Erschienen am: 11.08.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 8 2017

Daten-Handling in der Herstellung

Einfaches Management von Produktionsdaten

In der flexiblen Herstellung von Verpackungen fallen Unmengen von Produktionsdaten an. Das einfache Handling dieser Daten stellt ein entscheidendes Kriterium im Zeitalter von Industrie 4.0 dar. Das passende Werkzeug für diese Aufgabe liefern Software-Lösungen, mit denen sich SPS und Robotersteuerungen unabhängig vom Herstellerfabrikat komfortabel mit SQL-basierten Datenbanken verbinden lassen.


Mit dem Query Tool lässt sich ein SQL-Befehl einfach simulieren und testen, bevor er in der Steuerung implementiert wird.
Bild: Inasoft GmbH

Die Anforderungen an die Herstellung von Verpackungen steigen signifikant. Im Gleichklang damit nimmt die Anzahl an wichtigen Produktionsdaten stetig zu. Die Bedeutung der Produktionsdaten wird in Zeiten von Industrie 4.0 sogar noch weiterwachsen. Denn sie sind die Basis für neue Geschäftsmodelle. Doch dazu müssen die Produktionsdaten erst einmal ohne großen Aufwand in Datenspeicher abgelegt werden. Dafür gibt es Spezialwerkzeuge auf dem Markt, mit denen sich Produktionsdaten aus der Steuerung importieren und exportieren lassen. Zumeist sind diese aber nicht steuerungsübergreifend. Oder es werden parallele Infrastrukturen aufgebaut, mit denen die Daten über Protokolle wie OPC UA oder MQTT mithilfe von Edge Gateways oder separaten Computern für IT-Applikationen zur Verfügung gestellt werden. Um die Daten dann wirklich nutzen zu können, bedarf es zusätzlicher Tools oder Hochsprachenprogramme. Einfacher geht es mit dem SQL4automation Connector von Inasoft, ein herstellerübergreifendes Protokoll für die Kommunikation von der Maschine zur Datenbank. Einfach und schnell lassen sich Daten zwischen SPS, Robotersteuerung und Datenbank austauschen. Damit handelt es sich um eine Software-Lösung, mit der sich Robotersteuerungen und SPS komfortabel mit Datenbanken verbinden lassen.

Voller Zugriff auf SQL-Datenbanken

Mit der Lösung haben Steuerungen bei hoher Flexibilität unter Anwendung bekannter Programmierumgebungen vollen Zugriff auf SQL-Datenbanken. Eine Datenbankverbindung mit dem Connector zu erstellen, erfordert nur wenige Einstellungen. Der SQL-Befehl wird in der SPS oder Robotersteuerung programmiert und an den Connector gesendet. Dieser erfüllt sehr hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit und Performance. Das gilt unabhängig vom Hardware-Hersteller. Die Software-Lösung läuft unter Windows sowie Linux und nutzt TCP/IP zur Datenübertragung. Mit SQL lassen sich Daten aus Tabellen abfragen, in Tabellen einfügen, verändern und löschen. Ein Zyklus dauert dabei nur wenige Millisekunden. Vor allem bei großen Datenmengen zahlt sich dieser Geschwindigkeitsvorteil aus, denn es lassen sich mit ODBC sehr große Datenmengen in kurzer Zeit übertragen. So tauschen z.B. SPS und Robotersteuerungen problemlos Daten via SQL-Datenbanken aus. Alle Datenbanken mit ODBC-Schnittstelle werden unterstützt. Dazu gehören Microsoft SQL Server, SAP, Oracle, MaxDB, MySQL und Excel-Sheets. Bei Weiterentwicklungen der Datenbank und der Standardschnittstellen ist der Datenbankhersteller gefordert und nicht der Anwender. Dieser hat so die Möglichkeit, seine Ressourcen sinnvoller einzusetzen. In der Steuerungs-Software wird festgelegt, welche Daten weitergegeben werden. Am Connector sind keine projektspezifischen Änderungen vorzunehmen. Die Connector-Software dient nur als Gateway. Das vereinfacht Anpassungen, da sich diese in der gewohnten und bekannten Programmier-Software realisieren lassen. Mit dem Query-Tool kann ein SQL-Befehl einfach simuliert und getestet werden, bevor er in der Steuerung implementiert wird.

Viele Steuerungen als Datenlieferant

Jede Steuerung, die über eine TCP/IP-Schnittstelle verfügt, kommt als Datenlieferant in Frage. Derzeit gibt es fertige Bibliotheken für Siemens S7-1500, S7-1200, S7-300 und S7-400, Codesys 2.0 und Codesys 3.0, Beckhoff Twincat 2.0, Beckhoff Twincat 3.0, Rockwell Allen Bradley RSLogix, ABB AC500, Sigmatek Lasal und B&R sowie für Robotersteuerungen, z.B. ABB Rapid, Kuka KRC4 und Stäubli Val3. Die Bibliotheken müssen nur noch ins Projekt eingebunden werden und stehen auf der Homepage zum Download bereit. Auf Basis der vorhandenen Bibliotheken parametrieren Anwender die Datenübertragung schnell mithilfe des Config Tools. Selbstverständlich steht dafür auch der Support des Herstellers zur Verfügung. Der Debugger loggt die Abfragen, wenn sich dieser über TCP/IP mit dem Connector verbindet. Fehlerhafte Anfragen werden im Debugger farblich hervorgehoben. Mit dem Debugger lässt sich auch überprüfen, wann welche Abfragen realisiert worden sind. SQL4automation steht in verschiedenen Versionen zur Verfügung: Die Light-Version ist für eine Steuerung ausgelegt, die Standard-Version für zehn und die Ultimate-Version für mehr als zehn Verbindungen.

Service-Angebote im Sinne von Industrie 4.0

Daten lassen sich zum einen direkt zwischen SPS, Robotersteuerung und Datenbanken austauschen. Darüber hinaus stellt SQL4automation die Daten auch für Cloud-Applikationen, MES-Lösungen und Scada-Systeme zur Verfügung. Bei größeren Anwendungen ist es dabei von Vorteil, einen Zwischenrechner einzusetzen, z.B. einen Hutschienen-PC. Mit den gesammelten Daten haben Spezialisten die Möglichkeit, die Produktionsprozesse weiter zu verbessern. Es können Analysewerkzeuge aus dem Big-Data-Umfeld zum Einsatz kommen, um mögliche Fehler schon im Vorfeld zu erkennen und zu verhindern. Stillstandszeiten lassen sich vermeiden. Maschinenbauer bekommen die Möglichkeit, das Service-Management zu verbessern und für ihre Endkunden neue Service-Angebote in ihr Angebot zu nehmen.

Bewährt in vielen Anwendungen

Die Software-Lösung ist bereits in vielen Anwendungen im Einsatz, z.B. bei Wilhelm Bahmüller Maschinenbau Präzisionswerkzeuge. Für die Faltschachtelklebemaschinen Turbox des Unternehmens sollen die Daten der Steuerung mit möglichst wenig Aufwand für die Betriebsdatenerfassung zur Verfügung gestellt werden. Aus der Maschine kommen fertige verkaufsfertige Schachteln - flach gelegt, transportfähig, fertig gebündelt und palettiert. Das Steuerungskonzept basiert auf dem Elau-System Pacdrive M von Schneider Electric. Ziel war es, alle Produktions- und Maschinendaten in die kundenspezifische Betriebsdatenerfassung zu übernehmen. Hierzu sollen die entsprechenden Steuerungsdaten in der Datenbank Firebird hinterlegt werden. Der SQL4automation Connector verbindet die Steuerung komfortabel über Ethernet mit der Datenbank des BDE-Systems. Die gesammelten Informationen lassen sich unternehmensweit nutzen. Bei Bahmüller hat der Connector den Aufwand erheblich reduziert. Außerdem unterstützt er die hohe Flexibilität der Maschinen, sodass der Maschinenhersteller für alle Anwendungen maßgeschneiderte Systemlösungen anbieten kann.