Engineering: SPS-Grundlagen & Programmierung – Kurs

Der Kurs Engineering: SPS Grundlagen und SPS Programmierung gliedert sich bewusst in zwei aufeinander aufbauende Stufen. Die erste Stufe legt das steuerungstechnische und elektrotechnische Fundament: Signalarten, Sensorik und Aktorik, der Aufbau eines Steuerungsprojekts und die Grundlogik automatisierter Prozesse. Erst auf dieser Basis beginnt die zweite Stufe, in der die Teilnehmenden eigene SPS-Programme entwerfen, projektieren und in Betrieb nehmen. Der Titel „Engineering" ist Programm: Der Kurs bildet den vollständigen Weg eines Projektierungsprozesses ab, vom ersten Schaltplan-Verständnis bis zum lauffähigen Steuerungsprogramm, statt direkt mit der Programmierung zu beginnen.

Elektrotechnische und steuerungstechnische Grundlagen Die erste Kursstufe schafft das technische Fundament, auf dem die spätere Programmierung aufbaut. Ohne dieses Verständnis bleibt jede Programmzeile abstrakt.

• Grundbegriffe der Elektrotechnik: Strom, Spannung, Widerstand, Schaltzustände
• Digitale und analoge Signale unterscheiden und einordnen
• Sensorik und Aktorik als Schnittstelle zwischen Anlage und Steuerung
• Stromlaufpläne, Schaltzeichen und Klemmenpläne lesen
• Sicherheitsgrundlagen im Umgang mit elektrischen Anlagen
• Grundlogik binärer Verknüpfungen (UND, ODER, NICHT) verstehen

Projektierung einer Steuerung Bevor programmiert wird, steht die Projektierung: welche Hardware gebraucht wird, wie sie verschaltet wird und wie daraus eine dokumentierte Planungsgrundlage entsteht.

• Aufbau einer SPS aus CPU, Signal- und Kommunikationsbaugruppen
• Auswahl und Zuordnung von Ein- und Ausgabebaugruppen zu einer Aufgabenstellung
• Anlage eines Steuerungsprojekts in der Engineering-Software
• Symbolische Adressierung von Signalen im Projekt
• Technische Dokumentation eines Steuerungsprojekts erstellen
• Übergang von der Planungsdokumentation zur eigentlichen Programmierung

Einstieg in die SPS-Programmierung Auf der gelegten Grundlage beginnt die zweite Kursstufe: das eigenständige Schreiben von Steuerungsprogrammen anhand einfacher, nachvollziehbarer Aufgabenstellungen.

• Verknüpfungssteuerungen im Kontaktplan (KOP) umsetzen
• Logikbausteine in der Funktionsbausteinsprache (FUP) aufbauen
• Zeitglieder für Verzögerungen und Impulse einsetzen
• Zähler für Stückzahlen und Zyklen programmieren
• Merker für Zwischenzustände im Programm nutzen
• Programme lesbar strukturieren und kommentieren

Ablaufsteuerung und Inbetriebnahme Zum Abschluss werden Einzelbefehle zu einer vollständigen, schrittweise ablaufenden Steuerung zusammengeführt und an einer Beispielanlage in Betrieb genommen.

• Schrittweise Ablaufsteuerungen für Prozesse mit mehreren Phasen entwerfen
• Übergangsbedingungen zwischen einzelnen Prozessschritten definieren
• Programme simulieren und vor der Inbetriebnahme testen
• Schrittweise Inbetriebnahme an einer Beispielanlage durchführen
• Einfache Fehlerquellen im eigenen Programm erkennen und beheben
• Abgleich des fertigen Programms mit der ursprünglichen Projektierung

Praxis: Vom Engineering-Plan zum lauffähigen Steuerungsprogramm

• Analyse einer vorgegebenen Aufgabenstellung für eine kleine Anlage
• Erstellung einer Projektierungsübersicht mit benötigter Hardware
• Zuordnung von Sensoren und Aktoren zu Ein- und Ausgängen
• Aufbau der Symboltabelle für das geplante Projekt
• Entwurf der Steuerungslogik auf Basis der Projektierung
• Umsetzung der Logik in Kontaktplan oder Funktionsbausteinsprache
• Ergänzung um Zeitglieder und Zähler entsprechend der Aufgabenstellung
• Entwurf einer einfachen Ablaufsteuerung für den beschriebenen Prozess
• Simulation und Testlauf des Programms vor der Inbetriebnahme
• Schrittweise Inbetriebnahme an der Beispielanlage
• Fehlersuche anhand eines eingebauten Testszenarios
• Abschließender Abgleich von Projektierung, Programm und tatsächlichem Anlagenverhalten

Der zweistufige Aufbau folgt bewusst dem realen Engineering-Prozess in der Automatisierungstechnik: Erst wird eine Aufgabe technisch verstanden und projektiert, dann erst entsteht das Programm dazu. Wer diesen Zusammenhang einmal durchlaufen hat, programmiert nicht mehr isoliert, sondern stets mit Blick auf die zugrunde liegende Anlage. Am Ende steht kein reines Programmierwissen, sondern ein vollständiger, selbst durchlaufener Projektierungs- und Programmierzyklus – von der ersten technischen Anforderung bis zur in Betrieb genommenen Steuerung.

Der Kurs eignet sich für alle, die nicht direkt mit der Programmierung einsteigen, sondern zunächst ein solides technisches Fundament aufbauen möchten, bevor sie eigene Steuerungsprogramme schreiben.

• Technisch interessierte Quereinsteiger:innen ohne elektrotechnische Vorbildung
• Fachkräfte angrenzender Berufe, die sich Richtung Automatisierungstechnik weiterentwickeln möchten
• Personen, die eine strukturierte Einführung dem direkten Einstieg in reine Programmierkurse vorziehen
• Mitarbeitende, die künftig an der Projektierung und nicht nur an der Bedienung von Anlagen beteiligt sind
• Interessierte, die den gesamten Weg von der Elektrotechnik bis zur Programmierung im Zusammenhang verstehen möchten

Der Kurs folgt konsequent der Zweiteilung aus dem Titel: Erst wenn die Grundlagenstufe abgeschlossen ist, beginnt die Programmierstufe, sodass jede Programmzeile auf verstandenem technischem Hintergrund aufbaut. Innerhalb beider Stufen wechseln sich kurze fachliche Einführungen mit Übungen an konkreten Beispielen ab. In der zweiten Stufe wächst der Anteil eigenständiger Projektierungs- und Programmieraufgaben kontinuierlich. Der Abschluss beider Stufen wird jeweils an einem eigenen kleinen Projekt sichtbar gemacht.

Die Handlungsschritt ist auf mehrere Wochen bis wenige Monate in Vollzeit angelegt, wobei sich die Zeit ungefähr hälftig auf Grundlagen- und Programmierstufe verteilt; in Teilzeit verlängert sich der Zeitraum entsprechend. Je nach mitgebrachtem elektrotechnischem Vorwissen kann die erste Stufe individuell unterschiedlich viel Zeit beanspruchen. Die Programmierstufe baut direkt auf den zuvor projektierten Beispielen auf, sodass kein Stoff doppelt vermittelt wird. Die genaue Aufteilung wird zu Kursbeginn festgelegt.

Der Kurs schließt mit einer trägerinternen Teilnahmebescheinigung ab, die beide Kursstufen – Grundlagen und Programmierung – gemeinsam dokumentiert. Es handelt sich nicht um eine staatliche oder herstellerseitige Prüfung, sondern um einen qualifizierten Nachweis der erworbenen Kenntnisse. Das im Praxisteil erarbeitete eigene Steuerungsprojekt kann zusätzlich als Arbeitsprobe dienen. Für eine vertiefte Spezialisierung, etwa auf eine bestimmte Steuerungsplattform, bauen weiterführende Kurse auf diesem Fundament auf.

Viele Programmierkurse setzen elektrotechnisches Grundwissen bereits voraus und überfordern damit Einsteiger:innen, die zwar technisch interessiert sind, aber noch keinen Bezug zu Schaltplänen oder Signaltechnik haben. Dieser Kurs schließt genau diese Lücke, indem er beide Ebenen im Zusammenhang vermittelt. Wer erst die technischen Grundlagen und danach die Programmierung lernt, versteht nicht nur, wie ein Programm geschrieben wird, sondern auch, warum es so und nicht anders aufgebaut sein muss. Dieses tiefere Verständnis erleichtert später den Umgang mit unbekannten Anlagen erheblich. Der Engineering-Ansatz des Kurses spiegelt zudem den realen Arbeitsalltag in der Automatisierungstechnik wider, in dem Projektierung und Programmierung selten getrennt betrachtet werden. Absolvent:innen bringen dadurch nicht nur Programmierkenntnisse mit, sondern auch ein Verständnis für den gesamten Entstehungsprozess einer Steuerung.