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Wirtschaftliche Lösung für anspruchsvolle Steuerungsaufgaben

Bild 1. Die Soft-SPS PC Worx RT Basic erlaubt die echtzeitfähige Steuerung auf dem Industrie-PC

Bild 2. Der Industrie-PC Valueline mit PC Worx RT Basic kann via Profinet mit der Axioline-Station und per Interbus mit den Inline-Klemmen kommunizieren

Bild 3. Die Basiseinheit kann durch PCI-Steckplätze erweitert werden, um so auch Security- und Fernwartungsfunktionen einfach zu integrieren

Bild 4. Aufgrund seines modularen Konzepts mit variablen Ausstattungsmerkmalen lassen sich mit dem Industrie-PC Valueline passgenaue Lösungen umsetzen

In der Prozessvisualisierung, der Robotik und der Industrieautomation setzen Maschinen- und Anlagenbauer heute umfassende Lösungskonzepte ein, die sich durch die Verwendung eines Industrie-PC an zentraler Stelle kennzeichnen. Für die rauen und vibrationsbelasteten Industrieumgebungen sind robuste und langlebige Geräte erforderlich. Bei der Geräteauswahl kommt darüber hinaus der Produktqualität und der Funktionalität eine große Bedeutung zu.

Diesen Anforderungen werden die Industrie-PC der Produktlinie Valueline von Phoenix Contact gerecht. Dabei ist die Funktion der Geräte durch Integration der Soft-SPS PC Worx RT Basic um Steuerungsaufgaben erweiterbar (Bild 1). Auf diese Weise lässt sich der Industrie-PC in jeder Anlage als zentrale Steuer-, Bedien- und Visualisierungseinheit nutzen.

Anwendungsoptimierter Aufbau senkt die Kosten
Für viele Anwender ist der Anschaffungspreis des Industrie-PC zwar nicht allein ausschlaggebend, spielt aber aufgrund des wachsenden Kostendrucks eine immer größere Rolle. Umso wichtiger ist es, dass die Geräte an die jeweiligen Applikationsanforderungen anpassbar sind. Nur so kann eine leistungsoptimierte Lösung umgesetzt und damit überflüssiger Aufwand vermieden werden. Vor diesem Hintergrund lassen sich die Industrie-PC der Produktlinie Valueline individuell für jede Anwendung konfigurieren.
Durch die Modularität der einzelnen Komponenten erhalten Maschinen- und Anlagenbauer auch bei unterschiedlichen Applikationen stets identische Basiseinheiten. Wird beispielsweise ein Industrie-PC ohne Display benötigt, bietet Valueline mit dem Basisgerät eine schmale Lösung, die sich in den Varianten „Buchformat“ und „Wandmontage“ für die Montage im Schaltschrank eignet. Ist für das Bedienen, Beobachten und Visualisieren komplexer Prozessabläufe ein klassischer Panel-PC erforderlich, kann das Basisgerät einfach um ein TFT-Display mit einer Diagonale von 12 Zoll bis 24 Zoll ergänzt werden.

Als Datenspeicher stellt Valueline neben Hard Drive Disks (HDD) für die raue Industrieumgebung wahlweise Compact-Flash-Karten (CF) oder Solid State Drives (SSD) mit bis zu 128 GByte Volumen zur Verfügung. Die SSD und CF-Karten erweisen sich insbesondere für sogenannte Thin-Client-Lösungen als vorteilhaft. Die Valueline-Geräte, die auf einem lüfterlosen Kühlkonzept sowie verlustleistungsarmen Intel-Prozessoren basieren, arbeiten bis zu einer Betriebstemperatur von 55 °C zuverlässig. In ihnen sind nur Komponenten der „Longterm Roadmap“ der Chip-Hersteller verbaut, sodass eine Verfügbarkeit von mindestens drei bis fünf Jahren sowie eine langfristige Image- und Treiberkompatibilität sichergestellt sind.

Zusätzliches Betriebssystem sichert Echtzeitfähigkeit
Die beschriebenen Vorteile von Valueline lassen sich nutzen, um eine robuste Steuerung auf der bestehenden Hardware zu realisieren. Durch Integration der Soft-SPS PC Worx RT Basic von Phoenix Contact wird der Industrie-PC zu einer vollwertigen SPS (Bild 1). Zur Steuerung der Anlagen war bisher eine separate SPS notwendig, die entweder auf der Hut-schie¬ne montiert ist oder autark im PC betrieben wird. Mit der Kombination von Valueline und PC Worx RT Basic entsteht nun eine komplette Lösung bestehend aus aufeinander abgestimmten Komponenten.
PC Worx RT Basic erlaubt die echtzeitfähige Steuerung auf dem Industrie-PC. Bei der Installation der Soft-SPS wird neben dem Windows-Host ein weiteres Betriebssystem aufgespielt. Dieses besteht im Kern aus einer Echtzeiterweiterung von Ten-asys, die das deterministische und echtzeitfähige Steuern ermöglicht. Das Intime-Betriebssystem ist in der Lage, den Echtzeitanteil der Steuerungsapplikation von der Windows-Umgebung abzuschirmen, was die Integrität und das deterministische Verhalten der Echtzeitumgebung sicherstellt. In Multi-Core-Prozessorumgebungen können Windows und Intime auf separierten CPU-Kernen laufen, sodass die Steuerungsapplikation unbeeinträchtigt und schnell arbeitet.

Einfach integrierbar
Die Einbindung der Valueline-Steuerungslösung in vorhandene Automatisierungssysteme gestaltet sich einfach, da der Industrie-PC standardisierte Software-Schnittstellen und Protokolle, wie SNMP, SNTP, TCP/IP, FTP und OPC, unterstützt. Gleiches gilt für die Weiterverwendung bestehender Hochsprachen- und Windows-Programme. IO-Module können je nach Bedarf über Profinet oder Interbus an die Steuerung angekoppelt (Bild 2) werden.
Für die Profinet-Kommunikation reserviert die Soft-SPS einen Ethernet-Port des Valueline-PC. Die Interbus-Funktion wird über eine Interbus-Anschaltbaugruppe realisiert. Zur einfachen Erstellung und Umsetzung der Prozessvisualisierung stehen OPC-Variable oder der integrierte Webserver zur Verfügung. Die Visualisierungen lassen sich anschließend auf dem TFT-Display des Valueline-Panel-PC oder bei Verwendung eines Box-PC über einen abgesetzten Bildschirm anzeigen. Wie alle Steuerungen von Phoenix Contact wird die Soft-SPS mit der Engineering-Umgebung PC Worx programmiert.

Separate Prozessoren sorgen für hohe Stabilität
Immer mehr Applikationen verlangen Automatisierungslösungen mit hoher Stabilität und Zuverlässigkeit. Wird Valueline mit PC Worx RT Basic kombiniert, erfüllt der Intel-Core-2-Duo-Prozessor alle gestellten Anforderungen. Auf der Grundlage der Multi-Core-Technologie von Intel erlaubt der Prozessor die gleichzeitige Bearbeitung verschiedener Laufzeiten. Die Technologie nutzt die Laufzeitumgebung von PC Worx RT Basic. Die separate Verwendung der Prozessorkerne minimiert den auftretenden Jitter und optimiert das Echtzeitverhalten der Steuerung. So entsteht eine von Windows vollkommen unabhängige Steuerung mit separatem Prozessorkern, die selbst bei einem Windows-Systemabsturz (Bluescreen) weiterhin zuverlässig arbeitet.

Passgenaue und wirtschaftliche Lösung
Bei der leistungsstarken Steuer-, Bedien- und Visualisierungseinheit wird der Industrie-PC durch die Funktionen der Soft-SPS zur zentralen Anlagensteuerung. Das modulare Konzept lässt sich als Box-PC mit verschiedenen Montageoptionen wie auch als klassischer Panel-PC bei Umgebungstemperaturen bis 55 °C in rauer Industrieumgebung einsetzen. Zur Funktionserweiterung sind Industrie- und Panel-PC durch zwei PCI-Steckplätze erweiterbar, um Security-Funktionen oder die Steuerungskommunikation via Interbus zu integrieren (Bild 3).
Der Panel-PC mit TFT-Display und Touchscreen, der mit einer Display-Diagonale von 12 Zoll bis 24 Zoll erhältlich ist, ermöglicht die Visualisierung selbst komplexer Prozessabläufe. Jedes Valueline-Gerät basiert auf einem lüfterlosen Kühlkonzept. In Kombination mit verschiedenen Prozessoren – wie dem Intel Atom oder dem leistungsfähigeren Core-2-Duo – sind die Industrie-PC so in anspruchsvollen Bereichen nutzbar. Das wartungsfreundliche Design erlaubt den einfachen und schnellen Zugang zu wichtigen Komponenten, wie der austauschbaren Festplatte oder der CMOS-Batterie.

Fazit
Der Maschinen- und Anlagenbau stellt hohe Ansprüche an die eingesetzten Industrie-PC. So müssen die Geräte einem hohen Qualitätsstandard genügen und über einen längeren Zeitraum erhältlich sein. Neben ihrer Leistungsfähigkeit spielt der After-Sales-Service des Lieferanten eine wichtige Rolle, der Support- und Wartungsarbeiten kostengünstig, schnell sowie weltweit anbieten soll. Die Industrie-PC der Produktlinie Valueline erfüllen die genannten Anforderungen und überzeugen in Verbindung mit der Software-SPS PC Worx RT Basic zudem als zentrale Anlagensteuerung (Bild 4). Das resultiert unter anderem aus ihrem hohen technischen Standard, der Möglichkeit der individuellen Konfiguration sowie dem wirtschaftlichen Anschaffungspreis. Der Anwender erhält somit eine wettbewerbsfähige Lösung, mit der er selbst anspruchsvolle Steuerungsapplikationen umsetzen kann.

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Autor: Michael Ahlbrecht ist Mitarbeiter im Produktmarketing IPC/HMI bei derPhoenix Contact Electronics GmbH in Bad Pyrmont.

Autor: Benjamin Homuth ist Mitarbeiter im Systemmarketing Steuerungstechnik bei der Phoenix Contact Electronics GmbH in Bad Pyrmont.