Vorbetrachtung bei der Migration von SIMATIC S5 nach SIMATIC S7-1500

Vor einer Anlagen- und Controllermigration ist eine gründliche Planung und ein gut ausgearbeitetes Konzept entscheidend. Jede Anlage hat unterschiedliche Anforderungen, die je nach Komplexität der Steuerung, akzeptablen Ausfallzeiten und Produktionsflexibilität variieren. Auch bei einer Teilmigration muss die gesamte Anlage durchdacht und geplant werden. Wichtig ist nicht nur, wie die Steuerung migriert wird, sondern wie die Anlage nach der Migration aussehen soll und welche Schritte dafür notwendig sind.

Erhebliche Innovations- und Leistungssteigerungen von SIMATIC S5 nach S7-1500

In der jahrzehntelangen Weiterentwicklung der SIMATIC Controller von S5 nach S7-1500, gab es bedeutende Verbesserungen in den Leistungsmerkmalen, dem verfügbaren Speicherbereichen sowie den unterschiedlichen techn. Mengengerüsten. Ferner bieten die aktuellen SIMATIC S7-1500 Controller eine Fülle an Softwareinnovationen, welche die Integration der Maschine in eine IT- und digitalisierungsgeprägte Produktionslandschaft bedeutend vereinfacht.

Unterschiede in der Verwendung der Programmiersprachen

Auch die Art der Speicherorganisation und die Verwendung von Programmiersprachen hat sich seit Einführung der SIMATIC S5 in den 1980er/1990er Jahren grundlegend verändert. So macht die Verwendung der Programmiersprache AWL, welche in SIMATIC S5 stark verbreitet war, für einen SIMATIC S7-1500 Controller heute kaum noch Sinn. Demgegenüber empfehlen wir bei der Umstellung der Software und insbesondere bei der Erstellung von neuen komplexen Funktionen auf AWL zu verzichten und stattdessen die Programmierhochsprache SCL (ST) einzusetzen.

Nähere Informationen und Empfehlungen zu den Programmiersprachen der SIMATIC S7-1200/1500, siehe:

Programmierleitfaden für SIMATIC S7-1200/ S7-1500

Fallbeispiel Migration:
Auswahl einer SIMATIC S7-1500 CPU als Nachfolger für eine SIMATIC S5 CPU 928

Im vorliegenden Beispiel einer Kundenanfrage handelte es sich um die Modernisierung einer Produktionsmaschine, bei der die vorhandene S5 CPU 928B durch eine passende S7-1500 ersetzt werden soll. Ferner soll die vorhandene HMI-Lösung mit der Software WinCC Unified auf ein zeitgemäßes HMI modernisiert werden.

Betrachtet werden bei der Auswahl in diesem einfachen Beispiel lediglich die zu migrierende CPU samt zentraler Peripherie und die Verfügbarkeit einer HMI-Schnittstelle.

Im Fokus der Migrationskriterien stehen folgende Parameter:

• Arbeitsspeicher (RAM) der CPU
• Befehlslaufzeiten (Bitfunktionen)
• Konnektivität der HMI-Verbindung:
  1 x Industrial Ethernet zur Anbindung an eine SIMATIC Unified HMI-Station

Schritt 1: Prüfung der bisherigen Leistungsdaten des eingesetzten SIMATIC S5-Controllers

Bild 1: Techn. Daten der SIMATIC S5 CPU 928B aus dem Katalog ST50 von 1998

Schritt 2: Gegenüberstellung der Leistungsdaten eines SIMATIC S7-1500 Controller

Zum Vergleich hierzu sollte die neueste Generation der S7-1500 Controller herangezogen werden und mit einem Controllertyp im unteren Leistungsspektrum begonnen werden. Aufgrund der Einsatzbedingungen fällt die Wahl des Vergleichs auf eine SIMATIC ET 200SP CPU 1510SP-1 PN.

Bild 2: Befehlslaufzeiten SIMATIC ET 200SP CPU 1510SP-1 PN (gültig ab Firmware 4.0)

Fazit Vergleich Befehlslaufzeiten Binäranweisung:

Die SIMATIC S5 CPU 928B benötigt 0,6 ms je 1K Binäranweisungen = ca. 600ns je Binäranweisung versus 6ns bei der SIMATIC CPU 1510SP-1 PN (FW Stand V4.0 ab TIA Portal V20), welche als CPU im untersten Leistungsspektrum der SIMATIC S7-1500 Controller gewählt wurde.

Bild 3: RAM-Speicher der SIMATIC ET 200SP CPU 1510SP-1 PN (gültig ab Firmware 4.0)

Fazit Speichervergleich:

Der vorhandene RAM-Speicher der SIMATIC S5 CPU 928B wird im Bereich des Code- aber auch Datenspeichers um ein vielfaches von der gewählten ET 200SP CPU 1510SP-1 PN übertroffen. Dennoch muss man auch hier eingestehen, dass die SIMATIC S7-1500 aufgrund des zugriffoptimierten Speicherzugriffsverfahrens sowie weiterer Aspekte mehr RAM-Speicher benötigt und dies bei der Auswahl geprüft werden sollte. Aufgrund des massiven Unterschieds der Speichervergrößerung, erfüllt die ausgewählte S7-1500 CPU in diesem Fall alle Anforderungen an den zu erwartenden Speicherbedarf.

HMI und weitere Konnektivität

Aufgrund der hohen Flexibilität beim Ausbau der SIMATIC ET200SP Baureihe, werden mit der o.g. Auswahl alle Anforderungen an HMI-Konzepte mit WinCC Unified erfüllt. Ferner werden bei Hochrüstszenarien von SIMATIC S5 Bestandsanlagen auf SIMATIC S7-1500 neben langjährig verfügbaren Verfahren (z.B. PROFIBUS bzw. PtP Standards) auch eine Vielzahl von neuen und zeitgemäßen Kommunikationsstandards bereitgestellt, welche die Umrüstung bedeutend vereinfachen und Bestandsanlagen fit für die Digitalisierung machen.

Fazit

Die Umstellung eines SIMATIC S5-Controllers auf eine moderne S7-1500 CPU bedarf immer einer ganzheitlichen Betrachtung. Statt lediglich den Code 1:1 umzusetzen, sollten bei der Umstellung auch Überlegungen einbezogen werden, ob eine grundlegende Softwareanpassung mit Ausschöpfung aller neuen Funktionen und Richtlinien, welche die SIMATIC S7-1500 bietet, einer reinen Codeumstellung vorzuziehen ist. In diesem Kontext können auch unsere Empfehlungen eines standardisierten und modularen Softwaredesign eine gute Inspiration bieten.

Weitere Informationen für die Migration von SIMATIC S5 nach SIMATIC S7 (TIA Portal)

• Migrationsleitfaden: SIMATIC S5 nach SIMATIC S7-1500
• Leitfaden Standardisierung

Hinweis und Haftungsausschluss!

Die o.g. Tipps stellen lediglich einen kleinen Auszug von Lösungsansätzen vor, weitere Lösungen sind möglich. Irrtümer und Fehler vorbehalten. Die in diesem Artikel beschriebene Vorgehensweise bezieht sich auf den Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels (Stand: Februar 2025).

Viele Grüße

Eure Fachberatung Deutschland (PK)