefall mit PC-Betriebssystemen. „Vertrauen wir da wirklich darauf, dass auf so einer Plattform eine fehlersichere Steuerung ausgeführt wird? Auch wenn uns hier manche Anbieter glauben machen wollen, dass Sicherheit nur Wahrscheinlichkeitsrechnung ist, sind doch diversitäre Prozessorarchitekturen deutlich optimaler für diesen Einsatzbereich entwickelt worden“, mahnt der Steuerungsexperte von Pilz.

IPC-Weiterentwicklungen könnten etwas ändern

Langfristig könne sich dies aber ändern: „Für die Maschine ist es am Ende nur wichtig, dass die Steuerung den Maschinentakt und die Prozesszeit erfüllen kann. Durch die quasi selbstständige Weiterentwicklung der Leistungsfähigkeit bei den IPC wird die Berechtigung für dedizierte Steuerungsplattformen für CNC oder SPS immer fragwürdiger. Noch sind diese jedoch in machen Belangen deutlich überlegen, dass können Optimierungen der Abarbeitung, die Robustheit und auch die Ersatzteilbeschaffung sein.“

Langfristig ist es Wöhner zufolge so, dass die Software den Erfolg für alle Aktivitäten sichert. Dies gelte gleichermaßen für spezifische Steuerungen sowie für PC-basierte Steuerungen. „Funktionsanreicherungen kommen bei Softsteuerungen beinahe automatisch hinzu, aber die Unterscheidungskriterien zu Mitbewerbern gestaltet sich dabei schwierig“, sagt Wöhner.

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Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Redakteur, MM MaschinenMarkt