PLC

In einer Fabrik muss ständig etwas geschaltet werden. Ein Förderband soll anhalten, wenn eine Kiste am Ende ankommt. Eine Pumpe soll starten, wenn ein Tank zu leer wird. Genau solche Entscheidungen trifft ein PLC. Das ist ein kleiner, sehr widerstandsfähiger Computer, der fest in einer Maschine oder in einem Schaltschrank verbaut ist. Er bekommt Messwerte von Fühlern und Schaltern, vergleicht sie mit den Regeln in seinem Programm und schaltet daraufhin Motoren, Ventile oder Lampen. Die deutsche Bezeichnung dafür lautet speicherprogrammierbare Steuerung, abgekürzt SPS.

Warum Fabriken ohne diese Kästen stillstehen

Fast alles, was industriell hergestellt wird, läuft irgendwann über einen PLC. Abfüllanlagen für Getränke, Aufzüge, Klärwerke, Achterbahnen, Windräder, Ampelanlagen: überall stecken solche Steuerungen. Weltweit sind mehrere hundert Millionen Geräte im Einsatz. Fällt eine einzige davon aus, kann eine ganze Produktionslinie stehen.

Der Grund für diese Verbreitung ist Verlässlichkeit. Ein PLC ist dafür gebaut, jahrelang durchzulaufen, ohne neu gestartet zu werden. Er verträgt Hitze, Staub, Vibration und Spannungsschwankungen. Er hat oft keinen Lüfter und keine bewegliche Festplatte, weil beides kaputtgehen könnte. Ein normaler Bürorechner wäre in dieser Umgebung nach wenigen Monaten defekt.

Wichtig ist auch die zeitliche Zuverlässigkeit. Ein PLC reagiert nicht nur schnell, sondern vor allem berechenbar schnell. Fachleute nennen das Echtzeitfähigkeit: Die Antwort kommt garantiert innerhalb einer festgelegten Zeitspanne, meist wenige Millisekunden. Bei einer Presse, die einen Notausschalter auswerten muss, ist genau das entscheidend.

Der Zyklus aus Lesen, Rechnen und Schalten

Ein PLC arbeitet in einer immer gleichen Schleife, dem Zyklus. Zuerst liest er alle Eingänge ein, also die aktuellen Werte von Sensoren, Tastern und Endschaltern. Dann arbeitet er sein Programm einmal von oben nach unten ab. Zum Schluss schreibt er die Ergebnisse auf die Ausgänge, schaltet also zum Beispiel ein Relais. Danach beginnt er sofort wieder von vorn, oft mehrere hundert Mal pro Sekunde.

Programmiert wird ein PLC selten in Sprachen wie Python. Verbreitet ist der Kontaktplan, eine grafische Darstellung, die aussieht wie ein Schaltplan mit Kontakten und Spulen. Das hat historische Gründe: Vor dem PLC wurden Steuerungen aus fest verdrahteten Relais gebaut. Elektriker sollten ihr gewohntes Denken beibehalten können. Daneben gibt es Textsprachen und Bausteindiagramme, alle in der Norm IEC 61131-3 festgeschrieben.

Ein häufiger Irrtum ist, ein PLC sei einfach ein billiger Kleincomputer. Ein Raspberry Pi hat mehr Rechenleistung als viele Steuerungen. Der Unterschied liegt nicht in der Geschwindigkeit, sondern in der Garantie: robuste Ein- und Ausgänge für Industriespannungen, ein Betriebssystem ohne Überraschungen und Zertifizierungen für Sicherheitsfunktionen.

Vom Schaltschrank in die Wirtschaftsnachrichten

Im Alltag sieht man einen PLC praktisch nie, weil er hinter einer Blechtür sitzt. Trotzdem begegnet man ihm indirekt jeden Tag. Die Ampel an der Kreuzung, die Rolltreppe im Bahnhof und die Anlage, die eine Joghurtbecherreihe befüllt, werden so gesteuert. Auch die Heizungsanlage eines großen Bürogebäudes hängt meist an einer solchen Steuerung.

In Wirtschaftsnachrichten taucht der Begriff bei der Automatisierungsbranche auf. Große Hersteller sind Siemens, Rockwell Automation, Mitsubishi Electric und Schneider Electric. Deren Auftragslage gilt als Frühindikator dafür, ob Industriebetriebe gerade in neue Fertigung investieren.

Ein zweites Thema ist Sicherheit. Weil PLCs zunehmend mit Netzwerken verbunden sind, werden sie zum Angriffsziel. Der Schadcode Stuxnet manipulierte 2010 Siemens-Steuerungen in iranischen Anlagen und zerstörte Zentrifugen. Neu ist außerdem die Verbindung zur KI: Sensordaten aus PLCs werden gesammelt und ausgewertet, um Defekte vorherzusagen, bevor eine Maschine ausfällt. Diese vorausschauende Wartung ist einer der handfestesten KI-Anwendungsfälle in der Industrie.