Retrofit mit minimiertem Stillstand: schrittweise S7-Migration

Das Vorgehen bei einem Steuerungstausch hängt maßgeblich von der Anlagenarchitektur ab. In der Praxis haben sich drei grundlegende Strategien etabliert, um den Tausch von einer S7-300 auf eine S7-1500 zu realisieren. Stillstands- und Rückbauzeiten sind dabei stets projektspezifische Planwerte.

Eine schrittweise Migration bedeutet zwangsläufig, dass alte und neue Welt für eine Übergangszeit miteinander kommunizieren müssen. Die S7-1500 spricht nativ PROFINET, während die Bestandsanlage oft noch auf PROFIBUS DP basiert.

Anstatt die gesamte Peripherie auf einmal zu tauschen, können dezentrale Stationen einzeln hochgerüstet werden. Umgekehrt kann die neue S7-1500 CPU über Netzübergänge mit verbleibenden PROFIBUS-Teilnehmern kommunizieren.

• •Dezentrale Migration (ET 200M/S): Der Tausch der Kopfstation von PROFIBUS auf PROFINET setzt detaillierte Kompatibilitätsprüfungen voraus. GSDML, Interface, Signal- und Rückwandbusmodule, Verdrahtung und Safety-Parameter müssen exakt passen.
• •Gateway-Betrieb (IE/PB Link): Als konfiguriertes Gateway erlaubt er die Anbindung kompatibler DPV0/DPV1-Teilnehmer an die S7-1500. Geräteunterstützung, Mengengerüste und Zykluszeiten sind zwingend vorab zu prüfen.
• •Netzwerktrennung (DP/DP-Koppler, PN/PN-Coupler): Sie isolieren Netzwerke physikalisch und protokollarisch. Sie verhindern jedoch nicht, dass ungültige oder eingefrorene Prozessdaten Reaktionen auf der Gegenseite auslösen. Ersatzwerte und sichere Reaktionen müssen im Code definiert werden.

Die wichtigste Regel beim Umbau im laufenden Betrieb lautet: Alles, was vor dem Anlagenstopp erledigt werden kann, wird vorher erledigt.

• •Bestandsaufnahme und Signal-Listen: Prüfung der tatsächlichen Verdrahtung gegen die E-Pläne.
• •FAT (Factory Acceptance Test) und Simulation: PLCSIM Advanced simuliert die CPU-Logik. Da Feldgeräte separate Modelle erfordern und reale Bus- oder Verdrahtungsfehler ungetestet bleiben, ersetzt die Simulation keinen I/O-Check.
• •Vorgefertigte Montageplatten: Anstatt Komponenten einzeln auf der Hutschiene zu tauschen, wird eine vorkonfektionierte und geprüfte Platte vorbereitet.

Der Parallelaufbau ist eine Methode für eine risikoarme Migration. Hierbei bleibt die alte S7-300 im Schrank montiert, bis die neue Steuerung erfolgreich produziert. Der beispielhafte Ablauf folgt einem strengen Skript.

1. Produktionsende: Die Anlage wird leergefahren. Sichern der aktuellen Aktualdaten (Rezepturen, Zählerstände) und Erstellen des finalen Backups.
2. Umstecken der Peripherie: Ein direktes Umstecken von S7-300-Frontsteckern auf S7-1500-Baugruppen ist nicht möglich. Es werden zwingend geprüfte und freigegebene I/O-Adapter, Übergabemodule oder vorkonfektionierte Systemkabel eingesetzt.
3. I/O-Check: Da die Funktion 'DeviceStates' nur den allgemeinen Stationsstatus liefert, muss jedes Feldgerät (Antrieb, Ventil, Endschalter) über Watch- und Force-Tabellen sowie Baugruppendiagnosen einzeln auf korrekte Verdrahtung geprüft werden.
4. Dry Run und Handbetrieb: Erste Testzyklen ohne Material. Überprüfung der Sicherheitsfunktionen und Not-Halt-Ketten nach Prüfplan.
5. Feintuning und Test-Chargen: Parametrierung der Regelkreise unter realen Prozessbedingungen.
6. Produktionsbegleitung: Programmierer überwachen die ersten realen Schichten, um bei unvorhergesehenen Prozessabweichungen direkt einzugreifen.

Tritt beim I/O-Check oder im Testlauf ein massives Problem auf, muss die Reißleine gezogen werden. Der physische Rückbau auf die alte Hardware ist je nach Stecksystem planbar. Der logische Rückbau ist jedoch anspruchsvoll: Das System muss Rezepturen, Zählerstände und die Materialverfolgung sicher synchronisieren. Ein unkontrollierter Neustart schlichtweg mit dem Programmstand vom Freitagmittag kann unsichere Anlagenzustände oder qualitätskritische Inkonsistenzen erzeugen.

Ob ein Retrofit eine Konformitätsbewertung auslöst, wird bis zum 19.01.2027 anhand der Maschinenrichtlinie bzw. der Auslegung im BMAS-Interpretationspapier (2015) bewertet. Ab dem 20. Januar 2027 richtet sich die Pflichtenfolge rechtlich bindend nach der neuen Maschinenverordnung (MVO). Eine wesentliche Veränderung im Sinne von Art. 3 Nr. 16 MVO liegt vor, wenn eine physische oder digitale Änderung nach Inverkehrbringen oder Inbetriebnahme (die vom Hersteller nicht vorgesehen war) die Sicherheit beeinträchtigt, indem sie eine neue Gefährdung schafft oder ein bestehendes Risiko erhöht, und deshalb entweder (a) neue Schutzeinrichtungen erfordert, deren Verarbeitung eine Änderung der bestehenden Sicherheitssteuerung verlangt, oder (b) zusätzliche Schutzmaßnahmen zur Gewährleistung der Stabilität oder der mechanischen Festigkeit nötig macht.

Liegt keine wesentliche Veränderung vor, wird keine neue Konformitätsbewertung und kein neues CE-Kennzeichen fällig; der Arbeitgeber muss jedoch die Gefährdungsbeurteilung aktualisieren. Ist die Veränderung wesentlich, gilt derjenige, der sie durchführt, nach Art. 18 MVO als Hersteller und unterliegt den weitreichenden Pflichten aus Art. 10.

Unabhängig davon gilt: Beeinflusst der Retrofit die Sicherheit, ist vor der nächsten Verwendung eine Prüfung nach § 14 Abs. 3 BetrSichV erforderlich. Art und Umfang richten sich nach der Änderung; DIN EN 60204-1 ist dabei eine wichtige Prüfgrundlage für die elektrische Ausrüstung. Werden Safety-Funktionen migriert, ist zudem eine dokumentierte Auswirkungsanalyse Pflicht. Diese muss das F-Programm, Hardware-Parameter, Verdrahtung und sicherheitsgerichtete Kommunikation abdecken und mit einer formalen Systemabnahme abschließen.

• Verordnung (EU) 2023/1230 (Maschinenverordnung) – Art. 3 Nr. 16 (Wesentliche Veränderung) und Art. 18 i. V. m. Art. 10 (Pflichten bei Veränderung).
• Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) – § 14 Abs. 3 zur Prüfung von Arbeitsmitteln nach prüfpflichtigen Änderungen.
• Siemens Leitfaden zur Migration S7-300 nach S7-1500 – Technische Referenz für Baugruppenübersetzung, Netzübergänge und Migrationsstrategien.
• Siemens Systemhandbuch SIMATIC Safety – Vorgaben zur Systemabnahme und Auswirkungsanalyse bei Safety-Änderungen.