Ins Netz gegangen: Subnetze in Feldbus- und Ethernet-Strukturen

Als die alternativen Telekommunikationsanbieter nach der Liberalisierung des Telefonmarkts damit begannen, die Kunden der Telekom mit eigenen Angeboten zu umwerben, wurde der Begriff \’letzte Meile\‘ zum geflügelten Wort. Während der Aufbau eines Backbone-Netzes für die Anbieter noch vergleichsweise einfach zu realisieren war, warteten auf dem Weg von der Vermittlungsstelle zur Anschlussdose des Kunden – eben auf der letzten Meile – die größten Herausforderungen. Ähnlichen Herausforderungen sieht sich auch der Automatisierer gegenüber, der seine letzte Meile – in diesem Fall die Verbindung zu den Sensoren und Aktoren – effizient überwinden muss. Als Sensor-, Feldbus-, Interface- und Anschlusstechnikanbieter hat Turck in den für die letzte Meile relevanten Bereichen den Lösungsgedanken im Fokus, wie auch das RFID-System BL ident oder die CoDeSys-programmierbaren Gateways für die Remote-I/O-Systeme BL67 und BL20 – quasi eine kompakte Steuerungslösung – zeigen, die bereits seit längerem im Portfolio sind. Devicenet-Master Unter dem Oberbegriff BL remote bietet Turck jetzt Lösungen an, mit denen sich die Subnetze zur Sensor-/Aktor-Kommunikation in übergeordnete Feldbusstrukturen integrieren lassen. Als erstes Mitglied dieser Produktfamilie präsentiert Turck einen Devicenet-Master, sowohl als Blockmodul als auch in Form eines Gateways für das BL67-System. Auch für weitere Subnetz-Typen, die bei der Vernetzung der letzten Meile häufig anzutreffen sind, zeigt das Unternehmen erste Lösungen: So ist u.a. ein CANopen-Master in Form eines BL67-Moduls erhältlich, über das sich Ventilinseln anschließen lassen. Auch eine SmartWire-Anbindung für das Schaltschrank-Remote-I/O-System BL20 ist verfügbar. Bei SmartWire handelt es sich um ein Subnetz, dass vor allem bei Motorstartern Verwendung findet. Letztlich ist auch der IO-Link-Standard nichts anderes als ein Subnetz zur Sensor-/Aktor-Kommunikation, das über BL remote integrierbar sein wird. Der Devicenet-Master findet vor allem bei Lösungen zur dezentralen Steuerung Anwendung. Mit ihm ist es möglich, unterschiedliche Geräte – auch von fremden Herstellern – über die BL-remote-Gateways an die Remote-I/O-Stationen anzuschließen und in die Automatisierungsarchitektur einzubinden. Während zur Lösung einer Applikation bisher nur die verfügbaren IO-Module genutzt werden konnten, lassen sich mit dem Devicenet-Master auch Signale von weiteren Geräten wie Barcode-Lesern, Ventilbaugruppen oder Umrichtern nutzen. Mit dem integrierten Devicenet-Master kann unterhalb von BL67 ein Subnetz diese Signale einsammeln und dem Steuerungsprozess zuführen. Durch die Vielzahl unterschiedlicher digitaler und analoger Signalformen, diverser Technologie- und Schnittstellenmodule sowie zusätzlicher Diagnose- und Parametriermöglichkeiten lassen sich viele Anforderungen indus­trieller Devicenet-Applikationen mit Turck-Komponenten abdecken. Darüber hinaus lassen sich weitere Feldgeräte – auch anderer Hersteller – integrieren, sofern sie über einen Devicenet-Anschluss verfügen. Damit kann der Anwender viele Signalformen und viele Feldgeräte an das Blockmodul bzw. das BL67-Gateway anschließen. Flexibilität für Roboter Eine weitere Applikation, in der das BL-remote-Konzept – hier in der Ausprägung Devicenet-Master – Vorteile bietet, ist die Integration in Roboter für den Automobilbau. In diesem Bereich wird verstärkt Ethernet statt der klassischen Feldbusse eingesetzt. Je nach Automobilhersteller kommt dabei Profinet oder Ethernet/IP zum Einsatz. Doch beide Systeme stoßen bei Robotern mit Wechselwerkzeugen an ihre Grenzen: Hier spielt die Hochlaufzeit einer Buskomponente eine große Rolle. Bei Interbus, Devicenet oder Profibus liegt sie bei gerade einmal wenigen 10ms. Bei Profinet oder Ethernet/IP werden 500ms leicht erreicht oder überschritten. Bei der in der Automobilindustrie erforderlichen Taktzeit kann das bedeuten, mehr Roboter einsetzen zu müssen. Damit steigen die Kosten einer derartigen Produktionsanlage nachhaltig. Mit dem BL-remote-Devicenet-Master kann der Roboter wie gehabt intern mit einer sogenannten Multibusleitung bis hinauf zum Werkzeug ausgerüstet werden. Das zugrunde liegende Multibussystem hatte Turck vor drei Jahren in Zusammenarbeit mit dem Roboterhersteller Kuka und dem Kabelanbieter E&E auf Betreiben von Daimler entwickelt. Damit konnten die Schlauchpakete eines Roboters vereinheitlicht werden – ganz gleich ob Interbus, Profibus oder Devicenet im Roboter eingesetzt werden sollte. Ein Multibuskabel versorgt dabei den Roboter und seine Werkzeuge nicht nur mit Spannung, sondern führt auch alle Datenleitungen für die verschiedenen Busse mit sich. Turck entwickelte dazu eine Feldbusstation mit zwölf Ein- und vier Ausgängen, an die das Multibuskabel über einen M23-Stecker angeschlossen wird. Ein elektronischer Bus-Abschlusswiderstand, der erstmals in den Multibusmodulen zum Einsatz kam, ermöglichte einen Werkzeugwechsel mit unterschiedlichen E/A-Belegungen. Für Einsätze in Schweißrobotern realisieren die Feldbusstationen zudem den Anschluss des analogen KSR-Signals (Konstantstromregelung), das zur Überwachung der Schweißqualität dient. Das System kann mit dem Devicenet-Master beibehalten werden, auch wenn die Anlage ansonsten mit Profinet oder Ethernet/IP vernetzt wird. Dazu wird am Robotersockel eine kompakte Ethernet-Station mit dem Devicenet-Master als Gateway zum Roboterbus installiert. Er sorgt dann für die Anbindung nach oben an Profinet oder Ethernet/IP. Die SPS bzw. Robotersteuerung erhält die Nutzdaten und Diagnosen des gesamten Roboters damit gebündelt über die neuen Ethernet- Protokolle, während die Ankoppelzeiten innerhalb des Roboters unverändert klein bleiben. Vorteile für Prozessautomation Neben dem Robotereinsatz in der Automobilproduktion sind weitere Anwendungsfälle denkbar, in denen über den BL-remote-Devicenet-Master einzelne Komponenten zu einer Gesamtlösung verbunden werden können. Ein Beispiel sind die Turck-Doppelsensoren, die in der Prozessautomation zur Stellungsrückmeldung von Klappen und Kugelhähnen in großer Zahl zum Einsatz kommen. In enger Zusammenarbeit mit Kunden hat Turck eine Variante seiner Doppelsensoren entwickelt, die mit Devicenet-Anschlüssen ausgestattet ist. So lassen sich ganze Batterien von Ventilen, wie sie beispielsweise in Pharma-Applikationen nicht selten sind, mithilfe vereinfachter Busverkabelung abfragen und ansteuern. Mit BL remote und dem Device­net-Master stehen dem Anwender Komponenten vom Sensor über die Busleitung und den Devicenet-Master bis hin zur Wartungs- und Instandhaltungs-Software zur Verfügung. Auch die Realisierung einer Steuerungsaufgabe wäre möglich, indem das Sys­tem um ein programmierbares Gateway ergänzt wird. Nach oben hin – also ab dem Devicenet-Master – ist die Applikation offen für unterschiedliche Bussysteme, auch für Ethernet-Protokolle, die in der Prozessautomation immer weiter Verbreitung finden. Fazit Mit BL remote können verschiedene Subnetze wie Devicenet, CANopen, SmartWire oder IO-Link über Feldbus und Ethernet in moderne Automatisierungsarchitekturen eingekoppelt werden. Bei Bedarf hat der Anwender zudem die Möglichkeit, Komponenten anderer Hersteller einzubinden und zu einer Gesamtlösung zusammenzufügen.