Soft-SPS und Industrie-PC: Warum die richtige Hardware über Anlagenstillstand entscheidet

Wer in der Instandhaltung oder Planung von Automatisierungsanlagen arbeitet, kennt die Situation: Eine Steuerungskomponente fällt aus, das System steht still, und der Hersteller liefert das Ersatzteil entweder gar nicht mehr oder erst in Wochen. Genau hier beginnt die Diskussion, die in immer mehr Industriebetrieben geführt wird – der Wechsel von klassischer dedizierter Hardware zu softwarebasierter Steuerung auf Standard-PC-Basis.

Was ist eine Soft-SPS eigentlich?

Eine Soft-SPS ist keine eigenständige Hardware, sondern eine SPS-Software, die auf einem handelsüblichen oder industriellen PC läuft. Sie emuliert die Funktionen einer klassischen speicherprogrammierbaren Steuerung vollständig in Software – inklusive zyklischer Programmabarbeitung, I/O-Verwaltung und Echtzeitverhalten. Ergänzt wird sie durch externe I/O-Module oder Feldbusanbindungen.

Der entscheidende Unterschied zur klassischen SPS: Die Rechenleistung kommt vom PC-Prozessor, der RAM vom Standard-Speichermodul, und als Massenspeicher kommen SSDs zum Einsatz, die man nicht beim Steuerungshersteller bestellen muss, sondern überall im freien Handel bekommt.

Der Modernisierungsdruck in der Praxis

Viele Produktionsanlagen in Nordrhein-Westfalen und bundesweit laufen noch mit Steuerungen aus den 1990er-Jahren – Omron-Systeme, ältere Siemens-S5-Reihen, proprietäre Antriebssysteme. Diese Anlagen funktionieren oft zuverlässig, aber:

• Ersatzteile sind kaum noch verfügbar oder extrem teuer
• Programmierkenntnisse für alte Systeme werden seltener
• Anbindung an moderne Netzwerke, SCADA-Systeme oder Industrie-4.0-Infrastruktur ist kaum möglich

Ein Retrofit mit Soft-SPS-Technologie bietet hier einen pragmatischen Ausweg. Die Feldverdrahtung bleibt weitgehend erhalten, das Prozess-Know-how wird ins neue System überführt, und die Steuerungshardware ist künftig am freien Markt beschaffbar.

Welche PC-Hardware braucht eine industrielle Soft-SPS?

Hier wird es konkret – und hier machen viele Betriebe den Fehler, zu sparen wo man nicht sparen sollte.

Prozessor (CPU)

Soft-SPS-Software wie TwinCAT, Codesys oder ähnliche Systeme profitieren erheblich von modernen Mehrkern-Prozessoren. Idealerweise lässt sich dem Echtzeit-Kern ein dedizierter CPU-Core zuweisen, während das Betriebssystem und andere Prozesse die übrigen Kerne nutzen. Das verbessert das deterministische Verhalten deutlich. Für typische Anlagen reicht ein moderner Mid-Range-Prozessor mit vier bis acht Kernen und guter Single-Thread-Leistung vollkommen aus.

Arbeitsspeicher (RAM)

Für reine Steuerungsaufgaben sind 8 GB RAM meist ausreichend. Kommen Visualisierung, Datenbankanbindung oder Edge-Computing-Aufgaben hinzu, sollte man großzügiger kalkulieren – 16 oder 32 GB sind dann sinnvoll. ECC-RAM wäre in besonders kritischen Umgebungen ideal, ist aber in Standard-Industrie-PCs oft der Kostenfaktor.

Massenspeicher (SSD)

Rotierende Festplatten haben im Industrie-PC nichts mehr verloren. Vibrationen, Temperaturschwankungen und die mechanische Belastung durch häufige Starts und Stopps sind für HDDs problematisch. Eine industrietaugliche SSD – am besten mit TLC- oder MLC-Flash und hohem Schreibvolumen (TBW) – ist hier erste Wahl. Wichtig: Für Dauerbetrieb sollte die SSD keine aggressiven Energiespar-Features aktivieren, die Latenzen erzeugen.

Netzteil und Kühlung

Industrielle Dauerbetrieb-Umgebungen stellen besondere Anforderungen: Das Netzteil muss für 24/7-Betrieb ausgelegt sein, Spannungsschwankungen tolerieren und möglichst redundant ausgeführt sein. Fanless-Designs sind für staubreiche Umgebungen interessant, stoßen aber bei Hochlast an ihre thermischen Grenzen.

Standard-PC-Hardware vs. dedizierter Industrie-PC

Ein praktischer Aspekt, der in der Theorie oft untergeht: Für viele Retrofit-Projekte in geschützten Schaltschrankumgebungen mit normaler Industrieatmosphäre reicht ein gut ausgewählter Standard-PC-Aufbau völlig aus – vorausgesetzt, die Komponenten sind qualitativ hochwertig gewählt.

Das SPS-Magazin beschreibt Industrie-PCs treffend als Enabler von Industrie 4.0 – aber auch ein sorgfältig zusammengestelltes System mit Komponenten vom freien Markt kann diese Rolle erfüllen, wenn die Auswahl stimmt. Wer auf der Suche nach zuverlässigen Einzelkomponenten wie Prozessoren, Mainboards, RAM-Modulen oder SSDs ist, findet bei Anbietern wie spezialisierten PC-Komponenten-Händlern ein breites Sortiment, das von CPUs über Arbeitsspeicher bis hin zu Netzteilen und Kühlungslösungen reicht – nützlich besonders dann, wenn man einen individuellen Steuerungs-PC gezielt zusammenstellen will.

Sicherheit nicht vergessen

Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) weist in seinen Grundschutz-Empfehlungen für SPS-Systeme explizit darauf hin, dass Steuerungssysteme durch Netzwerksegmentierung, kontrollierte Updateprozesse und Zugriffsbeschränkungen abgesichert werden müssen. Bei PC-basierten Systemen ist dieses Bewusstsein noch wichtiger als bei dedizierten SPS-Systemen, da die Angriffsfläche durch das allgemeinere Betriebssystem größer ist.

Patching, Whitelisting von Anwendungen, und physische Zugriffsbeschränkung sind keine optionalen Extras – sie gehören zur Planung von Beginn an dazu.

Fazit

Die Grenze zwischen klassischer Industrieelektronik und moderner PC-Hardware verschwimmt zusehends. Wer heute eine Anlage mit Omron-Steuerungen aus den 90ern modernisiert, landet früher oder später bei der Frage: Welche CPU, welcher RAM, welche SSD? Die Antwort darauf ist keine Rocket Science – aber sie erfordert Sorgfalt bei der Komponentenauswahl.

Für alle, die diesen Schritt planen: Angefangen bei der Komponentenauswahl für den Industrie-PC bis hin zur Software-Konfiguration lohnt es sich, jeden Schritt mit Bedacht zu gehen. Anlagenstillstand ist teuer – und mit der richtigen Hardware vermeidbar.