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Retrofit

Retrofit

Steuerungstechnik

Anlagen- und Sondersteuerungen

Für Anlagen mit wenigen, klar umrissenen Aufgaben ist eine eigens entwickelte Steuerplatine oft der direktere Weg als eine große Steuerung mit teurer Peripherie. NeuFokus entwickelt, baut und betreut solche Steuerungen auf der Kleinspannungsseite, von der Aufnahme vor Ort bis zur Fernwartung.

Ausgangslage

Zu groß, zu alt oder nicht mehr lieferbar

Viele Anlagen im Bestand laufen mit Steuerungen aus den Neunzigern. Fällt eine Baugruppe aus, gibt es den Hersteller nicht mehr, Ersatzteile kommen aus Restbeständen, und das Programm liegt auf einem Datenträger ohne passendes Laufwerk.

Der zweite Fall ist das Gegenteil und endet ähnlich ärgerlich: Die Aufgabe ist überschaubar, gekauft wird trotzdem eine Kompaktsteuerung mit Klemmenmodulen, Netzteil, Panel und Lizenz. Bezahlt wird Peripherie für Funktionen, die nie jemand braucht.

Geöffneter Schaltschrank einer Bestandsanlage mit Hutschiene und gewachsener Verdrahtung
Nicht immer. ist eine eigene Steuerplatine die richtige Antwort Kommen viele sicherheitsgerichtete Funktionen zusammen, ist Ihre Instandhaltung bereits auf einer Steuerungsplattform ausgebildet oder wollen Ihre Leute das Programm häufig selbst ändern, dann ist eine SPS die bessere Wahl. Das sage ich im Erstgespräch, bevor ein Angebot entsteht.
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Kein Ersatzteil, kein Hersteller

Die Steuerbaugruppe ist defekt und niemand liefert nach. Eine Woche Stillstand kostet schnell mehr als der ganze Schaltschrank.

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Große Steuerung, kleine Aufgabe

Eine Freigabe auswerten, ein Ventil takten, einen Zustand anzeigen. Dafür Klemmenmodule, Panel und Laufzeitlizenz zu kaufen, ist teuer erkaufte Reserve.

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Hausbaugruppe am Bauteil gescheitert

Der Anlagenbauer verbaut dieselbe bewährte Steuerung seit Jahren, doch ein zentrales Bauteil darauf ist abgekündigt.

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Jede Änderung braucht eine Anfahrt

Eine Spülzeit anpassen, einen Zähler auslesen, eine Störung verstehen. Ohne Fernzugriff steht dafür jedes Mal jemand im Technikraum.

Sie bezahlen die Funktion, nicht die Peripherie drumherum.

Eine eigene Steuerplatine enthält genau die Ein- und Ausgänge Ihrer Anlage und passt mechanisch hinein. Sie arbeitet auch bei Netzwerkausfall eigenständig weiter, lässt sich aus der Ferne parametrieren und ist in Kleinserie wiederholbar. Und Sie bekommen Schaltplan, Klemmenplan, Stückliste, Fertigungsdaten und Firmware-Quellcode, statt wieder von einem Lieferanten abhängig zu sein.

Anwendungsfälle

Neun Aufgaben, und wie die Steuerung sie löst

Die Bausteine wiederholen sich, die Aufgabe nicht. Hier steht je Fall, was die Steuerung schaltet, woran sie hängt und wo die Arbeit an Ihren Elektrofachbetrieb übergeht.

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Duschkabine im Schnitt mit Magnetventil in der Leitung, Statusleuchte und Steuerbox
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Duschraum- und Sanitärsteuerung

Wasser erst nach Freigabe, danach zeitgesteuert, und der Zustand soll von außen erkennbar sein. Klingt einfach und hat im Detail genug Fälle, an denen eine zusammengesteckte Lösung scheitert.

  • Eingänge Freigabe vom Terminal oder Zutrittsleser als potentialfreier Kontakt, Taster und Endschalter über Optokoppler getrennt
  • Ausgänge Magnetventil und Statusleuchte über MOSFET-Kanäle oder Relais, typisch 1 A je Kanal bei 24 V DC mit Freilaufdiode
  • Ablauf Zeiten, Verriegelungen und Nachlauf laufen lokal im Gerät, auch ohne Netzwerk
  • Meldung jeder Vorgang mit Zeitstempel an das Betreibersystem über Modbus TCP oder MQTT
Rohrleitung mit Ventil, austretendem Wasser und einer Uhr als Zeichen für Zeitsteuerung
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Spülsteuerung mit Protokoll

In selten genutzten Duschanlagen ist Stagnation das eigentliche Problem. Eine Steuerung, die ohnehin das Ventil schaltet, kann das Spülen übernehmen und dabei mitschreiben.

  • Auslösung nach Zeitplan oder nach Nichtnutzung, je Strang getrennt, mit einstellbarer Spüldauer
  • Protokoll jeder Spülvorgang mit Zeitstempel, Dauer und Strang, exportierbar als CSV oder PDF
  • Optional Temperaturfühler in der Leitung und Wasserzähler mit Impulsausgang als Nachweis, dass tatsächlich Wasser geflossen ist

Abgrenzung: Das unterstützt Sie bei Ihren Betreiberpflichten, es übernimmt sie nicht. Bewertung der Trinkwasserinstallation, Intervalle, Temperaturen und bestimmungsgemäßer Betrieb bleiben Sache Ihres Fachplaners oder Installateurs, nach Trinkwasserverordnung, DVGW W 551 und VDI 6023 Blatt 1.

Bediensäule einer Selbstbedienungsanlage mit Terminal und Schaltkasten
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Selbstbedienungsanlage mit Freigabe

Waschplätze, Staubsaugersäulen und Wertstoffannahmen brauchen dasselbe: Freigabe, eine Laufzeit und eine Rückmeldung, aus der sich abrechnen lässt.

  • Freigabe Signal vom Zahlterminal oder Zutrittsleser wird ausgewertet, die Zahlung selbst läuft weiter über das vorhandene System
  • Schalten über potentialfreie Kontakte auf die Koppelrelais des Elektrofachbetriebs, Netzlasten werden nur mittelbar geschaltet
  • Zählen Nutzungen, Laufzeiten und Betriebsstunden je Platz, abrufbar über Modbus TCP oder MQTT
  • Auswertung Nutzung je Tageszeit und Platz, damit Öffnungszeiten und Wartung zur Realität passen
Klemmleiste im Schaltschrank mit alter Baugruppe links und neuer Baugruppe rechts
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Retrofit ohne Ersatzteilversorgung

Die Anlage steht, weil eine Steuerbaugruppe defekt ist und niemand sie mehr liefert. Der schnellste Weg zurück in den Betrieb führt über dieselbe Klemmleiste.

  • Aufnahme vor Ort Verdrahtung, Ein- und Ausgänge und das tatsächliche Verhalten werden dokumentiert, notfalls durch Messen an den Klemmen
  • Gleiche Klemmenbelegung die Feldverdrahtung bleibt, nur die Baugruppe wird getauscht
  • Nachgebaut wird die Funktion mit heute verfügbaren Bauteilen, nicht die alte Schaltung Bauteil für Bauteil
  • Voraussetzung das Verhalten muss nachvollziehbar sein, und Schutzrechte Dritter dürfen nicht entgegenstehen
Hutschiene mit kompakter Steuerbaugruppe und wenigen Leitungen zu Ventil und Motor
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Sondermaschine mit wenigen Funktionen

Drei Antriebe freigeben, zwei Ventile takten, einen Zähler führen, Betriebsstunden anzeigen. Für diese Aufgabe ist eine modulare Steuerung überdimensioniert, und jedes zusätzliche Modul ist eine weitere Klemmstelle.

  • Aufbau eine kompakte Baugruppe auf Hutschiene mit typisch 8 bis 16 Digitaleingängen und 4 bis 8 Ausgängen, statt vier gesteckter Module
  • Ablaufsteuerung Zustandsautomat in der Firmware, mit Verriegelungen, Zeiten und Zählern, nachvollziehbar dokumentiert
  • Analog 2 bis 4 Eingänge für 4 bis 20 mA, etwa für Druck, Füllstand oder Temperatur
  • Weniger Verdrahtung heißt weniger Fehlerquellen, und das merkt man erst nach zwei Jahren Betrieb
Zwei Geräte mit einer Ethernetleitung dazwischen und einer Pfeilspitze in nur eine Richtung
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Bestandsanlage anbinden, ausschließlich lesend

Eine vorhandene Anlage soll Betriebsdaten an Leitsystem, Datenbank oder Dashboard liefern, ohne dass jemand die Steuerung anfasst. Genau das ist der Punkt, an dem sonst die Diskussion mit der Instandhaltung beginnt.

  • Bereitstellung die Steuerung arbeitet als Modbus TCP Server oder veröffentlicht die Werte über MQTT mit TLS
  • Bestandssteuerungen von Siemens, Beckhoff oder Wago werden nur lesend abgefragt: kein Eingriff in deren Programm, kein Einfluss auf Sicherheitsfunktionen
  • Dokumentation alle Datenpunkte sind benannt und beschrieben, damit Ihr Leitsystem nicht raten muss
  • Weitergehende Auswertung Trends, Schwellwerte und Alarme gehören zur Maschinenüberwachung und sind dort beschrieben
Zwei identische Baugruppenumrisse mit gleicher Steckerbelegung, auf einem ein umkreistes Bauteil
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Bewährte Baugruppe wieder lieferbar machen

Ein Anlagenbauer verbaut seit Jahren dieselbe Steuerbaugruppe, doch ein zentrales Bauteil ist abgekündigt. Solange noch Lagerbestand da ist, lässt sich das geordnet lösen.

  • Neuentwurf gleiche Funktion mit heute verfügbaren Bauteilen, bei gleicher Steckerbelegung und gleichen Einbaumaßen
  • Ziel möglichst gleicher Fußabdruck beim Ersatztyp, damit das Layout weitgehend unverändert bleibt
  • Danach reproduzierbar mit dokumentierter Stückliste, Bezugsquellen und Prüfanweisung statt mit Restbeständen
  • Zweitquellen kritische Positionen werden gekennzeichnet, damit die nächste Abkündigung nicht wieder überrascht
Steuerbox und Server, dazwischen ein Tunnel mit Schloss als Zeichen für VPN
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Fernüberwachung, Fernparametrierung und Störmeldung

Der größte Einzelposten im Betrieb einer verteilten Anlage ist die Anfahrt. Eine Spülzeit anzupassen oder einen Zählerstand abzulesen, muss niemanden ins Auto setzen.

  • Parameter Zeiten, Schwellwerte und Zeitpläne liegen im nichtflüchtigen Speicher und lassen sich aus der Ferne ändern
  • Meldungen Störungen per E-Mail, Messenger oder Ticket über n8n, zusätzlich eine Sammelstörmeldung als potentialfreier Kontakt für vorhandene Meldeanlagen
  • Zugang über einen WireGuard-Tunnel, den Sie freigeben und jederzeit sperren können, ausgehend aufgebaut und ohne offene Ports
  • Updates signiert eingespielt, das Steuerungsnetz bleibt vom Betriebsnetz getrennt
Technikraum mit Steuerbox und Buslinie zu drei Kabinentüren mit Statusleuchten
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Referenz: Duschraumsteuerung in Serie

Für Duschräume auf Rastanlagen hat NeuFokus eine Steuerplatine entwickelt und in Serie fertigen lassen. Sie ist der Grund, warum die Bausteine auf dieser Seite keine Theorie sind.

  • Kern Steuerung auf Basis des ESP32, Ablauf lokal, Magnetventil zeitgesteuert, Statusleuchten im Gang geführt
  • Peripherie im Raum über RS485 mit Modbus RTU, Anbindung nach oben über Ethernet, jede Nutzung geht an das Betreibersystem
  • Feuchtraum geschlossenes Gehäuse, Schutzlack, Verpolschutz und Überspannungsschutz an den Feldanschlüssen
  • Betrieb Diagnose und Parameteränderungen, etwa die Dauer der Wasserabgabe, laufen aus der Ferne

Darauf aufbauend entsteht ein Zutritts- und Belegungssystem für Sanitärräume. Es ist im Pilotbetrieb, weitere Standorte sind in Vorbereitung. Geht es um Nutzung und Auslastung, steht das unter Belegungs- und Auslastungssysteme.

Was in jeder Steuerung steckt

Eingänge

Taster, Kontakte, Messwerte

Typisch 8 bis 16 Digitaleingänge für 24 V, über Optokoppler getrennt, dazu 2 bis 4 Analogeingänge für 4 bis 20 mA und Zähleingänge für Impulsgeber.

Ausgänge

Ventile, Leuchten, Freigaben

Typisch 4 bis 8 Kanäle als Relais oder MOSFET-Treiber, Relais potentialfrei mit etwa 2 A bei 30 V DC, MOSFET-Kanäle etwa 1 A bei 24 V DC mit Freilaufdiode.

Feld und Netz

RS485 und Ethernet

Modbus RTU über isoliertes RS485, nach Spezifikation bis 32 Teilnehmer je Segment ohne Repeater. Ethernet mit 10/100 Mbit/s, auf Wunsch versorgt über PoE nach IEEE 802.3af.

Robustheit

Schutz und Einbau

24 V Schutzkleinspannung, Verpolschutz, TVS-Dioden und Sicherungen an den Feldanschlüssen, Schutzlack bei Feuchte. Hutschiene im Schrank oder Feldgehäuse in IP65.

Keine Sicherheitsfunktionen, und wann eine SPS die bessere Wahl ist

Die Steuerungen von NeuFokus übernehmen Betriebsfunktionen, keine Sicherheitsfunktionen. Not-Halt, Schutztürüberwachung und andere sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen nach DIN EN ISO 13849-1 werden mit zugelassener Sicherheitstechnik umgesetzt und bleiben Teil des Sicherheitskonzepts des Maschinenherstellers. NeuFokus liefert solche Komponenten nicht und prüft sie nicht. Die Steuerung kann von einem Sicherheitskreis freigegeben oder abgeschaltet werden, sie ist aber kein Teil davon.

Genauso ehrlich gehört hierher: Eine eigene Steuerplatine ist nicht immer die richtige Antwort. Kommen viele sicherheitsgerichtete Funktionen zusammen, ist Ihre Instandhaltung bereits auf einer Steuerungsplattform ausgebildet, verlangen normative Anforderungen eine etablierte Umgebung oder wollen Ihre Leute das Programm häufig selbst ändern, dann ist eine speicherprogrammierbare Steuerung die bessere Wahl. In diesem Fall empfehle ich sie und übernehme höchstens die Anbindung. Das sage ich im Erstgespräch, bevor ein Angebot entsteht.

Zum Maschinenrecht sachlich: Für Maschinen gilt derzeit die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG. Die EU-Maschinenverordnung (EU) 2023/1230 gilt ab dem 20. Januar 2027, und mit Wirkung von diesem Tag wird die Richtlinie aufgehoben, eine Wahlphase zwischen beiden gibt es nicht. Wer eine Maschine so verändert, dass eine neue erhebliche Gefährdung entsteht, kann selbst zum Hersteller werden, mit Risikobeurteilung, Konformitätserklärung und Kennzeichnung. Die Beurteilungshilfe dazu gibt das Interpretationspapier des BMAS. Diese Bewertung gehört in die Hand des Betreibers oder Herstellers. NeuFokus liefert die technische Beschreibung der eigenen Baugruppe als Zulieferteil, keine Konformitätsbewertung Ihrer Maschine.

Die 230-V-Grenze

Schaltschrankbau, Netzseite, Absicherung, Potenzialausgleich und der Anschluss des Netzteils sind Sache einer Elektrofachkraft. Eine gebaute Schaltanlage unterliegt zudem der Normenreihe DIN EN IEC 61439. NeuFokus liefert Steuerungselektronik für Kleinspannung, Software, Inbetriebnahme, Dokumentation und die Schnittstellenbeschreibung für den Elektrofachbetrieb.

Netzlasten werden ausschließlich mittelbar geschaltet, über potentialfreie Kontakte oder Koppelrelais, die der Elektrofachbetrieb einbaut und anschließt. Für Sie heißt das: Jede Arbeit macht der qualifizierte Betrieb, sicherheitsrelevante Stromkreise bleiben unberührt, und die Aufteilung ist für Prüfer und Versicherer nachvollziehbar. Einen festen Partnerbetrieb gibt es nicht, auf Wunsch vermittle ich einen aus der Region.

ABLAUF

Von der Klemmenaufnahme bis zur Fernwartung

Vier Schritte. Im ersten sage ich Ihnen auch, wenn eine Standardsteuerung die bessere Wahl ist.

01 Aufnahme vor Ort

Ich sehe mir die Anlage im laufenden Betrieb an und nehme die Klemmenbelegung auf. Sie erhalten eine schriftliche Aufnahme mit Fotos, Signalliste und offenen Punkten. Erstgespräch und erste Aufnahme sind kostenlos und unverbindlich.

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02 Konzept

Funktionsbeschreibung, Blockschaltbild, Ein- und Ausgangsliste, Schnittstellen und die Abgrenzung der Gewerke einschließlich der Arbeiten Ihres Elektrofachbetriebs. Das Dokument taugt für einen Angebotsvergleich und für einen Förderantrag.

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03 Entwicklung und Aufbau

Schaltung und Layout entstehen in KiCad, Prototypen werden gefertigt und bestückt, Aufbau und Funktionstest laufen im eigenen Labor. Sie bekommen einen Prototyp zum Gegenprüfen, bevor eine Kleinserie startet.

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04 Inbetriebnahme und Betreuung

Die Inbetriebnahme läuft gemeinsam mit Ihrem Elektrofachbetrieb, der die Netzseite verantwortet. Ich parametriere, prüfe jedes Signal einzeln und weise Ihre Leute ein. Danach entscheiden Sie zwischen laufender Betreuung und Unterstützung auf Abruf.

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