Steuerungssystems

Steuerungssystems bezeichnet eine Klasse technischer Systeme, die das Verhalten anderer Systeme oder Prozesse beeinflussen. Ziele sind das Erreichen bestimmter Ausgangswerte, das Verhindern unerwünschter Zustände oder das Koordinieren Teilprozesse. Typisch wird zwischen offenen Steuerungen (ohne Feedback) und geschlossenen Regelungen (mit Feedback) unterschieden.

Aufbau: Ein typisches Steuerungssystem umfasst Sensoren zur Erfassung des Ist-Zustands, eine Steuereinheit (z. B. PLC, Mikrocontroller oder Embedded-Computer), sowie Stellglieder, die den Prozess beeinflussen. Kommunikationseinheiten und Benutzeroberflächen (HMI) ermöglichen Fernsteuerung und Überwachung.

Architektur: Zentral, dezentral oder verteilt; häufige Formen sind PLC-basierte Systeme, Distributed Control Systems (DCS) und SCADA. Moderne Systeme verwenden Industrieprotokolle (z. B. OPC UA) und integrieren IT- und OT-Komponenten.

Regelungs- und Steuerungsmethoden: Die verbreitetste Strategie ist die PID-Regelung; weitere Ansätze umfassen Fuzzy-Logik, Model Predictive Control (MPC) sowie adaptive oder robuste Methoden, oft kombiniert mit Vorhersage- oder Feedforward-Elementen.

Anwendungen und Herausforderungen: Steuerungssysteme finden sich in der Industrieautomation, Prozesssteuerung, Robotik, Gebäude- und Energieautomation sowie im Verkehrswesen. Zentrale Herausforderungen sind Stabilität, Zuverlässigkeit, Wartbarkeit und Cybersecurity.

Entwicklung und Standards: Programmierung erfolgt häufig nach IEC 61131-3. Wichtige Sicherheits- und Lebenszyklusnormen umfassen IEC 61508 bzw. ISO 13849, während Interoperabilität durch Standards wie OPC UA gefördert wird.