SPS-Systeme: Was sie sind und wo man Ersatzteile für Ersatzteile findet

Programmierbare Logiksteuerungen (SPS) sind die zentrale Steuerungshardware moderner Industrieautomation. Von der einfachsten Förderbandsteuerung bis hin zu komplexen, mehrachsigen Fertigungsprozessen – ein SPS-System liefert die programmierbare Intelligenz, die Eingänge erfasst, Steuerungslogik ausführt und Ausgänge ansteuert, um den spezifikationsgemäßen Maschinenbetrieb zu gewährleisten. K2 Automation führt SPS-Systeme und -Komponenten führender Hersteller weltweit, darunter sowohl aktuelle Produktlinien als auch ältere Hardware, die auch nach Erreichen des Lebenszyklusendes beim Originalhersteller weiterhin in Maschinen im Einsatz ist.

Was ist ein SPS-System und wie funktioniert es?

Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist ein industrieller Digitalrechner, der speziell für die Steuerung von Fertigungsprozessen und Maschinen entwickelt wurde. Im Gegensatz zu einem Allzweckrechner ist eine SPS für den zuverlässigen Betrieb in industriellen Umgebungen ausgelegt und toleriert Vibrationen, elektrische Störungen, extreme Temperaturen sowie die anspruchsvollen Betriebszyklen des kontinuierlichen Produktionsbetriebs. Der Begriff entstand Ende der 1960er-Jahre, als die ersten speicherprogrammierbaren Steuerungen begannen, relaisbasierte Bedienfelder in Automobilwerken zu ersetzen. Die Technologie hat sich seitdem kontinuierlich weiterentwickelt.

Ein SPS-System besteht im Kern aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), Eingangsmodulen, die Signale von Sensoren, Schaltern und anderen Feldgeräten empfangen, Ausgangsmodulen, die Steuersignale an Aktoren, Motoren, Ventile und andere angetriebene Komponenten senden, sowie einem Netzteil. In größeren Anlagen verbinden Kommunikationsmodule die SPS mit übergeordneten Systemen, anderen Steuerungen und Mensch-Maschine-Schnittstellen. Die CPU führt das Steuerungsprogramm in einem iterativen Zyklus aus, liest alle Eingänge, wendet die programmierte Logik an, aktualisiert alle Ausgänge und wiederholt diesen Vorgang kontinuierlich mit Abtastraten im Millisekundenbereich.

Das Steuerungsprogramm selbst wird üblicherweise in Kontaktplanlogik (KOP) geschrieben, einer grafischen Sprache, die die Steuerungslogik als eine Reihe von Sprossen auf einer Leiter darstellt. Kontaktsymbole repräsentieren dabei Eingänge, Spulensymbole Ausgänge. Die visuelle Struktur der KOP wurde bewusst gewählt, um den zuvor verwendeten Relaisschaltplänen zu ähneln und so den Umstieg für Elektrotechniker zu erleichtern, die bereits mit Relaisschaltplänen vertraut waren. IEC 61131-3, die internationale Norm für die SPS-Programmierung, definiert fünf standardisierte Programmiersprachen: Kontaktplanlogik, strukturierter Text, Funktionsbausteindiagramm, Anweisungsliste und Ablaufdiagramm.

Welche Geschichte haben SPS-Steuerungssysteme in der industriellen Automatisierung?

Die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) wurde als Antwort auf ein spezifisches Problem in der Automobilindustrie entwickelt. Ende der 1960er-Jahre veröffentlichte die Hydramatic-Division von General Motors in Ypsilanti, Michigan, eine Spezifikation für ein Gerät, das die festverdrahteten Relaisfelder zur Steuerung ihrer Montagelinien ersetzen sollte. Diese Relaisfelder waren teuer in der Herstellung, schwer an veränderte Produktionsanforderungen anzupassen und in der rauen Fabrikumgebung störungsanfällig. Die Spezifikation forderte ein Gerät, das ohne Hardwareänderungen umprogrammierbar und zuverlässiger als elektromechanische Relais sein sollte.

Modicon, ein eigens zur Entwicklung dieser Technologie gegründetes Unternehmen, brachte 1969 die erste kommerzielle SPS, die Modicon 084, auf den Markt. Allen-Bradley folgte mit Konkurrenzprodukten, und die Technologie verbreitete sich in den 1970er-Jahren rasant in der amerikanischen Fertigungsindustrie. In den 1980er-Jahren entwickelten europäische und japanische Hersteller wie Siemens, Mitsubishi, Omron und das heutige Schneider Electric ihre eigenen SPS-Plattformen und schufen damit die bis heute bestehende Wettbewerbslandschaft.

Die Entwicklung von frühen Relais-Ersatzsteuerungen zu modernen SPS-Systemen spiegelt die umfassendere Entwicklung der Digitaltechnik wider. Frühe SPS speicherten Programme in Magnetkernspeichern und konnten nur wenige Dutzend Ein- und Ausgänge verarbeiten. Moderne High-End-SPS arbeiten mit Gigabytes an Speicher, verarbeiten Tausende von E/A-Punkten, führen Bewegungssteuerungsalgorithmen aus, führen Gleitkommaarithmetik durch und kommunizieren über industrielle Ethernet-Netzwerke mit Gigabit-Geschwindigkeit. Das grundlegende Prinzip – eine digitale Steuerung, die programmierbare Logik in einem deterministischen Zyklus ausführt – ist über die gesamte Geschichte der Technologie hinweg konstant geblieben.

Welche Arten von SPS-Systemen liefert K2 Automation?

Das SPS-Sortiment von K2 Automation umfasst Hardware führender Hersteller, deren Systeme in Industrieanlagen weit verbreitet sind. Dazu gehören Allen-Bradley-SPS von Rockwell Automation, darunter die älteren Serien SLC 500 und PLC-5 sowie ControlLogix- und CompactLogix-Systeme. Auch Siemens SIMATIC-SPS-Hardware der Familien S5 und S7 ist in großem Umfang verfügbar. Zum Portfolio gehören außerdem speicherprogrammierbare Steuerungen von Mitsubishi MELSEC, SPS der Serien C und CJ/CS von Omron, Geräte der Serien Modicon und TSX von Schneider Electric (ehemals Telemecanique) sowie CNC-Steuerungen von Fanuc.

K2 Automation verfügt über ein besonders umfangreiches SPS-Sortiment, insbesondere im Bereich veralteter und nicht mehr produzierter Hardware. Viele der in den 1990er- und frühen 2000er-Jahren weit verbreiteten SPS-Plattformen wurden inzwischen durch neuere Produktlinien ersetzt und sind nicht mehr über die Vertriebskanäle der Originalhersteller erhältlich. Dazu gehören beispielsweise die SLC-500-Serie von Allen-Bradley, die Siemens-S5-Hardware, die C-Serie von Omron und die früheren MELSEC-Plattformen von Mitsubishi. Diese Komponenten sind nach wie vor in Tausenden von Produktionsanlagen im Einsatz, und ihr Austausch kann im Fehlerfall nicht auf die Genehmigung eines Investitionsprojekts warten.

Was ist ein SPS-Steuerungssystem in der Praxis und was sind seine Hauptkomponenten?

In der Praxis umfasst ein SPS-Steuerungssystem in einer Industrieanlage mehr als nur die Steuerung selbst. Zu den Hauptkomponenten einer kompletten Anlage gehören die SPS-Hardware, die Entwicklungs-Workstation und die Software zur Entwicklung und Wartung des Programms, die E/A-Infrastruktur zur Verbindung der Steuerung mit den Feldgeräten, das Kommunikationsnetzwerk zur Anbindung der SPS an andere Systeme sowie die HMI-Bildschirme, die es den Bedienern ermöglichen, den Prozess zu überwachen und mit ihm zu interagieren.

Die Wartung einer SPS-Steuerung erfordert den Zugriff auf alle Komponenten. Fällt die Stromversorgung der SPS aus oder weist ein Eingangsmodul einen Defekt auf, hängt die Dringlichkeit des Austauschs vollständig von der Kritikalität des gesteuerten Prozesses ab. In einer kontinuierlich laufenden Produktionsumgebung kann ein defektes SPS-Modul die Produktion innerhalb weniger Minuten nach Auftreten des Fehlers zum Stillstand bringen. Der Maschinenreparaturservice von K2 Automation bietet hierfür eine direkte Lösung: Ersatzteile werden umgehend nach Verfügbarkeit versandt.

Warum ist K2 Automation die Quelle für veraltete SPS-Komponenten?

Die Hersteller von industriellen SPSen bieten ihren Produkten üblicherweise nur für einen begrenzten Zeitraum Support nach Bekanntgabe des Produktlebenszyklusendes. Nach Ablauf dieser Frist sind Ersatzteile, Reparaturen und technischer Support durch den Hersteller nicht mehr verfügbar. Für Maschinen, die mit veralteter SPS-Hardware konstruiert und gebaut wurden, stellt dies ein dauerhaftes Versorgungsproblem dar. Die Maschine mag mechanisch einwandfrei, produktiv und vollständig in den Produktionsprozess integriert sein, doch die Steuerung ist über die üblichen Vertriebswege nicht mehr erhältlich.

K2 Automation wurde gegründet, um diesen Markt zu bedienen. Mit einem Lagerbestand von über 300,000 neuen, generalüberholten und veralteten industriellen Elektronikkomponenten und einem globalen Netzwerk spezialisierter Beschaffungspartner können wir Teile auftreiben, die längst nicht mehr im autorisierten Vertrieb erhältlich sind. Unsere Preise sind wettbewerbsfähig, da unser Geschäftsmodell optimal auf den Gebrauchtmarkt für Automatisierungshardware ausgerichtet ist. Unsere Lieferfähigkeit, inklusive Versand am selben Tag und Verfügbarkeit am Wochenende, trägt der Dringlichkeit Rechnung, die Maschinenausfälle erfordern.

Häufig gestellte Fragen: SPS-Systeme und K2 Automation

Worin besteht der Unterschied zwischen einer SPS und einem DCS?

Eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) wurde ursprünglich für diskrete Steuerungsaufgaben entwickelt, indem sie Ausgänge gemäß programmierter Logik in Abhängigkeit von den Eingangsbedingungen ein- und ausschaltete. Ein DCS (Verteiltes Steuerungssystem) hingegen wurde für die kontinuierliche Prozesssteuerung in Branchen wie der Chemie- und Ölraffinerieindustrie entwickelt, wo analoge Prozessvariablen über große geografische Gebiete hinweg verwaltet werden müssen. In der modernen Praxis ist die Unterscheidung jedoch weitgehend verschwommen, da leistungsstarke SPSen die kontinuierliche Prozesssteuerung gut beherrschen und DCS-Plattformen diskrete Ein-/Ausgabe verarbeiten. In den meisten Bereichen der Fertigungsautomatisierung ist ein SPS-System die geeignete Technologie.

Welche SPS-Marken führt K2 Automation?

K2 Automation führt SPS-Hardware von Allen-Bradley, Siemens, Mitsubishi, Omron, Schneider Electric, Fanuc, Bosch Rexroth, ABB und anderen führenden Herstellern. Wir bieten sowohl aktuelle Produktlinien als auch ältere, nicht mehr erhältliche Hardware an. Wenn Sie eine bestimmte SPS-Einheit oder ein Modul suchen, kontaktieren Sie uns bitte mit der Teilenummer und dem Hersteller. Wir prüfen dann die Verfügbarkeit in unserem Lager und unserem Beschaffungsnetzwerk.

Warum werden SPS-Komponenten veraltet und nicht mehr erhältlich?

SPS-Hersteller entwickeln kontinuierlich neue Produktlinien mit verbesserter Leistung, Kommunikationsfähigkeit und Speicherkapazität. Mit der Einführung neuer Plattformen werden ältere Produktlinien schrittweise eingestellt. Nach einem festgelegten Verkaufsende folgt das Ende des Supports. Nach dem Supportende produziert der Hersteller keine Ersatzteile mehr und bietet keine technische Unterstützung mehr an. Anlagen, die auf der veralteten Plattform basieren, bleiben zwar in Betrieb, die Wartung erfolgt jedoch ausschließlich über den Gebrauchtmarkt. K2 Automation ist auf diesen Markt spezialisiert.

Kann K2 Automation neben Hardware auch SPS-Programmiersoftware und Kabel liefern?

Ja. Programmierkabel, Speicherkarten und Kommunikationsmodule für verschiedene SPS-Plattformen gehören zum Sortiment von K2 Automation. Programmiersoftware ist teilweise auch als Teil eines Pakets erhältlich. Kontaktieren Sie unser Team mit Ihren konkreten Anforderungen – wir beraten Sie gerne zu den verfügbaren Optionen und der benötigten Hardware.

Wie überprüft K2 Automation den Zustand von wiederaufbereiteter SPS-Hardware?

Die von K2 Automation angebotenen, generalüberholten SPS-Einheiten stammen aus einer kontrollierten Lieferkette und werden vor dem Versand geprüft. Die Prüfverfahren variieren je nach Produkttyp, Ziel ist es jedoch, die einwandfreie Funktion der Einheit vor der Auslieferung an den Kunden sicherzustellen. Die Prüfdokumentation wird mit den generalüberholten Einheiten mitgeliefert, und alle Bestellungen unterliegen unserer unkomplizierten Rückgaberegelung.

Was passiert, wenn das benötigte SPS-Modul nicht vorrätig ist?

K2 Automation initiiert die Beschaffung über unser globales Netzwerk spezialisierter Kontakte. Die Beschaffungszeiten variieren je nach Komponente, deren Alter und weltweiter Verfügbarkeit. Bei Maschinenausfällen informieren wir Sie proaktiv über den Beschaffungsfortschritt. In manchen Fällen kann ein Austausch mit einem generalüberholten Gerät eine schnellere Lösung bieten als die Wartezeit auf die Beschaffung des benötigten Ersatzteils.

Ist es besser, ein altes SPS-System zu reparieren oder es durch ein neues zu ersetzen?

Dies hängt von der Maschine, dem Alter des Steuerungssystems, den Ersatzteilkosten und der Verfügbarkeit von Engineering-Ressourcen für ein Migrationsprojekt ab. Bei mechanisch einwandfreien Maschinen, bei denen der SPS-Ausfall nur eine einzelne Komponente betrifft, ist die Beschaffung von Ersatzteilen über K2 Automation in der Regel der schnellere und kostengünstigere Weg. Bei Systemen mit mehreren veralteten Komponenten, Maschinen, die sich dem Ende ihrer mechanischen Lebensdauer nähern, oder Systemen, bei denen eine Modernisierung der Steuerung erhebliche Leistungs- oder Effizienzsteigerungen verspricht, kann eine geplante Migration langfristig die bessere Wahl sein. K2 Automation bietet die Ersatzteiloption an, wenn dies die richtige Entscheidung ist.

Kann K2 Automation mir helfen, wenn ich nur die Teilenummer habe und sonst nichts?

Ja. Die Angabe einer vollständigen Teilenummer ist der zuverlässigste Weg, das richtige Bauteil zu identifizieren. Allein anhand der Teilenummer kann unser technisches Team Hersteller, Serie und Spezifikation des Bauteils ermitteln, die Lagerverfügbarkeit prüfen und ein Angebot erstellen. Sollte die Teilenummer unvollständig oder beschädigt sein, können wir mithilfe der verfügbaren Informationen aus der Maschinendokumentation oder dem Bauteil selbst die Identifizierung weiter eingrenzen.