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Industrie 4.0 Die vernetzte Fabrik ist nicht mehr weit

| Redakteur: Jan Vollmuth

Die Automatisierung kommt den Zielen der selbststeuernden Werkstücke immer näher. Festo trägt mit dem Konzept der Integrated Automation dazu bei, das auf der Automatisierungsplattform CPX basiert.

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Integrated Automation von Festo als Basis der Integrated Industry: Schon heute integriert die Automatisierungsplattform CPX Funktionen wie Diagnose, Condition Monitoring, Safety, elektrische und pneumatische Automatisierungstechnik – auf allen Ebenen der Automatisierungspyramide.
Integrated Automation von Festo als Basis der Integrated Industry: Schon heute integriert die Automatisierungsplattform CPX Funktionen wie Diagnose, Condition Monitoring, Safety, elektrische und pneumatische Automatisierungstechnik – auf allen Ebenen der Automatisierungspyramide.
(Bild: Festo)

Wie unterstützt die Automatisierungstechnik das Ziel der „smart factory“, der vernetzten und integrierten Fabrik? Schritt für Schritt kommen Maschinen, Anlagen, Werkstücke und Bauteile der Produktion der Zukunft immer näher, in der sie künftig Daten und Informationen in Echtzeit austauschen. Dabei wandelt sich die starre zentrale Fabriksteuerung zur dezentralen Intelligenz.

Die Integrated Industry wird geprägt sein von der Vernetzung der Komponenten eines Fertigungssystems untereinander, vom permanenten Austausch von Informationen, dem Zusammenführen verschiedener Sensorauswertungen und vom Erkennen komplexer Ereignisse und kritischer Zustände bis hin zur selbständigen Entscheidungsfindung und Steuerung vor Ort. Im Konzept der Integrated Automation auf Basis der Automatisierungsplattform CPX von Festo sind wegweisende Ansätze verwirklicht.

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Mehr als der Anschluss der Feldebene an die Leitebene

Das elektrische Terminal für Ventilinseln bietet schon heute mehr als nur den Anschluss der Feldebene an die Leitebene. Es ist diagnosefähig und kann Condition-Monitoring-Aufgaben übernehmen. Schon heute integriert es mit seinen einzelnen Modulen die Ansteuerung pneumatischer Zylinder über die modularen Ventilinseln MPA und VTSA mit den Motion Controllern für elektrische Antriebe. Auch Safety-Funktionen sind im CPX-Konzept inklusive.

Damit kann man auf Diagnose-Informationen zugreifen, Fehler schnell lokalisieren und Module austauschen. Beispiele für die Integration von Funktionen sind IT-Leistungen wie ein Web-Server, ein Front-End-Controller zur dezentralen Steuerung vor Ort, ein End-Position-Controller, ein Proportionalventil oder ein Drucksensor zur Erfassung von internen Ventilinsel-Drücken bzw. externen Signalen.

Alle gängigen Bussysteme und Industrial-Ethernet-Protokolle

Schon heute integriert CPX alle gängigen Bussysteme und Industrial-Ethernet-Protokolle. In die Zukunft weist beispielsweise der in absehbarer Zeit verfügbare Sercos-III-Feldbusknoten (CPX-FB39). Einer aktuellen Studie zufolge wird sich der Anteil von Sercos III bei den auf Ethernet basierenden Feldbussen mehr als verdoppeln. Sercos III wird als System wahrgenommen, das nicht von einem Anbieter dominiert wird. Es ermöglicht auch von vornherein, Motion- und I/O-Control-Funktionen über denselben Bus zu steuern.

Ein weiteres Zeichen der Flexibilität der Automatisierungsplattform CPX: Der dieses Jahr kommende Feldbusknoten CPX-FB40 erweitert das CPX-Feldbusprogramm um das Industrial-Ethernet-Protokoll „Powerlink“. Damit besteht eine direkte Ventilinsel-Anschaltung für Powerlink-Systeme. Die CPX von Festo zeigt sich damit einmal mehr als feldbusunabhängige Automatisierungsplattform.

Transparente Daten einer Maschine oder Anlage

Mit dem Zähl- und Messmodul CPX-2ZE2DA, auch erhältlich in hoher Schutzart IP65, sorgt die Automatisierungsplattform CPX für mehr Transparenz über die Daten einer Maschine oder Anlage. Umfangreich sind seine Funktionen: Impulszähler für einmaliges, periodisches und endloses Zählen, Geschwindigkeitsmessung, Frequenzmessung, Periodendauermessung, Positionsbestimmung (Inkremental-Geber und Absolut-Geber) und die Ansteuerung von einfachen 24V-DC-Motoren sind wirtschaftlich und bequem in einem Modul integriert.

Bei einem Rundschalttisch mit verschiedenen Pick-&-Place-Stationen beispielsweise erkennt das Zähl- und Messmodul die Position, positioniert den Greifer, misst die Geschwindigkeit einer Zuführeinheit oder misst bei der Positionierung des Werkstücks den Winkel. Dabei sind Drehgeber im Einsatz, die mechanische Bewegungen in elektrische Signale umwandeln. Inkrementale Signalgeber erzeugen Pulse, bei denen die Anzahl der Pulse ein Maß für Geschwindigkeit, Länge oder Stellung sein kann. In absoluten Signalgebern entspricht jede Stellung einem definierten Codemuster, so dass die eigentliche Stellung selbst nach einem Stromausfall erkannt werden kann, sobald wieder Strom fließt. Das CPX-Zähl- und Messmodul interpretiert die elektrischen Signale und verarbeitet sie weiter.

Für die Zukunft gewappnet

Damit ist CPX bestens gewappnet für die Zukunft. Statt unzähliger Bussysteme wird es künftig nur noch ein einziges weltweit standardisiertes Protokoll geben, das Internet-Protokoll auf echtzeitfähigem WLAN oder Ethernet.

Der Trend zur Vereinfachung folgt der gleichen Philosophie wie die neuen adaptiven und intelligenten Anlagenplattformen: Verändert sich bisher etwas am Produkt, so muss man Teile der Anlage umbauen. Neue höchst adaptive Anlagen werden sich jedoch zukünftigen Produktmodifikationen automatisch anpassen. Diskussionen über Umrüstzeiten werden in der Fabrik der Zukunft kein Thema mehr sein. Die Automatisierungsplattform CPX von Festo mit ihrer Modularität macht es seinen Anwendern jetzt schon immer einfacher. (jv)

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