Wenn SPS‑Programme wachsen, wachsen oft auch die Probleme

Bei vielen Anlagen wird die SPS „einfach drauf los“ programmiert. Sie starten mit einer überschaubaren Station. Nach und nach werden alle weiteren Bestandteile der Anlage nach Gefühl angefügt. Die Anlage wird in Betrieb genommen, erste Optimierungen werden umgesetzt und der Produktionsbetrieb beginnt.

Mit der Zeit kommen jedoch häufig neue Anforderungen hinzu:

• zusätzliche Sensoren und Aktoren
• neue Produktvarianten
• Erweiterungen der Anlage
• Sonderfunktionen für bestimmte Betriebszustände

Jede einzelne Anpassung ist meist sinnvoll und funktioniert für sich betrachtet problemlos. Über Jahre hinweg entsteht jedoch ein SPS‑Programm, das immer schwerer verständlich wird. Änderungen dauern länger, die Fehlersuche wird komplizierter und neue Mitarbeiter benötigen viel Zeit zur Einarbeitung.

Die Ursache liegt dabei selten in der Größe der Anlage. Es fehlt eine klare Struktur im SPS-Programm, die das SPS-Programm unabhängig von der Größe der Anlage beherrschbar macht.

In diesem Artikel zeige ich, was modulare SPS‑Programmierung bedeutet, welche Vorteile sie bietet und wie sich robuste Strukturen in der Praxis aufbauen lassen.

Was bedeutet modulare SPS‑Programmierung?

Modulare SPS‑Programmierung bedeutet zunächst, eine Anlage in Funktionseinheiten aufzuteilen.

Statt eine große zusammenhängende Programmlogik zu erstellen, wird die Funktionalität in kleinere, klar abgegrenzte Funktionseinheiten unterteilt.

Jede Funktionseinheit hat mehrere Module.

Jedes Modul erfüllt dabei eine definierte Aufgabe und besitzt eine klar beschriebene Schnittstelle zu anderen Modulen.

Typische Merkmale modularer Programme sind:

• klare Verantwortlichkeiten
• eindeutige Schnittstellen
• geringe Abhängigkeiten
• hohe Wiederverwendbarkeit
• einfache Erweiterbarkeit

Ziel ist es, die Komplexität einer Anlage zu beherrschen, ohne die eigentliche Funktionalität einzuschränken.

Typische Probleme ohne Modularisierung

In vielen Anlagen lassen sich ähnliche Probleme beobachten.

Alles passiert im selben Programmteil

Ein Klassiker sind SPS‑Programme, bei denen sich ein Großteil der Logik in wenigen Bausteinen befindet.

Folgen:

• lange Suchzeiten
• schwer nachvollziehbare Zusammenhänge
• hohe Fehleranfälligkeit bei Änderungen

Signale werden an vielen Stellen verwendet

Wenn dieselben Ein- und Ausgänge direkt in verschiedenen Bereichen des SPS-Programms verwendet werden, entstehen schnell unübersichtliche Abhängigkeiten.

Eine kleine Änderung kann dann unerwartete Auswirkungen auf andere Funktionen haben.

Erweiterungen werden immer aufwendiger

Je größer ein unstrukturiertes SPS-Programm wird, desto länger dauern zukünftige Änderungen.

Dadurch steigen:

• Engineering-Aufwand
• Inbetriebnahmezeiten
• Risiko von Folgefehlern

Wie ich SPS‑Programme typischerweise strukturiere

Bei der Strukturierung einer Anlage hat sich ein mehrstufiges Vorgehen bewährt.

Schritt 1: Aufteilung in Funktionseinheiten

Zunächst wird die Anlage in ihre funktionalen Bestandteile zerlegt.

Dabei sind folgende Grundprinzipien zu berücksichtigen:

1. Jeder Bestandteil der Anlage, der einen in sich abgeschlossenen Prozessschritt durchführt, ist eine eigene Funktionseinheit
2. Jeder Bestandteil der Anlage, der im Automatikbetrieb unabhängig arbeiten muss, ist eine eigene Funktionseinheit
3. Jeder Bestandteil der Anlage, der sich mehrfach in der Anlage wiederholt, ist eine eigene Funktionseinheit

Typische Funktionseinheiten sind:

• Fördertechnik
• Roboter
• Bearbeitungsstationen
• Handlingsysteme
• Prüfstationen

Schritt 2: Trennung nach Aufgaben

Innerhalb jeder Funktionseinheit erfolgt eine weitere Aufteilung nach Verantwortlichkeiten.

Typischerweise werden getrennte Bereiche erstellt für:

• Hardware-Ansteuerung
• Automatikfunktionen
• Handbetrieb
• Grundstellung
• Diagnose
• Visualisierung

Dadurch wird sofort erkennbar, welcher Programmteil für welche Aufgabe zuständig ist.

Schritt 3: Klare Schnittstellen definieren

Jeder Baustein sollte ausschließlich über klar definierte Signale mit seiner Umgebung kommunizieren.

Gute Schnittstellen besitzen:

• Kommandos
• Freigaben
• Statusmeldungen
• Fertigmeldungen
• Fehlermeldungen

Dadurch können Funktionen unabhängig entwickelt, getestet und erweitert werden.

Der Nutzen modularer SPS‑Programme

Der Aufwand für eine saubere Strukturierung zahlt sich oft bereits nach kurzer Zeit aus.

Schnellere Fehlersuche

Im Störfall kann die Suche gezielt auf die betroffene Funktionseinheit eingegrenzt werden.

Dadurch werden unnötige Suchzeiten vermieden.

Einfachere Erweiterungen

Neue Funktionen können hinzugefügt werden, ohne bestehende Bereiche unnötig zu beeinflussen.

Das reduziert das Risiko von Folgefehlern erheblich.

Bessere Wartbarkeit

Ein sauber strukturierter Code bleibt auch nach Jahren nachvollziehbar.

Neue Mitarbeiter oder externe Dienstleister finden sich deutlich schneller zurecht.

Höhere Wiederverwendbarkeit und Skalierbarkeit

Einmal entwickelte Module lassen sich in weiteren Anlagen erneut einsetzen.

Dadurch sinkt der Engineering-Aufwand bei zukünftigen Projekten.

Fazit

Modulare SPS‑Programmierung ist kein Selbstzweck.

Sie schafft die Grundlage dafür, dass Anlagen auch nach Jahren noch verständlich, wartbar und erweiterbar bleiben.

In der Praxis zeigt sich immer wieder:

Nicht die Funktion eines SPS‑Programms entscheidet über seine Qualität, sondern die Struktur.

Wer seine Anlage in klare Funktionseinheiten aufteilt, eindeutige Schnittstellen definiert und Verantwortlichkeiten sauber trennt, reduziert langfristig Stillstände, Engineering-Aufwand und Fehlerrisiken.

Wenn Sie bestehende SPS‑Programme strukturieren oder neue Projekte modular aufbauen möchten, unterstütze ich Sie gerne dabei.