SPS-Steuerung und Robotik – Schlüsseltechnologien der Industrie 4.0

In der modernen Industrie sind reibungslose Abläufe, Flexibilität und Effizienz entscheidend. Zwei Technologien spielen dabei eine zentrale Rolle: die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) und die Robotik. Gemeinsam ermöglichen sie die Automatisierung komplexer Prozesse und sind aus einer digitalisierten Produktion nicht mehr wegzudenken.

Was ist eine SPS – und warum ist sie so wichtig?

Die Grundlage vieler moderner Produktionsanlagen bildet die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Ursprünglich wurde sie entwickelt, um starre, fest verdrahtete Relaissteuerungen zu ersetzen, heute ist sie das Herzstück zahlreicher Automatisierungslösungen.

Eine SPS ist ein speziell entwickeltes Industrie-Computersystem, das Maschinen und Prozesse flexibel, zuverlässig und präzise steuert. Sie empfängt Eingangssignale von Sensoren, Schaltern oder Messgeräten, verarbeitet diese nach dem hinterlegten Anwenderprogramm und gibt anschließend Ausgangssignale an Aktoren wie Motoren, Ventile oder Lampen weiter. Dieses EVA-Prinzip (Eingabe – Verarbeitung – Ausgabe) ermöglicht es, industrielle Abläufe vollautomatisch und wiederholbar auszuführen und macht die SPS zu einer Schlüsseltechnologie der modernen Industrie (Vgl. RS Components). 

Eine SPS besteht im Kern aus mehreren wesentlichen Komponenten: Eingangseinheiten, die Signale von Sensoren, Tastern oder anderen Messgeräten aufnehmen, einer CPU (Zentraleinheit), die diese Daten nach einem programmierten Ablauf verarbeitet, sowie Ausgangseinheiten, die Befehle an Aktuatorsysteme, Motoren, Ventile oder auch Alarmsysteme weitergeben (Vgl. Informatec Digital). 

Je nach Anwendungsfall gibt es verschiedene Bauformen:

• Kompakte SPS sind platzsparend und kostengünstig, ideal für kleinere, einfache Automatisierungsaufgaben (automatische Öffnung und Schließung einer Schranke an einem kleinen Parkplatz.
• Modulare SPS lassen sich flexibel erweitern, an veränderte Anforderungen anpassen und damit optimal für wachsende Anlagen.
• Rackmontierbare SPS werden vor allem in großen Industrieanlagen eingesetzt, wo viele Ein- und Ausgänge und hohe Rechenleistung benötigt werden.
• Systeme mit integrierter HMI (Human Machine Interface) bieten zusätzlich ein Bedien- und Anzeigeinterface, das die direkte Interaktion mit der Steuerung ermöglicht – besonders nützlich für Prozesse, die oft überwacht oder angepasst werden müssen.

Ihre Funktionsweise folgt dabei einem klaren Ablauf: Eingabe → Verarbeitung → Ausgabe

Eine SPS ist so wichtig, weil sie das Herzstück moderner Automatisierung ist, ohne sie könnten viele industrielle Prozesse nicht zuverlässig, präzise und flexibel gesteuert werden. Darüber hinaus bieten sie ein hohes Maß an Sicherheit und sind sowohl Kosten, als auch Ressourcen effizient.

Robotik in der Industrie – weit mehr als nur Greifarme

Ein Industrieroboter, eine universelle, programmierbare Maschine, die für die Handhabung, Montage oder Bearbeitung von Werkstücken eingesetzt wird.

Industrieroboter sind heute in nahezu allen industriellen Sektoren zu finden und übernehmen ein breites Spektrum an Aufgaben, von der Fertigung über die Verpackung bis hin zur Lagerlogistik. Sie werden dort eingesetzt, wo Präzision, Wiederholgenauigkeit und Geschwindigkeit entscheidend sind, und sind in der Lage, Prozesse rund um die Uhr mit gleichbleibender Qualität auszuführen. Typische Einsatzbereiche reichen von der Metallbearbeitung, wo Roboter Schweiß-, Schneid- oder Bohrarbeiten übernehmen, bis hin zur Elektronikfertigung, in der winzige Bauteile mit Mikrometer-Genauigkeit platziert werden. Auch in der Lebensmittel- und Konsumgüterproduktion spielen sie eine immer größere Rolle, etwa beim Sortieren, Abfüllen oder Verpacken. In der Logistik sorgen Roboter für einen reibungslosen Warenfluss, indem sie Güter transportieren, palettieren oder kommissionieren (Vgl. IndustryArena).

Der Einsatz von Industrierobotern bringt der Industrie gleich mehrere entscheidende Vorteile. Sie arbeiten präzise, wiederholbar und rund um die Uhr, was die Effizienz in der Fertigung deutlich steigert und Produktionskapazitäten optimal ausnutzt. Durch die automatisierte Ausführung komplexer oder wiederkehrender Arbeitsschritte sinkt zudem die Fehlerquote, was zu einer gleichbleibend hohen Produktqualität und damit zu einer gesteigerten Kundenzufriedenheit führt. Ein weiterer zentraler Vorteil liegt in der Entlastung der Mitarbeitenden: Roboter übernehmen schwere, monotone oder gefährliche Aufgaben und schaffen so ergonomischere Arbeitsbedingungen. Insgesamt ermöglichen sie Unternehmen, flexibler zu produzieren, Kosten zu senken und gleichzeitig die Sicherheit am Arbeitsplatz zu erhöhen (Vgl. Informatec Digital). 

SPS + Robotik = Industrie 4.0 in Aktion

Nachdem wir betrachtet haben, wie SPS Abläufe steuern und Industrieroboter Aufgaben ausführen, zeigt dieses Kapitel, dass gerade ihr Zusammenspiel der Schlüssel zu effizienten, flexiblen und zukunftsfähigen Produktionsprozessen ist.

Damit moderne Produktionsanlagen reibungslos funktionieren, braucht es ein präzises Zusammenspiel von Steuerung und Ausführung. Die SPS übernimmt dabei die Rolle des „Gehirns“: Sie sammelt Signale von Sensoren, wertet sie aus und entscheidet, welcher Schritt als Nächstes erfolgen soll. Der Roboter ist der „Arm“, der diese Befehle umsetzt – er greift, montiert, schweißt oder transportiert genau dann, wenn die SPS das Signal gibt. Über schnelle, standardisierte Schnittstellen tauschen beide in Echtzeit Informationen aus, passen sich an neue Bedingungen an und halten den Produktionsprozess ohne Unterbrechungen am Laufen.

Heute arbeiten Roboter jedoch nicht mehr nur mechanisch, sondern werden zunehmend smart: Durch integrierte Sensoren, Kamerasysteme und künstliche Intelligenz können sie ihre Umgebung erfassen, Objekte erkennen und Entscheidungen situationsabhängig anpassen. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Roboter in einer Fertigungslinie Bauteile selbstständig nachjustiert, wenn er eine Abweichung erkennt, oder dass ein kollaborativer Roboter (Cobot) automatisch langsamer arbeitet, sobald sich ein Mensch im Arbeitsbereich befindet. In der Qualitätskontrolle können Roboter mithilfe von Bildverarbeitungssystemen fehlerhafte Produkte identifizieren und aussortieren, ohne dass die SPS jeden einzelnen Prüfschritt explizit vorgeben muss (Vgl. TopBrands PLC, MDPI. Wikipedia).

SPS-Programmierung und Roboter im Zusammenspiel - Die Vorteile die das Duo bringt

• Höhere Effizienz: SPS und Roboter arbeiten in Echtzeit zusammen, wodurch Taktzeiten verkürzt, Durchsatz gesteigert und Stillstände minimiert werden.
  Beispiel: In einer Verpackungslinie erkennt die SPS, dass ein Karton leer ist, und steuert den Roboter an, sofort Nachschub einzulegen – ohne menschliches Eingreifen.
  
  
• Flexibilität bei wechselnden Anforderungen: Produktionsprozesse lassen sich softwareseitig schnell anpassen, ohne teure Umbauten an der Hardware.
  Beispiel: Der gleiche Roboter kann morgens Produkte in Kartons verpacken und nachmittags Bauteile montieren.
  
  
• Hohe Produktqualität: Die SPS sorgt für exakte Timing- und Bewegungsabläufe, der Roboter führt diese präzise aus.
  Beispiel: In einer Elektronikfertigung platziert der Roboter Bauteile exakt an der vom SPS-Programm berechneten Position, was Fehlproduktionen deutlich reduziert.
  
  
• Datennutzung und Prozessoptimierung: Gemeinsam generieren SPS und Roboter wertvolle Produktionsdaten, die für Analysen, Optimierungen und vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) genutzt werden.
  
  
• Sicherheit und Ergonomie: Roboter übernehmen gefährliche oder schwere Arbeiten, während die SPS Sicherheitsfunktionen integriert, um Mensch und Maschine optimal zu schützen.
  (Plattform Industrie 4.0,Fraunhofer IPA, Siemens)

Chancen für Arbeitssuchende und Fachkräfte

Die zunehmende Vernetzung von SPS und Robotik verändert nicht nur Produktionsprozesse, sondern auch die Anforderungen an den Arbeitsmarkt. Unternehmen suchen heute verstärkt nach Fachkräften, die beide Technologien verstehen, programmieren und im laufenden Betrieb optimieren können.

Für Arbeitssuchende bedeutet das eine große Chance: Wer sich in den Bereichen SPS-Programmierung, Roboterbedienung oder -integration weiterbildet, qualifiziert sich für moderne Berufe mit hoher Nachfrage und langfristiger Perspektive. Besonders in Branchen wie der Automatisierungstechnik, der Logistik, dem Maschinenbau oder der Lebensmittelproduktion steigt der Bedarf an gut ausgebildeten Fachkräften kontinuierlich.

Für bereits tätige Fachkräfte eröffnet die Kombination von SPS- und Robotik-Know-how neue Karrierewege. Mit der Fähigkeit, Prozesse zu automatisieren, Anlagen effizient zu betreiben und Fehlerquellen proaktiv zu beheben, werden sie zu zentralen Treibern von Effizienz und Innovation in ihrem Unternehmen (Bundesagentur für Arbeit, VDMA. Frauenhofer IPA).

Beispiele für gefragte Tätigkeiten:

• Programmieren und Inbetriebnehmen von SPS-gesteuerten Produktionslinien
  
  
• Integration von Robotern in bestehende Automatisierungssysteme
  
  
• Überwachung und Optimierung von Produktionsabläufen durch Datenanalyse
  
  
• Wartung, Fehlersuche und Anpassung von Automatisierungssystemen
  
  
• Schulung und Unterstützung von Teams beim Umgang mit neuen Technologien
  
  

Fazit und Ausblick

SPS und Robotik sind längst keine Zukunftstechnologien mehr, sondern sie bilden heute das Fundament moderner, digital vernetzter Produktionsprozesse. Die SPS übernimmt dabei die präzise Steuerung und Koordination, während Roboter für die effiziente und fehlerfreie Ausführung sorgen. Gemeinsam steigern sie Produktivität, Flexibilität und Qualität und eröffnen Unternehmen neue Möglichkeiten, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern.

Für Fachkräfte und Arbeitssuchende ergeben sich daraus enorme Chancen: Wer sich in der Programmierung, Bedienung und Integration beider Technologien qualifiziert, positioniert sich in einem zukunftssicheren Berufsfeld mit hoher Nachfrage. Die Fähigkeit, SPS- und Robotersysteme nicht nur zu bedienen, sondern auch zu optimieren und datenbasiert weiterzuentwickeln, wird in der Industrie 4.0 zu einer der gefragtesten Kompetenzen überhaupt.

Der Blick nach vorn zeigt: Mit dem weiteren Fortschritt in künstlicher Intelligenz, Sensorik und vernetzten Produktionssystemen werden SPS und Robotik noch stärker verschmelzen. Die Fabriken der Zukunft werden nicht nur automatisiert, sondern zunehmend selbstlernend und adaptiv arbeiten – und damit eine neue Ära intelligenter Produktion einläuten.

RS Components. SPS-Steuerung – Leitfaden. Verfügbar unter: https://de.rs-online.com/web/content/discovery-portal/produktratgeber/sps-steuerung-leitfaden [Zugriff am: 11.08.2025].
Informatec Digital. Was ist eine PLC?. Verfügbar unter: https://informatecdigital.com/de/Was-ist-eine-PLC/ [Zugriff am: 11.08.2025].
IndustryArena. Industrieroboter. Verfügbar unter: https://de.industryarena.com/wiki/Industrieroboter [Zugriff am: 11.08.2025].
Informatec Digital. Automatisierung in der Industrie – Vor- und Nachteile. Verfügbar unter: https://informatecdigital.com/de/Automatisierung-in-der-Industrie-%E2%80%93-Vor--und-Nachteile/ [Zugriff am: 11.08.2025].
Industriezeitschrift. Einsatzgebiete Industrierobotik. Verfügbar unter: https://industriezeitschrift.de/robotik/industrierobotik/einsatzgebiete-industrierobotik/ [Zugriff am: 11.08.2025].
TopBrands PLC. The Importance of Seamless Robot PLC Communication in Industry 4.0. Verfügbar unter: https://www.topbrandsplc.com/de/blogs/news/the-importance-of-seamless-robot-plc-communication-in-industry-4-0 [Zugriff am: 11.08.2025].
MDPI. Applications of Artificial Intelligence in Robotics. Verfügbar unter: https://www.mdpi.com/2076-3417/12/2/937 [Zugriff am: 11.08.2025].
Wikipedia. Smart manufacturing. Verfügbar unter: https://en.wikipedia.org/wiki/Smart_manufacturing [Zugriff am: 11.08.2025].
Plattform Industrie 4.0. Was ist Industrie 4.0?. Verfügbar unter: https://www.plattform-i40.de/IP/Navigation/DE/Industrie40/WasIndustrie40/was-ist-industrie-40.html [Zugriff am: 11.08.2025].
Fraunhofer IPA. Robotersysteme. Verfügbar unter: https://www.ipa.fraunhofer.de/de/kompetenzen/robotersysteme.html [Zugriff am: 11.08.2025].
Siemens. SIMATIC – SPS. Verfügbar unter: https://www.siemens.com/de/de/produkte/automatisierung/simatic/sps.html [Zugriff am: 11.08.2025].
Bundesagentur für Arbeit. Arbeitsmarktstatistik. Verfügbar unter: https://statistik.arbeitsagentur.de/ [Zugriff am: 11.08.2025].
VDMA. Robotik und Automation. Verfügbar unter: https://www.vdma.org/robotik [Zugriff am: 11.08.2025].