So lesen Sie einen SPS-Schaltplan: DI, DO, AI, AO und Feldgeräte

Ein SPS-Schaltplan ist im Grunde eine Karte, die zeigt, wie Feldgeräte mit der SPS verbunden sind und wie die SPS Befehle an die Geräte zurücksendet.

Die Leselogik ist einfach:
Signal finden. Kabel verfolgen. Klemme identifizieren. Funktion verstehen.

Der grundlegende Signalpfad ist:
Feldgerät → SPS-Eingang → SPS-Programm → SPS-Ausgang → Feldgeräteaktion

Dieser Artikel erklärt, wie man einen SPS-Schaltplan aus einer praktischen Schaltschrank-Perspektive liest.

Für ein direktes Live-Beispiel beachten Sie bitte dieses.

---

SPS-Schaltplan vs. Leistungs-SLD

Ein SPS-Schaltplan und ein Leistungs-SLD unterscheiden sich in der Lesemethode nicht vollständig.

Beide Zeichnungen zeigen Verbindungen. Sie müssen immer noch von einem Punkt zum anderen verfolgen und verstehen, was jede Komponente tut.

Der Unterschied liegt hauptsächlich in der Art des Stromkreises.

In einem Leistungs-SLD verfolgen Sie normalerweise den Strompfad:

eingehende Versorgung → Leistungsschalter → Sammelschiene → Abzweig → Motor oder Last

In einem SPS-Schaltplan verfolgen Sie normalerweise den Steuersignalpfad:

Feldgerät → Klemmenblock → SPS-Eingang

oder:

SPS-Ausgang → Relais / Frequenzumrichter / Servoantrieb → Feldgeräteaktion

Zeichnungstyp	Was Sie verfolgen	Gängige Komponenten	Hauptfrage
Leistungs-SLD	Strompfad	Leistungsschalter, Sammelschienen, Transformatoren, Abzweige, Motoren	Wohin geht der Strom?
SPS-Schaltplan	Steuersignalpfad	SPS-Klemmen, Relais, Sensoren, Frequenzumrichter-Klemmen, Klemmenblöcke	Welches Signal geht in die SPS hinein oder aus ihr heraus?

In beiden Fällen ist die Grundfertigkeit dieselbe:

Verbindung verfolgen, Komponente identifizieren und Funktion verstehen.

---

Grundlegende Lesemethode vor dem Live-Beispiel

Klicken Sie hier, um zu den Live-Beispielen zu springen.

Bevor Sie einen echten SPS-Schaltplan lesen, verwenden Sie drei grundlegende Schritte.

1. SPS-Modul finden

Suchen Sie zuerst das SPS- oder SPS-E/A-Modul in der Zeichnung.

Die SPS kann gekennzeichnet sein als:

• CPU
• SPS
• Steuerung
• Digitales Eingangs-/Ausgangsmodul
• Analoges Eingangs-/Ausgangsmodul
• Erweiterungs-E/A-Modul
• Kommunikationsmodul

Das SPS-Modul wird normalerweise als Rechteck mit vielen Klemmen gezeichnet.

Gängige Klemmenbezeichnungen umfassen:

Klemmenbezeichnung	Bedeutung
X / DI	Digitaleingang
Y / DO	Digitalausgang
AI	Analogeingang
AO	Analogausgang
24V	Steuerstromversorgung Plus
0V	Steuerstromversorgung Masse
COM	Masseklemme
RS485 A/B	Kommunikationsklemme

---

2. Lesen Sie nicht nur die Klemmennummer

Eine Klemmennummer sagt Ihnen nur, wo das Kabel angeschlossen ist.

Sie erklärt den Stromkreis nicht vollständig.

Zum Beispiel sagt Ihnen X6 nur, dass das Signal in den SPS-Eingang X6 gelangt.

Aber wenn die Zeichnung sagt:
X6 = Stromversorgung in Ordnung
Jetzt hat das Signal eine Bedeutung.

Der Lesepfad könnte sein:
24V → Hilfskontakt KM2 → SPS-Eingang X6
Wenn der KM2-Kontakt schließt, erreichen 24V den X6, und die SPS liest X6 als EIN.

So kann das SPS-Programm verstehen:
X6 = EIN → Zustand „Stromversorgung in Ordnung“ ist wahr

Der entscheidende Punkt ist:

Hören Sie nicht bei der Klemmennummer auf. Finden Sie den Signalnamen und das dahinterliegende Gerät.

---

3. Drahtnummern und Querverweise verfolgen

Ein SPS-Signal bleibt möglicherweise nicht auf einer Seite.

Es kann durchlaufen:

• Drahtnummer
• Querverweis
• Relaiskontakt
• Klemmenblock
• Steckverbinder
• ein weiteres Zeichnungsblatt
• Feldgerät

Lesen Sie die Zeichnung also nicht nur von links nach rechts.

Lesen Sie sie, indem Sie den Signalpfad verfolgen.

Für einen SPS-Eingang kann der Pfad sein:
Feldgerät → Steckverbinder → Klemmenblock → SPS-Eingang

Für einen SPS-Ausgang kann der Pfad sein:
SPS-Ausgang → Relais / Antrieb → Steckverbinder → Feldgerät

Die Regel ist einfach:

Signal finden, Kabel verfolgen, Klemme identifizieren, Funktion verstehen.

---

Live-Beispiel: Lesen einer echten SPS-Verdrahtungszeichnung

In einem echten Zeichnungssatz ist die SPS-Seite nur ein Teil des gesamten Systems.

Zum Beispiel kann ein Schaltschrank-Zeichnungssatz separate Seiten enthalten für:

Blatt	Was es zeigt
Leistungskreis	Hauptstromverdrahtung
Steuerkreis	Steuerstromversorgung und Steuergeräte
Servosteuerung	Servoantrieb, Motor, Encoder, Bremse und Steuersignale
SPS	SPS-CPU, E/A-Klemmen, HMI-Verbindung
Relais	Relaismodul und zugehörige Steuerverdrahtung
Schleifenstecker	Steckverbinderverdrahtung zwischen Schaltschrank und Feldschleife
Maschinenstecker	Maschinenseitige Sensoren, Schalter und Verdrahtung
Anschlüsse	Externe Anschlusspunkte

Diese Art von Zeichnung sollte nach Signalpfad gelesen werden, nicht nur nach Seitentitel.

---

Beispiel: Lesen der SPS-Seite

In der obigen Zeichnung ist es das Modul DELTA DVP12SA2. Im folgenden Abschnitt zeigen wir das Modell DVP16SP.

Kriterium	DELTA DVP12SA2	DVP16SP
Rolle	Haupt-SPS-CPU / Steuerung	Erweiterungs-E/A-Modul
Kann SPS-Programm ausführen?	Ja	Nein
Funktion	Führt Logik aus, kommuniziert mit HMI/Servo/anderen Geräten, steuert E/A	Fügt weitere Eingangs-/Ausgangsklemmen hinzu
Typische Klemmen	X-Eingänge, Y-Ausgänge, RS485, Hochgeschwindigkeits- / Spezialklemmen	Zusätzliche X-Eingänge und Y-Ausgänge
Verwendet für	Hauptsteuerlogik	Mehr Feldsignale, wenn die CPU-E/A nicht ausreichen

Zusammen zeigen diese Abschnitte, wie die SPS-Seite aufgebaut ist: Haupt-SPS-CPU, Erweiterungs-E/A-Modul, HMI-Verbindung, Stromversorgung, Eingänge und Ausgänge.
Wie unten gezeigt:

Zusammenfassend zum Lesen des SPS-Schaltplans:
Der erste Schritt ist die Identifizierung der Eingangs- und Ausgangsklemmen.

Lesen Sie dann jedes Signal als Pfad.
Beispiel:
Feldsignal → Steckverbinder / Klemmenblock → SPS X-Eingang
oder:
SPS Y-Ausgang → Relais / Antrieb / Steckverbinder → Feldaktion

Die SPS-Seite zeigt Ihnen den E/A-Punkt.
Sie zeigt nicht immer das vollständige Feldgerät.
*Wenn das Signal auf einem anderen Blatt weitergeht, folgen Sie der Drahtnummer oder dem Querverweis.

Live-Detail: Lesen der Schützrückmeldung als SPS-Eingang

• Oben befindet sich eine 24V Steuerstromleitung. Unten gehen die Signale in SPS-Eingangsklemmen wie X5, X6 und X7.
• In der Mitte befinden sich Kontakte, die mit Tags wie KM1 und KM2 gekennzeichnet sind. Dies sind Schütz- oder Relaiskontakte, die der SPS mitteilen, ob eine Bedingung wahr ist.

Interpretation:

SPS-Eingang	Signalname	Wie man es liest
X5	Manueller Bremslöseschalter	Ein manueller Schaltzustand gelangt in die SPS
X6	Stromversorgung in Ordnung	Ein Kontakt schließt, wenn der Stromversorgungszustand in Ordnung ist
X7	Bremslöse-RM	Ein Rückmeldekontakt schließt, wenn die Bremslösung bestätigt wird

Der Arbeitsweg ist:
24V → Kontakt / Schalter → SPS-Eingang X-Klemme → SPS-Programm
Zum Beispiel für Stromversorgung in Ordnung:
24V → Hilfskontakt KM2 → X6

Wenn der Zustand „Stromversorgung in Ordnung“ gut ist → KM2-Kontakt schließt
Wenn der KM2-Kontakt schließt → 24V erreichen den SPS-Eingang X6 → Die SPS liest diesen Eingang dann als EIN.

So kann das SPS-Programm verstehen:
X6 = EIN → Zustand „Stromversorgung in Ordnung“ ist wahr
*Dies setzt voraus, dass der Hilfskontakt KM2 normalerweise offen ist und schließt, wenn der Zustand „Stromversorgung in Ordnung“ aktiv ist. Wenn der Kontakt normalerweise geschlossen ist oder wenn das SPS-Programm eine invertierte Logik verwendet, kann die Bedeutung von X6 anders sein.

Für Bremslöse-RM:
24V → Bremslöse-Rückmeldekontakt → SPS-Eingang X7

Wenn der Bremslösezustand bestätigt wird → schließt der Rückmeldekontakt.
Wenn dieser Kontakt schließt → 24V erreichen den SPS-Eingang X7 → Die SPS liest X7 dann als EIN.

So kann das SPS-Programm verstehen:
X7 = EIN → Bremslöse-Rückmeldung empfangen

Die genaue Bedeutung hängt jedoch davon ab, woher der Rückmeldekontakt stammt. Wenn es sich um einen Hilfskontakt eines Relais oder Schützes handelt, bestätigt er nur, dass das Relais/Schütz betätigt wurde. Wenn er vom Bremsmechanismus oder einem Bremsstatus-Sensor stammt, kann er den tatsächlichen Bremslösezustand direkter bestätigen.

Der Schlüssel dieser Rückmeldungsgestaltung ist: Ein SPS-Ausgang kann etwas befehlen, aber die SPS benötigt immer noch eine Eingangs-Rückmeldung, um zu wissen, ob es tatsächlich geschehen ist.

Zum Beispiel:

Befehl	Rückmeldung	Bedeutung
Befehl EIN	X7 EIN	Bremslösung bestätigt
Befehl EIN	X7 AUS	Befehl gesendet, aber keine Rückmeldung
Befehl AUS	X7 EIN	Abnormale Rückmeldung oder Verdrahtungsproblem

Dies ist die Kernidee hinter vielen SPS-Steuerkreisen.

Die SPS sendet nicht nur Befehle. Sie prüft auch Bedingungen vor und nach dem Befehl.

---

So lesen Sie digitale E/A und analoge E/A

Die meisten SPS-Verdrahtungssignale fallen in vier Gruppen:

Signaltyp	Bedeutung	Richtung
DI	Digitaleingang	Feldgerät → SPS
DO	Digitalausgang	SPS → Feldgerät
AI	Analogeingang	Feldgerät → SPS
AO	Analogausgang	SPS → Feldgerät

Beim Lesen eines beliebigen SPS-E/A-Schaltkreises fragen Sie:

Frage	Warum das wichtig ist
Ist es DI, DO, AI oder AO?	Definiert den Signaltyp
Wo beginnt das Signal?	Findet die Quelle
Wo endet das Signal?	Findet das Ziel
Welche Klemme verwendet es?	Bestätigt die physikalische Verbindung
Was bedeutet das Signal?	Verbindet Verdrahtung mit Steuerlogik
Benötigt es Masse, 0V oder Abschirmung?	Bestätigt den vollständigen Stromkreis

---

So lesen Sie die Verdrahtung des Digitaleingangs

Ein Digitaleingang ist ein 1- oder 0-Signal, das in die SPS gelangt.

Er beantwortet eine Ja/Nein-Frage.

Feldfrage	SPS-Signal
Ist der Startknopf gedrückt?	DI
Ist der Not-Aus freigegeben?	DI
Ist das Schütz geschlossen?	DI
Hat die Überlast ausgelöst?	DI
Ist der Frequenzumrichter im Fehlerzustand?	DI

Der Lesepfad ist normalerweise:

Feldkontakt → Klemmenblock → SPS DI-Klemme → SPS-Programm

Beispiel:

Schütz-Hilfskontakt → Klemmenblock → SPS DI

Dies teilt der SPS mit, ob das Schütz tatsächlich geschlossen ist.

Beim Lesen der DI-Verdrahtung prüfen Sie:

Kriterium	Was zu prüfen ist
Feldgerät	Welcher Kontakt oder Schalter sendet das Signal?
Kontakttyp	Normalerweise offen oder normalerweise geschlossen?
Eingangsspannung	Üblicherweise 24 VDC, muss aber bestätigt werden
SPS-Klemme	Welche DI-Klemme empfängt das Signal?
Masse / 0V	Ist die Eingangsmasse korrekt verdrahtet?
Signalbedeutung	Bedeutet DI = 1 normal, Fehler, offen, geschlossen, Start oder Stopp?

Wichtiger Punkt:

Lesen Sie nicht nur „DI3“. Lesen Sie, was DI3 bedeutet.

Zum Beispiel:

DI3 = Frequenzumrichterfehler ist nützliche Information.
DI3 allein ist nur eine SPS-Adresse.

---

So lesen Sie die Verdrahtung des Digitalausgangs

Ein Digitalausgang ist ebenfalls ein 1- oder 0-Signal, verlässt aber die SPS.

Es ist ein Befehl.

SPS-Befehl	Ausgangstyp
Motor starten	DO
Relais erregen	DO
Alarmleuchte einschalten	DO
Frequenzumrichterfehler zurücksetzen	DO
Magnetventil öffnen	DO

Der Lesepfad ist normalerweise:

SPS DO-Klemme → Relais / Schütz / Frequenzumrichter-Klemme → Feldaktion

Beispiel:

SPS DO → Schnittstellenrelais → Schützspule

Dies bedeutet, dass die SPS den Motor nicht direkt mit Strom versorgt. Sie sendet einen Steuerbefehl. Das Relais, Schütz, der Frequenzumrichter oder der MCC-Schaltkreis führen die eigentliche Schaltfunktion aus.

Beim Lesen der DO-Verdrahtung prüfen Sie:

Kriterium	Was zu prüfen ist
SPS-Ausgangsklemme	Welche DO-Klemme sendet den Befehl?
Ausgangstyp	Relaisausgang oder Transistorausgang?
Lastgerät	Relaisspule, Schützspule, Frequenzumrichter-Eingang, Lampe, Summer, Magnetventil
Steuerspannung	24 VDC, 110 VAC, 230 VAC, etc.
Schutz	Sicherung, Diode, Relaisisolation oder Koppelrelais
Rückmeldung	Gibt es ein DI-Signal, das beweist, dass der Befehl funktioniert hat?

Wichtiger Punkt:

Ein DO-Befehl beweist nicht, dass das Gerät tatsächlich betrieben wurde.

Beispiel:

SPS DO → Schützspule
Schütz-Hilfskontakt → SPS DI-Rückmeldung

Dann kann die SPS Befehl und Rückmeldung vergleichen:

DO-Befehl	DI-Rückmeldung	Bedeutung
DO = 1	DI = 1	Befehl ausgeführt
DO = 1	DI = 0	Befehl gesendet, aber keine Rückmeldung
DO = 0	DI = 1	Abnormale Rückmeldung oder Verdrahtungsproblem

Dies ist ein sehr häufiges Muster in Motorsteuerungen.

---

So lesen Sie die Verdrahtung des Analogeingangs

Ein Analogeingang ist ein sich ändernder Wert, der in die SPS gelangt.

Es ist nicht nur 1 oder 0.

Gängige Analogeingangssignale umfassen:

• Druck
• Temperatur
• Füllstand
• Durchfluss
• pH-Wert
• Strom
• Spannung
• Drehzahlrückmeldung

Der Lesepfad ist normalerweise:

Sensor / Transmitter → Klemmenblock → SPS AI-Klemme → SPS-Programm

Beispiel:

Drucktransmitter → 4–20 mA → SPS AI

Das SPS-Analogeingangsmodul wandelt das analoge Signal in digitale Daten um. Dies wird als A/D-Wandlung bezeichnet.

Der Prozess lautet:

Analogsignal → AI-Modul → digitaler Zahlenwert → SPS-Programm

Beispiel:

Druck	Signal	SPS-Bedeutung
0 bar	4 mA	Minimalwert
5 bar	12 mA	Mittelwert
10 bar	20 mA	Maximalwert

Dies bedeutet nicht, dass der Analogeingang zu einem Digitaleingang wird.

Ein Digitaleingang ist eine physikalische EIN/AUS-Klemme.

Ein Analogeingang wird zu einem numerischen Wert innerhalb des SPS-Programms.

Beim Lesen der AI-Verdrahtung prüfen Sie:

Kriterium	Was zu prüfen ist
Signalquelle	Welcher Transmitter oder Sensor sendet den Wert?
Signaltyp	4–20 mA, 0–10 V, RTD, Thermoelement, etc.
SPS AI-Unterstützung	Unterstützt das Analogmodul diesen Signaltyp?
Positiv / negativ	Sind Signalpolarität und Masse korrekt?
Abschirmung	Ist ein geschirmtes Kabel erforderlich?
Skalierung	Welchen technischen Wert repräsentiert das Signal?

Beispiel:

4–20 mA = 0–10 bar

Wenn die SPS 12 mA empfängt, kann das Programm etwa 5 bar lesen.

Dann kann die SPS interne Logik erstellen:

Druck < 3 bar → Druck niedrig = WAHR

Aber „Druck niedrig“ ist ein internes Logikergebnis. Es ist keine physikalische DI-Klemme.

---

So lesen Sie die Verdrahtung des Analogausgangs

Ein Analogausgang ist ein sich ändernder Befehl, der die SPS verlässt.

Er wird häufig verwendet für:

• Frequenzumrichter-Drehzahlreferenz
• Ventilöffnungssteuerung
• Dämpferpositionssteuerung
• Druckregelung
• Durchflussregelung

Der Lesepfad ist normalerweise:

SPS AO-Klemme → Analogeingang Feldgerät → gesteuerte Aktion

Beispiel:

SPS AO → 0–10 V / 4–20 mA → Frequenzumrichter-Analogeingang

Das SPS-Programm berechnet zuerst einen Befehlswert. Dann wandelt das Analogausgangsmodul diesen internen Wert in ein echtes analoges Signal um. Dies wird als D/A-Wandlung bezeichnet.

Der Prozess lautet:

SPS-Programmwert → AO-Modul → Analogsignal → Frequenzumrichter / Ventil / Feldgerät

Beispiel für die Frequenzumrichter-Drehzahlregelung:

SPS-Drehzahlbefehl	AO-Signal	Frequenzumrichter-Bedeutung
0%	0 V / 4 mA	Mindestdrehzahl
50%	5 V / 12 mA	Mittlere Drehzahl
100%	10 V / 20 mA	Volle Drehzahl

Beim Lesen der AO-Verdrahtung prüfen Sie:

Kriterium	Was zu prüfen ist
SPS AO-Klemme	Welcher AO-Kanal sendet das Signal?
Signaltyp	0–10 V oder 4–20 mA?
Feldgeräte-Eingang	Akzeptiert der Frequenzumrichter oder das Ventil denselben Signaltyp?
Masseklemme	Ist die analoge Masse korrekt angeschlossen?
Abschirmung	Wird geschirmtes Kabel verwendet, falls erforderlich?
Parametereinstellung	Ist der Frequenzumrichter oder das Gerät für denselben Signaltyp konfiguriert?
Skalierung	Was bedeuten 0 %, 50 % oder 100 % im Feldgerät?

Wichtiger Punkt:

Die Analogausgangsverdrahtung allein ist nicht ausreichend. Der Parameter des Feldgeräts muss ebenfalls zum Signal passen.

Wenn die SPS beispielsweise 4–20 mA sendet, der Frequenzumrichter aber auf das Lesen von 0–10 V eingestellt ist, funktioniert der Drehzahlbefehl nicht korrekt.

---

Was der Schaltplan Ihnen nicht sagt

Ein Schaltplan zeigt Ihnen, wie Geräte verbunden sind.

Er sagt Ihnen nicht vollständig die SPS-Programmlogik.

Aus dem Schaltplan können Sie entnehmen:

• welches Signal in die SPS gelangt
• welcher Ausgang die SPS verlässt
• welche Klemme verwendet wird
• welches Relais, welcher Steckverbinder oder welches Feldgerät angeschlossen ist
• wie der Stromkreis physikalisch verdrahtet ist

Aber der Schaltplan zeigt normalerweise nicht:

• Kontaktplanlogik
• Funktionsbausteinlogik
• Timer
• Zähler
• Verriegelungssequenz
• Alarmregeln
• Servobewegungssequenz
• HMI-Bildschirmlogik

Der Unterschied ist also:

Schaltplan = wie Geräte verbunden sind
SPS-Programm = wann und warum die SPS agiert

Um das Steuerverhalten vollständig zu verstehen, benötigen Sie sowohl den Schaltplan als auch das SPS-Programm oder die Beschreibung der Steuersequenz.

---

Fazit

Fragen Sie für jedes Signal:

Ist es DI, DO, AI oder AO?
Wo beginnt es?
Wohin geht es?
Welche Klemme verwendet es?
Was bedeutet das Signal?

Ein guter SPS-Schaltplan macht jedes Signal leicht nachvollziehbar, vom Feldgerät zur SPS und von der SPS zurück zum gesteuerten Gerät.

FAQ

Ein SPS-Schaltplan zeigt, wie Feldgeräte, SPS-Klemmen, Relais, Steckverbinder, Sensoren, Antriebe und die Steuerstromversorgung physikalisch verbunden sind. Er hilft Ingenieuren, Signale zu verfolgen, die in die SPS gelangen und diese verlassen.

DI, oder Digitaleingang, ist ein 1/0-Signal, das in die SPS gelangt.
DO, oder Digitalausgang, ist ein 1/0-Befehl, der die SPS verlässt.

AI, oder Analogeingang, ist ein sich ändernder Wert, der in die SPS gelangt, wie z. B. Druck, Füllstand, Temperatur oder Durchfluss.
AO, oder Analogausgang, ist ein sich ändernder Befehl, der die SPS verlässt, wie z. B. eine Frequenzumrichter-Drehzahlreferenz.

Nein. Der Analogeingang wird zu digitalen numerischen Daten, nicht zu einem physikalischen Digitaleingang.

Zum Beispiel:
4–20 mA → A/D-Wandlung → Druckwert im SPS-Programm

Das SPS-Programm kann diesen Wert dann mit einem Sollwert vergleichen und eine interne Logikbedingung erstellen.