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Interoperabilität und Visualisierung
Neue Anforderungen für die SPS
Rasant wachsende Datenmengen, zunehmende Vernetzung, M2M-Kommunikation: Mit den gegenwärtigen Trends wachsen die Anforderungen, die der Maschinen- und Anlagenbau an moderne SPS-Systeme stellt. Neben möglichst hohen Signalgeschwindigkeiten stehen dabei vor allem die Themen Visualisierung und Interoperabilität im Mittelpunkt.
 Die Glasfront moderner Master-Terminals erinnert an Endgeräte aus dem Consumer-Bereich und sorgt so für ein hohes Maß an Usability.
Die Glasfront moderner Master-Terminals erinnert an Endgeräte aus dem Consumer-Bereich und sorgt so für ein hohes Maß an Usability. Bild: SABO Elektronik GmbH

Eine sich selbst organisierende Produktion: Das ist das zentrale Ziel von Industrie 4.0. Für dieses ambitionierte Vorhaben ist nicht zuletzt eine reibungslose Kommunikation zwischen Mensch und Maschine sowie zwischen den Maschinen untereinander erforderlich. Relevante Informationen sollen in Echtzeit bereitgestellt und unmittelbar genutzt werden. Das wiederum ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung der Prozesse sowie eine hochgradig individuelle Fertigung. Doch so verheißungsvoll die Vorteile der vollständig vernetzten Industrie auch sind, so bringen sie zugleich vielfältige neue Anforderungen für die Entwicklung zukunftsfähiger Steuerungssysteme mit sich.

 Die rückseitige Ausstattung der Master-Terminals ermöglicht eine individuelle Anpassung.
Die rückseitige Ausstattung der Master-Terminals ermöglicht eine individuelle Anpassung.Bild: SABO Elektronik GmbH

Wandel fordert neue Lösungen

Maschinen- und Anlagenbauer müssen ihr Portfolio angesichts des rasanten Fortschritts ständig neuen Rahmenbedingungen, veränderten Prozessen und technologischen Entwicklungen anpassen. So sind z.B. für die Überwachung einer Produktionsanlage heute nur noch wenige Mitarbeiter nötig, die einzelne Produktionsschritte im Blick behalten, da die Maschinen in vielen Bereichen direkt miteinander kommunizieren und die Steuerung automatisch auf sich verändernde Umstände anpassen können. Statt vieler Mitarbeiter, die über die ganze Anlage verteilt sind, ist nur noch ein Mitarbeiter am Master-Terminal nötig. Er überwacht die gesamte Maschine. Dem können Unternehmen nur mit neuen Hardware- und Softwarelösungen gerecht werden, die auf die digitale Vernetzung ausgerichtet sind, denn nur damit ist es möglich, die komplette Anlage über ein einziges Master-Terminal darzustellen.

 Alle Messdaten kommen auf den mechanisch äußerst robusten Master-Terminals zusammen und werden dort ausgewertet.
Alle Messdaten kommen auf den mechanisch äußerst robusten Master-Terminals zusammen und werden dort ausgewertet. Bild: SABO Elektronik GmbH

Erhöhte Anforderungen an Bussysteme

Leistungsfähige Bussysteme sind eine zentrale Voraussetzung für die reibungslose M2M-Kommunikation. Sie ermöglichen den permanenten Informationsaustausch und somit die maschinelle Produktionssteuerung, etwa infolge der kontinuierlichen Verarbeitung und Analyse von Mess- und Sensordaten aus verschiedenen Produktionsschritten. Aus den Ergebnissen folgen unmittelbar neue Steuerungsanweisungen. Diese Kommunikation der Maschinen untereinander führt dazu, dass immer größere Datenmengen in immer kürzerer Zeit übertragen werden müssen. Ähnliches gilt, wenn eine Maschine aufgrund der Messdaten z.B. erkennt, dass das Produktionsmaterial knapp wird und automatisiert eine Nachbestellung vornimmt oder vor Problemen warnt und somit Folgeschäden vermeidet. Für all diese Funktionen ist eine besonders hohe Signalgeschwindigkeit unverzichtbar. Nicht zuletzt müssen Bussysteme elektrisch und mechanisch äußerst robust sein. Schließlich befinden sich die Komponenten stets in einer industriellen Umgebung, wo sie verschiedensten äußeren Einflüssen ausgesetzt sind. Auch unter diesen Umständen muss absolute Zuverlässigkeit gewährleistet sein.

OPC UA für die M2M-Kommunikation

Je größer eine Anlage, desto mehr Komponenten und Maschinenteile müssen miteinander kommunizieren. Damit dies gelingt, sollten möglichst alle Komponenten OPC UA entsprechen. Der branchenübergreifende und einheitliche Datenstandard bildet eine wichtige Grundlage für eine standardisierte und sichere M2MKommunikation – vom Feldgerät bis in die Cloud. Über entsprechende Schnittstellen liefern einzelnen Maschinenteile ihre Daten zudem an das Master-Terminal, wo eine zentrale Überwachung sowie Analyse und Auswertung möglich sein muss. Doch OPC UA hat noch weit mehr Vorteile, von denen Maschinen- und Anlagenbauer profitieren. So ist mit dem Standard Interoperabilität möglich, und zwar zwischen Komponenten und Produkten unterschiedlicher Hersteller. Wenn alle Komponenten die gleiche Sprache sprechen, können auch die Schnittstellen einheitlich sein und ein reibungsloser sowie schneller Zugriff auf alle Daten und Anwendungen ist stets möglich. Dann braucht es z.B. keine spezielle Schnittstelle, um Temperaturdaten auszulesen. Zudem gewinnen die Anwendungen selbst an Leistungsfähigkeit, da umfangreiche Datenanalysen möglich werden, die helfen, die Produktivität einer Anlage zu steigern.

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