Steuerungs- und Regelungstechnik ist eine eigene Fachrichtung. Hier finden sich die fest verdrahtete Relaislogik (AND/OR, Selbsthaltung, Verriegelung), Aufbau und Zyklus der SPS, die Programmiersprachen nach IEC 61131-3 (Ladder, FBD, ST) sowie Sensoren und Aktoren — das Bindeglied zwischen Diagramm und wirklicher Maschine.
Einleitung
Die Steuerungstechnik ist die Lehre davon, wie man eine Maschine dazu bringt, zum richtigen Zeitpunkt das Richtige zu tun. Historisch wurde die Logik mit Relais und Schützen aufgebaut (fest verdrahtet); heute erledigt eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) dasselbe in Software. Ein Elektriker mit der Fachrichtung Automation muss beides beherrschen — und verstehen, dass die Ladder-Programmierung der SPS ein direkter digitaler Nachfahre der Relaislogik ist. Die maßgeblichen Normen sind DS/EN 61131-3 (SPS-Programmierung), DS/EN 60204-1 (elektrische Ausrüstung von Maschinen) und DS/EN 60947-5-1 (Steuerstromgeräte).
Relaislogik: AND, OR und die beiden Grundschaltungen
Jede Logik lässt sich aus drei Elementen aufbauen: UND, ODER und NICHT. In einem Steuerstromkreis entsprechen sie der Platzierung der Kontakte:
- 01AND (UND): Kontakte in REIHE — alle müssen geschlossen sein, bevor der Strom die Spule erreicht. Z. B. »fahre nur, wenn die Klappe geschlossen ist UND der Not-Aus herausgezogen ist«.
- 02OR (ODER): Kontakte in PARALLELSCHALTUNG — einer von ihnen genügt. Zum Beispiel »Start über Taster A ODER Taster B«.
- 03NOT (NICHT): ein Öffnerkontakt (NC) — in Ruhe geschlossen, wird bei Betätigung geöffnet. Zum Beispiel ein Stopptaster oder ein Thermorelaiskontakt.
Selbsthaltung — der wichtigste Grundstromkreis
Ein Taster stellt nur Kontakt her, solange man ihn gedrückt hält. Damit ein Motor weiterlaufen kann, nachdem man den Starttaster loslässt, wird eine Selbsthaltung verwendet: ein Hilfskontakt des Schützes selbst wird PARALLEL zum Starttaster gelegt. Hat die Spule erst einmal angezogen, hält ihr eigener Kontakt sie unter Strom.
Verriegelung — wenn zwei Dinge nicht gleichzeitig geschehen dürfen
Eine Verriegelung (Interlock) verhindert eine gefährliche oder zerstörerische Kombination. Das klassische Beispiel ist ein Motor, der in beide Richtungen laufen kann: Die beiden Schütze (vorwärts und rückwärts) dürfen NIEMALS gleichzeitig anziehen, denn das würde zwei Phasen kurzschließen. Deshalb wird der Öffnerkontakt jedes Schützes in den Spulenkreis des anderen gelegt — zieht »vorwärts« an, ist »rückwärts« gesperrt, und umgekehrt. Verriegelungen werden auch zwischen Netz und Notstrom, zwischen Toren und Maschinen und überall dort eingesetzt, wo zwei Zustände einander ausschließen.
Der Aufbau der SPS
Eine SPS ist ein industrieller Computer, der für die Steuerung gebaut ist. Sie besteht aus einer CPU (berechnet die Logik), Ein- und Ausgängen (der Schnittstelle zur Maschine) und einer Stromversorgung. Eingänge (DI/AI) lesen Sensoren und Taster; Ausgänge (DO/AO) steuern Schütze, Ventile, Lampen und Motoren.
- 01Digitale Eingänge (DI): Ein/Aus-Signale — Taster, Endschalter, Näherungsschalter.
- 02Digitale Ausgänge (DO): Ein/Aus-Ansteuerung — Relais, Schützspule, Signalleuchte.
- 03Analoge Ein-/Ausgänge (AI/AO): messen oder steuern gleitende Werte — Temperatur, Druck, Geschwindigkeit (z. B. 4–20 mA oder 0–10 V).
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