Erschienen am: 03.03.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 3 2017

Neue Steuerungsgeneration: Fit für die digitale Fabrik

Vernetzung bestimmt den künftigen Maschinenbau

Siemens will mit der neuen Steuerungsgeneration S7-1500 und der Engineering-Umgebung TIA Portal V14 Maschinenbauer und Anwender auf dem Weg zu Industrie 4.0 unterstützen. Neue effiziente Engineering-Lösungen helfen bei Entwicklung, Betrieb und Instandhaltung von Maschinen und Anlagen. Neue Entwicklungen im Bereich Anlagenvernetzung unterstützen den Trend zur Digitalisierung und die Aufbereitung von Anlagendaten hilft die Produktivität im Betrieb zu steigern.


Höhere, skalierbare Leistung und erweiterte Funktionalität: Die aktuelle Steuerungsgeneration Simatic S7-1500 umfasst eine Vielzahl an SPSen.
Bild: Siemens AG

Wer im globalen Wettbewerb einen Schritt voraus sein will, muss seinem Endkunden Maschinen und Anlagen anbieten, die produktiver, effizienter, flexibler und/oder sicherer sind.

S7-1500 löst S7-300 ab

Mit der Steuerungenfamilie Simatic S7-1500 als designiertem Nachfolger der Simatic S7-300 lassen sich Aufgaben im Umfeld der Fabrikautomatisierung einfach und kosteneffizient lösen. Ob zentral oder dezentral aufgebaut, mit oder ohne fehlersicherer Kommunikation, mit Funktionsbausteinen oder Motion-Control-Anteilen: Das Portfolio bietet skalierbare Leistung und Funktionalität je nach Bedarf. Von dezentralen Controllern über modulare und kompakte SPSen bis hin zu Software Controllern bietet der Hersteller ein breites Produktportfolio für anspruchsvolle Applikationen an. Die neuen Steuerungen übertreffen hinsichtlich Speicherkapazität und Rechenleistung die Vorgänger früherer Baureihen der Simatic S7-300 und können diese 1:1 ersetzen, wobei sie die Funktionalität und Möglichkeiten in jedem Fall deutlich erweitern. Anders als bisher sind nun alle Controller-Varianten über Profinet vernetzbar und optional in einer fehlersicheren Ausführung erhältlich. Automatisierungslösungen sind so besser skalierbar und können mit den modernen Anforderungen wachsen. Standard- und Safety-Teil werden durchgängig mit denselben Tools und Mechanismen programmiert, was die Handhabung vereinfacht, beschleunigt und flexibler macht.

Vernetzung und Kommunikation

Die zunehmende Digitalisierung und Vernetzung der industriellen Arbeitswelt erfordert eine ganzheitliche Automatisierung in der eine Vielzahl von Informationen und Daten der Anlage intelligent aufzubereiten sind. Eine Schlüsselrolle übernimmt dabei ein schneller, reibungsloser Informationsaustausch innerhalb der Produktion und natürlich auch und vor allem in Richtung IT-Systeme. Offene, durchgängige und leistungsfähige Automatisierungstechnik erleichtert Entwicklern und Projektierern die Arbeit, beschleunigt die Umsetzung und sorgt für hohe Effizienz. Auch auf Endkundenseite wird von Maschinenbediener und Wartungspersonal zunehmend moderne Funktionalität erwartet. So sollen z.B. auf Knopfdruck die für den effizienten Betrieb der Anlage erforderlichen Kennzahlen bereitstehen.

Profinet-Kommunikation für die SPS

Bei SPSen vom Typ Simatic S7-1500 mit mehr als einer Profinet-Schnittstelle sind einfache Netzwerktrennung oder eine größere Anzahl von Profinet-IO-Teilnehmern möglich. Das Update auf die Firmware-Version 2 erweitert die Steuerungen - zusätzlich zu den Profinet-Diensten über diese Schnittstelle - um einen OPC UA Data Access Server als Kanal für die vertikale Kommunikation. Für die horizontale Kommunikation in der Automatisierungsebene steht mit der Secure Open User Communication (Secure OUC) ein schneller, abgesicherter Datentransfer zur Verfügung. Vertikal erlauben die Verschlüsselungsmechanismen von OPC UA einen schnellen und abgesicherten Datentransfer in die MES-/ERP-Ebene bis hin zu Cloud-Anwendungen (z.B. Siemens MindSphere für Analysedienste).

Erhöhte IT-Sicherheitsanforderungen

In Zeiten der Digitalisierung unabdingbar ist ein wirksamer Schutz vor unautorisiertem Zugriff auf Automatisierungssysteme - sowohl von innen, als auch von außen. IT-Security im Projekt vereinfacht das TIA Portal V14 mit einem integrierten Zertifikate-Manager. Er erzeugt und verwaltet die Sicherheitszertifikate eines Projekts und deren Dienste (z.B. OPC-UA-Server, Webserver, VPN oder Secure OUC). Durch den zentralen Ansatz können zusätzliche verschlüsselte Verbindungen ohne Produktionsunterbrechung eingerichtet werden.

Engineeringeffizienz und Hochsprachenintegration

Mit dem Advanced Controller Simatic S7-1500, dem zugehörigen I/O-System ET 200MP, HMIs und Antrieben lassen sich unter dem gemeinsamen Dach des TIA Portals vielseitige, maßgeschneiderte Automatisierungslösungen für Maschinen und Anlagen realisieren. Ein Bibliothekskonzept für Funktionen, Parameter und Maschineneinheiten sowie OPC UA machen die Umsetzung komfortabel, schnell und in mehrfacher Hinsicht effizient. Das System nimmt dem Nutzer viele Routineaufgaben ab, damit er sich auf die Applikation konzentrieren kann. Anwender erhalten damit ein zukunftsfähiges Gesamtpaket, das sich im Sinne von Industrie 4.0 horizontal wie vertikal vernetzen lässt. In Hochsprachen erstellte Programme erforderten bislang eigene Computer, die mit der Steuerung gekoppelt werden mussten. Mit der Simatic CPU 1518(F)-4 PN/DP ODK gibt es jetzt auch eine SPS mit Ablaufumgebung für Code in C/C++. So lassen sich vorhandene kunden- oder anwendungsspezifische Hochsprachenprogramme in einer Plattform integrieren, aus dem Steuerungsprogramm heraus aufrufen und in der Simatic-S7-1500-Welt weiter nutzen.

Anlageninformationen verbessern Auslastung

Um Entwicklungs-, Inbetriebnahme- und nicht zuletzt Stillstandszeiten im laufenden Betrieb kurz zu halten, wurden die Diagnosemöglichkeiten der S7-1500 im Vergleich zur S7-300 deutlich erweitert. Die in die Firmware implementierte Systemdiagnose, erfordert keinerlei Programmierung und gibt - auch in CPU-Stopp - Fehlermeldungen automatisch systemweit aus: Auf dem Display der Controller, im Webserver, auf angeschlossenen HMI-Geräten und im TIA Portal werden diese Klartextinformationen ohne zusätzlichen Programmieraufwand und mehrsprachig angezeigt. Der Maschinenbauer kann zudem eigene Alarmtexte und Kommentare in bis zu drei Sprachen in der SPS speichern und damit Sprachbarrieren bei seinen Kunden abbauen. Fester Systembestandteil ist auch eine komfortable Trace-Funktion für die Fehlersuche, die mit der neuen Firmware erweitert wurde. Ab sofort können bis zu 1.000 automatisch getriggerte Traces auf der Simatic-Speicherkarte abgelegt und später offline ausgewertet und verglichen werden. Das erleichtert die Suche nach sporadisch auftretenden Fehlern deutlich. Abgeschlossene Traces lassen sich auch über den Web-Server der CPU grafisch anzeigen und als CSV-File exportieren.

Umsteigen lohnt sich

Die vielfältigen neuen Funktionen, die für die aktuelle Steuerungsgeneration Simatic S7-1500 und beim TIA Portal V14 zur Verfügung stehen, ermöglichen es Maschinen- und Anlagenbauern, Ideen und Innovationen schnell und komfortabel in marktreife Produkte umzusetzen und diese zukunftssicher und zuverlässig am Laufen zu halten. Die Endanwender profitieren in Form höherer Produktivität, Qualität, Effizienz, Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Verfügbarkeit. Siemens unterstützt sowohl Maschinenbauer als auch Endanwender bei der Modernisierung mit Beratung im Vorfeld bis hin zu detaillierten, stufenweise umsetzbaren Migrationsleitfäden und unterstützenden Tools.

Artikelserie im SPS-MAGAZIN: Migration auf Simatic S7-1500

SPS-MAGAZIN 4/2017:

Moderne leistungsfähige Kommunikation

Teil 2 der Serie beschreibt ausführlich die erweiterten Kommunikationsfunktionen von Profinet, weitere Protokolle und neue Features.

SPS-MAGAZIN 5/2017:

Funktionsmodule und Technologieobjekte

Spezielle Funktionsmodule wie Nockensteuerwerk oder PID-Regler können mit der neuen SPS-Generation komfortabel, flexibel und (kosten-) effizient über integrierte Technologieobjekte gelöst werden. Wie das im Detail funktioniert, zeigt Teil 3.

SPS-MAGAZIN 6/2017:

Safety-Applikationen migrieren?

Lassen sich Safety-Applikationen vollständig migrieren, oder ist es unter bestimmten Umständen einfacher, Teile oder das ganze Programm neu zu erstellen? Diese und weitere Fragen rund um das Thema Migration und F-CPU beantwortet Teil 4.

SPS-MAGAZIN 7/2017:

Funktionserweiterungen und Techologie-CPU

Als Erweiterungen für die Kompakt- und Standard-SPS der S7-1500 sind eigenständige Technologie-CPUs für anspruchsvollere Motion-Control-Aufgaben verfügbar. Teil 5 beschreibt die Unterschiede zu früheren Generationen und neue Möglichkeiten.