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Modularer Schaltschrank Standardisierte Schaltschranklösung aus dem Baukasten

| Autor / Redakteur: Andreas Stanislawski, Product Manager Factory Automation, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont / Jan Vollmuth

Das modular aufgebaute Smart Production Cabinet von Phoenix Contact spart Zeit und Kosten bei der Entwicklung auch individueller Schaltschranklösungen ein.

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Smart Production Cabinet: klein, kompakt, intelligent und aufgrund der PLC Next Technology bestens für die Anforderungen von Industrie 4.0 geeignet.
Smart Production Cabinet: klein, kompakt, intelligent und aufgrund der PLC Next Technology bestens für die Anforderungen von Industrie 4.0 geeignet.
(Bild: Phoenix Contact )

Aufwendig und teuer: Schaltschranklösungen mit Automatisierungstechnik zur Steuerung, Diagnose und Überwachung von Maschinen und Anlagen kommen in zahlreichen Industrien zum Einsatz, um einen effizienten und stabilen Produktionsablauf sicherzustellen. Aufgrund spezifischer Anforderungen werden die Schaltschränke meist individuell designt und entwickelt. Dies ist mit einem erheblichen Zeitaufwand für Planung und Umsetzung sowie hohen Kosten verbunden.

Modulares Baukastensystem für Schaltschränke

Vor diesem Hintergrund hat Phoenix Contact eine standardisierte Schaltschranklösung erarbeitet, die wegen des zugrundeliegenden Baukastensystems den Ansprüchen unterschiedlicher Applikationen gerecht wird, indem sie einen hohen Individualisierungsgrad aufweist. Durch den Einsatz von Technologien wie des Ecosystems PLC Next Technology oder der steuerungsunabhängigen Safety Bridge Technology erfüllt die Lösung selbst hohe Anforderungen wie die von Industrie 4.0.

Standardisierte Visualisierungen: Die ausgearbeitete und bewährte Oberfläche sorgt für eine schnelle und intuitive Bedienung.
Standardisierte Visualisierungen: Die ausgearbeitete und bewährte Oberfläche sorgt für eine schnelle und intuitive Bedienung.
(Bild: Phoenix Contact )

Bei dem Smart Production Cabinet (SPC) genannten Schaltschrank handelt es sich um eine modular erweiterbare Steuerungslösung zur Automatisierung von Maschinen und Anlagen. Das vorgefertigte System setzt sich aus aufeinander abgestimmten Hard- und Softwarepaketen zusammen. Ein kompaktes Gehäuse in Schutzart IP54 mit einem eingelassenen 7-Zoll-Webpanel bildet das Grundgerüst.

Paket aus Hard- und Software

Die vorkonfigurierte Hardware umfasst:

  • eine Profinet-fähige Steuerung aus dem Ecosystem PLC Next Technology
  • ein Standard-I/O-Modul mit acht Ein- und Ausgängen
  • zwei Safety-Eingangsmodule
  • ein Safety-Ausgangsmodul
  • eine Stromversorgung.

Ergänzt werden die Geräte durch ein Softwarepaket mit Bibliotheken für Diagnose-, Grund-, Melde- und Safety-Funktionen. Hinzu kommt eine voreingestellte Visualisierung, die eine einfache Bedienung ermöglicht und sich problemlos erweitern oder individualisieren lässt.

Cloud on Board: Durch ein optionales IoT-Gateway lassen sich neben der Proficloud von Phoenix Contact auch weitere Cloud Services nutzen.
Cloud on Board: Durch ein optionales IoT-Gateway lassen sich neben der Proficloud von Phoenix Contact auch weitere Cloud Services nutzen.
(Bild: Phoenix Contact )

Sichere leitungsgebundene oder funkbasierte Kommunikation

Die in das Smart Production Cabinet integrierte PLC-Next-Steuerung verfügt über eine Anbindung an die Proficloud von Phoenix Contact, ohne dafür ein zusätzliches Gateway zu erfordern. So können die Nutzer jederzeit sowie von jedem Standort aus auf die für sie relevanten Informationen zugreifen. Außerdem lässt sich die Steuerung einfach in bestehende Profinet-Anlagen einbauen, da sie sowohl als Profinet-Controller wie auch als -Device fungiert.

Neben dem leitungsgebundenen Datenaustausch via Profinet oder OPC UA kann der SPC-Schaltschrank um ein leistungsstarkes WLAN-Modul nach dem neuesten IEEE-Standard 802.11n erweitert werden. Auf diese Weise sind mobile Einheiten – wie fahrerlose Transportsysteme (FTS) – ebenfalls ansteuerbar. Ferner lassen sich Kommunikationsverbindungen zwischen mehreren Smart Production Cabinets initiieren, die in voneinander unabhängigen Netzwerken installiert sind.

Zudem unterstützt die Schaltschranklösung den Anwender bei der Einhaltung von Security-Standards. Gemäß der internationalen IEEE-Norm 62443 müssen zum Schutz des Produktionsbereichs bestimmte Kriterien erfüllt werden. Deshalb ist das SPC-System um ein Security-Modul zur Konfiguration ergänzbar. Das Security Appliance der Produktfamilie FL M Guard schirmt die Anlage mit einer intelligenten Firewall vor ungewollten Zugriff von außerhalb des Unternehmens ab. Darüber hinaus umfasst das Gerät einen VPN-Zugang (Virtual Private Network), über den eine gesicherte Verbindung zur Fernwartung der Maschine oder Anlage durch den Hersteller möglich ist.

Steuerungs- und netzwerkunabhängige Safety-Lösung

Mit der von den sicheren I/O-Modulen unterstützten Safety Bridge Technology (SBT) lassen sich auch Anwendungen mit funktionalen Sicherheitsanforderungen betreiben – und das ohne Sicherheitssteuerung sowie unabhängig vom verwendeten Netzwerk. Sogar eine drahtlose Übertragung aller sicherheitsgerichteten Datensignale via Bluetooth oder WLAN ist realisierbar. Applikationen wie Zwei-Hand-Start oder Not-Halt können also einfach umgesetzt werden.

Das SBT-System besteht aus sicheren Ein- und Ausgangsmodulen sowie einem Logikmodul. Letztes erfasst die sicheren Signale und gibt sie aus. Außerdem generiert und überwacht das Logikmodul das sicherheitsgerichtete SBT-Übertragungsprotokoll und bearbeitet die logischen Verknüpfungen der parametrierten Sicherheitslogik, übernimmt folglich die Aufgabe einer sicheren Steuerung.

PLCnext Store: ein industrieller Marktplatz für Apps und Funktionsbausteine.
PLCnext Store: ein industrieller Marktplatz für Apps und Funktionsbausteine.
(Bild: Phoenix Contact )

Ferner lässt sich das Smart Production Cabinet optional um einen 4-in-1-Motorstarter aus der Baureihe Contactron erweitern. Das kompakte 22,5 mm schmale Modul vereint das Starten, Wenden, Schützen und den Not-Halt bis SIL 3 respektive PL e in einem Gehäuse. Es kommt überall dort zum Einsatz, wo es um das Reversieren und Schützen dreiphasiger Asynchronmotoren von 50 W bis 3 kW geht, beispielsweise Förderbänder, Elektrohängebahnen und andere logistische Systeme.

Die beschriebenen Funktionen zur funktionalen Sicherheit, drahtlosen Kommunikation, Security und Motorsteuerung stellen vorkonfigurierte Bestandteile der Schaltschranklösung dar, lassen sich somit ohne oder mit nur wenigen programmiertechnischen Anpassungen in der Bibliothek nutzen. Dem Anwender steht es natürlich weiterhin frei, selbst oder gemeinsam mit den Spezialisten von Phoenix Contact Änderungen vorzunehmen.

Digitaler Marktplatz für Software-Lösungen

Da Anlagen nie statisch sind, sondern sich in ihrer physischen und virtuellen Struktur immer wieder wandeln, muss sich die Software des Smart Production Cabinet ständig an die aktuellen Bedürfnisse adaptieren lassen. Das Ecosystem PLC Next Technology erlaubt hier den Zugriff auf den PLC Next Store. Dabei handelt es sich um einen digitalen Marktplatz, auf dem fertig programmierte Softwarebausteine oder ganze -lösungen für die industrielle Automatisierungstechnik erhältlich sind. Diese Softwareapplikationen (Apps) lassen sich schnell und einfach auf die Steuerung laden. Auf diese Weise können auch Anwender, die über keine umfassenden Programmierkenntnisse verfügen, ihre Applikation eigenständig ausbauen. Die Apps und Funktionsbausteine sind zudem individualisierbar. Dazu stehen neben der klassischen Programmierung in IEC 61131 moderne Hochsprachen wie C++ oder C# zur Verfügung.

Typischer Anwendungsfall: Das Smart Production Cabinet wird in einer Automobilproduktion zur Steuerung, Diagnose und Kontrolle eingesetzt.
Typischer Anwendungsfall: Das Smart Production Cabinet wird in einer Automobilproduktion zur Steuerung, Diagnose und Kontrolle eingesetzt.
(Bild: Phoenix Contact )

Die Schaltschranklösung ist grundsätzlich in sämtlichen Branchen mit Fertigungs- und Fördertechnikanlagen verwendbar, in denen ein dezentrales Automatisierungssystem zur Steuerung, Diagnose und Überwachung benötigt wird. Aufgrund der offenen Bauweise eignet sich das Smart Production Cabinet insbesondere für:

  • die Automobilindustrie
  • den Maschinen- und Anlagenbau
  • die Logistik sowie
  • ähnliche Produktionsprozesse.

Typische Applikationen sind Stanz-, Biege-, Schweiß- oder ähnliche Montage- und Fertigungsmaschinen. Darüber hinaus können logistische Einheiten wie Elektrohängebahnen, Förderbänder, Rollenbahnen und Kleinlager mit der Schaltschranklösung betrieben werden.

Individualisierte Schaltschranklösung

Mit dem Smart Production Cabinet hat Phoenix Contact ein System für viele Branchen und Märkte entwickelt, das die Vorteile einer standardisierten mit denen einer individualisierten Schaltschranklösung kombiniert. Der Anwender kann ein fertiges Produkt aus dem E-Shop kaufen und hat trotzdem die Möglichkeit, dieses entweder mit Unterstützung der Spezialisten von Phoenix Contact oder durch eigene Anpassungen zu individualisieren. Zu diesem Zweck werden ihm im PLC Next Store Funktionsbausteine und Apps angeboten, sodass er nicht selbst programmieren muss.

Weil die eingesetzte Steuerung auf dem offenen Ecosystem PLC Next Technology basiert, kann der Anwender bei der Programmierung zwischen klassischen und modernen Programmiersprachen wählen. Außerdem bietet die Steuerung eine Anbindung an die Proficloud, um umfassende Aktivitäten im Rahmen von Predictive Maintenance oder Big-Data-Analysen durchzuführen. Der Produktionsbereich ist also bestens auf Industrie 4.0 und die damit einhergehenden Herausforderungen vorbereitet.

* Andreas Stanislawski, Product Manager Factory Automation, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont

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