aiMOOC

Systemintegration und digitale Inbetriebnahme – Konfigurationsstände eindeutig sichern

QR-Code

Systemintegration und digitale Inbetriebnahme – Konfigurationsstände eindeutig sichern

Kurzbeschreibung: In diesem aiMOOC lernst Du, Programme, Parameter und Hardwareversionen einer automatisierten Anlage eindeutig zu erfassen, zu vergleichen und als reproduzierbaren Konfigurationsstand zu sichern. Du arbeitest zunächst mit einer virtuellen Anlage, wertest Signalverläufe aus und löst Steuerungs- und Diagnoseaufgaben. Reale Arbeiten erfolgen ausschließlich unter geeigneter Fachaufsicht und nach betrieblicher Freigabe.

Einleitung

Bei der Systemintegration treffen Mechanik, Elektrik, SPS, Kommunikation, Bedienoberfläche und Parametrierung zusammen. Schon eine einzige nicht dokumentierte Änderung kann dazu führen, dass eine Anlage nach einem Austausch, Update oder Serviceeinsatz anders reagiert als erwartet.

Ein Konfigurationsstand beschreibt deshalb nicht nur das Steuerungsprogramm. Er verbindet mindestens:

Steuerungsprogramm: Projekt- und Programmversion
Parameter: Einstellwerte von Antrieben, Sensorik, Reglern oder Bediengeräten
Hardware: Baugruppen, Bestellstände und Firmwareversionen
Dokumentation: Änderungsgrund, Datum, Prüfergebnis und Freigabestatus

Sicherheitsregel für diesen Kurs: Maschinenabläufe werden zuerst simuliert. Es erfolgt keine automatische Live-Ansteuerung realer Maschinen. Schutzeinrichtungen werden weder überbrückt noch umgangen. Arbeiten an realen Anlagen sind nur unter Fachaufsicht und mit betrieblicher Freigabe vorgesehen.

Ausbildungsfall: Verpackungsstation V-17

Du arbeitest im Ausbildungsteam an einer kleinen Verpackungsstation. Ein Werkstück fährt auf einem Förderband zu einem Sensor, wird angehalten, geprüft und anschließend ausgeschleust.

Am Morgen meldet das Team: „Nach dem Tausch einer Steuerung startet die Station zwar, aber der Ausschleuszylinder fährt zu spät.“

Zur Verfügung stehen drei Datensätze:

Merkmal	Gesicherter Stand A	Aktueller Stand B
SPS-Projekt	V1.4	V1.5-test
CPU-Firmware	3.1	3.1
Zeitparameter Ausschleusen	350 ms	700 ms
HMI-Projekt	V1.4	V1.4
Freigabestatus	freigegeben	ungeprüft

Erster Befund: Hardware und HMI sind gleich, aber Programmstand und Zeitparameter unterscheiden sich. Der aktuelle Stand darf deshalb nicht einfach als neuer Referenzstand übernommen werden.

Lerneinheit 1: Was gehört zu einem Konfigurationsstand?

Ein eindeutig gesicherter Stand beantwortet vier Fragen:

Was? Welche Datei, Baugruppe oder Parametrierung?
Welche Version? Welche Software-, Firmware- oder Hardwareversion?
Warum geändert? Welcher Auftrag oder Fehler war Anlass?
Geprüft und freigegeben? Welche Simulation oder Prüfung wurde durchgeführt?

Merksatz: Eine Datei ohne Versionsbezug ist noch kein reproduzierbarer Konfigurationsstand.

Lerneinheit 2: Programme eindeutig sichern

Für Programme sollte der Sicherungsstand mindestens einen eindeutigen Namen, eine Version und einen Zeitbezug besitzen.

Beispiel:

V17_SPS_V1-4_FREIGEGEBEN_2026-10-07
V17_HMI_V1-4_FREIGEGEBEN_2026-10-07

Ungünstig sind Namen wie neu, final, final2 oder test_neu, weil ihre Bedeutung später nicht sicher rekonstruiert werden kann.

Lerneinheit 3: Parameter gehören mit zur Version

Viele Fehler entstehen nicht durch den Programmcode, sondern durch abweichende Parameter. Typische Beispiele sind:

Zeitwerte
Grenzwerte
Reglerparameter
Antriebsrampen
Skalierungen
Netzwerkparameter

Im Ausbildungsfall ist der Ausschleuszeitpunkt von 350 ms auf 700 ms geändert worden. Genau diese Änderung erklärt die beobachtete Verzögerung.

Bei digitalen Signalen erkennst Du Änderungen häufig an Flanken und Zeitabständen. Deshalb gehören Signalverläufe zur Diagnose.

Lerneinheit 4: Hardware- und Firmwarestände

Auch bei gleichem Programmnamen kann eine andere Baugruppe oder Firmware Einfluss auf das Verhalten haben. Dokumentiere deshalb mindestens:

Bereich	Beispiel
CPU	Typ und Firmware
Ein-/Ausgabebaugruppe	Typ und Hardwarestand
Antrieb	Typ, Firmware und Parametersatz
HMI	Gerätetyp und Runtime-Version
Kommunikation	Teilnehmer, Adressen und relevante Versionsstände

Bei einem Baugruppentausch wird zuerst geprüft, ob der Ersatzstand zur gesicherten Konfiguration passt.

Lerneinheit 5: Virtuelle Inbetriebnahme vor realer Anlage

Eine Simulation ermöglicht es, Steuerungslogik und Signalfolgen ohne reale Maschinenbewegung zu prüfen. Siemens beschreibt S7-PLCSIM als Werkzeug, mit dem Geräte und Programme simuliert werden können; S7-PLCSIM Advanced erweitert dies für virtuelle Steuerungen und Co-Simulationen.

Arbeitsregel: Erst Simulation, dann dokumentierte Auswertung, danach – falls betrieblich vorgesehen – kontrollierte reale Prüfung unter Fachaufsicht.

Lerneinheit 6: Signalfolge prüfen

Für den Ausbildungsfall wird folgende Sollfolge simuliert:

Schritt	Eingang	Ausgang	Erwartung
Werkstück erkannt	Sensor S1 = 1	Förderband M1 = 0	Band stoppt
Prüfzeit abgelaufen	Timer = fertig	Ventil Y1 = 1	Ausschleusen beginnt
Endlage erreicht	Sensor S2 = 1	Ventil Y1 = 0	Zylinder fährt zurück
Station frei	S1 = 0 und S2 = 0	M1 = 1	Band läuft weiter

Diagnosefrage: Wenn Y1 erst 350 ms später als erwartet schaltet, vergleichst Du zuerst Zeitparameter, Timerbedingungen und Signalflanken mit dem freigegebenen Referenzstand.

Lerneinheit 7: Konfigurationsstand sichern

Ein sinnvoller Ablauf ist:

Referenzstand identifizieren
Aktuellen Stand auslesen oder exportieren
Unterschiede vergleichen
Änderungen begründen
Simulation durchführen
Ergebnis dokumentieren
Freigabe einholen
Freigegebenen Stand schreibgeschützt beziehungsweise kontrolliert archivieren

Wichtig: Ein Backup ersetzt keine Versionsdokumentation. Erst die Verbindung aus Dateien, Versionen, Parametern, Hardwarestand, Prüfnachweis und Freigabe macht den Stand nachvollziehbar.

Gestufte Hilfen zum Ausbildungsfall

Hilfe 1 – Orientieren: Vergleiche nur die Spalten „Gesicherter Stand A“ und „Aktueller Stand B“.

Hilfe 2 – Eingrenzen: Markiere ausschließlich die Merkmale, die voneinander abweichen.

Hilfe 3 – Diagnose: Prüfe, welche Abweichung direkt zum verspäteten Ausschleusen passt.

Hilfe 4 – Absichern: Überlege, welcher Stand freigegeben ist und welcher nur getestet werden darf.

Lösungshinweis: Der verdoppelte Zeitparameter ist die fachlich naheliegende Ursache. Der ungeprüfte Stand B darf nicht ohne Prüfung zum Referenzstand werden.

Fachliche Quellen und Medienrechte

Die fachlichen Aussagen zur Simulation orientieren sich an Herstellerdokumentationen von Siemens zu S7-PLCSIM und S7-PLCSIM Advanced sowie an etablierten Grundsätzen des Änderungs- und Konfigurationsmanagements in der Automatisierung. Die eingebundenen Bilder stammen aus Wikimedia Commons und besitzen dort ausgewiesene freie Lizenzen beziehungsweise Public-Domain- oder CC0-Freigaben.

Siemens TIA Portal Dokumentation: https://docs.tia.siemens.cloud/r/de-de/v21/online-und-diagnosefunktionen-nutzen/gerate-simulieren-mit-s7-plcsim
Siemens S7-PLCSIM Advanced: https://www.siemens.com/de-de/products/simatic/s7-plcsim-advanced/
Siemens Knowledge Hub, Virtual commissioning with PLCSIM Advanced: https://www.youtube.com/watch?v=CdlisDCEErM
Siemens Knowledge Hub, Virtual Commissioning with Siemens S7-PLCSim Advanced & NX MCD: https://www.youtube.com/watch?v=l_ePLMV7NnA
Wikimedia Commons, Programmable logic controller.jpg: CC BY-SA 3.0 / GFDL
Wikimedia Commons, Control-panel-plc.jpg: CC BY-SA 4.0
Wikimedia Commons, PLC Block Diagram.jpg: CC BY-SA 4.0
Wikimedia Commons, Square waveform.svg: CC BY 3.0
Wikimedia Commons, Triangular wave and square wave on oscilloscope screen.jpg: CC0

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was muss neben dem SPS-Programm für einen reproduzierbaren Stand gesichert werden? (Parameter und relevante Versionsstände) (!Nur der Projektname) (!Nur ein Foto des Schaltschranks) (!Nur die letzte Änderungszeit)

Welcher Dateiname ist am eindeutigsten? (V17_SPS_V1-4_FREIGEGEBEN_2026-10-07) (!SPS_neu) (!final) (!Projekt_final2)

Welche Abweichung erklärt im Ausbildungsfall am direktesten das verspätete Ausschleusen? (Der geänderte Zeitparameter) (!Die unveränderte CPU-Firmware) (!Das unveränderte HMI-Projekt) (!Der Name der Station)

Was wird vor einer realen Prüfung zuerst durchgeführt? (Eine Simulation des Maschinenablaufs) (!Eine automatische Live-Ansteuerung) (!Eine Überbrückung der Schutzfunktion) (!Ein ungeprüfter Dauerbetrieb)

Warum ist ein Backup allein kein vollständiger Konfigurationsnachweis? (Weil Versionen Parameter Prüfung und Freigabe zusätzlich nachvollziehbar sein müssen) (!Weil Backups grundsätzlich keine Programme enthalten) (!Weil Hardwarestände nie dokumentiert werden) (!Weil nur Papierdokumente zulässig sind)

Welche Information gehört zu einem Baugruppentausch? (Der Typ und relevante Hardware oder Firmwarestand) (!Nur die Farbe der Baugruppe) (!Nur die Einbauzeit) (!Nur der Name des Monteurs)

Was zeigt eine Signalflanke? (Einen Zustandswechsel eines Signals) (!Die Dateigröße des Projekts) (!Die Hardwarebestellnummer) (!Den Freigabestatus)

Welcher Status darf als belastbarer Referenzstand dienen? (Ein geprüfter und freigegebener Stand) (!Ein ungeprüfter Teststand) (!Ein temporärer Zwischenstand) (!Ein Stand ohne Versionsangabe)

Was ist nach einem Parametervergleich sinnvoll? (Die Auswirkungen in der Simulation prüfen) (!Sofort die reale Maschine automatisch starten) (!Die Schutzfunktion deaktivieren) (!Alle alten Stände löschen)

Welcher Schritt gehört zu einer nachvollziehbaren Änderung? (Den Änderungsgrund dokumentieren) (!Nur den Dateinamen verkürzen) (!Die alte Version überschreiben) (!Die Simulation auslassen)

Memory

Konfigurationsstand	Eindeutig dokumentierte Kombination aus Programm Parametern Hardware und Versionen
Referenzstand	Geprüfter und freigegebener Vergleichsstand
Firmware	Gerätesoftware einer Baugruppe
Signalflanke	Wechsel zwischen zwei Signalzuständen
Simulation	Prüfung eines Ablaufs ohne reale Maschinenbewegung
Änderungsprotokoll	Nachweis von Ursache Inhalt Prüfung und Freigabe

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Referenzstand	Ausgangspunkt für den Vergleich
Parameterexport	Sicherung von Einstellwerten
Versionsvergleich	Erkennen von Abweichungen
Simulation	Prüfen des geänderten Ablaufs
Freigabe	Bestätigung des geprüften Standes

Kreuzworträtsel

Firmware	Wie heißt die gerätenahe Software einer Baugruppe?
Parameter	Wie heißen einstellbare Werte wie Zeiten oder Grenzwerte?
Simulation	Wie heißt die Prüfung eines Ablaufs ohne reale Maschinenbewegung?
Version	Wie heißt ein eindeutig bezeichneter Entwicklungsstand?
Diagnose	Wie heißt die systematische Fehlersuche?
Freigabe	Wie heißt die bestätigte Erlaubnis einen geprüften Stand zu verwenden?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Versionsstand erkennen: Markiere im Ausbildungsfall alle Merkmale, die sich zwischen Stand A und B unterscheiden.
Dateinamen bewerten: Vergleiche fünf selbst erfundene Projektdateinamen und begründe, welcher am eindeutigsten ist.
Signalfolge darstellen: Zeichne die vier Schritte der Verpackungsstation als einfache Zeitfolge.
Konfigurationsliste: Erstelle eine Checkliste mit Programm, Parametern, Hardware, Firmware und Freigabe.

Standard

Parameterdiagnose: Erkläre, warum 700 ms statt 350 ms zum beobachteten Fehlerbild passt. Begründe mit der Signalfolge.
Virtuelle Inbetriebnahme: Entwirf einen Testplan für die simulierte Verpackungsstation mit mindestens fünf Prüfschritten.
Änderungsprotokoll: Formuliere für die Änderung des Ausschleusparameters einen vollständigen Änderungseintrag.
Soll-Ist-Vergleich: Erstelle eine Tabelle mit Sollzustand, Istzustand, Abweichung und Prüfergebnis.

Schwer

Fehlerhypothesen: Entwickle drei alternative Ursachen für ein verspätetes Ausschleusen und beschreibe, wie Du sie in der Simulation unterscheidest.
Rollback-Konzept: Plane, wie nach einem fehlerhaften Test sicher auf den letzten freigegebenen Stand zurückgekehrt werden kann.
Versionsstrategie: Entwickle eine einfache betriebliche Regel für Benennung, Archivierung, Prüfung und Freigabe von Konfigurationsständen.
Transfer auf reale Anlage: Formuliere einen Übergabeplan von der Simulation zur realen Prüfung. Berücksichtige Fachaufsicht, betriebliche Freigabe und bestehende Schutzeinrichtungen.

Begründetes Feedback zu den Aufgaben

Basis: Richtig ist eine Lösung dann, wenn Du die verschiedenen Bestandteile eines Konfigurationsstands sicher unterscheiden kannst. Nur den Programmcode zu betrachten reicht nicht, weil Parameter und Gerätestände das Verhalten ebenfalls beeinflussen können.

Anwendung: Deine Diagnose ist überzeugend, wenn sie eine konkrete Abweichung mit einem beobachtbaren Signal oder Ablauf verknüpft. Im Ausbildungsfall ist der Zeitparameter besonders aussagekräftig, weil er direkt zur Verzögerung passt.

Transfer: Eine gute Lösung berücksichtigt nicht nur Technik, sondern auch Rückverfolgbarkeit, Simulation, Freigabe und sichere betriebliche Abläufe. Ein technisch funktionierender Teststand ist noch kein freigegebener Produktionsstand.

Lernkontrolle

Diagnosekette: Stand B schaltet Y1 zu spät. Entwickle eine Diagnosekette vom Versionsvergleich bis zur simulierten Bestätigung der Ursache.
Änderungsentscheidung: Beurteile, ob Stand B archiviert, verworfen oder nachgebessert werden sollte. Begründe Deine Entscheidung.
Hardwaretausch: Eine CPU wird durch ein Ersatzgerät mit anderer Firmware ersetzt. Beschreibe, welche Prüfungen vor der betrieblichen Freigabe notwendig sind.
Signalinterpretation: Ein Eingang wechselt korrekt, der zugehörige Ausgang aber erst verspätet. Leite mindestens zwei mögliche Ursachen ab und nenne passende Prüfungen.
Transfer: Übertrage das Vorgehen auf einen Frequenzumrichter mit Parametersatz und Firmware. Welche zusätzlichen Informationen würdest Du sichern?
Sicherheitsbewertung: Erkläre, warum eine erfolgreiche Simulation die fachlich beaufsichtigte reale Prüfung nicht automatisch ersetzt.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen können, dass Du:

Programme, Parameter, Hardware- und Firmwarestände voneinander unterscheiden kannst
einen eindeutigen Referenzstand erkennst
Unterschiede zwischen zwei Konfigurationsständen systematisch vergleichst
Signalverläufe für die Diagnose nutzt
Änderungen zuerst in einer Simulation prüfst
Prüfergebnis und Änderungsgrund dokumentierst
zwischen Teststand und freigegebenem Stand unterscheidest
die Grenzen virtueller Tests sowie die Anforderungen an Fachaufsicht und betriebliche Freigabe erklärst