Steuerungstechnik

Bezug zur UL

In der Steuerungstechnik ist die UL-Zertifizierung für Steuerungssysteme, wie etwa in Schaltschränken, wichtig. Normen wie UL 508A legen fest, wie diese Systeme sicher aufgebaut und verdrahtet sein müssen. Dadurch wird sichergestellt, dass Steuerungen den dortigen Sicherheitsanforderungen entsprechen.

Welche Arten von Steuerungen gibt es?

In der Steuerungstechnik unterscheidet man zwischen drei Typen von Steuerungen, deren Anwendungen und Techniken zu unterschiedlichen Zwecken eingesetzt werden können.

• Binäre Steuerungen nutzen binäre Signale und haben nur zwei Zustände: ein/aus oder 0/1,
• Analoge Steuerungen sind kontinuierlich und können beliebige Werte innerhalb eines Bereichs annehmen, z. B. Spannung oder Temperatur,
• Digitale Signale bestehen aus diskreten Werten (meist binär codiert) und werden in modernen und komplexen Steuerungen für präzise, schnelle Datenverarbeitung genutzt.

Unterschied Regelungs- und Steuerungstechnik

Der zentrale Unterschied zwischen Steuerungstechnik und Regelungstechnik liegt in der Rückmeldung: Während die Steuerung nach einem festen Ablauf ohne Rückkopplung funktioniert, reagiert die Regelung dynamisch auf Veränderungen. Bei der Regelungstechnik wird die geregelte Größe kontinuierlich gemessen und mit dem Sollwert verglichen, um Abweichungen automatisch auszugleichen. In der Steuerungstechnik hingegen erfolgt keine Kontrolle des Ist-Zustands – der Prozess läuft einmalig oder zeitgesteuert ab.

Steuerungstechnik – einfach erklärt

Ein klassisches Beispiel für Steuerungstechnik ist das Treppenhauslicht: Wird der Taster gedrückt, schaltet sich das Licht für eine festgelegte Zeit ein und geht danach automatisch wieder aus – unabhängig davon, ob sich noch jemand im Treppenhaus befindet. Der Ablauf folgt festen Vorgaben ohne Rückmeldung oder Nachregelung. Genau das kennzeichnet Steuerungstechnik: eine fest definierte Abfolge von Aktionen, ausgelöst durch ein Eingangssignal, ohne Einflussnahme durch die aktuelle Situation.

Antriebssysteme als Grundlage für Steuersysteme

Antriebssysteme, auch Aktoren genannt, sind Geräte oder Systeme, die, wie der Name bereits sagt, Antrieb erzeugen und diese Kraft in bestimmten Bewegungen umsetzen. Aktoren können je nach Anwendungsbereich in drei verschiedene Typen eingeteilt werden:

• Elektrische Aktoren: Wandeln elektrische Energie in mechanische Kraft um, z. B. ein Elektromotor
• Hydraulische Aktoren: Nutzen Flüssigkeitsdruck, um hohe Kräfte zu erzeugen und gleichmäßige Bewegungen auch bei großen Lasten präzise umzusetzen, z. B. Umformmaschinen in der Metallverarbeitung
• Pneumatische Zylinder: Verwenden Druckluft, um lineare oder rotierende Bewegungen zu erzeugen, z. B. Greifarme in der Fertigungsindustrie

Antriebs- und Steuerungstechnik

Die Steuerungstechnik funktioniert nur im Zusammenspiel mit der Antriebstechnik. Erst durch die Fähigkeit der Antriebstechnik, mechanische Bewegungen präzise auszuführen, kann ein Steuersystem physische Aktionen am Zielsystem umsetzen. Ob Drehen, Heben oder Fördern – die Steuerung gibt die Befehle, die Antriebstechnik setzt sie in Bewegung um. Damit bildet sie das unverzichtbare Bindeglied zwischen digitalen Steuerbefehlen und realen Bewegungsabläufen in Maschinen und Anlagen.

Welche Arten von Steuerungssystemen gibt es?

Während die Steuerungstechnik die theoretischen Grundlagen und Prinzipien automatisierter Abläufe liefert, setzen Steuerungssysteme diese in die Praxis um. Sie bestehen aus Hardware- und Softwarekomponenten wie SPS, Relais, Sensoren oder Steuerungsprogrammen und sorgen dafür, dass Maschinen und Anlagen exakt nach den vorgegebenen Steuerbefehlen arbeiten. Steuerungssysteme sind somit die Verbindung zwischen Planung und tatsächlicher Ausführung im industriellen Umfeld.

Schaltschränke, wie der UL 508A, der UL698A oder der UL 1203, beherbergen diese Steuerungssysteme mit allen elektrischen Komponenten sicher und kompakt. Sie sind die Schaltzentrale, in der alle Steuerungseinheiten miteinander verbunden werden und solch eine effiziente Umsetzung der Steuerungsprozesse ermöglicht wird.

Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)

Die SPS ist ein digitales Computersystem, das zur flexiblen Automatisierung von Maschinen und Anlagen eingesetzt wird. Im Gegensatz zur fest verdrahteten Steuerung wird der Steuerungsablauf hier per Software programmiert und im Speicher der SPS abgelegt. Sie ist ein zentrales Element der modernen Steuerungstechnik, da sie logische Abläufe präzise und zuverlässig steuern kann – z. B. im Sondermaschinenbau, aber auch in der Industrie, Gebäudetechnik oder Fertigung.

SPS – einfach erklärt anhand eines Beispiels

Wir bleiben bei dem Beispiel des Treppenhauslichts. Stellen Sie sich vor, es gibt einen Bewegungsmelder in einem Raum, der mit einer SPS verbunden ist. Wenn jemand den Raum betritt, erkennt der Bewegungsmelder die Bewegung und sendet ein Signal an die SPS. Die SPS überprüft dann, ob das Licht eingeschaltet werden soll (z. B. nach einer festgelegten Logik, dass das Licht bei Bewegung eingeschaltet wird) und schaltet es über ein Relais ein. Wenn der Raum leer ist und keine Bewegung mehr erfasst wird, schaltet die SPS das Licht nach einer bestimmten Zeit wieder aus.

In diesem Beispiel übernimmt die SPS die Steuerung des Lichts basierend auf den Eingangssignalen (Bewegung) und sorgt für eine automatische Ausführung der Steuerbefehle.

Verbindungsprogrammierte Steuerung (VPS)

Bei VPS handelt es sich um eine klassische, fest verdrahtete Steuerung, bei der logische Abläufe durch die physische Verbindung von Schaltelementen definiert sind. Änderungen sind aufwendig, da die Verdrahtung manuell angepasst werden muss. Heute wird diese deshalb oft durch SPS ersetzt.

Computerized Numerical Control – (CNC)

CNC-Systeme steuern maschinenbezogene Bewegungsabläufe präzise über digital gespeicherte Programme. Sie werden typischerweise in Werkzeugmaschinen wie Fräsen oder Drehbänken eingesetzt und ermöglichen eine hochgenaue, wiederholbare Steuerung.

RC – Robot Control

RC bezieht sich auf die Steuerung von Robotern, meist in der industriellen Fertigung. Dabei geht es um die Koordination mehrerer Bewegungsachsen, das Abarbeiten vorgegebener Bewegungsmuster sowie die Integration von Sensorik – oft auf Basis komplexer Steuer- und Regelalgorithmen.

Einsatzgebiete der Steuerungstechnik

Die Steuerungstechnik wird in zahlreichen Bereichen eingesetzt, von der industriellen Fertigung über die Automatisierung hin zu alltäglichen Anwendungen. Zu weiteren Einsatzbereichen zählen unter anderem:

• Industrielle Fertigung (z. B. Produktionslinien)
• Automobilindustrie (z. B. Fahrzeugsteuerung)
• Energieversorgung (z. B. Kraftwerke)
• Gebäudetechnik (z. B. Heizung, Lüftung, Klima)
• Haushaltsgeräte (z. B. Waschmaschinen, Kühlschränke)
• Robotik (z. B. Industrieroboter)
• Medizinische Geräte (z. B. Diagnosegeräte)

Zusammenfassung

Die Steuerungstechnik ist ein Teilbereich der Automatisierungstechnik und befasst sich mit der präzisen Steuerung von Maschinen und Anlagen. Sie umfasst verschiedene Steuerungssysteme wie SPS, VPS und CNC, die zur Automatisierung von Prozessen eingesetzt werden. Diese Systeme ermöglichen die Durchführung komplexer Aufgaben in Bereichen wie der industriellen Fertigung, Automobilindustrie und Gebäudetechnik. Die Steuerungstechnik arbeitet oft eng mit der Antriebstechnik zusammen, um mechanische Bewegungen exakt auszuführen.