Dieser Abschnitt soll als Einführung in das Themengebiet der speicherprogrammierbaren Steuerungen dienen. Im folgenden finden Sie Informationen über die Funktionsweise einer SPS, die Anschlußklemmen, den Befehlssatz und ein kurzes Beispielprogramm. Um bedarfsgerechte Problemlösungen zu erarbeiten, ist es jedoch erforderlich, weitere Unterlagen und entsprechende Herstellerdokumentationen heranzuziehen.

Bei speicherprogrammierbaren Steuerungen handelt es sich um äußerst flexible und mächtige Komponenten. Die Möglichkeiten, die sich durch den Einsatz solcher kompakten Steuerungssysteme eröffnen, können hier lediglich angeschnitten werden. Welche Steuerungsmöglichkeiten und Sonderfunktionen eine SPS erfüllt, hängt im wesentlichen von dem verwendeten Steuerungsmodell und dem Hersteller ab. Die Palette reicht von einfachen logischen Verknüpfungen bis hin zu Hochleistungssteuerungen (und -regelungen), die einen Bedienkomfort aufweisen, wie ein PC (Personalcomputer). Die Vorteile solcher Steuereinheiten stellen sich wie folgt dar:

Das folgende Beispielprogramm entstand auf einer SPS des Typs FX0 von der Firma Mitsubishi. Bei der Verwendung anderer Steuerungen könnten sich einzelne Bezeichnungen (Befehle, Ein-/Ausgänge) ändern, die Funktionen sind aber bei allen handelsüblichen Steuerungen vorhanden.

Für die Arbeit mit einer SPS reicht es aus, die Steuerung als "black box" zu betrachten. Denn es lohnt sich nicht, die genaue interne Funktionsweise einer SPS zu klären, da sich von Hersteller zu Hersteller Unterschiede ergeben. Einige wichtige Funktionsprinzipien sind jedoch bei der Arbeit mit diesen Steuerungen zu berücksichtigen, die hier noch einmal kurz zusammengefaßt sind:

Speicherprogrammierbare Steuerungen bieten eine Vielzahl von Funktionen, die zur Verknüpfung der Ein- und Ausgänge eingesetzt werden können. Für Standardanwendungen sind die meisten Funktionen nicht erforderlich. Dennoch ist es wichtig, den Überblick über die vorhandenen Möglichkeiten zu haben. Wie z.B. Logik-Funktionen, Speicherfunktionen, Zähler, Zeitfunktionen, Unterprogramme, arithmetische Funktionen, Programmverzweigungen, Funktionen für analoge Ausgänge.

Im folgenden Beispiel soll die SPS die gleichen Funktionen erfüllen wie ein Relais-Schaltwerk. Das Funktionsprinzip für jeden Taktschritt ist also auch dasselbe, wie in "Taktsteuerung mit Relais" dargestellt:

Bei der zweistufigen Relais-Taktsteuerung kamen logische Verknüpfungen und Speicherelemente (Taktspeicher bzw. Relais mit Selbsthaltung) zum Einsatz. Die speicherprogrammierbaren Steuerungen bieten solche Funktionen ebenfalls an. Hier jedoch nicht als Bauelemente, sondern als Programmanweisungen. Folgende Tabelle zeigt eine Auswahl von wichtigen Anweisungen mit den zugehörigen Operanden. Operanden sind z.B. Eingänge, Ausgänge oder Speicher, für die eine Anweisung angewandt werden kann.

Anweisung	Operanden	Bedeutung
LD	X,Y,M S,T,C	LADE den Signalzustand des angegebenen Operanden. Diese Anweisung (oder LDI) steht am Anfang von zusammengehörenden logischen Verknüpfungen.
LDI	X,Y,M S,T,C	LADE den inversen Signalzustand des angegebenen Operanden (1 wird zu 0; 0 wird zu 1). Diese Anweisung (oder LD) steht am Anfang von zusammengehörenden logischen Verknüpfungen.
AND	X,Y,M S,T,C	UND Führt eine logische UND-Verknüpfung mit dem angegebenen Operanden durch.
ANI	X,Y,M S,T,C	UND Nicht Invertiert den angegebenen Operanden und führt anschließend eine logische UND-Verknüpfung durch.
OR	X,Y,M S,T,C	ODER Führt eine logische ODER-Verknüpfung mit dem angegebenen Operanden durch.
ORI	X,Y,M S,T,C	ODER Nicht Invertiert den angegebenen Operanden und führt anschließend eine logische ODER-Verknüpfung durch.
OUT	Y,M S,T,C	AUSGABE Ausgabe oder Zuweisung des Verknüpfungsergebnisses an den angegebenen Operanden
SET	Y,M S,T,C	SETZEN Setzen eines Operanden auf logisch 1. Der Operand bleibt gesetzt, bis die Anweisung zum Rücksetzen erfolgt.
RST	Y,M S,T,C	RÜCKSETZEN Rücksetzen eines Operanden auf logisch 0. RST macht die Anweisung SET rückgängig.
END	----	ENDE Beendet den Programmzyklus und springt an den Anfang des Programms zurück.
Operand	Bedeutung
X	Eingang	Die Ein- und Ausgänge einer SPS sind nicht dezimal, sondern in 8er Schritten numeriert: 0...7, 10...17, 20...27, 30...37, 40...47,usw. (null...sieben, eins-null...eins-sieben, zwei-null...zwei-sieben,......)
Y	Ausgang
M	Merker (z.B. für logische Signalzustände 1 oder 0)
S	Schrittmerker
T	Timer (Zeitspeicher)
C	Counter (Zählspeicher)

Die oben aufgeführten Anweisungen reichen aus, um die meisten Steuerungsaufgaben zu lösen. Es lassen sich sowohl einfache logische Verknüpfungen als auch Ablaufsteuerungen realisieren.

Das Programm für die Taktsteuerung soll hier aus gleichartigen "Programmbausteinen" bestehen, die jeweils einen Arbeitsschritt steuern. Das Zusammenfügen solcher Programmbausteine ermöglicht dann die Steuerung beliebig langer Arbeitsabläufe. Da die Programmbausteine nacheinander abgearbeitet werden, sinkt die Fehlergefahr. Denn die logischen Verknüpfungen vorheriger oder folgender Programmbausteine bleiben unberücksichtigt.

Die folgende Tabelle zeigt ein Beispiel-Programm für zwei Taktschritte. Es erfüllt die gleiche Funktion wie ein zweistufige Relais-Schaltwerk.

Schritt	Anweisung	Operand	Bemerkung
1	LD	X0	Lade das Signal von Eingang X0
2	ANI	M1	Wenn M1=1 führe die folgenden Anweisungen nicht aus, denn dann ist der zweite Schritt aktiv
3	SET	M0	Setze den Merker für diesen Schritt M0 auf 1
4	SET	Y0	Setze den Ausgang Y0 auf 1
5	LD	X1	Lade das Signal von Eingang X1
6	AND	M0	Wenn M0¹ 1 führe die folgenden Anweisungen nicht aus, denn dann ist der vorherige Schritt noch nicht erfolgt
7	RST	Y0	Setze das Signal Y0 auf 0
8	SET	Y1	Setze das Signal Y1 auf 1
9	SET	M1	Setze den Merker für diesen Schritt M1 auf 1
10	RST	M0	Setze den Merker für den vorherigen Schritt M0 auf 0
11	END	-	Ende des Programmzyklus; an den Anfang zurück springen

Diese schriftliche Anweisungsliste (AWL) bzw. der Programmcode läßt sich auch grafisch darstellen. Denn bei komplizierteren logischen Verknüpfungen wird die Anweisungsliste schnell unübersichtlich. Eine Darstellungsform ist der Kontaktplan (KOP), welcher eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Stromlaufplan hat, der aus der Relais-Technik bekannt ist, siehe Bild 2.

Der Kontaktplan hat jedoch nur dann etwas mit dem Stromlaufplan gemeinsam, solange man lediglich logische Verknüpfungen durchführt. Bei Anwendung zusätzlicher SPS-Funktionen (Programm-Verzweigungen, arithmetische Anweisungen etc.), hat der Kontaktplan mit realen Schaltungen keine Ähnlichkeit mehr.