# IEC 61131 — Speicherprogrammierbare Steuerungen > IEC 61131 ist die internationale Norm fuer speicherprogrammierbare Steuerungen. Teil 3 standardisiert die 5 Programmiersprachen der industriellen Automatisierung (LD, FBD, SFC, ST, IL) und ermoeoelicht Codeportabilitaet zwischen PLC-Plattformen sowie ein gemeinsames Fachvokabular fuer Automatisierungsingenieure weltweit. - Quelle : https://industryhub.site/de/standards/iec-61131 - Herausgeber : IEC - Familie : Automatisierung - Status : current - Erstveröffentlichung : 1993 - Letzte Revision : 2013 (Teil 3, Ausgabe 3) - Ausgabe : 3 (Teil 3) - Nächste Revision : Aktive Pflege, Ausgabe 4 fuer Teil 3 in Entwicklung - Zugang : Kostenpflichtig (IEC Webstore — ca. 250 CHF je Teil) - Sprache : Deutsch ## Dokumentstruktur - **IEC 61131-1** — Allgemeine Informationen : Definitionen, Anwendungsbereich, Klassifizierung von SPS. - **IEC 61131-2** — Betriebsmittelanforderungen und Pruefungen : Hardwareanforderungen: Umgebung, EMV, Mechanik, elektrische Sicherheit. - **IEC 61131-3** — Programmiersprachen : DER bekannte Teil. Definiert 5 Programmiersprachen (Kontaktplan LD, Funktionsblockdiagramm FBD, Ablaufsprache SFC, Strukturierter Text ST, Anweisungsliste IL — seit 2013 zurueckgezogen). Ausserdem Datentypen, POE (Programm-Organisationseinheiten), Tasks. - **IEC 61131-4** — Benutzerhandbuch : Auswahl und Anwendung von SPS (informativ). - **IEC 61131-5** — Kommunikation : Konzepte zur Kommunikation zwischen SPS (in der Praxis weitgehend durch OPC UA abgeloest). - **IEC 61131-6** — Funktionssicherheit : Sicherheitsrelevante Aspekte beim Einsatz von SPS in Sicherheitsanwendungen (Verknuepfung mit IEC 61508). - **IEC 61131-7** — Programmierung mit Fuzzy-Logik : Nischenthema: Standardisierung der Fuzzy-Logik. Selten eingesetzt. - **IEC 61131-8** — Leitfaden zur Anwendung und Umsetzung der Programmiersprachen : Best Practices fuer die Verwendung der IEC 61131-3-Sprachen. - **IEC 61131-9** — Einkanal-Digitalkommunikationsschnittstelle (IO-Link) : Standardisiert IO-Link, das dominante Protokoll fuer intelligente Sensoren/Aktoren in modernen Fabriken. - **IEC 61131-10** — PLCopen XML-Format fuer Programme : PLCopenXML: Standard-XML-Schema zum Speichern von IEC 61131-3-Programmen. Ermoeoelicht herstellerneutralen Programmaustausch. ## Schlüsselbegriffe - **Die 5 Sprachen** : Kontaktplan (LD): sieht aus wie ein elektrotechnischer Relaissschaltplan, intuitiv fuer Elektriker. Funktionsblockdiagramm (FBD): sieht aus wie miteinander verdrahtete Schaltbloecke, intuitiv fuer Verfahrensingenieure. Ablaufsprache (SFC): Zustandsautomaten / GRAFCET. Strukturierter Text (ST): aehnelt Pascal, intuitiv fuer Programmierer. Anweisungsliste (IL): assemblerartig, seit 2013 zurueckgezogen. - **Programm-Organisationseinheit (POE)** : Wiederverwendbare Codeeinheit. Drei Typen: Programm (Toplevel, besitzt Speicherzustand), Funktionsbaustein (instanzbasiert, besitzt Speicherzustand), Funktion (zustandslos, wie eine mathematische Funktion). Kompositionsfaehigkeit ist in die Sprache integriert. - **Standard-Datentypen** : BOOL, BYTE, WORD, DWORD, LWORD, SINT/INT/DINT/LINT, USINT/UINT/UDINT/ULINT, REAL, LREAL, TIME, DATE, TIME_OF_DAY, DATE_AND_TIME, STRING. Abgeleitete Typen (ARRAY, STRUCT, Aufzaehlungen, Typ-Aliasnamen) fuer ingenieurmaessige Strukturierung. - **Tasks und Ausfuehrungsmodell** : Zyklische Tasks (alle N ms), ereignisgesteuerte Tasks, freilaufend. Mehrtasking-SPS mit Prioritaetsstufen. Definiertes Verhalten bei Preemption. - **PLCopen** : Branchenverband (Hersteller + Integratoren), der praktische Leitlinien und Referenzbibliotheken auf Basis von IEC 61131-3 veroeffentlicht. Bemerkenswert: PLCopen Motion Control (PLCopen MC) standardisierte Funktionsbausteine fuer die Servosteuerung, die von jedem modernen Motion-Controller verwendet werden. - **Variablenbereich** : VAR / VAR_INPUT / VAR_OUTPUT / VAR_IN_OUT / VAR_GLOBAL / VAR_EXTERNAL. Striktes Typsystem, explizite Deklarationen. Foerdert disziplinierten Code gegenueber den unstrukturierten Gewohnheiten der fruehen SPS-Programmierung. ## Warum die Sprachenstandardisierung bei SPS 20 Jahre dauerte Die industrielle Automatisierung der 1970er und 80er Jahre war ein Turmbau zu Babel: Jeder SPS-Hersteller (Modicon, Allen-Bradley, Siemens, Mitsubishi, Omron, Telemecanique...) hatte seine eigene Programmiersprache, seine eigene Entwicklungsumgebung und sein eigenes Konzept der Speicheradressierung. Ein auf Siemens ausgebildeter Ingenieur konnte ohne monatelange Umschulung nicht an einer Allen-Bradley-SPS arbeiten. IEC 61131-3 (1993, grosse Uberarbeitung 2013) hat das geaendert. Die definierten 5 Sprachen werden heute von **jedem grossen SPS-Hersteller** in irgendeiner Form unterstuetzt. Ingenieure koennen mit intaktem Vokabular die Plattform wechseln. Codemuster sind prinzipiell portierbar (in der Praxis schaffen herstellerspezifische Erweiterungen noch immer Abhaengigkeiten). ## Warum 5 Sprachen und nicht eine einzige? Jede spricht eine andere Ingenieurstradition an: ``` Elektriker Verfahrensingenieure Programmierer \ / / \ / / \ / / [LD] Relaissschaltbild [FBD] Blockschaltbild [ST] Pascal-artig Verfahrensingenieure [SFC] Zustandsautomat (IL war assemblerartig, seit 2013 zurueckgezogen) ``` Ein modernes Industrieprogramm MISCHT typischerweise: - **ST** fuer rechenintensive Logik (PID-Berechnung, Alarme, Rezeptverwaltung) - **FBD** fuer die Verschaltung von Regelkreisen (Zusammenbau von PID + Filter + Skalierungsbausteinen) - **LD** fuer sicherheitskritische Verriegelungen (Pruefer und Elektriker koennen es ohne Schulung lesen) - **SFC** fuer Chargensequenzen und Anlaufprozeduren Dieser mehrsprachige Code ist normale IEC 61131-3-Praxis und kein Zeichen von Verwirrung. ## Was in der Praxis portierbar ist (und was nicht) **Portierbar**: Datentypen, grundlegende Algorithmen, einfache Funktionsbausteine, Standard-Motion-FBs (PLCopen MC). **Nicht portierbar**: - E/A-Adressierung (jeder Hersteller hat sein eigenes Schema) - Hardwarekonfiguration (PROFINET vs. EtherCAT vs. EthernetIP) - HMI/SCADA-Integration (proprietaer) - Diagnosefunktionen (herstellerspezifische Erweiterungsbausteine) - Leistungsmerkmale (Zykluszeit-Garantien) Das bedeutet, dass der **PLCopenXML-Import/Export** (Teil 10) ca. 70% eines Automatisierungsprojekts abdeckt; der Rest erfordert noch herstellerspezifische Konfiguration. Fuer eine vollstaendig herstellerneutrale Codebasis ist **CODESYS** der praktische Marktfuehrer — seine Laufzeitumgebung ist von ca. 50 SPS-Herstellern lizenziert (Beckhoff, WAGO, Lenze, ABB usw.) und bietet echte plattformubergreifende Portabilitaet. ## Sicherheitsvariante: IEC 61131-6 + IEC 61508 Standard-SPS sind NICHT sicherheitsgeeignet. Fuer Sicherheitsfunktionen benoetigt man eine **Sicherheits-SPS** (Pilz PNOZ, HIMA HIMax, Siemens S7-1500F, Allen-Bradley GuardLogix, Beckhoff TwinSAFE), die kombiniert: - IEC 61131-3-Programmierung fuer die Standard-Logik - Dedizierte **Sicherheitssprache** fuer die Sicherheitslogik (Einschraenkungen, eingeschraenkter Satz von Funktionsbausteinen) - Nach IEC 61508 zertifizierte Laufzeitumgebung (SIL 2 oder SIL 3 faehig) - Hardware-Redundanz + interne Diagnoseabdeckung Moderne Sicherheits-SPS werden in IEC 61131-3 mit Sicherheitserweiterungen programmiert, sodass die Erfahrung des Ingenieurs einheitlich ist. Der Sicherheitscode wird jedoch **separat auf Werkzeugkettenebene zertifiziert** (TUV-/exida-Zertifizierung der IDE + Laufzeitumgebung + Hardwareplattform). ## Die Zukunft: IEC 61131-3 und objektorientierte Programmierung Ausgabe 3 (2013) fuehrte objektorientierte Merkmale ein: METHODEN auf Funktionsbausteinen, SCHNITTSTELLEN, VERERBUNG. Damit naeherte sich die SPS-Programmierung modernen Software-Engineering-Praktiken an, aber die Ubernahme ist uneinheitlich: - **Beckhoff TwinCAT 3**: vollstaendige OOP-Unterstuetzung, weit verbreitet - **CODESYS**: vollstaendige OOP-Unterstuetzung - **Siemens TIA Portal**: partielle OOP (verbessert sich mit jeder Version) - **Rockwell Studio 5000**: eingeschraenkt Bei neuen Projekten gilt die **behutsame Nutzung von OOP** (Vererbungskomplexitaet vermeiden, aber Methoden + Schnittstellen fuer Testbarkeit nutzen) als anerkannte gute Praxis. Aelterer "alles global" SPS-Code wird zunehmend als Altsystem betrachtet. ## Betroffene Branchen Diskrete Fertigung (Automobil, Elektronik, Verpackung), Prozessindustrien mit SPS-basierter Steuerung (oft hybrid mit DCS), Gebaeudeautomation, Energiemanagement, Wasser und Abwasser (haeufig SPS-basiert), Maschinenbau (jede CNC-Anlage, jeder Roboter, jede Verpackungsmaschine) ## Referenzen & Vertiefung - [IEC 61131 Normenreihe — offiziell](https://webstore.iec.ch/searchform&q=61131) - [PLCopen — Leitlinien und Motion-Control-Bibliothek](https://plcopen.org/) - [Beckhoff TwinCAT 3 — vollstaendige IEC 61131-3-Implementierung](https://www.beckhoff.com/twincat/) - [CODESYS — herstelleruebergreifende IEC 61131-3-Laufzeitumgebung](https://www.codesys.com/)