Im Rahmen dieses Retrofit-Projekts modernisierte Huber Solution GmbH einen mehr als 20 Jahre alten Sägeautomaten umfassend. Die mechanische Grundsubstanz der Maschine war weiterhin gut nutzbar, während Steuerung, Antriebstechnik, Sensorik, Verkabelung und Bedienung nicht mehr dem gewünschten technischen Stand entsprachen.
Die bestehende Maschinensteuerung wurde vollständig durch eine moderne Siemens S7-1500 ersetzt. Da das ursprüngliche SPS-Programm nicht verfügbar war, mussten die Maschinenfunktionen, Bewegungsabläufe, Verriegelungen und Betriebszustände anhand der vorhandenen Anlage rekonstruiert und anschliessend neu programmiert werden.
Zusätzlich wurden die Servoantriebe, die Sensorik, die elektrische Verdrahtung und wesentliche Teile der Schaltgerätekombination erneuert. Ein modernes HMI verbessert die Bedienung und Diagnose der Maschine. Die Bewegungssteuerung wurde mit Siemens Motion Control realisiert.
Das Ergebnis ist eine technisch modernisierte, besser wartbare und langfristig erweiterbare Maschinensteuerung, während die bewährte Mechanik des Sägeautomaten weiterhin genutzt werden kann.
| Bereich | Projektinformation |
|---|---|
| Anwendung | Automatischer Sägeprozess |
| Maschine | Mehr als 20 Jahre alter Sägeautomat |
| Projektart | Vollständiges Maschinen- und SPS-Retrofit |
| Ausgangslage | Veraltete Steuerungs-, Antriebs- und Sensortechnik |
| Engineering | Rekonstruktion der Maschinenfunktionen ohne vorhandenes SPS-Programm |
| Steuerung | Siemens SIMATIC S7-1500 |
| Engineering-Software | Siemens TIA Portal |
| SPS-Programmierung | Vollständige Neuprogrammierung in SCL |
| Bewegungssteuerung | Siemens Motion Control |
| Antriebstechnik | Neue Servomotoren und Integration der Antriebskomponenten |
| Bedienung | Modernisiertes HMI- und Diagnosekonzept |
| Sensorik | Austausch veralteter Sensoren und Endschalter |
| Schaltschrank | Vollständiger Umbau und Neuverdrahtung |
| Mechanik | Kundenspezifische Adapter für bestehende Getriebe |
| Dokumentation | Elektroschema, Wärmeberechnung und Sicherheitsanalyse |
| Ziel | Zuverlässige, wartbare und zukunftsfähige Maschinensteuerung |
Der bestehende Sägeautomat war seit mehr als 20 Jahren im Einsatz. Die robuste Maschinenmechanik konnte weiterhin genutzt werden, verschiedene elektrische und steuerungstechnische Komponenten waren jedoch veraltet oder nur noch eingeschränkt wartbar.
Eine zentrale Herausforderung bestand darin, dass kein nutzbares beziehungsweise zugängliches SPS-Programm der bestehenden Maschinensteuerung vorhanden war. Eine einfache Migration des alten Programmcodes auf eine neue Steuerung war deshalb nicht möglich.
Gleichzeitig sollten bestehende mechanische Komponenten wie die Getriebe weiterverwendet werden. Die neuen Servomotoren waren jedoch mechanisch nicht baugleich mit den alten Antrieben.
Für das Retrofit mussten deshalb Maschinenbau, Elektrotechnik, Steuerungssoftware, Antriebstechnik und Sicherheit gemeinsam betrachtet werden.
Bei älteren Produktionsmaschinen ist die Mechanik häufig noch solide, während elektronische Komponenten, Steuerungen oder Antriebssysteme zunehmend Probleme verursachen.
Typische Herausforderungen sind:
Ein vollständiger Ersatz der Maschine hätte auch die weiterhin funktionsfähige Mechanik betroffen. Das gezielte Retrofit ermöglichte es dagegen, die vorhandene Maschinensubstanz weiterzuverwenden und gleichzeitig die Steuerungs- und Antriebstechnik grundlegend zu erneuern.
Ziel des Projekts war nicht nur der Austausch einzelner Komponenten. Der Sägeautomat sollte eine vollständig neu entwickelte, nachvollziehbar programmierte und langfristig wartbare Maschinensteuerung erhalten.
Die neue Lösung sollte:
Dafür wurde ein neues Gesamtkonzept aus Siemens S7-1500, TIA Portal, SCL-Programmierung, Motion Control, HMI, Antriebstechnik und erneuerter Elektroinstallation entwickelt.
Am Anfang des Retrofit-Projekts stand eine detaillierte Analyse des bestehenden Sägeautomaten.
Da das alte SPS-Programm nicht als Grundlage verwendet werden konnte, mussten die Funktionen direkt an der Maschine aufgenommen und nachvollzogen werden.
Dabei wurden unter anderem untersucht:
Diese Ist-Aufnahme bildete die Grundlage für das neue Steuerungs- und Softwarekonzept.
Die vorhandene Funktion wurde nicht einfach kopiert. Die einzelnen Abläufe wurden strukturiert dokumentiert, technisch bewertet und anschliessend für die neue Siemens-Steuerung neu aufgebaut.
Eine besondere Herausforderung war die Rekonstruktion der Maschinenlogik ohne Einsicht in das ursprüngliche SPS-Programm.
Dazu wurde das Verhalten der Maschine Schritt für Schritt analysiert. Ein- und Ausgangssignale, Bewegungsabläufe, Freigaben und Verriegelungen mussten den jeweiligen mechanischen Funktionen zugeordnet werden.
Auf dieser Grundlage entstand eine neue Funktionsbeschreibung für den Sägeautomaten.
Das Reverse Engineering umfasste insbesondere:
Dieses Vorgehen ist besonders bei älteren Spezialmaschinen wichtig, wenn die ursprünglichen Entwickler, Programme oder vollständigen Unterlagen nicht mehr verfügbar sind.
Die bisherige Maschinensteuerung wurde vollständig entfernt und durch eine moderne Siemens SIMATIC S7-1500 ersetzt.
Die S7-1500 übernimmt die zentrale Verarbeitung der Maschinensignale, die Ablaufsteuerung, die Verriegelungen, die Kommunikation mit dem HMI sowie die Ansteuerung der Bewegungsachsen.
Der Einsatz einer aktuellen Siemens-Steuerung bietet eine stabile Grundlage für:
Die Projektierung, Hardwarekonfiguration und Programmierung wurden im Siemens TIA Portal umgesetzt.
Die Steuerungssoftware des Sägeautomaten wurde vollständig neu entwickelt.
Die Programmierung erfolgte in SCL – Structured Control Language. Dadurch konnten die teilweise komplexen Ablauf-, Bewegungs- und Zustandslogiken strukturiert und nachvollziehbar umgesetzt werden.
Das SPS-Programm wurde modular aufgebaut. Maschinenfunktionen, Betriebsarten, Achsen, Sensoren, Störungen und wiederkehrende Abläufe können dadurch klar voneinander getrennt werden.
Zu den Aufgaben der SPS-Programmierung gehörten unter anderem:
Eine verständliche Programmstruktur erleichtert spätere Anpassungen und verkürzt die Fehlersuche bei Wartungs- oder Serviceeinsätzen.
Die Bewegungssteuerung des Sägeautomaten wurde mit den Motion-Control-Funktionen der Siemens S7-1500 umgesetzt.
Die Achsen werden innerhalb des TIA Portals als Technologieobjekte projektiert. Das SPS-Programm kann dadurch Bewegungsaufträge auslösen, Achszustände überwachen und Positions- beziehungsweise Bewegungsrückmeldungen verarbeiten.
Motion Control übernimmt im Sägeautomaten unter anderem die koordinierte Ansteuerung der relevanten Bewegungsachsen.
Je nach Maschinenablauf gehören dazu Funktionen wie:
Durch die Integration der Bewegungsfunktionen in die Siemens-Steuerungsumgebung entsteht eine durchgängige Lösung aus SPS-Programm, Achskonfiguration, Diagnose und HMI.
Die bestehenden Antriebseinheiten wurden durch moderne Servomotoren ersetzt.
Servoantriebe ermöglichen dynamische und kontrollierte Bewegungen und liefern der Steuerung wichtige Zustandsinformationen. Für einen automatischen Sägeprozess ist dies besonders relevant, da Bewegungen reproduzierbar, präzise und auf den Maschinenablauf abgestimmt erfolgen müssen.
Die neuen Antriebe wurden vollständig in das Steuerungs- und Motion-Control-Konzept eingebunden.
Zum Antriebsengineering gehörten:
Die neuen Servomotoren waren mechanisch nicht baugleich mit den bisherigen Antrieben. Gleichzeitig sollten die vorhandenen und weiterhin funktionsfähigen Getriebe des Sägeautomaten beibehalten werden.
Dafür wurden passgenaue mechanische Adapter entwickelt und gefertigt.
Die Adapter schaffen die Verbindung zwischen den neuen Servomotoren und den vorhandenen Getrieben. Dadurch konnte moderne Antriebstechnik integriert werden, ohne die bewährten mechanischen Komponenten vollständig ersetzen zu müssen.
Diese Lösung reduziert unnötige mechanische Umbauten und zeigt einen wesentlichen Vorteil eines sorgfältig geplanten Retrofits: Erhaltenswerte Komponenten bleiben bestehen, während veraltete Technik gezielt ersetzt wird.
Neben der SPS-Steuerung wurde auch das Bedienkonzept des Sägeautomaten modernisiert.
Das HMI bildet die zentrale Schnittstelle zwischen Bedienpersonal und Maschine. Relevante Zustände, Betriebsarten, Meldungen und Bedienfunktionen werden übersichtlich dargestellt.
Das modernisierte Bedienkonzept unterstützt unter anderem:
Eine klare HMI-Struktur erleichtert die tägliche Bedienung und unterstützt das technische Personal bei Diagnose und Service.
Veraltete Sensoren, Endschalter und Messkomponenten wurden durch neue Industriekomponenten ersetzt.
Sensoren bilden die Grundlage für eine zuverlässige Ablaufsteuerung. Sie melden beispielsweise mechanische Endlagen, Positionen, Werkstückzustände oder Freigabebedingungen an die SPS.
Im Zuge des Retrofits wurden die bestehenden Signale geprüft, neu zugeordnet und in die neue S7-1500-Steuerung integriert.
Die Erneuerung der Sensorik verbessert:
Jedes Signal wurde innerhalb des neuen SPS-Programms eindeutig dokumentiert und mit den entsprechenden Maschinenfunktionen verknüpft.
Der bestehende Schaltschrank wurde umfassend zurückgebaut und mit aktueller Steuerungs-, Schalt- und Antriebstechnik neu aufgebaut.
Veraltete Relais, Klemmen, Leitungen und Steuerungskomponenten wurden entfernt. Anschliessend erfolgte ein übersichtlicher Neuaufbau der Schaltgerätekombination.
Zum Schaltschrank-Retrofit gehörten:
Ein übersichtlicher Schaltschrankaufbau ist für die langfristige Wartbarkeit einer Maschine ebenso wichtig wie eine saubere SPS-Programmierung.
Veraltete Sensoren, Endschalter und Messkomponenten wurden durch neue Industriekomponenten ersetzt.
Sensoren bilden die Grundlage für eine zuverlässige Ablaufsteuerung. Sie melden beispielsweise mechanische Endlagen, Positionen, Werkstückzustände oder Freigabebedingungen an die SPS.
Im Zuge des Retrofits wurden die bestehenden Signale geprüft, neu zugeordnet und in die neue S7-1500-Steuerung integriert.
Die Erneuerung der Sensorik verbessert:
Jedes Signal wurde innerhalb des neuen SPS-Programms eindeutig dokumentiert und mit den entsprechenden Maschinenfunktionen verknüpft.
Neben dem Schaltschrank wurde auch die Verkabelung der Maschine erneuert beziehungsweise an die neue Steuerungs- und Antriebstechnik angepasst.
Dazu gehörten Leitungen für:
Die Leitungen und Anschlüsse wurden eindeutig beschriftet und den aktualisierten Elektroschemas zugeordnet.
Dadurch können Signale bei späteren Wartungsarbeiten einfacher verfolgt und Fehler schneller eingegrenzt werden.
Ein nachhaltiges Maschinenretrofit umfasst nicht nur neue Hardware und Software. Ebenso wichtig ist eine aktuelle und nachvollziehbare Dokumentation.
Im Rahmen des Projekts wurden die technischen Unterlagen an den neuen Aufbau angepasst.
Dazu gehörten insbesondere:
Damit steht für Wartung, Service und spätere Erweiterungen eine nachvollziehbare technische Grundlage zur Verfügung.
Bei der Modernisierung einer bestehenden Maschine müssen die Auswirkungen der Änderungen auf die Sicherheit betrachtet werden.
Die neue Steuerung, die Servoantriebe, die Sensorik und die veränderte elektrische Ausrüstung wurden deshalb nicht isoliert betrachtet. Die Sicherheitsanalyse und die relevanten technischen Unterlagen wurden an den neuen Aufbau angepasst.
Im Fokus standen dabei unter anderem:
Die konkrete sicherheitstechnische Ausführung richtet sich immer nach Maschine, Umbauumfang, Risikobeurteilung und den für das Projekt geltenden Anforderungen.
Durch die Modernisierung erhielt der bestehende Sägeautomat eine vollständig neue steuerungs- und antriebstechnische Grundlage.
Die wesentlichen Ergebnisse sind:
Die bewährte Mechanik und die bestehenden Getriebe konnten weiterhin genutzt werden. Dadurch entstand eine wirtschaftlich sinnvolle Verbindung aus vorhandener Maschinensubstanz und moderner Automatisierungstechnik.
Mechanisch hochwertige Maschinen müssen nicht zwingend vollständig ersetzt werden, nur weil Steuerung oder Elektronik veraltet sind.
Mit der Siemens S7-1500 steht eine aktuelle Plattform für Maschinensteuerung, Diagnose und spätere Erweiterungen zur Verfügung.
Ein strukturiertes SPS-Programm, ein übersichtlicher Schaltschrank und aktuelle Dokumentationen vereinfachen Wartung und Fehlersuche.
Maschinenzustände, Sensoren, Achsen und Störungen können über SPS und HMI nachvollziehbarer ausgewertet werden.
Neue Servoantriebe und Motion Control ermöglichen kontrollierte und reproduzierbare Bewegungsabläufe.
Veraltete Steuerungs-, Sensor- und Schaltkomponenten wurden durch aktuelle Industriekomponenten ersetzt.
Die neue Steuerungsarchitektur ermöglicht spätere Anpassungen, zusätzliche Funktionen oder neue Schnittstellen.
Wenn die mechanische Grundsubstanz weiterhin gut ist, kann ein gezieltes Retrofit wirtschaftlicher sein als der vollständige Ersatz der Maschine.
Ein Retrofit ist besonders interessant, wenn eine Maschine mechanisch noch zuverlässig arbeitet, ihre Steuerungs- oder Elektrotechnik aber nicht mehr zeitgemäss ist.
Typische Anzeichen sind:
Vor einem Retrofit sollte geprüft werden, welche Komponenten weiterhin verwendet werden können und welche Teile ersetzt werden müssen. Auch Maschinenzustand, Sicherheit, Stillstandszeit und Wirtschaftlichkeit müssen in die Planung einbezogen werden.
Huber Solution GmbH plant und realisiert SPS-Retrofit-Projekte für Maschinen und Anlagen in Thurgau, St. Gallen, Appenzell, am Bodensee und in der gesamten Ostschweiz.
Wir unterstützen Produktionsbetriebe, Maschinenbetreiber, KMU und Anlagenbauer bei:
Dabei betrachten wir nicht nur das SPS-Programm. Elektrotechnik, Mechanik, Antriebstechnik, Bedienung, Sicherheit und Produktionsablauf werden gemeinsam berücksichtigt.
Sie betreiben eine ältere Maschine, deren Mechanik noch zuverlässig ist, während Steuerung, HMI, Antriebe oder Sensorik zunehmend Probleme verursachen?
Huber Solution GmbH analysiert die bestehende Anlage und zeigt Ihnen, welche Komponenten weiterverwendet, modernisiert oder ersetzt werden sollten.
Von der ersten Maschinenaufnahme über das Engineering und die SPS-Programmierung bis zum Schaltschrankumbau und zur Inbetriebnahme erhalten Sie eine durchgängige Retrofit-Lösung.
Bei einem SPS-Retrofit wird eine bestehende, veraltete Maschinensteuerung durch eine moderne SPS ersetzt. Je nach Zustand der Maschine werden zusätzlich das HMI, die Antriebstechnik, Sensoren, Endschalter, Verkabelungen und Teile des Schaltschranks erneuert. Ziel ist eine zuverlässige, wartbare und zukunftsfähige Maschinensteuerung.
Viele ältere Maschinen können auf eine moderne Siemens SIMATIC S7-1500 umgerüstet werden. Vor der Umsetzung werden die vorhandene Mechanik, die elektrischen Komponenten, die Ein- und Ausgangssignale, die Antriebe, die Sicherheitsfunktionen und die Maschinenabläufe analysiert. Auf dieser Basis wird ein neues Steuerungs- und Retrofit-Konzept entwickelt.
Ja, ein Maschinenretrofit ist auch ohne vorhandenes SPS-Programm möglich. In diesem Fall werden die Maschinenfunktionen direkt an der Anlage aufgenommen und rekonstruiert. Sensoren, Aktoren, Bewegungsabläufe, Verriegelungen, Freigaben und Betriebsarten werden analysiert und anschliessend in einer vollständig neuen Steuerungssoftware umgesetzt.
SCL eignet sich besonders für komplexe Ablaufsteuerungen, Zustandslogiken, Berechnungen und wiederverwendbare Softwarebausteine. Durch eine strukturierte und modulare Programmierung können Maschinenfunktionen klar voneinander getrennt werden. Dies verbessert die Wartbarkeit, Diagnose und spätere Erweiterbarkeit der Steuerungssoftware.
Siemens Motion Control umfasst Funktionen zur Steuerung und Überwachung von Bewegungsachsen. Innerhalb der Siemens S7-1500 können Achsen im TIA Portal projektiert und aus dem SPS-Programm angesteuert werden. Dazu gehören unter anderem Referenzieren, Positionieren, Geschwindigkeitsvorgaben, Beschleunigungs- und Bremsrampen sowie die Überwachung von Achszuständen und Bewegungsfehlern.
Bestehende Getriebe können weiterverwendet werden, sofern sie mechanisch in gutem Zustand und für die neuen Antriebe geeignet sind. Bei diesem Retrofit-Projekt wurden kundenspezifische Adapter gefertigt, um die neuen Servomotoren mit den vorhandenen Getrieben zu verbinden. Dadurch konnten bewährte mechanische Komponenten erhalten bleiben.
Nicht in jedem Fall muss der gesamte Schaltschrank ersetzt werden. Der notwendige Umfang hängt vom Zustand, Platzangebot, Aufbau und von den vorhandenen Komponenten ab. Bei diesem Sägeautomaten wurden die veralteten Steuerungs- und Schaltkomponenten umfassend zurückgebaut und der Schaltschrank mit neuer SPS-, Antriebs- und Verbindungstechnik neu aufgebaut und verdrahtet.
Bei Bedarf wird neben der SPS-Steuerung auch das HMI beziehungsweise das Bedienpanel modernisiert. Über eine übersichtliche Visualisierung können Maschinenzustände, Betriebsarten, Meldungen, Verriegelungen und Störungen verständlich dargestellt werden. Dies erleichtert sowohl die Bedienung als auch die Fehlersuche und Wartung.
Huber Solution übernimmt je nach Projektumfang die Elektroplanung, Hardwareauslegung, Signalzuordnung, SPS-Programmierung, HMI-Visualisierung, Schaltschrankplanung, Dokumentation und Inbetriebnahme. Dadurch können Elektrotechnik, Automation, Antriebstechnik und Software von Beginn an aufeinander abgestimmt werden.
Ein Retrofit kann wirtschaftlich sinnvoll sein, wenn die mechanische Grundsubstanz der Maschine weiterhin gut ist und hauptsächlich Steuerung, Elektronik, Antriebe, Sensorik oder Bedienung veraltet sind. Im Vergleich zu einer Neumaschine können vorhandene Maschinenkomponenten weitergenutzt, Stillstandszeiten reduziert und Investitionskosten gezielter eingesetzt werden. Vor der Umsetzung sollten jedoch der Maschinenzustand, die Sicherheit, die Ersatzteilverfügbarkeit und die verbleibende Lebensdauer geprüft werden.