SIMATIC S5-95U und S5-115U ablösen – Wege ins TIA Portal
SIMATIC S5-95U und S5-115U im Bestand: Programm sichern, Konverter oder Neuaufbau, die Hürde TIA V21 und Adapter, mit denen die Verdrahtung bleibt.
Eine SIMATIC S5-95U oder S5-115U, die heute noch eine Anlage steuert, läuft ohne Rückhalt beim Hersteller. Laut Siemens UK endete der Produktlebenszyklus der gesamten S5-Familie am 30. September 2020; seitdem liefert Siemens weder Ersatzteile noch repariert es Baugruppen. An der Anlage ändert das zunächst nichts. Es ändert aber, was bei einem Ausfall passiert: Die Lösung muss dann außerhalb von Siemens gefunden werden, und jede Programmänderung hängt an STEP 5 und einem Rechner, der es noch ausführt.
Dieser Artikel richtet sich an Instandhaltungs- und Betriebsleiter mit einer S5-95U oder S5-115U im Bestand. Er beantwortet der Reihe nach, was der Status der beiden Baureihen bedeutet, was Sie sichern sollten, solange die Steuerung läuft, welche zwei Wege ins TIA Portal führen und wo die bekannten Stolpersteine liegen. Jede Sachangabe ist mit ihrer Quelle verlinkt; wo die Quellenlage dünn ist, steht das dabei.
Was der Status der S5-95U und S5-115U heute bedeutet
Der Siemens-Leitfaden zur Migration von S5 nach S7-1500 (Beitrag 105106251) beschreibt den Auslauf so: S5-Komponenten laufen seit 2003 aus und werden nicht mehr gefertigt, Ersatzteile gab es danach nur noch im Austausch. Eine Grafik im Leitfaden trennt die Gruppen S5-115, S5-135/155 und S5-90/95/100 und zeigt für jede eine Ersatzteilphase von zehn Jahren. Konkrete Daten je Baureihe nennt sie nicht.
Wann genau die 95U und die 115U jeweils aus der Ersatzteilversorgung gefallen sind, lässt sich deshalb nicht sauber belegen. Eine Siemens-Quelle mit Daten je Baureihe habe ich nicht gefunden. Für die Entscheidung im eigenen Werk ist das zweitrangig, denn mit dem 30. September 2020 ist die ganze Familie abgeschlossen.
Welche Geräte gemeint sind
Die S5-115U ist ein modulares System auf dem Baugruppenträger. Das Siemens-Handbuch (Beitrag 1085937) führt die CPUs 941, 942, 943 und 944; die CPU 945 hat ein eigenes Gerätehandbuch (1086944), das der Leitfaden ebenfalls aufführt.
Die S5-95U ist ein Kompaktgerät. Laut Systemhandbuch sitzen am Gerät selbst 16 digitale Eingänge, 16 digitale Ausgänge, 8 Analogeingänge und 1 Analogausgang, dazu Zähler- und Alarmeingänge. Erweitert wird sie mit Baugruppen der S5-100U. Dieser Unterschied zur 115U spielt beim Umbau eine große Rolle, dazu unten mehr.
Erste Maßnahme: das S5-Programm sichern, solange die Anlage läuft
Was bei einer S5-Anlage zuerst gesichert werden muss, ist das Programm in der CPU. Fällt die CPU ohne Sicherung aus, existiert die Funktion nur noch im Verhalten der Anlage und im Gedächtnis der Bediener. Deshalb kommt die Sicherung vor jeder Diskussion über Hardware.
Reicht ein PG-Kabel, um mit dem TIA Portal Daten aus der S5 zu holen?
So lautet eine Frage im SPS-Forum, konkret zum Kabel 6ES5 734-1BD20. Das Kabel allein reicht nicht. Die PG-Schnittstelle der S5 arbeitet laut IBHsoftec-Wiki als 20-mA-Stromschleife (TTY) mit dem Protokoll AS511. Auf der Rechnerseite braucht es also Hardware und Software, die genau das beherrschen.
Siemens rät im Leitfaden ausdrücklich von Standard-Notebooks ab und empfiehlt ein Field PG mit S5-Schnittstelle und EPROM-Programmiergerät. Für die Übernahme des Programms beschreibt derselbe Leitfaden den Weg über STEP 7 V5.5, das TIA Portal kommt erst danach. Daneben gibt es laut SPS-Forum Adapter für USB oder LAN, die mit Programmen wie PG2000 oder „S5 für Windows“ arbeiten.
STEP 5 beschaffen und lauffähig halten
Die Siemens-FAQ 6002243 führt STEP-5-Versionen bis V7.23 und Betriebssysteme bis Windows XP. Im Siemens-Forum hieß es 2016, STEP 5 sei abgekündigt, einen Download gebe es nicht, bezogen werde es nur über eine Support-Anfrage. Ob STEP 5 heute noch bei Siemens bestellbar ist, konnte ich nicht klären. Wikipedia nennt als Abkündigungsdatum den 1. Oktober 2005; eine Siemens-Quelle für dieses Datum habe ich nicht gefunden.
Selbst ein vorhandenes Field PG ist keine sichere Bank. Ein Beitrag im SPS-Forum zitiert die Siemens-FAQ 109997556: STEP 5 V7.23 HF2 startet auf dem Field PG M6 nach aktuellen Windows-11-Updates nicht mehr, freigegeben ist Windows 10 IoT Enterprise LTSC 2021 mit DOS-Box. Den Wortlaut der FAQ selbst konnte ich nicht abrufen. Wer ein PG hat, auf dem STEP 5 läuft, sollte es deshalb wie ein Prüfmittel behandeln und nicht nebenbei aktualisieren.
Kann man das Programm ohne Projekt auslesen?
Ja, aus der CPU lässt sich das Programm lesen. Was dabei fehlt, beschreibt derselbe Thread im SPS-Forum: Symbolik und Kommentare liegen nicht in der Steuerung, sie fehlen nach dem Auslesen. Datenbausteine kommen nur im Format KH an, also als Hexadezimalwerte.
Bevor jemand aus der CPU liest, lohnt deshalb die Suche nach dem Projekt: auf dem alten Programmiergerät, beim Anlagenbauer, im Archiv der Elektrokonstruktion. Besonders wertvoll ist die Zuordnungsliste (Datei *Z0.SEQ), denn sie trägt die Symbolik. Siemens übernimmt sie laut Leitfaden beim Konvertieren in die Symboltabelle von STEP 7.
Zwei Wege ins TIA Portal: Konverter oder Neuaufbau
Für die Programmseite gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Wege. Beim ersten wird der S5-Code maschinell übersetzt. Beim zweiten wird er gelesen, verstanden und im TIA Portal neu aufgebaut.
Der Konverter-Weg und seine belegten Grenzen
Zu STEP 7 V5.x gehört ein S5/S7-Konverter. Was er kann und was nicht, steht im Siemens-Handbuch „Von S5 nach S7“ (Beitrag 1118413):
- Nicht konvertiert werden OBs für Sonderfunktionen, Absolutadressierung mit LIR und TIR sowie Schrittketten aus GRAPH 5.
- Integrierte Bausteine und Standard-Funktionsbausteine werden durch FCs aus der Bibliothek FBLib1 ersetzt.
- Indirekte Adressierung über
B MWoderB DWsetzt der Konverter nur zum Teil um, und das Ergebnis wird stark aufgebläht. - Aktualparameter müssen von Hand geprüft werden. Was sich nicht konvertieren lässt, steht als Kommentar im Ergebnis.
Wie das in der Praxis aussieht, zeigt ein Thread im SPS-Forum: Nach der Konvertierung meldet ein Anwender 400 Fehler, ausgelöst durch indirekte Adressierung.
Siemens empfiehlt laut Leitfaden zwei Schritte, zuerst von S5 nach STEP 7 V5.5 und von dort ins TIA Portal. Ob der Konverter in STEP 7 V5.6 oder V5.7 noch enthalten ist, konnte ich nicht klären; der Leitfaden nennt V5.5. Am Ende steht ein AWL-Programm mit der Struktur des S5-Originals. Für die S7-1200 ist das keine Option, denn sie kann laut SPS-Forum kein AWL.
Neuaufbau aus dem analysierten Bestand
Beim Neuaufbau wird das S5-Programm Netzwerk für Netzwerk gelesen. Fehlt die Symbolik, muss dabei jedes Netzwerk gedeutet werden, wie es im SPS-Forum heißt: Welcher Eingang ist der Endschalter, welcher Merker die Freigabe, welcher Zähler die Stückzahl? Aus dieser Analyse entsteht eine Funktionsbeschreibung, und die ist der Maßstab für das neue Programm, für den Test und für die Abnahme.
Im TIA Portal baue ich bei Migrationen in FUP und KOP neu auf. Der Grund ist die Instandhaltung: Im Online-Status sieht sie Signal für Signal, welche Bedingung fehlt, und kann das Programm im Störfall selbst lesen. SCL bleibt Berechnungen vorbehalten. Warum diese Abgrenzung sinnvoll ist, steht im Beitrag zu den SPS-Programmiersprachen nach IEC 61131-3. Das neue Programm wird vor dem Umbau in der Simulation getestet. Programmfehler fallen so am Schreibtisch auf, bevor die Anlage steht.
Der Neuaufbau braucht von der alten Werkzeugkette nur ein Lesewerkzeug für das S5-Programm; geschrieben wird direkt in der aktuellen TIA-Version. Wie ein solcher Retrofit als Projekt abläuft, beschreibt die Seite Steuerungs-Retrofit.
Der Engpass: TIA Portal V20 und V21 bei der Migration aus STEP 7 Classic
Wer den Konverter-Weg geht, landet mit dem Zwischenstand in STEP 7 V5.5, also in STEP 7 Classic. Von dort ins TIA Portal zu kommen, ist mit jeder TIA-Version enger geworden:
- Das Classic-Projekt muss laut Siemens-Leitfaden S7-300 nach S7-1500 mindestens den Stand STEP 7 V5.4 SP5 haben.
- Ab TIA Portal V20 geht die Migration laut Siemens-Dokumentation nur noch über das Migrations-Tool, das eine Datei
*.am20erzeugt. - TIA Portal V21 migriert STEP-7-Classic-Projekte laut Übersicht der Migrationsmöglichkeiten gar nicht mehr. Der Weg führt über V20 und danach durch Hochrüsten auf V21.
- Erst im TIA Portal folgt „Migrieren auf S7-1500“. Die Hardware wird dabei laut Siemens-Dokumentation nicht automatisch übertragen.
Für eine S5-Anlage heißt das: STEP 5, STEP 7 V5.5, TIA Portal V20 und eine aktuelle TIA-Version müssen in lauffähigen Installationen bereitstehen, bevor die erste Zeile auf der S7-1500 läuft. Schon für STEP 5 allein ist das, wie oben beschrieben, eine Frage des Betriebssystems.
Verdrahtung behalten: Adapter für die S5-Frontstecker
Bei der S5-115U muss die Feldverdrahtung beim Steuerungswechsel nicht zwingend neu aufgelegt werden. Siemens bietet dafür den Interface Module Adapter 6EZ2041-… an. Laut Siemens-Dokument (Beitrag 83557459) nimmt er die vorhandenen S5-Frontstecker auf und verbindet sie mit einer S7-1500 oder einer ET 200SP. Das Dokument enthält eine Zuordnungstabelle, welche 115U-Baugruppe auf welche S7-1500-Baugruppe abgebildet wird. Die Feldverdrahtung bleibt damit am Frontstecker, und der Stromlaufplan ändert sich auf der Feldseite nicht.
Phoenix Contact bietet mit VARIOFACE-S5-S7 eine Adapterlösung für die S5-115U an, laut Datenblatt (Kopie beim Händler) allerdings mit S7-300 und S7-400 als Ziel. Wer auf die S7-1500 geht, plant mit dem Siemens-Adapter.
Sonderfall S5-95U: im Siemens-Leitfaden ausgeklammert
Der Siemens-Leitfaden behandelt ausdrücklich nur die S5-115U, S5-135U und S5-155U. Die Migration von S5-95U und S5-100U ist dort ausgeklammert. Das sollte man wissen, bevor man nach einer Siemens-Zuordnungstabelle für die 95U sucht.
Bei der 95U endet die Verdrahtung der Onboard-Peripherie am Kompaktgerät selbst. Einen Siemens-Adapter speziell für diese Onboard-Peripherie habe ich nicht gefunden, und die Zuordnungstabelle des Interface Module Adapters bezieht sich auf Baugruppen der 115U. Für die Hardwareseite einer 95U gibt es also keinen vorgezeichneten Weg; sie wird im Einzelfall aufgenommen und geplant.
Für das Programm sieht es anders aus. Die Fragen sind dieselben wie bei der 115U: Sicherung über die PG-Schnittstelle, fehlende Symbolik, Analogwertformat, Kommunikation. Ein Anwender fragt im SPS-Forum, ob er beim Ersatz mehrerer S5-95U durch S7-1500 die vorhandene SINEC-L2-Leitung als PROFIBUS weiterverwenden kann. Das lässt sich nur vor Ort beantworten, an Leitungstyp, Länge und Zustand.
Stolpersteine nach der Umstellung
Die folgenden Punkte stehen im Siemens-Leitfaden oder werden im SPS-Forum gefragt. Jeder davon gehört in die Analyse, bevor ein Stillstandstermin feststeht.
Analogwerte: FB250, SLW 1 und SRW 4
Das S5-Analogformat trägt Fehler-, Überlauf- und Tätigkeitsbits im Wert selbst, das S7-Format nicht. Der Nennbereich liegt bei S7 bei 27648. So steht es in Kapitel 9 des Siemens-Handbuchs „From S5 to S7“.
Zwei Forenfragen zeigen, wo das im Alltag auffällt. Die eine, im Thread „Analogwerte von S5 nach S7“, dreht sich um die Parameter des FB250. Der Konverter ersetzt Standard-Funktionsbausteine durch FCs aus FBLib1; die Aktualparameter sind trotzdem von Hand zu prüfen. Die andere stammt aus einer Umstellung einer S5-115U auf eine CPU 1511: Warum stehen im übernommenen Code SLW 1 und SRW 4 auf dem Analogwert? Solche Schiebebefehle gehören zur Verarbeitung des S5-Formats mit seinen Statusbits und dürfen auf einem S7-Wert nicht ungeprüft stehen bleiben.
Zykluszeit und CPU-Auswahl
Laut Leitfaden ändern sich die Zykluszeiten nach der Migration. Siemens rät, vorher zu prüfen, ob die S5-CPU an ihrer Leistungsgrenze lief. Diese Frage lässt sich nur an der laufenden Anlage klären, also vor dem Ausbau der S5.
Systemdatenbausteine und Sonder-OBs
DB0, DB1 mit den Koppelmerkern, DX0 und die OBs ab OB110 gibt es bei der S7-1500 nicht, so der Leitfaden. Was im S5-Programm daran hängt, muss im neuen Programm anders gelöst werden. Beim Konverter-Weg fällt das als Kommentar im Ergebnis auf, beim Neuaufbau schon in der Analyse.
Kommunikation: SINEC L1, SINEC H1 und ET 200U
Der Leitfaden unterscheidet drei Fälle. SINEC L1 über den CP 530 lässt sich nicht an die S7-1500 anbinden. SINEC H1 kann über einen SCALANCE X101-1AUI parallel weiterlaufen. Dezentrale Stationen ET 200U und ET 200B lassen sich per PROFIBUS-GSD weiter betreiben. Welche Kopplungen eine Anlage tatsächlich hat, gehört deshalb zur Bestandsaufnahme, auch die Gegenstellen bei Nachbaranlagen.
Bediengeräte
Hängt ein Bediengerät über AS511 an der S5, muss es mit der Steuerung mitgedacht werden. Laut einem Beitrag auf plctalk war das OP270 das letzte Siemens-Bediengerät mit AS511; als Alternative wird dort ein Adapter von IBH genannt. Das betrifft vor allem den Fall, dass zuerst nur das Bediengerät getauscht werden soll. Mit dem Wechsel auf die S7-1500 entsteht die Visualisierung ohnehin neu, in der Regel in WinCC Unified.
Eine verwandte Frage aus dem SPS-Forum lautet, ob man eine CPU 944 und eine S7-1500 zum Testen parallel betreiben kann. Ich teste das neue Programm vorab in der Simulation gegen die Funktionsbeschreibung. An der Anlage bleibt dann der Test der Signale und der Abläufe mit echter Mechanik.
Entscheidungshilfe: Konverter oder Neuaufbau
| Kriterium | Konverter-Weg | Neuaufbau in FUP/KOP |
|---|---|---|
| Quellprojekt mit Symbolik | sehr hilfreich, sonst AWL ohne Namen | hilfreich, fehlende Symbolik wird rekonstruiert |
| GRAPH 5, LIR/TIR, Sonder-OBs | werden nicht konvertiert | werden aus der Funktion neu gelöst |
| Indirekte Adressierung | nur zum Teil, stark aufgebläht | wird als Funktion verstanden und neu gebaut |
| Werkzeuge | STEP 5, STEP 7 V5.5, TIA Portal V20, aktuelle Version | STEP 5 oder Ersatzlösung zum Lesen, aktuelle TIA-Version |
| Ziel-CPU | S7-1500 (S7-1200 kann kein AWL) | S7-1500 oder S7-1200 |
| Ergebnis | AWL mit S5-Struktur | FUP/KOP mit sprechender Symbolik |
| Sinnvoll, wenn | kleines, sauberes Programm und ein Team, das in AWL arbeitet | Instandhaltung soll selbst lesen, Doku fehlt, viele Sonderfunktionen |
Entscheidend ist meist eine Frage: Wer soll dieses Programm in zehn Jahren im Störfall lesen, und in welcher Sprache?
Fazit: Was jetzt zu tun ist
Eine laufende S5-95U oder S5-115U zwingt zu keiner Entscheidung in dieser Woche. Sie zwingt aber dazu, die Voraussetzungen für eine geordnete Ablösung zu schaffen, solange die Anlage noch läuft und Sie den Termin bestimmen:
- Programm sichern. Aus der CPU lesen, Projektdateien und Zuordnungsliste suchen, die Sicherung doppelt ablegen.
- Bestand aufnehmen. CPU-Typ, Baugruppen, Speichermodul, Kommunikation zu Nachbaranlagen, Bediengeräte und dezentrale Stationen.
- Weg wählen. Konverter oder Neuaufbau, Adapter oder neue Anschlussebene, und bei der 95U eine eigene Planung für die Onboard-Peripherie.
Wie ein Retrofit auf S7-1500 mit WinCC Unified insgesamt abläuft, also von der Bestandsaufnahme bis zur Abnahme, beschreibt der Beitrag S5 & S7-300 Retrofit auf S7-1500 und WinCC Unified.
Quellen
- Siemens: Leitfaden Migration S5 → S7-1500, Beitrag 105106251 — PDF
- Siemens UK: The end of an era for automation — news.siemens.co.uk
- Siemens: Handbuch S5-115U, Beitrag 1085937 — PDF; Systemhandbuch S5-95U — PDF (Kopie bei sps-service.eu)
- Siemens: FAQ 6002243 zu STEP-5-Versionen — support.industry.siemens.com; Forumsbeitrag zum Bezug von STEP 5 — Siemens-Forum
- Siemens: Handbuch „Von S5 nach S7“, Beitrag 1118413 — PDF; „From S5 to S7“, Kapitel 9 Analogwerte — PDF
- Siemens: Leitfaden Migration S7-300 → S7-1500 — PDF; TIA-Portal-Dokumentation V20 Migration STEP 7, V21 Migrationsmöglichkeiten, V21 Migrieren auf S7-1500
- Siemens: Interface Module Adapter, Beitrag 83557459 — PDF; Phoenix Contact VARIOFACE-S5-S7 — Datenblatt (Kopie beim Händler)
- IBHsoftec-Wiki: Programmierung und Wartung von S5-Steuerungen mit modernen Rechnern — wiki.ibhsoftec.com; Wikipedia: Step 5
- SPS-Forum und plctalk: S5-Software, STEP 5 in STEP 7 konvertieren, Field PG M6 und Windows 11, Reserve-Hardware, indirekte Adressierung, Analogwerte von S5 nach S7, S5 auf S7 hochrüsten, CPU 944 und S7-1500 verbinden, mehrere S5-95U ersetzen, OP25 ersetzen (plctalk) — Forenbeiträge, keine Herstellerdokumentation
Über den Autor: Geschrieben hat diesen Beitrag David Prybisch, Inhaber von Prybisch Automation in Luxemburg. Er programmiert seit über zwölf Jahren Steuerungen, hat mehr als 30 Projekte und Inbetriebnahmen verantwortet und überführt Bestandsanlagen von S5, S7-Classic und CODESYS ins TIA Portal; einen Überblick über alle Leistungen finden Sie hier.