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Was ist ein Prozessleitsystem (PLS)?
Ein Prozessleitsystem (PLS) ist ein Automatisierungssystem, das eine technische Anlage als Ganzes führt: Es erfasst die Messwerte aus dem Prozess, regelt und steuert die Anlage, stellt ihren Zustand dem Bedienpersonal dar und ermöglicht gezielte Eingriffe in den laufenden Betrieb. Anders als eine einzelne Steuerung, die eine Maschine oder einen Anlagenteil bedient, bündelt ein PLS die Führung vieler Teilanlagen in einem durchgängigen System mit gemeinsamer Datenbasis, gemeinsamer Bedienoberfläche und gemeinsamem Engineering.
Prozessleitsysteme stammen aus der Verfahrenstechnik, also aus Chemie, Pharma, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Wasser- und Energieversorgung. Dort laufen kontinuierliche oder chargenweise Prozesse mit vielen Regelkreisen, die ohne Unterbrechung überwacht werden müssen. Zwei Eigenschaften prägen daher jedes PLS: eine sehr hohe Verfügbarkeit, meist durch redundante Komponenten, und die Fähigkeit, Änderungen im laufenden Betrieb vorzunehmen, weil die Anlage nicht angehalten werden kann.
In der Intralogistik und in der diskreten Fertigung übernehmen oft andere Systeme die Rolle der Anlagenführung – der Materialflussrechner, ein SCADA-System oder der Leitstand. Wer diese Systeme versteht, versteht auch, wo ein Prozessleitsystem hingehört und wo nicht. Genau darum geht es auf dieser Seite.
Wofür steht die Abkürzung PLS, und wie heißt es auf Englisch?
PLS steht in der Automatisierungstechnik für Prozessleitsystem. Die englische Entsprechung ist DCS, Distributed Control System, gelegentlich auch PCS für Process Control System. Der englische Begriff beschreibt den Aufbau treffender als der deutsche: Ein Prozessleitsystem ist verteilt. Die Steuerungs- und Regelfunktionen laufen nicht in einem zentralen Rechner, sondern in vielen prozessnahen Controllern, die über ein Bussystem mit den Bedienstationen verbunden sind. Fällt ein Controller aus, läuft der Rest der Anlage weiter.
Der Begriff Leitsystem ohne Zusatz ist der Oberbegriff für alle Systeme, die eine Anlage oder ein Netz führen: Prozessleitsysteme in der Verfahrenstechnik, Netzleitsysteme in der Energie- und Wasserversorgung, Verkehrsleitsysteme, in der Intralogistik Stapler- und Routenzugleitsysteme. Gemeinsam ist ihnen, dass sie zwischen den einzelnen Steuerungen und dem Menschen stehen, der die Anlage verantwortet.
Vorsicht bei der Recherche: Die Abkürzung PLS wird außerhalb der Technik für ganz andere Dinge verwendet. In Intralogistik, Verfahrenstechnik und Versorgungstechnik ist mit PLS praktisch immer das Prozessleitsystem gemeint.
Welche Aufgaben hat ein Prozessleitsystem?
Die Aufgaben eines Prozessleitsystems lassen sich entlang des Weges beschreiben, den ein Messwert durch das System nimmt – vom Sensor bis zum Bediener und zurück zum Aktor:
| Aufgabe | Was das System tut | Beispiel |
|---|---|---|
| Erfassen | Messwerte und Zustände aus Sensoren, Antrieben und Teilanlagen einlesen, zeitgestempelt ablegen | Temperatur, Druck, Füllstand, Durchfluss, Motorzustand |
| Regeln und steuern | Sollwerte halten, Ablaufketten fahren, Verriegelungen prüfen, Rezepte und Chargen abarbeiten | Temperaturregelung eines Reaktors, Ablaufsteuerung einer Abfüllung |
| Bedienen und beobachten | Anlagenbilder, Trends und Alarme darstellen, Eingriffe des Bedienpersonals entgegennehmen und protokollieren | Leitwarte mit Fließbildern und Alarmliste |
| Alarmieren | Grenzwertverletzungen und Störungen erkennen, priorisieren und an die richtigen Stellen melden | Alarmmanagement nach Prioritätsklassen |
| Archivieren | Prozesswerte, Alarme und Bedieneingriffe langfristig speichern, auch für Nachweispflichten | Chargenprotokoll in der Pharmaproduktion |
| Absichern | Zugriffe über Rollen und Rechte steuern, Änderungen nachvollziehbar machen, Schnittstellen nach außen schützen | Benutzerverwaltung, Änderungsprotokoll |
| Vermitteln | Daten an übergeordnete Systeme weitergeben und Vorgaben von dort entgegennehmen | Schnittstelle zum MES oder ERP |
Vier Eigenschaften entscheiden darüber, ob ein Prozessleitsystem diese Aufgaben im Betrieb erfüllt: Offenheit für fremde Steuerungen und Schnittstellen, Durchgängigkeit vom Feld bis zur Unternehmensebene, Echtzeitfähigkeit für Regelung und Alarmierung und eine Verfügbarkeit, die dem Prozess angemessen ist. In einer Wasserversorgung heißt das: praktisch unterbrechungsfrei.
Wie ist ein Prozessleitsystem aufgebaut?
Ein Prozessleitsystem besteht aus drei Ebenen, die über ein Bussystem verbunden sind:
- Prozessnahe Komponenten (PNK): Controller mit Ein- und Ausgabebaugruppen, die direkt mit Sensoren und Aktoren verbunden sind. Hier laufen Regelkreise und Verriegelungen in Echtzeit. In vielen Systemen sind es speicherprogrammierbare Steuerungen, in klassischen Prozessleitsystemen herstellereigene Controller.
- Bedien- und Beobachtungskomponenten (BuB): Server und Bedienstationen, auf denen Anlagenbilder, Trends, Alarme und Archive laufen. Server sind in der Regel redundant ausgelegt, Bedienstationen mehrfach vorhanden.
- Engineering: Die Projektierungsumgebung, in der Anlagenbilder, Regelkreise, Alarme und Schnittstellen konfiguriert werden – idealerweise so, dass eine Änderung an einer Stelle in allen Ebenen wirkt.
Das Bussystem dazwischen ist bei modernen Systemen Industrial Ethernet, in der Feldkommunikation meist PROFINET; ältere Anlagen arbeiten mit Feldbussen wie PROFIBUS. Für die Anbindung übergeordneter Systeme wie MES und ERP hat sich OPC UA durchgesetzt. Für die Fernwirktechnik in Versorgungsnetzen gilt die Normenreihe IEC 60870, in der Stations- und Schutzleittechnik von Energienetzen IEC 61850.
Charakteristisch für ein PLS gegenüber einer Ansammlung einzelner Steuerungen ist die gemeinsame Datenbasis: Ein Messwert wird einmal definiert und ist dann in Regelung, Anlagenbild, Alarmierung und Archiv derselbe. Bei getrennt gewachsenen Systemen muss dieselbe Information dagegen an mehreren Stellen gepflegt werden, und genau dort entstehen Widersprüche.
Die speicherprogrammierbare Steuerung ist die Komponente, das Prozessleitsystem das Gesamtsystem. Eine SPS steuert einen Anlagenteil: einen Förderer, eine Verpackungsmaschine, eine Pumpstation. Sie ist schnell, robust und frei programmierbar, kennt aber nur ihren Ausschnitt. Ein Prozessleitsystem koordiniert viele solcher Steuerungen, gibt ihnen Sollwerte vor, sammelt ihre Zustände und stellt die Anlage als Ganzes dar.
In der Praxis verschwimmt die Grenze, weil moderne SPS-Familien Visualisierung, Archivierung und Rezeptverwaltung mitbringen und viele Prozessleitsysteme auf Standard-SPS als Controller setzen. Die Unterscheidung bleibt trotzdem nützlich: Wer eine einzelne Maschine automatisiert, braucht eine SPS. Wer eine Anlage mit Dutzenden Teilanlagen durchgängig führen und über Jahre verändern will, braucht ein Leitsystem darüber. Was eine SPS im Einzelnen leistet und wann sie modernisiert werden sollte, erklärt die Seite SPS – Speicherprogrammierbare Steuerung.
Was ist der Unterschied zwischen PLS, SCADA und MES?
Die drei Begriffe werden häufig verwechselt, weil sich ihre Aufgaben überschneiden und weil Hersteller sie unterschiedlich verwenden. Die Abgrenzung nach Aufgabe:
| System | Aufgabe | Typischer Einsatz |
|---|---|---|
| PLS (Prozessleitsystem) | Führt die Anlage durchgängig: regeln, steuern, bedienen, archivieren – in einem integrierten System mit hoher Verfügbarkeit | Kontinuierliche und chargenweise Prozesse in der Verfahrenstechnik |
| SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) | Überwacht und visualisiert Anlagen, die von eigenständigen Steuerungen gefahren werden; greift steuernd ein, regelt aber selbst nicht | Verteilte Anlagen, Intralogistik, diskrete Fertigung, Infrastruktur |
| MES (Manufacturing Execution System) | Steuert Aufträge, Ressourcen, Qualität und Kennzahlen über die einzelne Anlage hinaus und verbindet die Fertigung mit dem ERP | Auftragsbezogene Fertigung, Produktionslogistik |
Der Unterschied zwischen PLS und SCADA liegt weniger in der Software als in der Verantwortung: Im Prozessleitsystem ist die Regelung Teil des Systems, im SCADA-System bleibt sie in den Steuerungen, das SCADA-System überwacht und gibt Vorgaben. Deshalb ist SCADA offener und schlanker, ein PLS dafür durchgängiger und hochverfügbarer. Das MES liegt über beiden und interessiert sich nicht für Regelkreise, sondern für Aufträge. Was ein MES leistet, steht auf der Seite Manufacturing Execution System (MES); wie SCADA in Intralogistik und Produktion eingesetzt wird, auf der Seite SCADA für Intralogistik und Produktion.
Die Norm IEC 62264, im Ursprung ISA-95, ordnet die Systeme eines Produktionsbetriebs in Ebenen: Level 0 ist der physische Prozess, Level 1 das Messen und Stellen mit Sensorik, Aktorik und SPS, Level 2 das Überwachen und Bedienen der Anlage, Level 3 die Betriebsleitebene mit MES und Lagerverwaltung, Level 4 die Unternehmensplanung im ERP. Die Zuordnung konkreter Systeme zu diesen Ebenen ist eine fachliche Übertragung, keine Normaussage – die Norm nennt keine Produktgattungen. In dieser Übertragung liegen SCADA und Prozessleitsystem auf Level 2. Der Unterschied: Das Prozessleitsystem füllt die Ebene vollständig aus, von den Regelkreisen in seinen Controllern bis zur Bedienoberfläche, und reicht mit den prozessnahen Komponenten bis in Level 1 hinein. SCADA deckt nur den überwachenden Teil ab, die SPS nur den steuernden.
In der Intralogistik sieht dieselbe Pyramide anders besetzt aus: Auf Level 2 steht der ausführende Teil des Materialflussrechners, der die Transportaufträge an Förderer, Regalbediengeräte und Fahrzeuge verteilt, daneben oft ein SCADA-System für die Visualisierung; sein dispositiver Anteil reicht in Level 3 hinein. Wie diese Ebenen in einem automatisierten Lager zusammenspielen, beschreibt die Seite Systemarchitektur im Materialfluss.
Wo werden Prozessleitsysteme eingesetzt?
Die Heimat des Prozessleitsystems ist die Verfahrenstechnik: überall dort, wo Stoffe kontinuierlich oder in Chargen umgewandelt werden und der Prozess nicht einfach angehalten werden kann.
- Chemie und Petrochemie: Reaktoren, Destillationskolonnen, Raffinerien – tausende Regelkreise, hohe Sicherheitsanforderungen.
- Pharma und Biotechnologie: Chargenprozesse mit lückenloser Dokumentation; das Leitsystem liefert das Chargenprotokoll.
- Lebensmittel und Getränke: Brauereien, Molkereien, Abfüllung – Rezeptsteuerung, Reinigungszyklen, Rückverfolgbarkeit.
- Wasser- und Energieversorgung: Wasserwerke, Pumpstationen, Netze – verteilte Anlagen, Fernwirktechnik, kritische Infrastruktur mit höchsten Verfügbarkeitsanforderungen.
In der Intralogistik kommen klassische Prozessleitsysteme selten vor. Ihre Aufgaben verteilen sich auf den Materialflussrechner, der die Transporte steuert, das SCADA-System, das die Anlage visualisiert, und die SPS, die Förderer und Lager bewegt. Ein Leitsystem im engeren Sinn findet sich dort, wo Intralogistik und Verfahrenstechnik zusammentreffen: in der Produktionsversorgung einer Brauerei, im Verpackungslager eines Pharmaherstellers oder in der Fördertechnik einer Lebensmittelproduktion, die aus dem Leitsystem der Prozessanlage mitgeführt wird. Für die Steuerung der Transporte selbst ist auch dort der Materialflussrechner zuständig.
Plant iT ist eine Prozessleittechnik-Lösung des Herstellers ProLeiT, der seit 2020 zu Schneider Electric gehört. Sie ist vor allem in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie verbreitet, daneben in Chemie und Life Sciences, und verbindet Prozessleittechnik mit Funktionen eines Manufacturing Execution Systems: Rezeptverwaltung, Chargenprotokollierung, Materialwirtschaft und ERP-Schnittstellen sind als Module verfügbar. Das System ist SPS-basiert und unterstützt Steuerungen von Siemens, Rockwell Automation und Schneider Electric (Modicon); Erweiterungen und Projektierungen sind im laufenden Betrieb möglich, und es skaliert vom Einplatzsystem bis zur standortübergreifenden Lösung.
Für Betreiber ist der modulare Aufbau der praktische Vorteil: Ein Basissystem kann stufenweise um Module ergänzt und in vorhandene Automatisierungstechnik integriert werden, ohne die Anlage neu zu bauen. Artschwager + Kohl hat Plant iT unter anderem als MES-Basis für die Produktionssteuerung von 15 Linien bei K+S in Bernburg eingesetzt, beschrieben in der Case Study Produktionssteuerung mit MES und SCADA.
Wann und wie wird ein Prozessleitsystem modernisiert?
Prozessleitsysteme laufen lange – Lebensdauern von 15 Jahren und mehr sind keine Ausnahme, weil ein Austausch die Anlage betrifft, nicht nur die Software. Irgendwann stellen sich trotzdem dieselben Fragen: Der Hersteller stellt den Support ein, Ersatzteile für Controller und Bedienstationen werden knapp, das Betriebssystem der Server ist nicht mehr sicher, neue Schnittstellen zu MES oder ERP lassen sich nicht mehr abbilden, oder die Anforderungen an IT-Sicherheit nach IEC 62443 sind mit dem Altsystem nicht zu erfüllen.
Die Modernisierung folgt dann einem von drei Mustern:
- Systemwechsel zum Stichtag: Altsystem abschalten, Neusystem in Betrieb nehmen, meist in einem Stillstand. Schnell, aber risikoreich – jeder Fehler zeigt sich erst unter Last.
- Stufenweise Migration: Teilanlage für Teilanlage wird auf das neue System umgezogen, beide Systeme laufen parallel. Braucht eine Kopplung, die den Steuerungen beide Leitsysteme gleichzeitig zugänglich macht.
- Erhalt der Feldebene: Steuerungen und Ein-/Ausgabebaugruppen bleiben, nur Server, Bedienstationen und Engineering werden erneuert. Oft der erste Schritt, wenn die Steuerungsgeneration noch unterstützt wird; Controller und Ein-/Ausgabeebene folgen später.
Welcher Weg passt, entscheidet die Frage, wie lange die Anlage stillstehen darf. Bei einer Wasserversorgung oder einer kontinuierlichen Produktion lautet die Antwort: gar nicht. Dann bleibt nur die stufenweise Migration mit Parallelbetrieb. Wie ein solcher Parallelbetrieb technisch gelöst wird, beschreibt die Seite IEC 60870 Gateway für die Leitsystemmigration; für die Steuerungsebene darunter die Seite SPS-Retrofit.
Die N-ERGIE AG betreibt in Mittelfranken Wasseraufbereitungsanlagen, Druckerhöhungsstationen und Mess- und Überwachungseinrichtungen der Trinkwasserversorgung. Das Leitsystem sollte modernisiert werden, ohne dass die Versorgung auch nur zeitweise ausfällt – das bestehende Leitsystem musste während der gesamten Migration uneingeschränkt verfügbar bleiben, und beide Leitsysteme mussten auf dieselben Steuerungen zugreifen können.
Artschwager + Kohl entwickelte dafür ein IEC 60870 Gateway, das die bestehenden Steuerungen gleichzeitig mit dem alten und dem neuen Leitsystem verbindet. Es läuft redundant auf industriellen Hutschienen-PCs; fällt ein Gateway aus, übernimmt das zweite automatisch. Bei Verbindungsabbrüchen werden Wertänderungen lokal zwischengespeichert und nach Wiederherstellung übertragen, eine Archivierungsfunktion hält ausgewählte Prozessdaten für Analyse und Dokumentation fest. Das Ergebnis: eine kontrollierte Leitsystemmigration ohne Stichtag und ohne Stillstand, mit Tests unter realen Betriebsbedingungen. Die vollständige Beschreibung steht in der Case Study Parallele Anbindung zweier Leitsysteme für die Trinkwasserversorgung Mittelfrankens; ein Beispiel aus der Produktion mit 15 Linien zeigt die Case Study Produktionssteuerung mit MES und SCADA.
Wie geht es von hier aus weiter?
Diese Seite erklärt, was ein Prozessleitsystem ist, wie es aufgebaut ist und wo es sich von SPS, SCADA und MES unterscheidet. Der nächste Schritt hängt vom Anlass ab: Wer eine Anlage visualisieren und überwachen will, ohne ein vollständiges Leitsystem einzuführen, findet auf der Seite SCADA für Intralogistik und Produktion den passenden Einstieg. Wer ein bestehendes Leitsystem ohne Stillstand ablösen muss, beim IEC 60870 Gateway. Und wer zuerst die Steuerungsebene in den Griff bekommen will, beim SPS-Retrofit. Einen Überblick über alle Systeme der Intralogistik gibt der Hub Intralogistik.
Häufige Fragen zum Prozessleitsystem
Ein Prozessleitsystem ist das übergreifende System aus Software und Hardware, das eine technische Anlage führt: Es misst, regelt, zeigt den Anlagenzustand an, alarmiert bei Störungen und speichert alle Werte. Es koordiniert viele einzelne Steuerungen zu einem durchgängigen System.
PLS steht für Prozessleitsystem. Die englische Entsprechung ist DCS, Distributed Control System, gelegentlich auch PCS für Process Control System.
Im Prozessleitsystem ist die Regelung Teil des Systems, es führt die Anlage durchgängig und hochverfügbar. Ein SCADA-System überwacht und visualisiert Anlagen, deren Regelung in eigenständigen Steuerungen bleibt. SCADA ist deshalb offener und schlanker, ein PLS durchgängiger.
Die SPS ist die Komponente, die einen Anlagenteil steuert. Das Prozessleitsystem ist das Gesamtsystem, das viele Steuerungen koordiniert, ihre Daten zusammenführt und die Anlage als Ganzes bedienbar macht. Viele Prozessleitsysteme nutzen SPS als Controller.
Vor allem in der Verfahrenstechnik: Chemie, Pharma, Lebensmittel und Getränke, Wasser- und Energieversorgung. In der Intralogistik übernehmen meist Materialflussrechner und SCADA-Systeme die Aufgaben der Anlagenführung.
Ja, über eine stufenweise Migration mit Parallelbetrieb: Ein Gateway verbindet die bestehenden Steuerungen gleichzeitig mit dem alten und dem neuen Leitsystem, sodass Teilanlagen nacheinander umgezogen und unter realen Bedingungen getestet werden können.
Weitere Fragen zum Prozessleitsystem
Was ist der Unterschied zwischen Leitsystem und Prozessleitsystem?
Leitsystem ist der Oberbegriff für alle Systeme, die eine Anlage oder ein Netz führen. Das Prozessleitsystem ist die Ausprägung für verfahrenstechnische Anlagen. Daneben gibt es Netzleitsysteme in der Energie- und Wasserversorgung sowie Stapler- und Routenzugleitsysteme in der Intralogistik.
Braucht ein automatisiertes Lager ein Prozessleitsystem?
In der Regel nicht. Die Führung eines automatisierten Lagers übernehmen Lagerverwaltungssystem und Materialflussrechner, die Visualisierung ein SCADA-System, die Bewegung der Technik die SPS. Ein Prozessleitsystem kommt ins Spiel, wenn das Lager Teil einer verfahrenstechnischen Anlage ist, etwa in der Getränke- oder Pharmaproduktion.
Was ist ein IEC 60870 Gateway?
Ein Gateway nach der Normenreihe IEC 60870 übersetzt zwischen Steuerungen und Leitsystemen in der Fernwirktechnik. In der Leitsystemmigration erlaubt es, dass ein altes und ein neues Leitsystem gleichzeitig auf dieselben Steuerungen zugreifen – die Voraussetzung für einen Umstieg ohne Stillstand.