SPS Auf welche Trends SPS-Anbieter setzen

Was die aktuellen Anforderungen an Steuerungssyteme angeht, sind sich die meisten Hersteller einig. Unterschiede gibt es jedoch bei Interpretation und Umsetzung in zukünftige Lösungen.

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Heidrive GmbH

Lenord, Bauer & Co. GmbH

TURCK GmbH

Jetter AG

Mitsubishi Electric Europe B.V. Factory Automation

Die Produktivität moderner Maschinen und Anlagen steigt, Betriebs- und Produktionskosten sollen das aber auf gar keinen Fall. Vor dem Hintergrund kurzer Produktlebenszyklen, flexibler Produktionsmengen und hoher Produktvielfalt muss die Steuerungstechnik schnelle Zustandswechsel möglich machen. Darüber hinaus sollte sie sich einfach an das Produktionsnetzwerk anbinden lassen und mit anderen Steuerungen kommunizieren.

„Auch der Trend des Consumer-Marktes, immer mehr IT-Funktionen in einem Gerät zu vereinen, wird die Automatisierung prägen“, prognostiziert Holger Meyer, bei Phoenix Contact Produktmanager für Steuerungstechnik. Als aktuelles Beispiel Meyer die via Ethernet vernetzten Produktionsmaschinen, die an übergeordnete SCADA- oder ERP-Systeme angebunden sind.

Dies steigert die Attraktivität der SPS als zentrale Anlagensteuerung für Anwender, die moderne IT-Merkmale und –Umgebungen bevorzugen. „Dieser Trend wird sich durch die Integration funkbasierter Übertragungsverfahren wie WLAN und Bluetooth in die Steuerungen oder die Verwendung von Mobilfunknetzen verstärken“, prognositiziert der Produktmanager.

Verstärkte Nachfrage nach Klein- und Kleinststeuerungen

Darüber hinaus wird die SPS immer leistungsfähiger, so dass sich die Funktionalität und Kommunikationsfähigkeit kleiner Steuerungen weiter steigern lässt. Auf diese Weise können sie für Anwendungen eingesetzt werden, für die eine SPS-Lösung vor wenigen Jahren nicht nur aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten undenkbar waren. „Es ist also mit einer verstärkten Nachfrage bei Klein- und Kleinststeuerungen zu rechnen“, schlußfolgert Meyer bei Phoenix Contact.

Entsprechend hat das Unternehmen auch seine Produktstrategie ausgerichtet. Die in verschiedenen Leistungsklassen erhältlichen hutschienenmontablen und PC-basierten Steuerungen von Phoenix Contact setzen die beschriebenen Anforderungen bereits heute um.

Ein integrierter Ethernet-Port gehört selbst in der untersten Leistungsklasse ebenso zur Grundausstattung wie ein FTP- und Webserver, die OPC-Funktionalität sowie ein vollwertiger Feldbusmaster. Als integraler Bestandteil der Automatisierungslösung IT-powered Automation nutzen die Steuerungen alle Vorteile der Ethernet-Kommunikation. Für die Anbindung an ERP-Systeme werden beispielsweise offene TCP- und UDP-Bausteine angeboten, mit denen sich Protokolle wie Modbus TCP oder BACNet abbilden lassen, da jeder Ethernet-Port adressiert werden kann.

Aufsetzend auf den Protokollen stellen weitere Bausteine Funktionen für die Kommunikation mit Datenbank-Managementsystemen (DBMS) zur Verfügung. Die Bausteine kommunizieren direkt mit dem DBMS, so dass SQL-Kommandos von der Steuerung abgesetzt und somit beliebige Daten in Tabellenform ausgetauscht werden können. Auf diese Weise lassen sich die SPSen wie „normale“ User direkt im DBMS verwalten. Eine zusätzliche Treiberschicht als Verbindung zwischen IT- und E/A-Ebene entfällt.

Als Kleinsteuerung verfügt der ILC 150 GSM/GPRS bereits über ein GSM-Modem, so dass auf ein kostspieliges externes Erweiterungsgerät verzichtet werden kann. Weitere Firmware-Funktionalitäten werden den Bedienkomfort nochmals erhöhen. Die Integration von IT-Funktionalitäten in die Steuerungstechnik sorgt damit für einen durchgängigen und schnellen Informationsfluss über alle Unternehmensebenen.

Durchgängiger Informationsfluss von der Produktion bis ins Management

Bei Mitsubishi liegt der Schwerpunkt auf einem flexiblen Konzept, das einen durchgängigen Informationsfluss von der Produktions- bis in die Managementebene bietet, um so eine höchstmögliche Transparenz in der Produktion zu gewährleisten. „Ein solches Konzept darf jedoch keinen negativen Einfluss auf die Leistung innerhalb der Steuerungsebene haben“, warnt Stefan Knauf, bei Mitsubishi Electric Produktmanager Modulare Steuerungen. „Daher bedarf es integrierter Lösungen“.

Mit der iQ Plattform führt Mitsubishi Electric dieses Jahr in Europa ein integriertes Steuerungskonzept für die Fertigungsindustrie ein, das alle Produktionsprozesse auf einer Plattform zusammenfasst. Die Plattform integriert vier unterschiedliche Steuerungstypen (SPS, Motion Controller, CNC- und Robotersteuerung) auf einem leistungsfähigen Rückwandbus, die über einen gemeinsamen Speicherbereich in Echtzeit miteinander kommunizieren können.

„Die nahtlose Integration der Komponenten bringt gegenüber herkömmlichen Automatisierungslösungen mit separaten, über Netzwerk verbundenen Steuerungen verschiedener Hersteller erhebliche Vorteile“, erklärt Knauf. Die einheitliche Technologie verkürzt Planung, Installation und Inbetriebnahme, erleichtert die Diagnose und Wartung, reduziert den Schulungsaufwand und unterstützt zudem flexible Anlagenkonzepte und spätere Umbauten.

Doch die nahtlose Kommunikation endet nicht in der Produktion. Als Bestandteil des e-F@actory-Konzeptes von Mitsubishi Electric ermöglicht die Plattform über das ebenfalls integrierte MES-Interface die vollständige Transparenz von Produktionsprozessen bis in die Managementebene. Anwender profitieren damit von einer Komplettlösung, die sie zur maßgeschneiderten Automation von Einzelanlagen oder von komplexen Fertigungslinien einsetzen können.

Datenmengen und Datentypen haben sich geändert

Für Andreas Kraut, Vorstand Technologie & Vertrieb bei der Jetter AG, ist vor allem wichtig: „Nicht nur die Datenmenge, auch und vor allem die Datentypen und Algorithmen unterscheiden sich heute grundsätzlich von denen aus den Anfängen der SPS“.

Damals, erklärt Kraut, ging es nahezu ausschließlich darum, analoge und digitale Eingänge und Ausgänge zu verarbeiten. Entsprechend sind die (nunmehr genormten) Sprachen ausgefallen. Aber, so Kraut, „heute sind viele andere Datentypen und Strategien gefordert“. Dazu gehören Stringverarbeitung, Kommunikation über verschiedene Medien, Ausnahmebehandlung komplex verlaufender Programmstrukturen oder auch Bewegungssteuerungen mit nicht trivialer Mathematik als Basis.

Kraut folgert daraus: „Die große Herausforderung für die Steuerungsanbieter liegt in der Software“. Kontinuierlich steigende Prozessorleistung macht die Lösung immer umfangreicherer Problemstellungen möglich.

Gleichzeitig muss das Gerät heute auch Datenaufzeichnungsfunktionen, Qualitätskontrolle oder Fernwartung leisten. Der Programmumfang gegenüber derselben Aufgabenstellung vor 15 Jahren ist also um ein Vielfaches gestiegen. Aber: Weil die Hardware heute leistungsfähig genug ist, gehen viele davon aus, dass die Programmiermethoden von vor 15 Jahren ebenfalls tauglich wären. „Sie sind es nicht“, warnt Andreas Kraut. „Sie führen nur zu Unübersichtlichkeit und Fehlern sowie zu unnötig langen Inbetriebnahmezeiten“.

Kraut weist noch auf einen weiteren Trend hin: Auch die Bedienung einer Maschine erfolgt heutzutage nicht mehr über ein kleines textbasiertes Bediengerät, sondern über ein grafische Terminal. Die Folge: komplexere Applikationserstellung mit mehrsprachiger Bedienerführung.

Eine mächtige Programmiersprache für alles

Jetter begegnet diesen Anforderungen mit einem integrierten Programmierwerkzeug, das dem Anwender erlaubt, alle notwendigen Datenverknüpfungen und Maschinenabläufe in einer mächtigen Programmiersprache (STX) zu formulieren. So sind beispielsweise Befehle zum Steuern von Bewegungen - bei Jetter seit jeher Standard - in die Programmiersprache integriert.

„Wir versuchen aber nicht, die Probleme von morgen mit dem genormten Sprachumfang der 80er Jahre zu lösen“, betont Andreas Kraus. Stattdessen habe Jetter aktuelle Sprachelemente der modernen IT-Technologie in die Echtzeitwelt integriert, wie das TRY .. CATCH Ausnahmebehandlungssystem, die Möglichkeit zur objektorientierten Programmierung und die Versionsverwaltung der Applikationssoftware. Das sind Beispiele für Technologien, die sich in der IT-Softwarewelt bewährt haben und die Jetter nun dem Steuerungsprogrammierer zur Verfügung stellt.

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