Wie kommuniziert Lastmanagement mit der Maschinensteuerung (SPS)?

Berg GmbH · 20 Aug. 2026

Lastmanagement kommuniziert mit der Maschinensteuerung (SPS) über standardisierte industrielle Kommunikationsprotokolle wie Modbus TCP, OPC-UA oder IEC 60870-5-104. Das Lastmanagementsystem sendet dabei Steuersignale direkt an die SPS, die diese Befehle in konkrete Schalthandlungen oder Regeleingriffe an den angebundenen Verbrauchern umsetzt. Die folgenden Abschnitte erläutern, welche Signale übertragen werden, welche Protokolle zum Einsatz kommen und wie sich die Integration in die bestehende Anlagenstruktur gestaltet.

Welche Signale überträgt ein Lastmanagementsystem an die SPS?

Ein Lastmanagementsystem überträgt an die SPS primär Steuerbefehle zum Ein- und Ausschalten von Verbrauchern sowie Sollwertvorgaben für geregelte Prozesse. Diese Signale können als digitale Schaltsignale (Ein/Aus), analoge Stellgrößen (z. B. in mA oder V) oder als Datenpakete über Feldbusprotokolle übermittelt werden. Ziel ist es, die Leistungsaufnahme eines Betriebs innerhalb definierter Grenzen zu halten.

Im Detail unterscheidet man zwischen verschiedenen Signaltypen, die je nach Anlagenaufbau und Anforderung eingesetzt werden:

Digitale Ausgangssignale (Digital I/O): Einfache Schaltsignale, die einen Verbraucher freigeben oder sperren. Typisch für Anlagen, die binär gesteuert werden, etwa Lüftungsanlagen, Pumpen oder Heizsysteme.
Analoge Sollwerte: Stufenlose Vorgaben, beispielsweise für Frequenzumrichter oder Regelventile, die eine prozentuale Leistungsreduzierung ermöglichen, ohne den Prozess vollständig zu unterbrechen.
Registerbasierte Datenpunkte (Modbus TCP): Strukturierte Datenpakete, über die der Lastmanager Sollleistungsgrenzen, Freigabezustände oder Priorisierungsstufen an die SPS übermittelt.
Statussignale: Der Lastmanager empfängt von der SPS Rückmeldungen über den aktuellen Betriebszustand des Verbrauchers, um die Regelstrategie in Echtzeit anzupassen.

Entscheidend ist, dass die SPS nicht eigenständig entscheidet, wann ein Eingriff erfolgt. Sie führt die Vorgaben des Lastmanagementsystems aus und meldet den aktuellen Zustand zurück. Die Regelintelligenz liegt dabei vollständig auf der Seite des Lastmanagementsystems.

Welche Kommunikationsprotokolle werden zwischen Lastmanagement und SPS eingesetzt?

Die Kommunikation zwischen Lastmanagementsystem und SPS erfolgt überwiegend über Modbus TCP, OPC-UA, Profinet oder IEC 60870-5-104. Welches Protokoll zum Einsatz kommt, hängt vom SPS-Fabrikat, der vorhandenen Netzwerkinfrastruktur und den Anforderungen an Echtzeitfähigkeit und Sicherheit ab. Moderne Lastmanager unterstützen in der Regel mehrere Protokolle gleichzeitig.

Die gängigsten Protokolle im Überblick:

Modbus TCP: Das am weitesten verbreitete Protokoll in der industriellen Automatisierung. Einfach zu implementieren, gut dokumentiert und von nahezu jeder SPS unterstützt. Ideal für die Übertragung von Schaltzuständen und Sollwerten.
OPC-UA: Ein modernes, plattformunabhängiges Protokoll mit integrierter Sicherheitsfunktion. Besonders geeignet, wenn das Lastmanagementsystem in eine übergeordnete IT- oder Energiemanagementinfrastruktur eingebunden werden soll.
Profinet: Häufig in Siemens-Umgebungen anzutreffen. Ermöglicht eine sehr schnelle Kommunikation und ist für zeitkritische Regelaufgaben in der Produktion gut geeignet.
IEC 60870-5-104: Ein Fernwirkprotokoll, das vor allem in der Energieversorgung und bei größeren Industrieanlagen eingesetzt wird. Es eignet sich besonders für die Übertragung über größere Distanzen und in gesicherten OT-Netzwerken.
BACnet: Verbreitet in der Gebäudeautomation (GLT/PLT), etwa zur Anbindung von Klimaanlagen, Beleuchtungssystemen oder Heizungsanlagen.

Die Auswahl des Protokolls sollte immer in Abstimmung zwischen dem Anlagenbauer, dem SPS-Programmierer und dem Anbieter des Lastmanagementsystems erfolgen, um Kompatibilität und Betriebssicherheit sicherzustellen.

Wie läuft die Kommunikation in Echtzeit ab, und was passiert bei Verbindungsausfall?

Die Kommunikation zwischen Lastmanagementsystem und SPS läuft zyklisch in kurzen Zeitintervallen ab, typischerweise im Sekundenbereich. Der Lastmanager liest kontinuierlich aktuelle Leistungsmesswerte, berechnet den Trend für die laufende Messperiode und sendet bei Bedarf Steuerbefehle an die SPS, bevor eine kritische Leistungsgrenze überschritten wird.

Dieser Ablauf lässt sich in drei Phasen unterteilen:

Messung und Trendberechnung: Der Lastmanager erfasst den aktuellen Leistungsbezug über Zähler oder Messwandler und berechnet, ob der Bezug bis zum Ende der Messperiode den definierten Grenzwert überschreiten wird.
Signalübertragung: Sobald der berechnete Trend auf eine drohende Lastspitze hindeutet, sendet das System einen Steuerbefehl an die SPS. Diese leitet den Befehl an den entsprechenden Verbraucher weiter.
Rückmeldung: Die SPS bestätigt den ausgeführten Schaltvorgang. Der Lastmanager aktualisiert seine Regelstrategie auf Basis der neuen Verbrauchssituation.

Ein besonders wichtiger Aspekt ist das Verhalten bei Verbindungsausfall. Professionelle Lastmanagementsysteme sind so konzipiert, dass bei einem Kommunikationsfehler ein definierter Rückfallzustand aktiviert wird. Das bedeutet: Die SPS behält entweder den zuletzt empfangenen Befehl bei oder wechselt in einen vordefinierten sicheren Betriebszustand. Dieser sogenannte Fallback verhindert, dass ein kurzzeitiger Netzwerkausfall zu unkontrollierten Lastspitzen oder Prozessunterbrechungen führt. Die konkrete Konfiguration dieses Verhaltens wird bei der Inbetriebnahme festgelegt und sollte sorgfältig dokumentiert werden.

Muss die bestehende SPS für die Integration angepasst werden?

In den meisten Fällen sind begrenzte Anpassungen an der bestehenden SPS notwendig, um die Kommunikation mit einem Lastmanagementsystem zu ermöglichen. Der Umfang hängt davon ab, ob die SPS bereits über eine geeignete Kommunikationsschnittstelle verfügt und ob das gewünschte Protokoll bereits im SPS-Programm implementiert ist.

Typischerweise sind folgende Schritte erforderlich:

Protokoll-Aktivierung: Das gewünschte Kommunikationsprotokoll (z. B. Modbus TCP oder OPC-UA) muss in der SPS freigeschaltet und konfiguriert werden. Bei modernen Steuerungen ist dies oft eine reine Parametrieraufgabe ohne Programmieraufwand.
Datenpunkt-Definition: Es müssen Speicherbereiche oder Register in der SPS definiert werden, auf die der Lastmanager schreibend oder lesend zugreifen kann. Dazu gehören Ein- und Ausschaltbefehle, Sollwertregister und Statusrückmeldungen.
Sicherheitslogik: Die SPS-Programmierung sollte sicherstellen, dass Steuerbefehle des Lastmanagers nur ausgeführt werden, wenn der betreffende Prozess sich in einem geeigneten Betriebszustand befindet. Eine Freigabelogik verhindert unerwünschte Eingriffe.
Netzwerksegmentierung: Der Lastmanager wird in der Regel im OT-Netzwerk betrieben. Die Netzwerkverbindung zur SPS sollte entsprechend den IT-Sicherheitsanforderungen des Unternehmens konfiguriert werden.

Bei älteren SPS-Generationen, die keine modernen Protokolle unterstützen, kann ein Protokollkonverter oder ein Daten-Gateway als Zwischenschicht eingesetzt werden. Dieser übersetzt die Kommunikation zwischen dem Lastmanagementsystem und der Steuerung, ohne dass ein Austausch der Hardware erforderlich wird.

Welche Verbraucher lassen sich über die SPS-Anbindung automatisch steuern?

Über die SPS-Anbindung lassen sich grundsätzlich alle elektrischen Verbraucher automatisch steuern, die von der SPS angesteuert werden und deren Abschaltung oder Reduzierung den laufenden Produktionsprozess nicht kritisch beeinträchtigt. Typische Kandidaten sind Anlagen mit hohem Leistungsbedarf und gewisser Flexibilität im Betriebsablauf.

In der industriellen Praxis werden häufig folgende Verbrauchsgruppen eingebunden:

Lüftungs- und Klimaanlagen: Kurzzeitige Leistungsreduzierungen sind in vielen Fällen ohne Auswirkung auf Produktqualität oder Arbeitsumgebung möglich.
Pumpen und Kompressoren: Drucklufterzeuger oder Kühlwasserpumpen lassen sich über Frequenzumrichter in ihrer Leistung stufenlos regeln oder kurzzeitig abschalten, sofern ausreichende Pufferspeicher vorhanden sind.
Öfen und Heizanlagen: Elektrische Widerstandsheizungen oder Induktionsanlagen können in Phasen hoher Netzlast kurzzeitig abgeschaltet werden, wenn die thermische Trägheit des Prozesses dies erlaubt.
Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge: Ladeströme lassen sich dynamisch begrenzen oder priorisieren, ohne den Ladevorgang vollständig zu unterbrechen.
Eigenerzeugungsanlagen: Blockheizkraftwerke (BHKW), Photovoltaikanlagen oder Batteriespeicher können über die SPS-Anbindung aktiv in die Lastmanagementstrategie einbezogen werden.

Entscheidend für die Auswahl der steuerbaren Verbraucher ist eine sorgfältige Prozessanalyse im Vorfeld. Verbraucher, die direkt in sicherheitsrelevante oder qualitätskritische Prozesse eingebunden sind, sollten entweder mit Freigabebedingungen versehen oder grundsätzlich von automatischen Eingriffen ausgenommen werden.

Wie lässt sich die Kommunikation zwischen Lastmanagement und SPS testen und überwachen?

Die Kommunikation zwischen Lastmanagementsystem und SPS lässt sich durch Funktions- und Integrationstests bei der Inbetriebnahme sowie durch kontinuierliche Überwachung im laufenden Betrieb sicherstellen. Moderne Lastmanagementsysteme bieten dafür integrierte Diagnose- und Visualisierungswerkzeuge.

Für die Inbetriebnahme empfiehlt sich ein strukturiertes Vorgehen:

Kommunikationstest: Zunächst wird geprüft, ob der Lastmanager die SPS korrekt adressiert und Datenpunkte lesen und schreiben kann. Viele Systeme bieten hierfür eine Diagnosemaske oder ein Kommunikationslog.
Signaltest: Jedes Steuersignal wird manuell ausgelöst und die korrekte Reaktion an der SPS und am angebundenen Verbraucher überprüft. Dabei werden auch die Rückmeldungen der SPS auf Plausibilität geprüft.
Fallback-Test: Die Verbindung wird absichtlich unterbrochen, um zu prüfen, ob der definierte Rückfallzustand korrekt aktiviert wird.

Im laufenden Betrieb übernimmt die Prozessvisualisierung des Lastmanagementsystems die Überwachungsaufgabe. Alarme und Statusmeldungen informieren Betreiber in Echtzeit über Kommunikationsfehler, ausgefallene Datenpunkte oder unerwartete Schaltzustände. Wichtig ist dabei, dass ein Lastmanagementsystem kein System ist, das nach der Inbetriebnahme unbeobachtet im Hintergrund arbeitet. Veränderte Produktionsbedingungen, neue Verbraucher oder geänderte Tarife können eine Anpassung der Parametrierung erforderlich machen. Regelmäßige Überprüfungen der Regelstrategie und der Kommunikationsqualität sind daher ein fester Bestandteil eines professionellen Betriebs.

Wie Berg GmbH die SPS-Integration im Lastmanagement unterstützt

Die Berg GmbH bietet mit Optimo ein Lastmanagementsystem, das speziell für die Anforderungen industrieller Umgebungen entwickelt wurde und eine breite Schnittstellenoffenheit für die Anbindung an SPS-Systeme mitbringt. Die Lösung unterstützt alle gängigen industriellen Kommunikationsprotokolle und lässt sich flexibel in bestehende Automatisierungsstrukturen integrieren.

Konkret bietet Optimo für die SPS-Kommunikation:

Unterstützung von Modbus TCP, OPC-UA, Profinet, IEC 60870-5-104 und BACnet für eine breite Kompatibilität mit verschiedenen SPS-Fabrikaten
Den BLM800 Lastmanager und das BDC800 Daten-Gateway als bewährte Hardwarekomponenten für die sichere Kopplung von Lastmanagement und SPS
Integrierte Prozessvisualisierung und Web-GUI zur Parametrierung, Überwachung und Diagnose der Kommunikationsverbindungen
Professionelle Inbetriebnahme durch Fachpersonal inklusive Signaltest, Dokumentation und Schulung der Betreiber
Technischen Support und regelmäßige Software-Updates für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb

Ob Sie eine neue Ladeinfrastruktur in Ihr Lademanagement einbinden oder bestehende Produktionsanlagen über die SPS in ein automatisiertes Lastmanagement integrieren möchten: Berg GmbH begleitet Sie von der Analyse bis zur Inbetriebnahme. Nehmen Sie jetzt Kontakt auf und erfahren Sie, wie Optimo in Ihrer spezifischen Anlagenumgebung eingesetzt werden kann.

Dieser Artikel wurde mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) erstellt oder unterstützt und anschließend von unserer Redaktion geprüft.