Integrator für Industrie 4.0

Der Autor: Bernd Wieseler, Leiter Produktmanagement, bei Turck in Mülheim

Industrie 4.0 oder das Industrial Internet of Things sind gegenwärtig große Themen in der Automatisierungsbranche. Die Ansätze und Visionen haben gemein, dass die Industrieproduktion der Zukunft durch zunehmende Flexibilisierung bei maximaler Automatisierung bis hin zur Selbststeuerung von Produktionsprozessen eine kundenindividualisierte Massenproduktion ermöglichen soll. Eine Schlüsseltechnologie auf dem Weg zur massenhaften Individualisierung sind Identifikationslösungen wie RFID. Erst durch die eindeu-tige Identifizierung von Werkstückträgern oder Werkstücken ist es möglich, eine Vielzahl an Produktvarianten in einer einzigen Produktionsstrecke zu realisieren. Dazu können beispielsweise die verschiedenen Konfigurationen als Information direkt auf dem Datenträger am Werkstück gespeichert sein. RFID ist für die Identifika-tionsaufgaben moderner Produktion und Logistik optimal geeignet, da nicht nur Prozessparameter aufgezeichnet werden können, sondern auch das Schreiben von Daten auf Datenträgern oder Pulk-lesungen – das gleichzeitige Lesen mehrerer Datenträger – möglich sind.

Da im Zuge der Evolution der individualisierten Massenproduktion die wenigsten Anlagen auf dem Reißbrett entworfen und komplett neu errichtet werden, muss intelligente Sensorik und Identifikationstechnik auch nachträglich in bestehende Produktionsanlagen integriert werden können. Bei dieser Ertüchtigung sind drei Dinge unerlässlich: Die Identifikationslösungen müssen einfach zu implementieren sein. Der Anwender will nicht für jede Applikation ein eigenes Programm schreiben, das die Daten der RFID-Technik für seine Firmennetzwerke aufbereitet und entsprechende Aktionen ausführt. RFID-Lösungen müssen daher einfacher werden und weniger Programmieraufwand erfordern. Außerdem müssen die Schnittstellen der Industrie-Hardware für die IT-Netzwerke der Unternehmen und ihre Sprachen geöffnet werden. Und drittens wird IT-Technik benötigt, die zum Einsatz in industriellen Anlagen geeignet ist und die entsprechenden Schutzarten erfüllt.

Mit seinem RFID-Modul TBEN-L-DCC – Device Control Center – erfüllt Turck genau diese Anforderungen. Über das DCC-Modul lassen sich RFID-Applikationen ohne echten Programmieraufwand platzsparend und schnell auch nachträglich in Produktionsanlagen integrieren. Es basiert auf der robusten Modulplattform TBEN-L in IP67 und bietet neben Anschlussmöglichkeiten für vier RFID-Schreibleseköpfe in HF- oder UHF-Technologie weitere acht frei definierbare digitale Ein-/Ausgänge. Die Kommunikation mit übergeordneten ERP- oder MES-Systemen erfolgt über Ethernet TCP/IP. Für den reibungslosen Betrieb des Moduls sorgen ein ARM-Cortex-A8-Controller mit Windows Embedded Compact 2013 und 800 MHz Taktfrequenz, 4 GByte NAND-Flash-Speicher und 512 MByte DDR3-RAM.

Dank dieser Performance können Standard-Aufgaben einer Middleware – von der Datenvorverarbeitung und -filterung bis hin zum Multiplexbetrieb mehrerer Schreibleseköpfe – direkt auf dem Modul erledigt werden. Ohne Programmierkenntnisse lassen sich über die DCC-eigene Software die angeschlossenen Geräte und Identifikationsaufgaben parametrieren sowie Filterfunktionen einrichten und Daten vorselektieren. Auch die Aktionen der angebunden Sensoren und Aktoren werden im DCC eingerichtet, um beispielsweise Triggersignale zu definieren.

Die Übergabe der Daten erfolgt über Standardschnittstellen wie Web Services, CSV-Dateiablage oder Windows-Eventlog-Dateien. Das ermöglicht die direkte Weiterleitung der verarbeiteten Daten an ERP-, MES-Systeme oder Cloud-Server. Sollte der Funktionsumfang des TBEN-L-DCC nicht ausreichen, ist auch die direkte Kommunika-tion mit der Middleware Graidware des Turck-Systempartners Sigma Chemnitz möglich. Graidware als hochperformante Middleware verwaltet nicht nur Geräte, Rollen und Benutzer und erfasst Key Performance Indicators (KPI), sondern ermöglicht auch das Sammeln, Verarbeiten und Speichern der Signale, die Prüfung der Daten auf Plausibilität, die Auswertung, Statistik und Visualisierung sowie den Datenaustausch mit Drittsystemen wie SAP oder anderen ERP-Systemen.

Einfache RFID-Applikationen können Anwender mit dem TBEN-L-DCC direkt im Feld realisieren. Die Installation eines separaten Industrie-PCs zur Vorverarbeitung von Daten wird damit überflüssig. Das spart neben den Kosten für die IPCs auch den Montage- und Verdrahtungsaufwand einer Schaltschranklösung – insbesondere wenn zusätzliche Aktorik oder Sensorik über Schnittstellen-Wandler und GPIOs angebunden werden müssen. Dank ihres internen Switchs lassen sich auch mehrere TBEN-L-Module über die TCP/IP-Schnittstelle in Linientopologie direkt in Reihe verdrahten. Das minimiert den Verdrahtungsaufwand. Bei Installationen in bestehenden Anlagen zahlen sich die kompakte Bauform und das robuste Design des Geräts besonders aus. Vor allem bei Nachrüstungen möchte man zusätzliche Schaltschränke vermeiden und der Platz in den vorhandenen Schaltschränken reicht nicht immer für die hinzukommende I/O- und IT-Technik aus.

Durch den einfach einzurichtenden Multiplexbetrieb und die Möglichkeit, auch UHF-Schreibleseköpfe anzuschließen, eigenen sich die Turck-DCC-Module insbesondere für Anwendungen in der Logistik, wie etwa zur Gate-Kontrolle mit mehreren UHF-Schreibleseköpfen im Multiplexbetrieb. In Logistik-Applikationen werden zudem häufiger Daten direkt in Datenbanken und ERP-Systeme übergeben als in der Produktion, wo die Daten meist zunächst von Maschinensteuerungen verarbeitet werden. Das Modul TBEN-L-DCC ist offen für die Kommunikation mit IT-Systemen und gleichzeitig robust genug für den Einsatz in rauen Umgebungen. Proprietäre Lösungen zur Anbindung von RFID-Technik an Datenbanken, ERP- und MES-Systeme erübrigen sich damit. ge

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