Was ist eine SPS und warum Retrofit?
Eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) oder PLC (Programmable Logic Controller) ist das "Gehirn" einer Produktionsanlage oder Maschine. Sie steuert und überwacht alle Prozesse – von einfachen Schaltungen bis zu komplexen Fertigungsabläufen.
Retrofit bezeichnet die Modernisierung und Instandsetzung veralteter Steuerungssysteme. Statt die gesamte Anlage zu ersetzen, werden nur die Steuerungskomponenten erneuert – bei gleichzeitiger Beibehaltung der mechanischen Struktur. Dies spart enorme Kosten und Stillstandzeiten.
💡 Wichtig zu wissen:
Ein Retrofit kostet typischerweise nur 30-60% eines Neukaufs und macht Ihre Anlage technologisch aktuell, wartbar und zukunftssicher – bei minimalen Produktionsausfällen.
Wann ist ein Retrofit notwendig?
- ⚠️EOL-Komponenten (End of Life): Hersteller stellt Produktion und Support ein – keine Ersatzteile mehr verfügbar
- ⚠️Veraltete Software: Keine Updates mehr, Sicherheitslücken, Inkompatibilität mit neuen Komponenten
- ⚠️Häufige Störungen: Alte Komponenten fallen immer öfter aus, Reparaturkosten steigen
- ℹ️Funktionserweiterung: Neue Anforderungen (Industrie 4.0, Datenerfassung, Fernwartung) können nicht umgesetzt werden
- 📊Fehlendes Know-how: Originalprogrammierer nicht mehr verfügbar, keine Dokumentation vorhanden
Technische Standards und Programmiersprachen
SPS-Programmierung folgt internationalen Standards, die Portabilität und Wartbarkeit der Programme sicherstellen.
IEC 61131-3: Der internationale Standard
Die Norm IEC 61131-3 definiert fünf standardisierte Programmiersprachen für SPS:
Textbasierte Sprachen:
- • ST (Structured Text): Hochsprache ähnlich Pascal, für komplexe Algorithmen
- • IL (Instruction List): Assembler-ähnlich, hardwarenah (veraltet)
Grafische Sprachen:
- • LAD (Ladder Diagram): Stromlaufplan-Darstellung, intuitiv
- • FBD (Function Block Diagram): Funktionsblöcke, modular
- • SFC (Sequential Function Chart): Ablaufsteuerungen, Prozessschritte
Herstellerspezifische Systeme:
🔷 Siemens (TIA Portal, Step 7)
Marktführer in Europa. S7-300, S7-400, S7-1200, S7-1500. TIA Portal als moderne Entwicklungsumgebung.
🟢 Schneider Electric (Unity Pro)
Modicon-Serie, weit verbreitet in Prozessindustrie. Programmierung nach IEC 61131-3.
🟠 B&R (Automation Studio)
Spezialist für Motion Control und Hochgeschwindigkeits-Anwendungen.
🔵 Allen-Bradley/Rockwell
ControlLogix, CompactLogix. Stark verbreitet in USA, zunehmend auch in Europa.
💡 AMA Systems Expertise:
Unsere Programmierer beherrschen alle gängigen SPS-Systeme und Programmiersprachen. Wir arbeiten mit Siemens (S7, TIA Portal), Schneider, B&R, Allen-Bradley, Beckhoff und weiteren Systemen.
Retrofit: Modernisierung statt Neukauf
Retrofit ist oft die wirtschaftlichste Lösung bei veralteten Steuerungen. Die mechanische Anlage bleibt erhalten, nur die Steuerungstechnik wird erneuert.
Kosten-Vergleich: Retrofit vs. Neukauf
| Position | Retrofit | Neukauf |
|---|---|---|
| Steuerungshardware (SPS, I/O, HMI) | 20.000 - 80.000 € | Enthalten |
| Mechanik und Antriebe | Keine Kosten (bleibt) | 200.000 - 800.000 € |
| Programmierung/Inbetriebnahme | 15.000 - 50.000 € | 30.000 - 100.000 € |
| Stillstandzeiten | 1-4 Wochen | 3-12 Monate |
| Installation/Umbau | 5.000 - 20.000 € | 50.000 - 200.000 € |
| GESAMTKOSTEN | 40.000 - 150.000 € | 280.000 - 1.100.000 € |
💰 Ersparnis durch Retrofit:
- ✓ 60-85% Kostenersparnis gegenüber Neukauf
- ✓ 75% kürzere Stillstandzeiten
- ✓ Bewährte Mechanik bleibt erhalten
- ✓ Schnellere Amortisation
Typische Retrofit-Szenarien:
1. EOL-Komponenten (End of Life)
Problem: Siemens S5, alte S7-300 ohne Ersatzteile
Lösung: Migration auf S7-1500, Programm-Konvertierung, neue I/O-Module
2. Fehlende Funktionen
Problem: Anlage soll in MES/ERP-System eingebunden werden
Lösung: Erweiterung um Datenschnittstellen (OPC UA, MQTT), Retrofit der Steuerung
3. Sicherheitsanforderungen
Problem: Neue CE-Richtlinien, fehlende Sicherheitsfunktionen
Lösung: Integration von Fail-Safe-SPS, Sicherheitsschaltung nach DIN EN ISO 13849
Störungsanalyse und Fehlerbehebung
SPS-Störungen können vielfältige Ursachen haben – von Programmfehlern über Hardwaredefekte bis zu Kommunikationsproblemen. Systematisches Vorgehen ist der Schlüssel zur schnellen Lösung.
Häufigste Fehlerquellen:
🖥️ Software-Fehler
- • Logikfehler im Programm
- • Timing-Probleme (Watchdog)
- • Speicherüberlauf
- • Nicht behandelte Ausnahmen
⚙️ Hardware-Defekte
- • Defekte CPU oder I/O-Module
- • Stromversorgungsprobleme
- • Batterie leer (Programm verloren)
- • Korrosion, Feuchtigkeit
📡 Kommunikationsfehler
- • Profibus/Profinet-Störungen
- • Netzwerk-Timeouts
- • Adresskonflikte
- • Defekte Kommunikationsmodule
🔌 Sensor/Aktor-Probleme
- • Defekte Sensoren (falsche Werte)
- • Ventile klemmen
- • Kabelbruch
- • Kurzschlüsse
Systematische Fehlersuche:
Symptomerfassung
Fehlermeldungen aus HMI/SPS auslesen, Prozessablauf analysieren, Zeitpunkt des Fehlers ermitteln, Reproduzierbarkeit prüfen.
Hardware-Check
Diagnose-LEDs prüfen, Spannungsversorgung messen, I/O-Status kontrollieren, Module auf Defekte testen.
Programm-Analyse
Online-Verbindung zur SPS, Variablen-Beobachtung, Programmablauf im Einzelschritt testen, Logikfehler identifizieren.
Kommunikations-Test
Netzwerk/Feldbus-Diagnose, Prüfung der Verbindungen zu Peripherie, Timeout-Einstellungen überprüfen.
Reparatur/Anpassung
Programmkorrektur, Hardware-Austausch, Parametrierung, Test unter Produktionsbedingungen.
⏱️ Typische Analysezeiten:
- • Einfache Programmfehler: 1-3 Stunden
- • Hardware-Defekte: 2-6 Stunden (plus Ersatzteilbeschaffung)
- • Komplexe Logikfehler: 4-16 Stunden
- • Mit Expertenunterstützung: Oft 50-70% schneller
Dokumentation und Wissensmanagement
Eine der größten Herausforderungen bei SPS-Projekten ist fehlendes oder unvollständiges Wissen über bestehende Programme. Dokumentation ist daher entscheidend für langfristige Wartbarkeit.
Das Problem fehlender Dokumentation:
Typische Situation in vielen Unternehmen:
- • Original-Programmierer nicht mehr im Unternehmen
- • Keine oder veraltete Dokumentation vorhanden
- • Unkommentierter Programmcode ("Spaghetticode")
- • Keine Programmbackups vorhanden
- • Änderungen über Jahre ohne Dokumentation
→ Resultat: Änderungen und Fehlersuchen dauern 3-5x länger und sind teurer!
Was gehört zu guter SPS-Dokumentation?
- 📋Funktionsbeschreibung: Was macht die Anlage? Welche Prozessschritte?
- 🗺️Programmstruktur: Übersicht über Bausteine, Funktionen, Datenbausteine
- 💬Code-Kommentare: Erläuterung kritischer Programmteile, Variablen-Bedeutung
- 🔌I/O-Liste: Zuordnung von Eingängen/Ausgängen zu Sensoren/Aktoren
- ⚙️Parameterlisten: Einstellungen, Sollwerte, Maschinendaten
- 📊Änderungshistorie: Wer hat wann was geändert und warum?
- 💾Backup-Strategie: Regelmäßige Sicherung aller Programme und Konfigurationen
✓ AMA Systems Dokumentationsstandard:
Bei allen unseren SPS-Projekten (Neuprogrammierung, Retrofit, Änderungen) erstellen wir:
- ✓ Vollständig kommentierter Programmcode
- ✓ Funktionsbeschreibung auf Deutsch
- ✓ I/O-Listen mit Beschreibung
- ✓ Netzwerkdokumentation (IP-Adressen, Teilnehmer)
- ✓ Backup aller Programme und Konfigurationen
- ✓ Änderungsdokumentation mit Versionsnummern
Backup-Strategie für SPS-Programme:
Empfohlene Backup-Intervalle:
- • Nach jeder Änderung: Sofortiges Backup mit Versionsnummer
- • Monatlich: Automatisches Backup auch ohne Änderungen
- • Vor größeren Umbauten: Vollständiges Systembackup
- • Aufbewahrung: Mehrere Versionen vorhalten (mindestens 10 Jahre)
→ Ein fehlendes Backup kann bei Defekt der SPS zum Totalverlust des Programms führen!
Praxisbeispiele: Retrofit und Störungsbehebung
Die folgenden realen Fälle zeigen typische SPS-Probleme und deren wirtschaftliche Lösungen:
Fall 1: Siemens S5 Retrofit (EOL)
Ausgangssituation:
- • Siemens S5 (über 30 Jahre alt)
- • CPU defekt, keine Ersatzteile
- • Produktionsstillstand droht
- • Neukauf der Maschine: 650.000 €
Retrofit-Lösung:
- • Migration auf S7-1500
- • Programm-Konvertierung und Optimierung
- • Retrofit-Kosten: 78.000 €
- • Ersparnis: 572.000 € (88%!)
- • Zusätzlich: Fernwartung, OPC UA integriert
Fall 2: Programm verloren nach Batterie-Ausfall
Problem:
- • SPS-Batterie leer, Programm gelöscht
- • Kein Backup vorhanden
- • Original-Programmierer verstorben
- • Produktionsstopp: 3 Wochen
Lösung:
- • Neuprogrammierung based on Anlagenwissen
- • Schrittweise Tests und Anpassungen
- • Kosten: 42.000 €
- • Stillstandskosten: ~480.000 €
→ Mit regelmäßigem Backup wäre Wiederherstellung in 4 Stunden möglich gewesen!
Fall 3: Programmerweiterung für Industrie 4.0
Anforderung:
- • Anbindung an MES-System gewünscht
- • Datenerfassung (OEE, Stückzahlen)
- • Fernwartungszugriff
- • Bestehende Anlage soll weiterla ufen
Umsetzung:
- • OPC UA-Schnittstelle programmiert
- • Datenerfassungsbausteine integriert
- • VPN-Fernwartung eingerichtet
- • Kosten: 12.500 €
- • ROI: < 18 Monate durch Effizienzsteigerung
Langfristige Wartbarkeit und Zukunftssicherheit
Bei SPS-Projekten sollte nicht nur die aktuelle Funktionalität, sondern auch die langfristige Wartbarkeit im Vordergrund stehen.
Best Practices für wartbare SPS-Programme:
- ✓Strukturierte Programmierung: Modularer Aufbau mit klaren Funktionsblöcken
- ✓Aussagekräftige Benennung: Verständliche Variablen- und Bausteinnamen (nicht "M0.0", sondern "Motor_Hauptantrieb_Start")
- ✓Kommentierung: Jeder komplexe Baustein ausreichend dokumentiert
- ✓Standard-Funktionsblöcke: Wiederverwendbare, getestete Bausteine nutzen
- ✓Fehlerbehandlung: Systematisches Error-Handling mit aussagekräftigen Meldungen
- ✓Versionsverwaltung: Nachvollziehbare Änderungen mit Datum und Beschreibung
Zukunftssicherheit durch moderne Technologien:
📡 Industrie 4.0 Ready
- ✓ OPC UA für Datenaustausch
- ✓ MQTT für Cloud-Anbindung
- ✓ REST-APIs für Webdienste
- ✓ Datenbanken-Konnektoren
🔒 Sicherheit
- ✓ Fail-Safe-Programmierung
- ✓ Zugriffsschutz (Passwörter)
- ✓ Sichere Fernwartung (VPN)
- ✓ Audit-Trails
💡 Wissenstransfer:
Bei Retrofit- und Programmierprojekten bieten wir:
- ✓ Schulung Ihrer Mitarbeiter am fertigen Programm
- ✓ Übergabe-Workshop: Erläuterung der Programmstruktur
- ✓ Dokumentation auf Deutsch (nicht nur Programm-Kommentare)
- ✓ Support nach Inbetriebnahme: Wir bleiben Ansprechpartner
Finanzielle Vorteile durch professionelle SPS-Betreuung
Professionelle SPS-Programmierung und Retrofit zahlen sich mehrfach aus – durch Kostenersparnis, kürzere Stillstände und höhere Produktivität.
Kostenersparnis im Überblick:
| Bereich | Ohne Experten | Mit Experten | Ersparnis |
|---|---|---|---|
| Retrofit-Kosten | Neukauf: 500.000 € | Retrofit: 80.000 € | 420.000 € (84%) |
| Störungsbehebung | 16 Stunden Diagnose | 5 Stunden | 55.000 € weniger Stillstand |
| Dokumentation | Fehlt, jede Änderung dauert 3x länger | Vollständig | Langfristig 30-50% Zeitersparnis |
| Zukunftssicherheit | Veraltete Technologie | Industrie 4.0-fähig | Wettbewerbsvorteil |
💰 ROI-Berechnung Retrofit:
Beispiel: Produktionsmaschine, Neukauf 500.000 €, Retrofit 80.000 €
- ✓ Ersparnis Investition: 420.000 €
- ✓ Ersparnis Stillstand: ~200.000 € (kürzere Umbauzeit)
- ✓ Neue Funktionen: Fernwartung, Datenerfassung
- ✓ Wartbarkeit: Zukünftige Änderungen 50% schneller
→ Gesamtersparnis: über 620.000 € (!)
Fazit: SPS-Expertise als Wettbewerbsvorteil
Moderne SPS-Programmierung und professioneller Retrofit sind Schlüsselfaktoren für wirtschaftlichen Erfolg. Sie ermöglichen die Modernisierung bestehender Anlagen zu einem Bruchteil der Neuanschaffungskosten.
Die wichtigsten Vorteile:
💰 Finanzielle Vorteile
- ✓ Retrofit 60-85% günstiger als Neukauf
- ✓ Schnelle Störungsbehebung
- ✓ Minimale Stillstandzeiten
- ✓ Planbare Kosten
🔧 Technische Vorteile
- ✓ Moderne, wartbare Programme
- ✓ Industrie 4.0-Funktionen
- ✓ Erweiterbar und flexibel
- ✓ Fernwartung möglich
📚 Wissensmanagement
- ✓ Vollständige Dokumentation
- ✓ Kommentierter Code
- ✓ Mitarbeiterschulung
- ✓ Regelmäßige Backups
🚀 Zukunftssicherheit
- ✓ Aktuelle Hardware (verfügbar)
- ✓ Erweiterbar für neue Anforderungen
- ✓ Langfristiger Support
- ✓ Wettbewerbsfähig bleiben
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Lohnt sich ein Retrofit oder sollte ich neu kaufen?
Retrofit lohnt sich fast immer, wenn die Mechanik noch gut ist. Sie sparen 60-85% der Kosten und haben 75% kürzere Stillstände. Neukauf nur sinnvoll bei grundsätzlichen mechanischen Problemen oder wenn komplett neue Funktionen benötigt werden.
Können Sie mit fremden SPS-Programmen arbeiten?
Ja! Wir analysieren bestehende Programme auch ohne Dokumentation und können diese anpassen, erweitern oder komplett neu strukturieren. Oft empfiehlt sich dabei eine Dokumentation und Optimierung.
Wie lange dauert ein Retrofit?
Das hängt von der Komplexität ab. Einfache Systeme: 1-2 Wochen.Komplexe Anlagen: 4-8 Wochen. Der Großteil der Programmierung erfolgt vor Ort bei uns, Ihre Produktionsunterbrechung beträgt typischerweise nur 3-7 Tage für den Umbau.
Was kostet SPS-Programmierung/Retrofit?
Die Kosten hängen stark vom Umfang ab. Kleine Änderungen: ab 500 €.Retrofit-Projekte: 15.000-150.000 € (aber 60-85% günstiger als Neukauf!). Kontaktieren Sie uns für eine kostenlose Machbarkeitsanalyse und Angebot.
Modernisieren Sie Ihre Anlagen – bleiben Sie wettbewerbsfähig!
SPS-Retrofit und professionelle Programmierung sind Investitionen in die Zukunft Ihres Unternehmens. Sparen Sie Kosten, gewinnen Sie Flexibilität und machen Sie Ihre Anlagen Industrie 4.0-fähig.
Kontaktieren Sie unsere SPS-Experten für eine unverbindliche Beratung und Machbarkeitsanalyse.