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Fraunhofer IPA auf der EMOFehler in verketteten Produktionsprozessen erkennen

Smarte Systemoptimierung

Von 18. bis 23. September präsentiert sich das Fraunhofer IPA auf der EMO in Hannover. Im Zentrum stehen die Potenziale von Big-Data-Analytics für die Fertigungsoptimierung und die Sägetechnologie. Gezeigt werden das Analysetool "Smarte Systemoptimierung" sowie Lösungen für das smarte Sägen.

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Klein-SPSMaximale Transparenz

Steuerungen in der Automatisierung müssen sich heutzutage nahtlos in unternehmensweite Kommunikationsstrukturen einfügen. Die Basis hierfür sind bewährte IT-Protokolle, die Büro- und die Produktionswelt im Sinne transparenter Fertigungsprozesse verbinden. Die entsprechenden Schnittstellen und Protokolle für den Aufbau einer komfortablen Lösung können mit Hilfe einer Klein-SPS sinnvoll unterstützt werden.

Klein-SPS: Maximale  Transparenz

Die IT-Technologie hat in den letzten Jahrzehnten eine zunehmende Zahl technischer Prozesse geprägt und verändert. Auch die Automatisierung wurde und wird künftig durch sie maßgeblich mitgestaltet. Ethernetvernetzte Produktionsmaschinen, Industrie-PCs mit auf Windows basierender Applikationssoftware sowie übergeordnete Ressourcen-Planungssysteme (ERP) sind Beispiele für IT-Technologien, die heute standardmäßig eingesetzt werden. Die Komplexität der genannten Lösungen erfordert aber eine leistungsfähige Hardware, das heißt, in einfachen Anwendungen kann sie oftmals nicht genutzt werden. Eine Lösung ermöglicht die Klein-SPS von Phoenix Contact. Sie bietet IT-Technologie für Automatisierungs-Anwendungen im unteren Preissegment.

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Obwohl jede Automatisierungslösung individuell auf den Anwendungsprozess zugeschnitten ist, werden neben der Steuerung als zentrales Element sowie dem Engineering-System stets Sensoren und Aktoren sowie ein Mensch-Maschinen-Interface benötigt. Diese Komponenten sollten möglichst einfach gestaltet sein. Dabei bezieht sich der Begriff „einfach“ auf die Integration in das Steuerungssystem, also Hardwareseitig auf die Installation und Softwareseitig auf das Engineering-System. Die Klein-SPS ILC 150 ETH unterstützt mit ihrer integrierten Schnittstelle vollständig das Installationssystem Inline von Phoenix Contact, das sich durch einfaches Aneinanderreihen der Eingangs- und Ausgangsklemmen auszeichnet.

Alle denkbaren Sensor- und Aktor-Schnittstellen, von digitalen und analogen Ein- und Ausgängen bis zu Funktionsklemmen zum Steuern und Regeln, sind vorhanden. Um weitere dezentrale Geräte zu integrieren, steht neben der Ethernet-Kopplung eine Interbus-Schnittstelle zur Verfügung. Die Applikation sollte sich ebenfalls intuitiv und damit wirtschaftlich „bedienen und beobachten“ lassen. Die einfachste auf der IT-Technologie basierende Lösung ist der Einsatz eines Webservers auf der Steuerung.

Kostengünstige Maschinenbedienung

Die erforderlichen Protokolle sowie Technologien wie FTP, SMTP, SNMP oder http sind bewährt und akzeptiert, so dass ihrem Einsatz in der Automatisierungstechnik nichts im Wege steht. Auf Basis des Webservers sowie eines Standard-Browsers lassen sich auf diese Weise kostengünstige Lösungen für die Maschinenbedienung und -visualisierung realisieren. Neben einer lokalen Bediener-Schnittstelle kann der Anwender mit dem Webserver zudem über das Intranet oder Internet aus der Ferne auf die Steuerung zugreifen. Soll das Internet als Übertragungsmedium verwendet werden, ist eine VPN-Verbindung (Virtual Private Network) ratsam. Wie alle Inline Controller ist die Neuentwicklung serienmäßig mit einem integrierten Webserver ausgestattet, so dass keine Laufzeit-Lizenzen anfallen. Zur Darstellung der Visualisierungsseiten wird lediglich ein Standard-Browser mit Java-Unterstützung benötigt. Ein solcher Browser ist entweder bereits im Betriebssystem vorhanden oder kann kostenfrei aus dem Internet herunter geladen werden.

Visualisierungsseiten werden komfortabel mit dem Editor Webvisit erstellt. Dieser Editor ist ein grafisches Entwicklungs-Tool für Java-Applet-basierte Grafik-Oberflächen, mit dem sich dynamische Visualisierungsseiten einfach aufbauen lassen. Wie bei einer klassischen Visualisierungs-Software zeichnet der Anwender die Seiten und verknüpft die dynamischen Objekte anschließend mit den Variablen des Steuerungsprogramms. Der Editor ist auf die Bedürfnisse der SPS-Welt zugeschnitten und liefert kompakte Lösungen, die direkt auf der SPS gespeichert werden können. Es sind weder HTML- noch Java-Kenntnisse erforderlich. Der Zugriff auf die zuvor erstellten Visualisierungsseiten erfolgt über ein Webpanel oder einen PC.

Eine ebenso einfache Lösung ist die Verwendung eines Visualisierungssystems, das über einen OPC-Server mit der Steuerung verbunden ist. Oft wird zu diesem Zweck ein Industrie-PC in die Applikation integriert, was allerdings bei der Umsetzung einfacher Aufgaben zu aufwändig und zu kostenintensiv ist. Als Alternative bieten sich Panels an, die als OPC-Client arbeiten sowie zusätzlich über einen OPC-Server verfügen, der mit der Steuerung kommuniziert. Dieses Konzept zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Panels zeitgleich auf den Controller zugreifen können. Als Schnittstellen sind IT–Standards wie USB und Ethernet integriert worden.

Die Klein-SPS ILC 150 ETH unterstützt ferner die Kommunikations-Technologien GSM und GPRS. Das ermöglicht einen direkten Fernzugriff auf die Steuerung über das Mobilfunknetz oder mobile Standleitungen. Um die Automatisierungsanwendung einfach zu halten, ist das Modem direkt in die Klein-SPS integriert. Damit sich Stillstandszeiten weiter reduzieren lassen, ohne dass Service-Personal beim Kunden vor Ort vorgehalten werden muss, bietet sich die Fernwartung an. Bei Verwendung dieser Klein-SPS kann der Maschinen- und Anlagenbauer über eine analoge Telefonleitung auf die integrierte serielle Programmier-Schnittstelle zugreifen. Via ISDN-Router oder über das Internet ist der Fernzugriff auf das Ethernet-Interface der Steuerung möglich. Diese Entwicklung eignet sich als zentrale Steuerung für kleine Applikationen ebenso wie als dezentrale Lösung für größere Automatisierungsaufgaben. Die verteilte Steuerungstechnik bietet nicht nur während des Betriebs, sondern bereits in der Planungs- und Erstellungsphase einer Anlage zahlreiche Vorteile. Die einzelnen Anlagenmodule sind eigenständig programmier- und testbare Einheiten. Die kleineren Programme dezentraler Steuerungen sind überschaubarer, weniger fehleranfällig und können aufgrund der geringeren Komplexität in kürzerer Zeit erstellt werden. In der Inbetriebnahmephase lassen sich die getesteten Module schneller zur Gesamtanlage zusammenfügen und im Servicefall die Reparaturzeiten deutlich verkürzen.

Lutz Rahlves / Dr. Peter Stipp

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