Automatisierung kleiner und mittelgroßer Maschinen

Die Leistungsfähigkeit von Steuerungen – und hier insbesondere von ­Kleinsteuerungen – bemisst sich nicht mehr nur nach der abgearbeiteten Befehlsmenge pro Millisekunde. Wichtiger sind heute eine uneingeschränkte Kommunikationsfähigkeit sowie die Kompatibilität mit den aus der IT-Welt bekannten Übertragungsprotokollen. Der Datenaustausch via Ethernet mittels TCP/IP oder UDP wird vom Anwender als selbstverständlich angesehen. Kleinsteuerungen sollen darüber hinaus selbständig E-Mail versenden sowie sich in Netzwerke mit automatischer Konfiguration einbinden lassen und zentrale Netzwerkmanagement-Funktionen unterstützen. Als ebenso wichtig wird die Möglichkeit der zentralen Verwaltung von Programmen, Dateien und Rezepturen erachtet. Oftmals müssen Daten direkt an eine Datenbank weitergeleitet oder aus ihr hochgeladen werden. Immer dann, wenn in der Anwendung aus Gründen der Rückverfolgbarkeit die Uhrzeit eine Rolle spielt, sind Zeitsynchronisations-Mechanismen unabdingbar. Und schließlich sollen auch Funktionseinheiten, die sich nicht über die Telefon- oder Datenleitung in das Unternehmensnetzwerk integrieren lassen, per überall verfügbarer Mobilfunk-Kommunikation Daten austauschen können. Solch umfangreich ausgestattete Automatisierungslösungen sind nicht mehr nur im High-End-Segment zu finden. Phoenix Contact hat auf der Basis seiner ILC 1xx-Reihe das 100er-Automatisierungssystem zusammengestellt, das diese Funktionen auch in kleinen und mittleren Anwendungen ermöglicht. Das 100er-System Aufgrund seiner Kostenstruktur bietet sich das 100er-System insbesondere zur Automatisierung kleiner und mittelgroßer Maschinen an. Dazu stellt das System alle notwendigen Komponenten zur Verfügung, die so aufeinander abgestimmt sind, dass sie sich einfach kombinieren und bei Bedarf auswechseln lassen (Bild 2). Steuerungsbasis ILC 1xx Als Kernelement der Lösung fungieren die Inline Controller der ILC 1xx-Reihe. Ob als Basis-Variante, Standard-SPS, mit erweitertem Speicher, integriertem GSM-Modem oder zusätzlichem Ethernet-Port – die Kleinsteuerungen ILC 1xx erweisen sich auch aufgrund ihrer Bearbeitungsgeschwindigkeit von 90µs pro 1.000 Anweisungen (Bit-Datentypen) als ausgesprochen leistungsfähig. Jedes Gerät hat eine Interbus- und mindestens eine Ethernet-Schnittstelle on board. Ein Programm- und Datenspeicher von 192 bis 512kByte, 8kByte remanenter Speicher sowie acht direkte Ein- und vier direkte Ausgänge, die sich auf bis zu 2.048 E/A-Punkte erweitern lassen, ermöglichen eine wirtschaftliche Automatisierung der jeweiligen Anwendung. Feingranular erweiterbar Die Steuerungen können durch einfaches Anreihen der E/A-Module des Inline-Installationsbaukastens in Schutzart IP20 erweitert werden, so dass in der Maschine alle relevanten Sensoren und Aktoren einsetzbar sind. Das Prinzip \’Stecken statt Verdrahten\‘ vereinfacht den Aufbau der Stationen und reduziert zudem die Installationszeit. Dank der feinen Granularität der Inline-Module lässt sich die Automatisierungslösung kostengünstig umsetzen, denn es müssen nur die tatsächlich benötigten Funktionen erworben werden. In einer leistungsfähigen Maschinen-Anwendung sind Positionen, Materiallängen, Temperaturen und Stückzahlen präzise zu erfassen. Darüber hinaus müssen Informationen über Durchflussmengen, Füllstände oder Gewichte abrufbar sein. Zur Realisierung dieser Aufgaben beinhaltet das Steuerungssystem der 100er-Klasse zahlreiche Inline-Funktionsklemmen. Auch E/A-Komponenten in IP67-Schutzart stehen dem 100er-System offen. Diese können auch in schwierigen Umgebungen vor Ort an der Maschine verbaut werden, sodaß Schaltschrankplatz eingespart werden kann. Erstellung eines Steuerungsprogramms Die Programmiersoftware unterstützt ebenfalls den einfachen Einstieg in die Automation. Mit PC Worx Express steht eine kostenfreie Entwicklungsumgebung mit reduzierter Komplexität zur Verfügung. Eine speziell auf Erstanwender optimierte Bedienung erlaubt die intuitive Erstellung der Steuerungsprogramme in den Programmiersprachen Kontaktplan (KOP/LD) und Strukturierter Text (ST). Weitere Eigenschaften sind umfangreichen Diagnosefunktionen sowie die Darstellung in deutscher oder englischer Landessprache (Bild 3). Über kostenlos erhältliche Funktionsbausteine und Treiber können alle Funktionsmodule des Inline-Systems komfortabel in das Programm der Kleinsteuerungen eingebunden werden. Visualisierungsseiten Heute kommt keine Maschine ohne Bediener-Schnittstelle aus. Damit das Interface bezahlbar bleibt, setzt das Steuerungssystem der 100er-Klasse auf Web-basierte Lösungen. Zu diesem Zweck enthalten alle Kleinsteuerungen einen Webserver, sodass der Anwender mit der Software WebVisit kostengünstig Visualisierungsseiten aufbauen und in der Steuerung hinterlegen kann. Verfügt der Industrie-PC oder das Web-Panel mit Touch-Funktion über einen Standard-Browser, lassen sich die Seiten zur Maschinenbedienung sowie zur Fernüberwachung einfach aufrufen. Eine für kleine Applikationen oft unverhältnismäßig teure Visualisierungssoftware ist nicht mehr notwendig. Die Daten werden dabei via Ethernet zwischen der Kleinsteuerung und dem Visualisierungsgerät ausgetauscht (Bild 4). Kommunikation via Ethernet Neben der Steuerung und Bedienung der Anwendung übernehmen die Inline Controller ILC 1xx alle Kommunikationsaufgaben, wobei sich in der industriellen Automation Ethernet als Medium etabliert hat. So ermöglicht ein in die Kleinsteuerung integrierter FTP-Server die Übertragung beliebiger Dateien, während die Verbindung vom SPS-Programm zu den Programmen anderer Ethernet-Teilnehmer über offene TCP/IP- oder UDP/IP-Bausteine hergestellt wird. Spezielle Funktionsbausteine erlauben den Datenaustausch zwischen dem ILC 1xx und einer SQL-/mySQL-Datenbank. Die Controller nutzen die Ethernet-Infrastruktur darüber hinaus zum Versenden von E-Mails, Herunterladen eines neuen Anwendungsprogramms von einem zentralen Server sowie zum Loggen von Daten in Echtzeit. Zur effizienten Verwaltung des Unternehmensnetzwerks unterstützen die Steuerungen der 100er-Leistungsklasse das SNMP-Protokoll (Simple Network Management Protocol). Die Funktion als DHCP-Client (Dynamic Host Configuration Protocol) zwecks automatischer Übernahme von Netzwerk-Einstellungen sowie DNS (Domain Name System) zum Lesen der IP-Adresse eines bekannten Host-Namens runden das Leistungsspektrum ab. Fazit Das Steuerungssystem der 100er-Klasse bieten alles, was man insbesondere für die Automation von kleinen bis mittelgroßen Maschinen benötigt (Bild 5): Die E/As des Inline-Systems, Visualisierung mittels Web-Panels und Kommunikationskomponenten für Interbus, Ethernet usw. Auch ohne umfassende Programmierkenntnisse können Anwender so schnell eine flexible Automatisierungslösung bauen. Kasten 1: Das Kleinsteuerungs-Portfolio im Überblick Die Geräte des umfangreichen Steuerungs-Portfolios von Phoenix Contact stellen mindestens eine Ethernet-Schnittstelle zur Verfügung, über die sich viele der aus der Informations- und Kommunikationstechnik bekannten Protokolle abbilden lassen. In der unteren Leistungsklasse für kleine bis mittlere Steuerungsanforderungen umfasst das Produktspektrum derzeit fünf SPS (Bild 5): – den ILC 130 ETH und den ILC 150 ETH als Basisvariante, wobei beim ILC 130 ETH auf die Erweiterbarkeit durch einen Fernbus verzichtet wurde, – den ILC 155 ETH mit einem größeren Speicher sowie einer Lizenz zur Verwendung der SQL-Bibliothek, – den ILC 150 GSM/GPRS mit eingebautem GSM-Modem zur Kommunikation über die bekannten Mobilfunknetze, – den ILC 170 ETH 2TX mit steckbarem Parametrierungsspeicher in Form einer 256MByte-SD-Karte sowie zwei Ethernet-Ports zur einfacheren Vernetzung.