07.10.2020

Steuerung für kleine und mittlere Automatisierungsaufgaben

Autark und modular

Standalone-Steuerungen erfüllen eigenständig ihre Aufgaben und bieten dadurch in vielen Anwendungen Vorteile gegenüber zentralen Lösungen: Sie reduzieren den anlagenweiten Datenverkehr, sind unempfindlich gegenüber Störungen im Netzwerk, erleichtern die Fehlersuche und lassen sich sehr gut mit manuellen Prozessen kombinieren. Gerade hier werden neue flexible Plug&Play-Steuerungskonzepte benötigt, die sich ohne großen Aufwand auf die jeweilige Applikation einstellen lassen. Die SPS u-control web von Weidmüller vereinfacht als offene, webbasierte Steuerung den Programmierprozess, integriert Echtzeitautomatisierung sowie IoT-Kommunikation und bietet sich somit als Schnittstelle zwischen den Welten von IT und OT an.


Die webbasierte Steuerung u-control web ist für kleine und mittlere Automatisierungsaufgaben konzipiert.
Bild: Weidmüller GmbH & Co. KG

Die Web-Anbindung der Steuerung ermöglicht es von jedem Standort, mit jedem Endgerät, unabhängig vom Betriebssystem auf Maschinen zuzugreifen. Diese Unabhängigkeit wird durch die Verlagerung der Software vom PC auf die Steuerung sowie durch die Nutzung offener Web-Technologien erreicht. Mit HTML5, CSS3 und JavaScript lässt sich jede Anlage unabhängig vom Betriebssystem überwachen und programmieren. Der Webserver ist bereits installiert, inklusive der Software u-create web, die verschiedene Softwaremodule integriert: wie die SPS-Entwicklungsumgebung, die Entwicklungssoftware Node-Red und einen OPC-UA-Server. Durch die auf der SPS integrierten Software wird kein zusätzlicher Rechner benötigt, lediglich ein Display mit Webbrowser. Gleichfalls benötigt der Anwender keine zusätzlichen Entwicklungs-Tools oder Wartungsverträge. Das spart dauerhaft Kosten.

Webbasiertes Engineering und Visualisierung

Die integrierte, webbasierte Engineering-Software für Konfiguration, Systemparametrierung und Programmierung basiert auf der IEC61131-3. Dabei sind die Strukturen und Befehle in der Automatisierungs-Community bekannt und können sofort angewendet werden. Diese offenen Standards werden durch die Anwender weiter gepusht und entwickeln sich dadurch schnell weiter. Die Programmierung samt webbasierter Visualisierung und Bedienung funktioniert mit u-control web einfach und effizient. Doch das reicht heute nicht mehr aus. Wo es früher primär darum ging, dass die Anlage funktioniert und produziert, spielen heute noch ganz andere Gesichtspunkte eine Rolle: Es geht um mehr Effizienz in allen Prozessen. Dazu gehören nicht nur die Produktion an sich, sondern auch Bereiche wie Planung, Instandhaltung und Prozessoptimierung. Zudem wird es immer wichtiger, die Produktion flexibel zu gestalten, um kundenspezifisch und kostendeckend produzieren zu können, bis hin zu Losgröße eins. Das bedingt Datenanalyse und stetiger Überwachung des Produktionsprozesses. Die dafür benötigten Daten liegen meist schon vor, doch der Mehrwert wird noch selten erschlossen. Denn konkreten Nutzen liefern die gesammelten Informationen erst, wenn sie logisch verknüpft und intelligent ausgewertet werden. Dazu müssen die Maschinen und Anlagen nicht nur untereinander, sondern auch online vernetzt sein. Durch die Anbindung der Weidmüller-Steuerung an das IoT können die Daten nun nicht nur erfasst, vorverarbeitet und verschickt, sondern schlussendlich auch analysiert werden. So bilden die generierten Daten auch eine Basis für moderne Predictive-Maintenance-Ansätze.

Einfache Programmierung mit Node-Red

Auch für die Anbindung an das IIoT setzt Weidmüller auf bekannte Technologien, wie die IoT-Entwicklungsplattform Node-Red. Sie bietet eine Möglichkeit, um Daten aus der Steuerung in eine Cloud zu transportieren und IoT-Anwendungen mit einem Baukastensystem umzusetzen. Die Programmierung erfolgt über einzelne Funktionsbausteine (Nodes). Sie werden einfach durch das Ziehen von Verbindungen kontaktiert. Eine Vielzahl an mitgelieferten und frei verfügbaren Nodes deckt gängige Dienste und Technologien ab. Dabei bietet vor allem die Offenheit und die Möglichkeit, den Bibliotheksumfang selbst zu erweitern, eine hohe Flexibilität, um Daten zu verarbeiten und an die gewünschte Stelle weiterzuleiten. So lässt sich z.B. eine Temperaturüberwachung durch die einfache Kombination von Nodes programmieren, inklusive folgender Aktionen. Das kann etwa eine E-Mail sein, die bei der Überschreitung eines Grenzwerts an einen Servicetechniker rausgeht.

SPS-Entwicklungsumgebung

Für die Programmierung der Steuerung u-control ist kein Spezialwissen erforderlich, denn die Programmierung mit Funktionsblöcken ist auch für wenig erfahrene Entwickler einfach anzuwenden. Durch die intuitive Bedienung sind kleinere Programmieraufgaben wie eine Temperaturregelung oder eine Heizungssteuerung in wenigen Minuten aufgesetzt. Dabei helfen verständliche Fehlermeldungen sowie klare Statusmeldungen oder die Anzeige von aktuellen Messdaten zur Systemlaufzeit. Zudem integriert die SPS einen benutzerfreundlichen Designer für die Anzeige- und Bedienungsoberfläche. Damit lassen sich verschiedene Elemente, wie alphanumerische Pegelanzeige oder eine LED Anzeige, einfach mit wechselnden Farben auf der Oberfläche anordnen, anschließend mit der gewünschten Variablen verknüpfen und die Visualisierung erstellen. Nach der Fertigstellung lässt sich über die Ethernet-Schnittstelle jedes beliebige Anzeigegerät mit integriertem Browser anschließen, um auf der Steuerung die entwickelte Oberfläche darzustellen.

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OPC UA und Fernzugriff

OPC UA entwickelt sich kontinuierlich zu einem weiteren Kommunikationsstandard. Wobei ein besonderes Augenmerk auf Funktionen wie Datenerfassung, Alarme oder Statusmeldungen gelegt wird. Die Steuerung u-control web integriert bereits den OPC-UA-Server, mit dem sich Daten in die vertikalen Ebenen, also Machine to Scada, MES oder ERP, aber auch in die horizontalen Ebenen, also M2M, übertragen lassen. Neben dem bereits implementierten Entwicklungs-Tool Node-Red und dem OPC UA Server hat Weidmüller auch den u-link Remote Access Service für sicheren Fernzugriff integriert. Eine große Herausforderung für jeden Servicetechniker ist es, nach wie vor, systemrelevante Daten der Maschine oder Anlage in der richtigen Form zu erhalten. In Kombination ermöglichen u-control web und der u-link Remote Access Service jederzeit einen schnellen und effizienten Zugriff auf Maschinen und Anlagen von jedem Endgerät aus. Damit wird ein sicherer Zugriff auf die Konfiguration sowie Parametereinstellungen der Anlagensteuerung und anderer Geräte für Wartung und Service garantiert. Weidmüller bietet mit dem u-link Remote Access Service eine intuitiv bedienbare Zugriffsmöglichkeit, die dem Techniker den abgesicherten Zugriff auf seine Systeme erlaubt. Dabei hilft ihm unter anderem ein effizientes Device-Management, die Übersicht auf seinen Anlagen zu behalten. Alle Ethernet-Router von Weidmüller sind aus dem Stand heraus u-link-fähig. Doch auch Router von Drittanbietern sind kein Problem. Auf der u-control web ist ebenfalls standardmäßig der u-link Remote Access Service installiert. Die Verbindung ist daher stets sicher!

IoT ist kein Selbstzweck

Der Weg ins Industrial IoT muss nicht kompliziert sein. Egal, ob ein Zugang zu wertvollen Daten benötigt wird oder neue, datenbezogene Services generiert werden sollen, Weidmüller bietet Komponenten und Services für den einfachen Zugang ins Industrial IoT. Die Steuerung u-control web ist dabei Teil des zukunftsorientierten und abgestimmten IoT-fähigen Portfolios von Weidmüller. Es zielt mit dem Claim "from data to value" sowohl auf Greenfield- als auch für Brownfield-Applikationen ab. Die Lösungen aus den Bereichen Datenerfassung, -vorverarbeitung und -kommunikation bilden dabei die Infrastruktur, um darauf aufbauend die logische Verknüpfung und Auswertung der gesammelten Informationen - die Datenanalyse - aufzusetzen. Digitalisierung ist natürlich kein Selbstzweck. Die Mehrwerte erschließen sich im konkreten Anwendungsfall: Ob es um die Sicherstellung der Verfügbarkeit mit Condition Monitoring geht, den effizienteren Einsatz von Servicetechnikern durch Remote Maintenance oder neue Geschäftsmodelle durch den Einsatz künstlicher Intelligenz.

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