Leiterlogik in der SPS-Programmierung: Grundlagen & Praxisbeispiele

Leiterlogik (Ladder Logic) ist eine der fünf Programmiersprachen, die durch den IEC-61131-3-Standard definiert sind. Sie bleibt die am weitesten verbreitete, da ihre intuitive, schematische Darstellung der hartverdrahteten Relaislogik entspricht.

Am Ende dieses Artikels können Sie ein typisches industrielles Programm lesen und genau verstehen, wie die Steuerungslogik einer Maschine funktioniert.

Bevorzugen Sie einen visuellen Rundgang? Sehen Sie sich das Video unten an oder lesen Sie weiter für eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Erklärung.

Elektrisches Schaltbild

Die erste SPS-Sprache wurde so gestaltet, dass sie wie ein elektrisches Leiterdiagramm aussieht, was sie für Elektriker und Instandhaltungstechniker sofort vertraut macht. Über die Ästhetik hinaus erleichtert dieses Format die schnelle Fehlersuche – zu sehen, wie ein Leiter (Rung) zu Wahr oder Falsch auswertet, ist weit schneller als das Debuggen von Code Zeile für Zeile.

Im Folgenden sehen Sie einen klassischen Motor-Start/Stopp-Schaltkreis. Der Startknopf, Stoppknopf und das Steuerrelais (CR1) sind so verdrahtet, dass das Drücken des Startknopfs CR1 erregt. Sobald CR1 erregt ist, schließen die Kontakte 8 und 6, wodurch CR1 auch nach Loslassen des Startknopfs unter Spannung bleibt. Die Kontakte 1 und 3 schließen dann, um den Motor zu erregen. Das Loslassen des Stoppknopfs öffnet den Pfad zu CR1, woraufhin der Motor stoppt.

In der industriellen Praxis wird die Relais-Leiter-Version dieses Schaltkreises bevorzugt, da sie die Schaltkreisaktionen klar abbildet. Ältere hartverdrahtete Designs erforderten Neuverdrahtung bei jedem Komponentenausfall – SPS beseitigen diesen Bedarf, indem sie physische Verdrahtung und den Großteil der Hardware entfernen.

Wie Leiterlogik funktioniert

In einer SPS-basierten Motor-Start/Stopp-Sequenz werden Start- und Stoppknopf zu separaten SPS-Eingängen. Der Motor selbst wird über einen SPS-Ausgang angesteuert. Das Leiterlogik-Programm wertet den Zustand der Eingänge aus und steuert den Ausgang entsprechend.

Grundlegende SPS-Befehle

Alle SPS-Hersteller verwenden grafische Symbole, die weitgehend identisch sind, auch wenn die Bezeichnungen variieren. Die drei häufigsten Anweisungen sind:

• Normale Öffner (NO) Kontakt – Siemens nennt ihn NO; Allen-Bradley verwendet XIC (Examine If Closed). Ein geschlossener Kontakt liefert WAHR, ein offener FALSCH.
• Normale Schließer (NC) Kontakt – Siemens nennt ihn NC; Allen-Bradley verwendet XIO (Examine If Open). Geschlossen gleich WAHR, offen gleich FALSCH.
• Spule (Ausgang setzen) – Siemens nennt sie Spule; Allen-Bradley nennt sie OTE. Die Spule ändert den Zustand eines Ausgangs, wenn der Leiter zu WAHR auswertet.

Diese Symbole sind rein visuell; sie stellen keine physischen Kontakte dar.

Aufbau eines Leiterrungs (Rung)

Betrachten Sie die linken und rechten vertikalen Linien als Stromschienen. Ein Leiter verbindet die linke mit der rechten Schiene durch eine Reihe von Anweisungen. Die linke Schiene liefert logische Energie; damit ein Ausgang auf der rechten Schiene erregt wird, muss ein kontinuierlicher Pfad von WAHR-Anweisungen bestehen.

Im Motor-Start-Beispiel könnte der Leiter lauten: Start_Knopf → Stopp_Knopf → Motor_Start. Wird der Startknopf gedrückt, wird die Start_Knopf-Anweisung WAHR, was einen logischen Pfad schafft, der Motor_Start erregt. Die Motor_Start-Spule schreibt dann einen WAHR-Wert in ihren zugewiesenen Speicherplatz, der wiederum den Motor antreibt.

Da die Motor_Start-Anweisung eine Spule ist, bleibt sie WAHR, nachdem der Startknopf losgelassen wurde, und erzeugt eine Verriegelung (Latch), die den Motor laufen lässt, bis der Stoppknopf gedrückt wird, was die Stopp_Knopf-Anweisung auf FALSCH setzt und den logischen Pfad unterbricht.

Analyse einer Rolltor-Leiterlogik

Betrachten wir ein komplexeres Beispiel: eine Rolltorsteuerung. Die Konsole verfügt über drei Taster und drei Anzeigelampen. Die Leiterlogik zeigt, dass die Tor_Zu-Anweisung WAHR ist (also die ZU-Lampe leuchtet), während Tor_Auf FALSCH ist (AUF-Lampe aus).

Beachten Sie, dass die STOP-Anweisung ein XIO (normalerweise geschlossen) ist. Da sie aktuell WAHR ist, hält der SPS-Speicher eine logische 0, was bedeutet, dass der physische STOP-Schalter normalerweise offen ist.

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Zusammenfassung

Wir haben Sie von einem scheinbar kryptischen Diagramm zu einem klaren Verständnis geführt, wie Leiterlogik physische Eingänge in Maschinenaktionen übersetzt. Ob Sie einen Siemens-NO-Kontakt, einen Allen-Bradley-XIC oder eine Phoenix-Contact-Spule interpretieren – die zugrunde liegende Logik bleibt dieselbe: Folgen Sie den WAHR- und FALSCH-Zuständen, um das Systemverhalten zu enthüllen.