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Datennetze Netzwerke nutzen

| Redakteur: Reinhard Kluger

Wer sich im Dschungel der Software nicht verlaufen will, der sollte sich Netzwerken anschließen, wie dem Automation Valley. Hier treffen sich Hersteller, Anwender und OEMs zum Erfahrungsaustausch....

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( Archiv: Vogel Business Media )

Wer sich im Dschungel der Software nicht verlaufen will, der sollte sich Netzwerken anschließen, wie dem Automation Valley. Hier treffen sich Hersteller, Anwender und OEMs zum Erfahrungsaustausch. Gegenseitig gibt man sich Tipps, wie es mit der Software für die Automatisierung weitergeht. Ethernet ist da immer wieder Thema, ebenso wie auch die Digitale Fabrik und künftige Software-Standards.Karl-Heinz John Um die aktuelle Entwicklung in der Automatisierung zu verstehen, lohnt ein Blick auf die verschiedenen Einsatzebenen der Software. Die Anforderung an alle Pakete ist dabei weitgehend identisch: Gegeben sein sollte die Datendurchgängigkeit von der Fertigungs-/Verfahrensebene bis zur Chefetage, und: Die Darstellung der benötigten oder bereitzustellenden Information sollte in der Gedankenwelt der jeweiligen Benutzerebene möglich sein. Addiert man die technischen Anforderungen wie Offenheit durch Standards, Sicherheit (Safety ebenso wie Security), Flexibilität (Stichwort Produktionsänderungen), Nachweisbarkeit (vor allem in der Nahrungs- und Pharmaindustrie sowie in der medizinischen Diagnostik), Kosteneffizienz und Schnelligkeit, sind schnell die Grenzen der realen Welt ausgereizt. Der Umfang eines künftigen Zusammenspiels von ERP , MES und der Maschinenebene lässt sich an den Forschungsarbeiten der Automobilindustrie, dem umsatzstärksten Trendsetter in der Automatisierung abschätzen. Um die derzeit 6 bis 7 Jahre Entwicklungszeit für neue Modelle zu verkürzen, die Variantenvielfalt zu beherrschen sowie Kosten und Risiko zu minimieren, ist es das erklärte Ziel, in der Planungsphase eine komplette Produktionsanlage virtuell am Rechner zu entwerfen. Virtuell werden (Teil-) Produkte und Prozesse entwickelt, optimiert und freigegeben. Einbezogen in die Planung sind Maschinen- und Teile-Lieferanten, Logistik, Mechanikabteilung, Elektroplanung, Steuerungs-, Wartungs- und Servicetechnik. Geeignete „Übersetzungssoftware“ (ontologiebasierte Glossars) sowie ein standardisierter Datenaustausch zwischen den Gewerken sorgen für höchste Informationsdurchgängigkeit.Kommt, aber verhalten: Industrial Wireless LANKaum ein Thema hat im zurückliegenden Jahr das Interesse bei Automatisierungsveranstaltungen so geweckt wie Industrial Ethernet. Bislang nur der Ebene oberhalb von MES vorbehalten, ist es Ingenieuren gelungen, auf Basis der Standard-Ethernettechnologie Protokolle und Produkte zu entwickeln, die neben Standard-Ethernetpaketen Echtzeitkommunikation in der Produktionsebene leisten können. Derzeit kämpfen fünf Systeme um künftige Marktanteile: Powerlink (bereits als Produkt erhältlich, B&R), Profinet (getrieben vom deutschen Marktführer Siemens), Ethernet/IP (US-Marktführer Rockwell), Ethercat (schnelle Variante von Beckhoff) und Sercos III (Ergänzung zum Motion Control Bus Sercos). Es ist zu erwarten, dass diese neue Technologie Marktanteile der klassischen Feldbusse wie Profibus oder Interbus übernehmen wird. Eine weitere Kommunikationstechnologie ist inzwischen verfügbar, der Markt nimmt sie aber nur zögernd auf: Industrial Wireless LAN. Lange Zeit galt die Technologie als unsicher und fehleranfällig. Diese technischen Hemmnisse sind inzwischen überwunden. Bei der Installation der WLAN Hard- und Software ist allerdings geschultes Personal notwendig, da die Anwendung der Sicherheitsmechanismen fundierte IT Kenntnisse erfordert.Nicht die Pilosophie, die Features entscheidenImmer noch viel diskutiert wird das Thema SPS, IPC, PC-based und Soft- SPS. Oft sehr konträr geführt, wird meist übersehen, dass die Übergänge fließend sind: Eine marktübliche Soft-SPS wie OpenPCS lässt sich in 8051-Prozessor gestützten Systemen ebenso wie in Hochleistungssystemen mit Pentium einsetzen. Portiert auf industrietaugliche Hardware, verpackt in einen metallischen Kasten und versehen mit I/O-Anschlüssen sieht der Anwender keinen Unterschied mehr zu einer klassischen SPS. Die gleiche Soft-SPS kann auch auf einem PC ablaufen. Unterlegt man ein Echtzeit- Betriebssystem wie RTX (Ardence) und ergänzt den PC um I/O-Karten oder Feldbuskarten, kann man in Echtzeit steuern und regeln (inklusive schnellem Wiederanlauf und rückkopplungsfrei, parallel laufenden Windows- Anwenderprozessen).Erfordert die Anwendung Programmteile in C, C++, … (typische Programmiersprachen eines IPC), können die IEC-Tasks einer Soft-SPS über Interprozesskommunikation Informationen mit den Windows-, Linux- und ähnlichen Prozessen austauschen. Somit sollte für den Anwender die Wahl der richtigen „Philosophie“ zweitrangig sein; vielmehr sind die Features, Programmier- und Anschlussmöglichkeiten, Preis und Umgebungsanforderungen eines Geräts für ihn entscheidend.Durch die zunehmende Komplexität von Automatisierungslösungen sind die Grenzen der zentralen Steuerungen erreicht. Der Kollaps lässt sich dadurch vermeiden, dass „Intelligenz“ Vor-Ort gehalten wird. Dies zeigt die Zunahme von Intelligenten Klemmen, die eine lokale Datenvorverarbeitung erlauben, ebenso wie die Ergänzung von Motion Controllern mit vollständiger SPS-Funktionalität. Hierbei lässt sich der Datenverkehr nachhaltig reduzieren, Test & Inbetriebnahme wird damit allerdings nicht erleichtert. Der wohl umfangreichste Standard zum Programmieren von verteilten Systemen (IEC 61499-3) wurde 2004 veröffentlicht, wird vom Markt aber eher zögernd übernommen, weil geeignete Werkzeuge zum Beherrschen dieses neuen Komplexitätsgrades noch fehlen.Nach der IEC 61131-3 als weltweit anerkannte Programmiernorm kann OPC (speziell der Standard OPC Data Access) für sich in Anspruch nehmen, sich weltweit als Standard etabliert zu haben. Programmier-, Steuerungs- und Visualisierungssysteme sind über DCOM-Schnittstellen verbunden; die ursprünglich Microsoft- basierte Plattform kann zunehmend auch von anderen Plattformen genutzt werden. Durch Verwendung dieser Schnittstellen können Programmiersysteme, Steuerungen und Visualisierungspakete unterschiedlichster Hersteller auf einer Client-/Serverbasis miteinander kommunizieren.Mit Condition Monitoring kommt ein weiterer Paradigmenwechsel: die Selbstprüfung von Geräten und Hinterlegung der Information im Visualisierungssystem erlaubt, den Alterungs- und Fehlerzustand von Geräten zu prüfen; gezielter und rechtzeitiger Ersatz von Geräten ermöglicht mit dieser Technik eine deutliche Reduzierung der Kosten.PAC kommt als Next GenerationPAC (Programmable Automation Controllers) wird derzeit als „Next Generation PLC“ diskutiert. Hierunter ist keine neue Steuertechnologie zu verstehen, sondern eine funktionale Erweiterung der bestehenden Landschaft. PAC fordert die Integration verschiedener Funktionalität wie Steuern & Regeln, Motion oder Geräte- Inbetriebnahme unter eine Oberfläche, die Verwendung offener Standards sowie die Durchgängigkeit der Daten. Eine Basis für einen genormten „Engineering“- Rahmen bietet beispielsweise FDT/DTM, das die Integration von Werkzeugen und Geräte- Software beschreibt sowie eine einheitliche Benutzeroberfläche festlegt.Ob sich der Begriff durchsetzen wird, wird u.a. davon abhängen, inwieweit sich die derzeit stark herstellerabhängige Interpretation von PAC auf eine international anerkannte Technologie zubewegt.Nach IEC 61131-3 und OPC kommen zunehmend weitere Normen in den Markt. Die größte internationale SPS-(Software-) Usergroup, PLCopen, entwickelt Standard-Schnittstellen zum Betrieb von Motion Control-Anwendungen, Anforderungen an Safety-Bausteine und XML-Festlegungen zum Programm- und Daten-Import/-Export. Die IEC als wichtigste internationale Normungsvereinigung bietet neue Standards zum Thema Saftey (IEC 61131-6).Karl-Heinz John, Geschäftsführer infoteam Software GmbH, Bubenreuth.

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