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Neuer Controller von Lenze hebt Trennung von SPS und IPC auf

IT meets OT
Neuer Controller von Lenze hebt Trennung von SPS und IPC auf

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Smarte Fabriken und intelligente Anlagen, größere Autonomie und kleinere Losgrößen – die Fertigung nach Industrie 4.0 stellt den Maschinenbau vor große Herausforderungen. Eine effiziente Lösung liegt nicht allein in einem Mehr an Power und Sensorik. Sondern in intelligenteren Konzepten. Die neue Controller-Generation von Lenze SE schafft es, beide Ansätze vorteilhaft zu verbinden.

Martin Kluge, Leiter Produktmanagement Automation Systems, Lenze

Inhaltsverzeichnis

1. Zwei Standardwege zum Ziel
2. Mehr PS im Controller
3. Kombination aus SPS und PC
4. IT meets OT
5. Controller schieben die Leistungsgrenze Speicherprogrammierbarer Steuerungen nach oben

Es klingt wie ein Widerspruch: Einerseits verlangen die Anwender höhere Flexibilität, die sich in mehr Robotik-Anwendungen, mehr Antriebsachsen und komplexeren Steuerungen niederschlägt. Auf der anderen Seite sollen zusätzliche Connectivity und wachsende Datenvolumen, beispielsweise aus dem vermehrten Einsatz von Bild- und Videotechnik, die für intelligentere Steuerungs- und Regelprozesse benötigt werden, die Effizienz verbessern und wenn möglich sogar Kosten senken. Dabei benötigt die smarte Produktion eigentlich mehr Ressourcen, bis hin zu neuen Technologien wie Machine Learning oder künstliche Intelligenz. Rechenkapazitäten und Speicherausstattung von üblichen Steuerungen halten mit dieser Entwicklung kaum noch Schritt. Für die IT ist ein solches Szenario kein Problem: Die Cloud stellt quasi unendliche Ressourcen zur Datenspeicherung und -verarbeitung zur Verfügung, bei Bedarf auch virtuelle Umgebungen mit unterschiedlichen Betriebssystemen. Doch auf dem Shopfloor gelten andere Gesetze. Begrenzte Netzwerkkapazitäten und Kostenaspekte setzen dem Cloud-Einsatz in kritischen Bereichen der Automation Grenzen.

Zwei Standardwege zum Ziel

Von Generation zu Generation steigert sich die Leistungsfähigkeit der CPUs, das gilt für PCs genauso wie für Industrie-Controller. Damit kein Flaschenhals entsteht, müssen Kapazität und Schreib-/Lese-Geschwindigkeit des Arbeitsspeichers Schritt halten. Bedingt durch die heute üblicherweise eingesetzten Steuerungs-Prozessoren, bieten jedoch modernere SPSen nur begrenztes Potenzial zur Leistungssteigerung. Mehr Rechenpower verspricht dagegen der Einsatz von PC-Technik, die zudem die von manchen Anwendungen benötige Windows-Umgebung bereitstellt. Dieser Ansatz erfordert jedoch mehr Aufwand im Engineering, zudem belegen Industrie-PCs – womöglich in Kombination mit einer physischen SPS – mehr Raum im Schaltschrank und erfordern zusätzliche Verkabelungen.

Mehr PS im Controller

Mit dem Cabinet Controller c550, der das Portfolio nach oben erweitert, zeigt Lenze, Hameln, nun eine Alternative für leistungshungrige Automationsaufgaben auf. Den Grundstein legt der Intel-Prozessor Core i7-7600U mit zwei Kernen und 2,8-GHz-Taktung. Diese CPU definiert die Performance-Grenze für Steuerungen neu. OEMs müssen deshalb selbst bei komplexen Aufgaben keine Leistungseinbrüche des Controllers mehr fürchten. Der c550 bietet Rechenpower satt und tritt damit in Konkurrenz zu Lösungen, für die aufgrund der reinen Leistungsanforderungen bisher nur Industrie-PCs in Frage kamen. Stattdessen kann der Maschinenbauer nun auf den kleineren Formfaktor der SPS zurückgreifen und dabei auch weiterhin die Standard-Software-Bausteine der FAST-Toolbox des Herstellers einsetzen. Das gilt sowohl für vorgefertigte Module wie für selbst entwickelte Bausteine. Ebenso können bereits existierende Programme beziehungsweise Programm-Module nach IEC 61131-3 und Projekte auf Basis der Codesys-Programmierumgebung weiterverwendet werden.

Kombination aus SPS und PC

Das Modell c750, das auf gleicher Hardware basiert, lässt die Trennung zwischen SPS und Industrie-PC weiter verschwimmen. Er basiert auf der OpenSystem-Architektur des Automatisierungsspezialisten, die eine Aufteilung der Rechenpower auf zwei unabhängige Betriebssysteme ermöglicht: ein Real-Time-Linux für die Steuerungsaufgaben und das offene Windows 10 IoT Enterprise für kundenspezifische Software-Anwendungen. Zu nennen sind hier Datenbank-Applikationen, wie etwa Rezeptmanagement, und Daten-Auswertungen, zum Teil mit Hilfe von Machine Learning, wie sie beispielsweise für Condition Monitoring und Predictive Maintenance zum Einsatz kommen. Weitere Beispiele sind Bilderkennung für Barcode-Leser und 2D/3D-Scanner oder Vision-Applikationen, ebenso Teaching-Anwendungen zum einfachen Anlernen von Robotik-Anwendungen. Nicht zu vergessen der Datenaustausch mit der Cloud: Die Datenvorverarbeitung, beispielsweise in Form von Mittelwerten über einen Messintervall, die Reduzierung der zu übertragenden Messpunkte oder das Herausfiltern von abweichenden Messwerten können dazu beitragen, das Datenvolumen deutlich zu reduzieren. Das gilt sowohl für das Netzwerk auf dem Shopfloor als auch auf externen Kommunikationskanälen. Nicht zuletzt lassen sich dadurch Cloud-Kosten reduzieren, da die Abrechnung häufig auf dem übertragenen Datenvolumen basiert. Jedes der zwei Betriebssysteme läuft auf einem physikalischen Prozessorkern, der sich in zwei virtuelle Kerne aufspaltet und dementsprechend zwei unabhängige Aufgaben nebeneinander bearbeiten kann. Möglich macht dies die in der CPU integrierte Virtualisierung auf Prozessorebene, die eine direkte Zuordnung der vorhandenen Ressourcen erlaubt.

IT meets OT

Mit der zunehmenden Verbreitung des OPC-UA-Standards in vielen Automatisierungslösungen und -komponenten sowie dem kontinuierlichen Ausbau dieser Plattform um branchenspezifische Erweiterungen steigt auch die Zahl der Anwender, die eine durchgängige Vernetzung vom Field-Level bis zur Cloud nutzen möchten. Doch die Datenvorverarbeitung, die der Cabinet Controller c750 für die gesammelten Daten des Shopfloor ermöglicht, ist nur ein erster Schritt auf diesem Weg. Die folgende Stufe umfasst die Integration der Maschinen einer Smart Factory in überlagernde Systeme wie SCADA, MES oder ERP, die direkt von der Steuerung angesprochen werden können. Nochmal eine Ebene darüber rangiert die Cloud, die eine zusätzliche Anbindung benötigt, um einen sicheren und zuverlässigen Datenverkehr zu gewährleisten. Bei Lenze übernimmt diese externe Kommunikation die Lösung X4 Remote. Diese besteht aus Cloud-Gateways sowie einem Cloud-basierenden Angebot von Webservices. Angebunden werden können sowohl Controller der Hamelner als auch SPSen anderer Hersteller. Die gesammelten Maschinendaten werden protokolliert und in Datenclustern gespeichert. Zur visuellen Auswertung stehen online konfigurierbare Dash-Boards zur Verfügung, welche auch auf mobilen Geräten abrufbar sind. Über die Cloud-Solution können OEMs Live-Überwachung und Alarme einrichten und weitere Services erstellen, wie beispielsweise Fernwartung und Maschinendiagnose. Moderne Schnittstellen öffnen den Weg zu weiteren Angeboten, wie etwa Business-Intelligence-Applikationen. Ein wesentlicher Aspekt der Lösung ist die Sicherheit von Daten und Netzen. Diese beruht auf fortschrittlicher Verschlüsselungstechnik sowie einem ausgefeilten Benutzer- und Gerätemanagement, das eine eindeutige Authentifizierung und Autorisierung beinhaltet. Damit unterstützt das Unternehmen die Geschäftsmodelle des Maschinenbauers wie die Optimierung von Wartung und Instandhaltung oder den Informationsaustausch mit Lieferanten und Abnehmern.

Controller schieben die Leistungsgrenze Speicherprogrammierbarer Steuerungen nach oben

Der Wunsch der Anwender nach modularen Maschinen und Anlagen mit höherer Flexibilität bedeutet in der Praxis höhere Anforderungen an die Software und die Hardware, auf der diese läuft. Schnell stoßen solche Projekte an die Leistungsgrenzen bisheriger Steuerungen. Die beiden Controller schieben die Leistungsgrenze für SPSen dagegen deutlich nach oben. Mit dem Controller c550 bietet Lenze eine leistungsfähige Alternative mit der nötigten Rechenpower. Der c750 ersetzt sogar einen zusätzlichen Industrie-PC, indem er dessen Funktion gemeinsam mit der Steuerung in einem kompakten Formfaktor vereint. So ermöglicht der Hersteller seinen Partnern, die PLC-basierenden Module und Bausteine auch in komplexeren Projekten weiterzuverwenden sowie Aufwand und Platzbedarf im Schaltschrank zu reduzieren. jg

Details zum Controller c750 von Lenze
hier.pro/PEKBo

Kontakt:
Lenze SE
31763 Hameln
Hans-Lenze-Straße 1
31855 Aerzen
Tel.: +49 5154 82–0
E-Mail: sales.de@lenze.com
Website: www.lenze.com

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