Modernisierung von Automatisierungsanlagen: Schritt für Schritt zum Erfolg

Wer in der Produktion auf Anlagen angewiesen ist, die seit zehn, zwanzig oder gar dreißig Jahren ihren Dienst tun, kennt das Dilemma: Die Mechanik läuft noch einwandfrei, aber Ersatzteile für die Steuerung sind kaum noch zu bekommen, das Bedienpersonal kennt die alten Programmierumgebungen nicht mehr, und an eine Vernetzung mit modernen Systemen ist schon gar nicht zu denken. Vollständige Neuinvestitionen sind teuer und riskant. Die Alternative – die schrittweise Modernisierung der bestehenden Anlage – ist in den meisten Fällen der klügere Weg.

Warum Modernisierung statt Neukauf?

Die Entscheidung für einen Retrofit ist selten eine rein technische, sondern vor allem eine wirtschaftliche. Eine gut gewartete Anlage hat oft noch viele Jahre mechanische Lebensdauer vor sich. Es wäre unwirtschaftlich, dieses Kapital abzuschreiben, nur weil die Steuerungselektronik veraltet ist. Laut der VDMA-Fachgruppe Elektrische Automation entfällt ein erheblicher Anteil des Branchenumsatzes auf genau solche Modernisierungsprojekte – ein klares Signal, wie verbreitet und etabliert dieser Ansatz ist.

Hinzu kommen gestiegene Anforderungen an Datenverfügbarkeit, Energieeffizienz und Maschinensicherheit. Moderne Steuerungen ermöglichen Predictive Maintenance, Ferndiagnose und die Integration in übergeordnete MES- oder ERP-Systeme – Funktionen, die ältere Systeme schlicht nicht beherrschen.

Schritt 1: Systematische Bestandsaufnahme

Bevor irgendetwas angefasst wird, steht eine gründliche Analyse der bestehenden Anlage. Dazu gehören:

• Dokumentation der Steuerungskomponenten: Welche SPS, welche Frequenzumrichter, welche Bediengeräte sind verbaut? Welche Firmware-Versionen laufen?
• Verfügbarkeit von Ersatzteilen: Sind die eingesetzten Baugruppen noch lieferbar, oder handelt es sich um abgekündigte Produkte?
• Zustand der Verkabelung und Peripherie: Schaltpläne prüfen, mit dem tatsächlichen Aufbau abgleichen.
• Vorhandene Programmsicherungen: Gibt es Sicherungskopien der SPS-Programme? In welchem Format liegen sie vor?

Dieser Schritt wird regelmäßig unterschätzt. Gerade bei älteren Anlagen fehlt die Dokumentation häufig oder ist lückenhaft. Wer hier sorgfältig arbeitet, spart später Zeit und verhindert böse Überraschungen.

Schritt 2: Risikoanalyse und Priorisierung

Nicht alles muss auf einmal modernisiert werden. Eine ehrliche Risikoanalyse hilft dabei, die richtigen Prioritäten zu setzen. Zentrale Fragen:

• Welche Komponenten stellen das größte Ausfallrisiko dar?
• Wo sind Ersatzteile nicht mehr beschaffbar?
• Welche Teile der Anlage sind sicherheitsrelevant und müssen zwingend dem aktuellen Stand der Technik entsprechen?

Das Digitalzentrum Chemnitz beschreibt in seinem Retrofit-Grundlagenleitfaden anschaulich, wie Unternehmen die Digitalisierungsfähigkeit ihrer Bestandsmaschinen bewerten können. Eine solche Bewertung ist der Ausgangspunkt für jeden strukturierten Modernisierungsplan.

Typische Priorisierungslogik

1. Sofortmaßnahmen: Komponenten mit akutem Ausfallrisiko oder fehlenden Ersatzteilen
2. Mittelfristig: Veraltete Bedienoberflächen, fehlende Netzwerkanbindung
3. Langfristig: Energieoptimierung, Integration in übergeordnete Systeme

Schritt 3: Technologieauswahl und Planung

Mit den Erkenntnissen aus der Bestandsaufnahme beginnt die eigentliche Planungsphase. Hier geht es darum, die richtigen Nachfolgeprodukte zu identifizieren und die Kompatibilität mit der bestehenden Anlage sicherzustellen.

Steuerung nachrüsten: Worauf kommt es an?

Der Austausch einer Steuerung ist der Kern vieler Modernisierungsprojekte. Wichtig ist dabei, nicht einfach eine neue SPS in das alte Rack zu setzen, sondern das vorhandene Programm sorgfältig zu migrieren. Bei Systemen auf Basis älterer Omron-Controller etwa müssen die CX-Programmer-Archive zunächst gesichert und dann auf die neue Plattform – zum Beispiel die Sysmac-Familie – portiert werden. Omron zeigt in eigenen Anwendungsbeispielen, wie ein solcher Übergang in der Praxis aussehen kann, ohne den Produktionsbetrieb vollständig zu unterbrechen.

Neben der SPS selbst sind Antriebe ein häufiger Modernisierungsschwerpunkt. Alte Umrichter verbrauchen oft erheblich mehr Energie als aktuelle Geräte und bieten keine modernen Diagnosefunktionen. Die Fachzeitschrift der Maintenance-Messe beschreibt den kombinierten Austausch von Antrieben und Steuerung als zwei klassische Retrofit-Maßnahmen mit besonders hohem Wirkungsgrad.

Schnittstellenplanung nicht vergessen

Neue Steuerungen müssen mit der bestehenden Sensor- und Aktorebene kommunizieren. Häufig sind hier Signalwandler, neue I/O-Baugruppen oder ein Wechsel auf IO-Link nötig. Wer das frühzeitig plant, vermeidet nachträgliche Umbauten.

Schritt 4: Umsetzung – phasenweise und risikoarm

Die eigentliche Umsetzung sollte in klar abgegrenzten Phasen erfolgen, die den laufenden Betrieb so wenig wie möglich beeinträchtigen. Bewährt hat sich folgendes Vorgehen:

Vorbereitung im laufenden Betrieb: Neue Schaltschränke aufbauen, verdrahten und testen – parallel zur bestehenden Anlage, die noch produziert. Erst beim geplanten Stillstand wird umgeschaltet.

Testlauf vor dem Go-Live: Bevor die modernisierte Steuerung den Produktivbetrieb übernimmt, sollte ein ausreichend langer Testlauf unter realistischen Bedingungen stattfinden. Dabei werden Ablaufprogramme, Sicherheitsfunktionen und Grenzwerte geprüft.

Rückfallebene bereithalten: Gerade bei kritischen Anlagen empfiehlt es sich, die alte Steuerung nicht sofort zu demontieren, sondern für einen definierten Zeitraum als Fallback verfügbar zu halten.

Schritt 5: Dokumentation und Schulung

Eine Modernisierung ist erst dann wirklich abgeschlossen, wenn die Anlage vollständig dokumentiert ist. Neue Schaltpläne, aktualisierte Funktionsbeschreibungen, gesicherte Programmversionen – all das gehört zwingend dazu. Ebenso wichtig: Das Betriebspersonal muss mit der neuen Steuerung vertraut sein. Kurze, praxisorientierte Schulungen direkt an der Anlage sind hier effektiver als mehrtägige Theorieblöcke.

Fördermöglichkeiten nicht übersehen

Für mittelständische Industrieunternehmen gibt es verschiedene Förderprogramme, die Modernisierungsvorhaben finanziell unterstützen. Das Bundesministerium für Wirtschaft bietet mit dem Programm „Digital Jetzt" Zuschüsse für Investitionen in digitale Technologien – darunter auch die Nachrüstung von Steuerungssystemen. Es lohnt sich, vor dem Projektstart einen Blick auf aktuelle Fördermöglichkeiten zu werfen.

Fazit

Die Modernisierung einer Automatisierungsanlage ist kein Hexenwerk, aber sie erfordert methodisches Vorgehen. Wer mit einer soliden Bestandsaufnahme beginnt, Risiken klar bewertet, die Technologieauswahl sorgfältig trifft und die Umsetzung in Phasen plant, kommt am Ende zu einer zukunftsfähigen Anlage – ohne den Betrieb unnötig zu gefährden und zu einem Bruchteil der Kosten einer Neuanlage. Gerade im Umfeld älterer Steuerungssysteme gilt: Das Know-how über die verbaute Technik ist oft der entscheidende Vorteil, den erfahrene Spezialisten in solche Projekte einbringen.