Modulare Communication Data Bridge für Industrie 4.0 Herausforderung heterogene Fabrikanlage: Flexible Data Bridge vereinheitlicht Strukturen

Redakteur: Ines Stotz

Bis 2014 setzte der Automatisierungsexperte Soft Rock Technologies als Multi-Gateway SPS-Systeme ein. Um seine Prozesse zu vereinheitlichen nutzt das Unternehmen jetzt die Data Bridge von Traeger Industry Components. Mit ihr ist das Anheben von Anlagen auf internationale Normen wie SQL-Datenbanken, moderne Hochsprachen und OPC UA problemlos möglich.

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Bei Arbeiten im Brownfield ist es wichtig, heterogene Maschinenparks zu vereinheitlichen. Vorhandene Systeme müssen eingebunden werden, egal von welchem Hersteller, welches Alter oder welche Technologie. Dafür wurde CoDaBix entwickelt.
Bei Arbeiten im Brownfield ist es wichtig, heterogene Maschinenparks zu vereinheitlichen. Vorhandene Systeme müssen eingebunden werden, egal von welchem Hersteller, welches Alter oder welche Technologie. Dafür wurde CoDaBix entwickelt.
(Bild: Traeger Industry Components GmbH)

„Wir haben es uns zur Aufgabe gemacht, Automatisierungssysteme und Produktionsmaschinen an Standard-ME-Systeme anzubinden“, erklärt Wilhelm Schellenberger, Managing Director und Lead Engineer von Soft Rock. „Dabei arbeiten wir sowohl mit neuen Anlagen, dem sogenannten Greenfield, als auch an der Umstellung alter Maschinen für Smart Factories, dem sogenannten Brownfield.“ Die Kommunikation innerhalb äußerst heterogener Anlagen ist ohne eine Standardisierung nur schwer möglich. Dafür entwickelte Soft Rock Technologies ein Middleware-Konzept mit der Data Bridge CoDaBix von Traeger als Herzstück. Es erfüllt durch die interne OPC-UA-Plattform und Plug-ins für die bidirektionale Anbindung von unterschiedlichsten Steuerungs- und Automatisierungssystemen alle notwendigen Anforderungen für ein Integrations-Framework in der Industrie 4.0. Hinzu kommt die Möglichkeit, über OPC-UA-Server oder ein Web-Interface auf JSON-Basis externe Systeme ansprechen zu können.

Einfache Umrüstung von Brownfield-Anlagen

„Arbeiten im Greenfield sind besonders unproblematisch, da bereits im Vorfeld alles planbar und optimierbar ist“, erläutert Schellenberger. „Das Brownfield jedoch stellt eine große Herausforderung für jede Aufrüstung zur Smart Factory dar. Hier muss meist ein sehr vielseitiger Pool an Maschinen und Systemen auf einen Nenner gebracht werden. Hersteller, Alter, Kommunikationsfähigkeit und auch Maschinenintelligenz unterscheiden sich stark und müssen daher bedacht werden.“ So gibt es in einem Maschinenpark mit Anlagen verschiedenster Hersteller beispielsweise häufig unterschiedliche Bezeichnungen für einzelne Parameter. CoDaBix schafft mit OPC UA die Grundlage dafür, dass eine Maschine diese Daten in das vom Anwender benötigte Format bringt.

„Eine der zentralen Herausforderungen der Industrie 4.0 ist die dynamische Einbindung von vorhandenen Strukturen“, berichtet Alois Träger, Entwicklungs- und Produktmanager bei Traeger Industry Components. „Zudem ist die Parametrierbarkeit während des laufenden Betriebes besonders wichtig. Man kann nicht von heute auf morgen eine gesamte Fabrik automatisieren oder kommunikativ anschließen, sondern muss diese Umstellung Stück für Stück durchführen.“ Dabei setzt Traeger mit CoDaBix auf aktuelle Standards wie OPC UA und die Nutzung von Web-Technologie. Somit wird eine Maschine on demand konfiguriert und muss nicht gestoppt werden. Da CoDaBix in Vollduplex arbeitet, kann der Anwender auch mit dem neuesten MES- und PPS-System arbeiten und ältere Maschinen ansteuern. CoDaBix schaltet sich dazwischen und simuliert alles, was diese Anlagen sonst nicht verstehen würden. Dadurch erzeugt die Data Bridge ein komplett lineares neues System.

Standardisierte Kommunikationsplattform für Smart Factories

„Entscheidend für unsere Arbeit mit CoDaBix war sein datenbankgestütztes Konzept mit einer weltweit standardisierten Kommunikationsplattform für die Industrie 4.0 – OPC UA“, so Schellenberger. „Sie liefert dies zusammen mit den entsprechenden JSON-Schnittstellen, um eigene Applikationen einzufügen und externe Systeme problemlos anzukoppeln. Ebenso erfüllt es die Voraussetzung einer bidirektionalen Anbindung von unterlagerten Systemen über Plug-in-Konzepte.“ Im Herzen der Bridge, dem CoDaBix Core, sind die notwendigen Anforderungen implementiert, um die OPC-UA-Kommunikation und -Struktur zu ermöglichen. Zu diesem Kern führen Schnittstellen für entsprechende Steuerungen oder für Endgeräte wie einen Temperaturfühler. Entsprechende Plug-ins sorgen für die Konnektivität der verwendeten Geräte. Alle Variablen laufen im Core zusammen und werden dort übersetzt.

„Der eigentliche Anlass für diese Entwicklung war es, verschiedenste Technologien miteinander zu verbinden“, so Alois Träger. „Wir haben auch entsprechende Tools und Frameworks erstellt, damit Entwickler selbst tätig werden können, um eine bessere Flexibilität und Anpassungsfähigkeit zu ermöglichen.“ Ob dahinter eine echte Maschine steckt, eine interne Variable oder eine Textdatei, ist unwichtig. Es sieht von außen so parametriert aus, wie der Anwender dies festgelegt hat. Dadurch kann jedes System vollkommen unproblematisch angebunden werden. Wichtig ist lediglich, dass eine Schnittstelle für diesen Anschluss existiert – sei dies in Form einer SPS oder eines einfachen digitalen Eingangs, mit dem auch ältere Maschinen angeschlossen werden können.

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Modulare Anpassungsfähigkeit durch Plug-in-System

„CoDaBix ist modular aufgebaut und somit jederzeit als System erweiterbar“, erklärt Traeger. „Dadurch sind Wartung und Entwicklung deutlich einfacher, denn bei einem Problem innerhalb eines Plug-ins kann dies gezielt behoben werden, während eine Erweiterung einzelner Plug-ins unabhängig voneinander möglich ist. Damit kann man das System so skalieren, dass nur die erforderlichen Ressourcen genutzt werden und das System nicht unnötig belastet wird.“ Ein Anwender muss also nicht sämtliche Features übernehmen, sondern kann sich auf diejenigen beschränken, die für den Betrieb seiner Anlage notwendig sind, und kann dadurch entsprechend kostenoptimiert planen. Wenn ein Plug-in speziell für einen Nutzer entwickelt wird, profitiert jeder Anwender von CoDaBix davon, denn es wird in das Standard-Portfolio aufgenommen. Dies verringert die Entwicklungskosten durch die allgemeine Zugänglichkeit und ermöglicht eine schnelle Produktreife durch die zahlreichen Anwender. Somit wird das System stets gepflegt und auf aktuellem Stand ganz nach den Bedürfnissen der Anwender gehalten.

Traeger baut CoDaBix stets weiter aus und ermöglicht die Einbindung von Maschinen unter verschiedensten Rahmenbedingungen und Strukturen ganz nach Kundenwünschen. Auch OEM-Anpassungen mit individuellem Branding bieten die Experten für Kommunikationstechnik an. „Bisherige Lösungen anderer Anbieter sind häufig nicht so flexibel“, resümiert Schellenberger. „Wir können aber dank CoDaBix die Anlagenstruktur immer komplett selbst definieren und bieten damit auch ein einheitliches Interface für unsere Kunden an. Seit dem Beginn unserer Zusammenarbeit konnten wir besonders im schwierigen asiatischen Markt Kunden von einer voll integrierten Automatisierung überzeugen und haben in der Folge unser Personal um 50 Prozent aufgestockt. Vorher boten wir nur eine reine Software-Dienstleistung an, doch mit CoDaBix konnten wir unser Wirtschaftsvolumen von ca. 2,5 Mio. MYR (ca. 500.000 Euro) im Jahr um mehr als 40 Prozent steigern – mit Tendenz nach oben. Die effiziente Zusammenarbeit zwischen den Spezialisten unserer Teams ermöglicht eine schnelle Umsetzung aller Konzepte.“

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