Die Geschichte der Automatik: von mechanischen Reglern zu SPS und Robotern

Bei der Automatik geht es darum, Maschinen und Anlagen dazu zu bringen, von selbst das Richtige zu tun — zu starten, zu stoppen, zu regeln und zu reagieren, ohne dass ein Mensch an jedem einzelnen Hebel zieht. Der Automatiktechniker ist derjenige, der das möglich macht: Er verbindet Sensoren, Motoren, Ventile und Steuerungen so, dass eine Anlage sicher und präzise läuft. Das Fach ist in seiner heutigen Form verhältnismäßig jung, aber die Idee selbststeuernder Maschinen ist alt.

Lange bevor es die Elektronik gab, baute man mechanische Systeme, die sich selbst regeln konnten. Ein klassisches Beispiel ist der Fliehkraftregler an der Dampfmaschine, der eine gleichmäßige Drehzahl hielt, indem er die Dampfzufuhr automatisch auf- und zudrehte. Das Prinzip — etwas messen, mit einem gewünschten Niveau vergleichen und danach regeln — ist bis heute der Kern jeder Automatisierung, nur mit ganz anderen Mitteln ausgeführt.

Mit der Elektrizität kam das Relais — ein elektrischer Kontakt, der von einem Elektromagneten gesteuert wird. Durch das Zusammenschalten vieler Relais konnte man logische Steuerungen bauen: Wenn diese Taste gedrückt wird und jener Motor läuft, dann starte dieses Ventil. Ganze Fabriken wurden von großen Schränken voller Relais, Leitungen und Schütze gesteuert. Das funktionierte, aber eine Änderung der Steuerung erforderte, dass man die Verdrahtung physisch umbaute — zeitraubend und bei komplexen Anlagen unübersichtlich.

In der Zeit der Relais war die Automatisierungstechnik in hohem Maße ein Verdrahtungsfach. Die Funktion lag darin, wie die Komponenten miteinander verschaltet waren, und Fehlersuche bedeutete, Leitungen zu verfolgen, Spannungen zu messen und das Relais zu finden, das nicht anzog. Ein guter Techniker kannte seine Anlage Leitung für Leitung und konnte einen großen Stromlaufplan lesen wie ein Buch.

• 01Relais, Schütze und Zeitrelais als logische Bausteine
• 02Große Schaltschränke mit umfangreicher Verdrahtung
• 03Stromlaufpläne als zentrale Dokumentation
• 04Fehlersuche mit dem Multimeter, indem man dem Signal durch den Kreis folgt
• 05Änderungen erforderten einen physischen Umbau der Leitungen

Der große Sprung kam mit der speicherprogrammierbaren Steuerung — der SPS (Programmable Logic Controller). Statt die Logik in Hardware aus Relais zu bauen, legte man die Logik nun in ein Programm, das sich ändern ließ, ohne eine einzige Leitung zu versetzen. Will man ändern, wie sich die Anlage verhält, ändert man im Programm. Die SPS wurde zum Rückgrat der industriellen Automatisierung, weil sie zuverlässig, flexibel und leicht anzupassen ist.

Zusammen mit der SPS entwickelte sich eine Fülle von Sensoren, die Position, Druck, Füllstand, Temperatur, Geschwindigkeit und vieles mehr messen können — die Sinne der Anlage. Auf der Ausgangsseite kam der Frequenzumrichter, der einen Motor mit variabler Drehzahl laufen lässt statt nur ein oder aus. Zusammen ergab das eine weit feinere und energieeffizientere Steuerung, bei der sich die Anlage laufend anpasst.

Der moderne Automatisierungstechniker arbeitet im Schnittfeld von Elektrik, Mechanik, Pneumatik, Hydraulik und Programmierung. Der Alltag kann alles umfassen: Kabel ziehen und Sensoren montieren, eine SPS programmieren, eine Roboterzelle einfahren oder eine stillstehende Anlage instand setzen. Die Anlagen sind zunehmend in Netzwerken verbunden, die Daten sammeln und vor Fehlern warnen können, bevor sie eintreten. Das Fach verlangt deshalb sowohl praktisches Handwerk als auch Verständnis für Systeme und Software — und die Fähigkeit, logisch zu denken, wenn eine große Anlage sich plötzlich falsch verhält.