S5: Zeitbombe in der Produktion?

Auch 14 Jahre nach Einführung der Simatic S7-SPS-Reihe der Siemens AG sind noch viele S5-Steuerungen im Einsatz. Bei einer Gesamtproduktion von 2,6Mio. Zentralbaugruppen ist dies auch nicht weiter verwunderlich. Nach vorsichtigen Schätzungen beläuft sich die Zahl der aktiv in Gebrauch befindlichen S5-Steuerungen auf ca. eine Million. Doch welche Probleme ergeben sich heute mit den in die Jahre gekommenen SPS Steuerungen und den dazugehörenden Programmiersystemen und wie kann man ihnen entgehen?

Da seit 2003 die S5-Steuerungen schrittweise aus dem Standardlieferprogramm von Siemens herausgenommen wurden, stellt sich als erster Problembereich die Hardware dar. Eproms verlieren nach einigen Jahren ihre Programmierung und das Elektrolyt von Elkos zersetzt sich. So sind Baugruppen, die unbenutzt auf Lager liegen, oftmals nach vielen Jahren nicht mehr verwendbar. Nicht selten kommt es vor, dass selbst geprüfte Baugruppen nach längerer Einlagerung defekt sind. Die Beschaffung fast 20 Jahre alter Bauteile und Ersatzteile wird mit der Zeit immer schwieriger. Die Suche nach nicht mehr auf dem Markt verfügbaren ICs zur Reparatur der einzelnen Baugruppen wird zur zeitraubenden Detektivarbeit. In Internetauktionen werden Baugruppen ohne jede Garantie zu völlig überteuerten Preisen ersteigert, bei denen sich dann oft herausstellt, dass sie wegen unterschiedlicher Ausgabe- und Firmwareständen zu Funktions- und Kompatibilitätsproblemen führen. Ein zweiter Problembereich ist die Software, sprich sind die SPS-Programme. Die Programme wurden vor Jahren von Programmierern geschrieben, die zwischenzeitlich teilweise im Ruhestand sind und deren Know-how nicht mehr verfügbar ist. Zudem wurde vor Jahren wegen fehlendem Speicherplatz und Hardwareeinschränkungen oft zu Programmiertricks gegriffen, die heute kaum noch jemand kennt und die zudem sehr schwer in Step7 umzusetzen sind. Ein weiteres Problem sind defekte Programmiergeräte (z.B. PG95), für die Ersatzteile zunehmend schwieriger und teurer zu beschaffen sind. Auch die Step5-PC-Versionen sind auf modernen Personal Computern, die unter Vista laufen, nicht mehr einsetzbar. Auf der letzten Hannover Messe hat sich deutlich herauskristallisiert, auf welcher Zeitbombe Produktionsbetriebe sitzen, die sich mit der geschilderten Problematik konfrontiert sehen. Gerade in Krisenzeiten kann der Ausfall der Produktion während eines wichtigen Auftrags zu enormen Verlusten führen. Welche Auswege bieten sich aus solch einem Dilemma? In einem Schritt-für-Schritt-Umbau der alten Step5-Anlage werden nacheinander die kritischen Teile ausgetauscht. Im Einzelnen sieht das so aus: Der Umbau muss in kleinen Schritten so erfolgen, dass die Produktion während der Umbauphase weiterlaufen kann. Im ersten Schritt wird die alte CPU durch eine moderne S5-kompatible S5-CX-SPS ersetzt, die das SPS-Programm anstelle der originalen CPU ausführt. Als Steuerungstypen stehen die S5-CX943 als Ersatz für 16Bit adressierende CPUs wie 90U, 95U, 100U, CPU100, 101, 102, 103 und 115U, CPU942, 943, 944 zur Verfügung. Die S5-CX945 dient als Ersatz für 20Bit adressierende CPUs wie die 115U, CPU945 bzw. zum Ersatz von 135U und 155U Steuerungen. Beide Steuerungen sind S5-kompatibel und verhalten sich wie die Original-Simatic-SPS. Sowohl S5 für Windows als auch das Original-S5-Programmiergerät können zur Programmerstellung verwendet werden. Wird S5 für Windows verwendet, so kann die Programmierung auch wieder mit modernen PC-Systemen die unter Vista oder Windows 7 laufen, erfolgen. War bei den alten Programmiergeräten nur eine serielle Verbindung mit dem Programmiergerät möglich, kann der Zugriff auf die S5-CX nun zusätzlich auch über Ethernet erfolgen. Ein nicht unwesentlicher Aspekt, da die Vernetzung von Anlagen und Maschinen immer wichtiger wird. Das SPS-Programm wird wie bei einer Siemens S5-SPS abgearbeitet, deshalb kann das komplette S5-SPS-Pro­gramm in die CX-Reihe übernommen werden. Damit fallen die enormen Umschulungskosten sowie der erhöhte Programmieraufwand beim Wechsel zu einem neuen SPS-System weg. Als Hardwareplattform für die S5-CX-Reihe dienen die modularen Hutschienen-PCs der Beckhoff Automation GmbH. Während der Inbetriebnahme müssen im Fehlerfall die alten Originalkarten jederzeit wieder eingesetzt werden können. Daher werden die alten E/A-Baugruppen im ersten Schritt erhalten, indem die S5-CX-SPS mit einem Profibus-Master versehen wird. Die alte S5-CPU kann hierzu durch eine IM306-Profibus-Slavekarte im Rack ersetzt werden. Damit wird aus dem Rack ein Profibus-Slave und es können sowohl die Verdrahtung als auch die Baugruppen beibehalten werden. Zusätzlich können dann die Bausteine für Sonderbaugruppen, falls vorhanden, auf die Verwendung mit einer neuen Hardware umgeschrieben werden. Integriert in die S5-CX-SPS ist der Ethernet-CP auf TCP/IP-Basis, sodass Send/Receive-Verbindungen zu anderen Steuerungen weitestgehend übernommen werden können. Um die bestehenden HMI-Geräte ebenfalls austauschen zu können, versteht die S5-CX die S7-HMI-Protokolle. So können moderne S7-Panels sowohl über Profibus als auch über Ethernet an die S5-CX angeschlossen werden. Sollte später nach S7 konvertiert werden, so sind die HMI-Geräte dann bereits hierfür ausgelegt. Um nicht nur HMI-Geräte anschließen zu können, die Siemens-Protokolle sprechen, wur­de die S5-CX um einen Modbus-TCP-Server erweitert. Da dieses Protokoll von fast allen HMI-Geräten unterstützt wird, kann auf eine wesentlich höhere Vielfalt von HMI-Geräten zurückgegriffen werden. Nach erfolgter Umstellung der CPU auf die S5-CX-Reihe können nun schrittweise die alten E/As durch neue ersetzt werden, um Fehler durch die alten E/As zu vermeiden. Erst nach dem Austausch der E/A-Baugruppen ist der komplette Umbau auf ein neues System, für das auch die zukünftige Ersatzteilversorgung gesichert ist, erfolgt. Sollte später der Wunsch bestehen, die Anlage auf S7 umzustellen, ist dies ohne erneuten Hardware-Umbau möglich. Die verwendeten S5-CX-Steuerungen sind ohne zusätzliche Hardware-Änderungen nach S7 umschaltbar. Mit dem Programmiersystem S7 für Windows können die vorhandenen S5-SPS-Programme nach S7 konvertiert werden. Auch hier kann die CX-Steuerung jederzeit wieder auf S5 zurückgeschaltet werden. So ist gewährleistet, dass im Falle von Programmierfehlern bei der Portierung, die Anlage jederzeit in einen funktionsfähigen Zustand zurückversetzt werden kann.

IBHsoftec Gesellschaft für
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