Klein SPS Kommunikationskonzepte durchgängig gestalten: IT-Technologien in der Steuerungstechnik

Die Komplexität von Ethernet-vernetzte Produktionsmaschinen, Industrie-PCs mit Windows-basierter Applikationssoftware sowie übergeordneten Ressourcen-Planungssysteme (ERP) erfordert eine leistungsfähige Hardware, die sich für einfache Anwendungen oft nicht nutzen lässt. Die Klein-SPS ILC 150 ETH von Phoenix Contact bietet hingegen 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 Hardware-seitig auf die Installation und Software-seitig 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 (Bild 1). 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.

Mit Webserver und Browser Maschinen bedienen und beobachten

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. 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. Über die damit geschützte Kommunikationsverbindung lassen sich Maschinendaten weltweit abrufen.

Wie alle Inline Controller ist der ILC 150 ETH 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.

Editor Webvisit auf SPS zugeschnitten

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 (Bild 2). 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. Darüber hinaus kann der Anwender zwischen verschiedenen Display-Größen, einer variablen Tastenzahl und skalierter Prozessorleistung wählen. Als Schnittstellen sind IT–Standards wie USB und Ethernet integriert worden.

Fernzugriff auf die Steuerung via Mobilfunknetz

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. Der auf dem ILC 150 ETH laufende FTP-Server erlaubt den Zugriff auf Rezepturen oder Produktionsdaten, die vom Applikationsprogramm auf das interne Flash-File-System geschrieben oder von dort gelesen werden können.

Durch Verwendung der transparenten IP-Bausteine lassen sich weitere Internet-Protokolle wie SMTP, POP3 oder SNMP nutzen. Auf diese Weise kann die Steuerung dem Wartungspersonal im Fall einer Störung per Email eine entsprechende Benachrichtigung senden oder via SNMP-Protokoll Meldungen an Netzwerkadministrations-Tools weiterleiten.

Werden Maschinen international eingesetzt, sollte ein weltweiter Service zur Verfügung stehen, denn eine hohe Anlagen-Verfügbarkeit ist ebenso für einen Endanwender im Ausland von entscheidender Bedeutung.

Damit sich Stillstandszeiten weiter reduzieren lassen, ohne dass Service-Personal beim Kunden vor Ort vorgehalten werden muss, bietet sich die Fernwartung an. Bei Verwendung der Klein-SPS ILC 150 ETH 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. Durch Nutzung von Standard-Schnittstellen kann somit auf teure Speziallösungen verzichtet werden.

Klein-SPS auch als dezentrale Lösung

Die Klein-SPS ILC 150 ETH 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. Beispielsweise sind die einzelnen Anlagenmodule eigenständig programmier- und testbare Einheiten (Bild 3).

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.

Steuerungen in der Automatisierung dürfen heutzutage nicht mehr isoliert betrachtet werden. Sie müssen sich vielmehr nahtlos in die unternehmensweiten Kommunikationsstrukturen einfügen. Durchgängige Kommunikationskonzepte auf Basis bewährter IT-Protokolle vereinen die Büro- und die Produktionswelt im Sinne transparenter Fertigungsprozesse. Wie alle Inline Controller unterstützt die Klein-SPS ILC 150 ETH die entsprechenden Schnittstellen sowie Protokolle, so dass der Anwender eine komfortabel handhabbare Automatisierungslösung aufbauen kann.

*Dipl.-Ing. Thorsten Behr leitet das Systemmarketing im Geschäftsbereich Automation Systems, Dipl.-Ing. Lutz Rahlves arbeitet im Marketing Steuerungstechnik des Geschäftsbereichs Automation Systems bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg.

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