Der PC als allgemein akzeptierte Plattform eigne sich in Verbindung mit automatisierungsspezifischen Erweiterungen und Kommunikationsmöglichkeiten besonders gut für die Umsetzung von Industrie-4.0-Konzepten, sagen die Automatisierungsspezialisten von Beckhoff. In Hannover wollen sie dies mit Live-Demonstrationen unter Beweis stellen. Interessant: Die Entwickler arbeiten daran, über den Austausch von Daten zwischen PC-basierter Steuerung und ERP-System (per OPC UA oder ADS) hinaus, Methoden auch direkt in der SPS aufrufen und ausführen zu können.
Nach Informationen der Beckhoff Automation GmbH in Verl.
„Die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff bietet einen bestens geeigneten Baukasten für Industrie-4.0-Konzepte – schon heute gibt es viele Endanwender, etwa große Küchenhersteller, die komplette Anlagen mit unserer Technik automatisieren, angefangen vom Wareneingang bis hin zur Warenausgabe inklusive Anbindung an das ERP“, sagt Dr. Ursula Frank, Projektmanagement Forschung & Entwicklung bei Beckhoff Automation in Verl. „So lassen sich eine durchgängige Kommunikation über alle Ebenen hinweg sowie Ansätze einer intelligenten Produktion realisieren.“ Anlässlich der Hannover Messe zeigen die Automatisierungsspezialisten in einem eigenen Forum zum Thema Industrie 4.0 in einer Live-Demonstration, wie Anwender Steuerungen in Produktionsnetzwerke einbinden, mit Datenbanken kommunizieren, über das Internet Fernwartung durchführen und Dienste aus einer Cloud aufrufen können.
„Darüber hinaus werden eine verbesserte Kommunikation sowie die zunehmende Konvergenz von Informations- und Automatisierungstechnik zu großem Fortschritt führen“, so Frank weiter, man treibe die Arbeiten in dieser Richtung voran. „Wichtig ist in diesem Zusammenhang die Weiterentwicklung allgemeiner Kommunikationsstandards, die beispielsweise in der OPC Foundation und der PLCopen festgelegt werden.“ Beckhoff ist in beiden Gruppen aktiv an der Normierung beteiligt. Eines der Ziele liegt darin, nicht nur per OPC UA oder ADS (Automation Device Specification) mit dem ERP-System Daten austauschen, sondern ebenso Methoden in der SPS aufrufen und direkt ausführen zu können. „Dies wäre im Bereich der Kommunikation ein nächster Evolutionsschritt.“
Der Mensch wird unterstützt – und nicht überflüssig!
Der häufig zu hörenden Befürchtung, dass der Mensch in Industrie-4.0-Konzepten keine Rolle mehr spiele, treten die Verler entschieden entgegen. „Industrie 4.0 hat nicht zum Ziel, den Menschen zu ersetzen, sondern der Mensch soll bei seiner Arbeit unterstützt und entlastet werden“, betont die F&E-Expertin. Dies könne beispielsweise über neue, nutzerfreundliche Bedienkonzepte erfolgen. „Wir bieten mit den neuen Multitouch-Paneln oder der Anbindung der Datenbrille Google Glass interessante Alternativen zur Realisierung moderner, nutzerfreundlicher Bedienkonzepte.“ Bei der Inbetriebnahme und Fehlerdiagnose lässt sich etwa mit der Datenbrille Google Glass als ‚Wearable Computer‘ die Mensch-Maschine-Interaktion deutlich vereinfachen.
Die Technologie-Demonstration in Hannover fasst verschiedene Teilprozesse für eine Smart Factory zusammen, unter anderem
- die durchgängige Kommunikation vom Sensor in die Cloud,
- die M2M-Kommunikation über das Internet der Dinge,
- die nachhaltige Produktion durch Power Monitoring und Power Management,
- die Prozesssicherheit – realisiert über systemintegrierte Messtechnik und Zustandsüberwachung über Condition Monitoring,
- neue Bedien- und Diagnosekonzepte in Form von Web-basierten Bedienpaneln und Google Glass sowie
- das durchgängige Engineering.
Klar ist aber auch, dass zur vollständigen Umsetzung von Industrie 4.0 in den nächsten Jahren noch weitere umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten notwendig sind. Teil des Industrie-4.0-Forums ist deshalb auch das Forschungsprojekt ‚ScAut‘, in dem die Integration ingenieurwissenschaftlicher Erkenntnisse unterschiedlichster Fachdisziplinen in die Automatisierungstechnik zur Erhöhung der Intelligenz technischer Systeme erforscht wird. ScAut gehört übrigens zu den über 45 Forschungsprojekten des Technologienetzwerks it’s OWL (Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe), das 2012 vom BMBF als Spitzencluster ausgezeichnet wurde (siehe elektro AUTOMATION 4/2013, S. 22).
Adaptives Reagieren profitiert von Scientific Automation
Ein Kernziel intelligenter technischer Systeme ist insbesondere, Maschinen und Anlagen zu entwickeln, die eigenständig auf Veränderungen der Umgebungsbedingungen reagieren können – also adaptiv. „Das setzt voraus, dass sie in der Lage sind, ihren aktuellen Zustand zu kennen und Änderungen zu erfassen – um auf dieser Basis zu entscheiden, wann Anpassungen der Parameter und somit des eigenen Verhaltens erforderlich sind“, erläutert Frank. Ein grundlegender Ansatz hierfür sei Scientific Automation. „Darunter verstehen wir die Integration ingenieurwissenschaftlicher Erkenntnisse in die Automatisierungssoftware, die über den Rahmen der klassischen Steuerung hinausgehen.“ Hier sei von Vorteil, dass die Leistungsfähigkeit der PC-Control-Philosophie ausreichend Reserven biete, um weitere Funktionen jenseits der Standard-Steuerung zu integrieren.
Klassische Bereiche der Steuerungstechnik – wie SPS, Motion Control und Regelungstechnik – werden durch den Ansatz der Scientific Automation um präzise und schnelle Messtechnik und darauf aufbauende ingenieurwissenschaftliche Algorithmik erweitert. „Das ist eine wichtige Voraussetzung für das adaptive Reagieren; gleichzeitig lassen sich auf diese Weise auch Zuverlässigkeit und Sicherheit steigern“, betont Frank.
Scientific Automation – und damit die Integration von Messtechnik in die PC-basierte Automatisierungstechnik – bringt viele Vorteile. „Die Messtechnik ist keine komplexe, aufwändig einzubindende Black Box mehr, sondern sie kann über Standard-I/O-Komponenten im gewohnten Engineering direkt mit umgesetzt und auch einfach nachgerüstet werden“, so Ursula Frank abschließend. So könnten Daten einfach, kostengünstig und skalierbar direkt vor Ort in den Messtechnikklemmen erfasst und anschließend zur Bearbeitung über die schnelle EtherCAT-Kommunikation an einen leistungsfähigen Industrie-PC übertragen werden. „Dieser vereint wiederum alle Softwaremodule wie SPS, Messtechnik und Visualisierung auf einer einzigen Plattform.“ Ein weiteres Plus ist, dass die Daten in einem gemeinsamen Datenpool gehalten werden, der übergreifende Auswertungen möglich macht – etwa die Berechnung von Sensorwerten bei Ausfall eines Sensors oder den Einsatz sogenannter ‚virtueller‘ Sensoren. Allerdings: Parallel steigen auch der Aufwand für das Engineering und die Anschaffungskosten. „Es gilt daher, das Kosten-Nutzen-Verhältnis individuell abzuwägen und daraus resultierend das Optimum an einzusetzender Messtechnik und Sensorik zu bestimmen.“ co
Hannover Messe: 9-F06
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