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Steuerungstechnik passend dimensioniert

Bild 1. Die Controller Compactlogix L3ER ermöglichen flexible Steuerungslösungen im mittleren Leistungsbereich

Bild 2. Maschinen mit anzusteuernden Einzelachsen stattet der Servoantrieb Kinetix 350 mit kosteneffizienten, integrierten Achssteuerungsfähigkeiten

Bild 3. Die Panelview Plus 6-Bedienerterminals bieten sich für Anwendungen an, bei denen Informationen dynamisch überwacht, gesteuert und angezeigt werden müssen

Bild 4. Die Kompaktsteuerung Compactlogix ist für kostengünstige Stand-alone-Lösungen mit geringem Platzbedarf optimiert

Das für eine Applikation exakt passende Steuerungssystem zu finden ist keine leichte Aufgabe. Einheitsgrößen sind oft zu groß oder zu klein. Speziell entwickelte Lösungen sind meist so spezifisch, dass der Aufwand, der Preis und der Service recht groß werden. Eine skalierbare Steuerungsplattform kann hier Abhilfe schaffen. Deswegen hat Rockwell Automation seine Integrated Architecture um ein Midrange-Portfolio ergänzt.

Moderne Steuerungsarchitekturen lassen sich heute so dimensionieren, dass sie nicht nur für kleine und große Applikationen, sondern auch für spezielle und interdisziplinäre Anwendungen einsetzbar sind. Außerdem ist es möglich, sie exakt an die Anforderungen eines jeden Anwenders anzupassen.
Dennoch setzen einige Fertigungsunternehmen und Maschinenbauer auf ein Einheitsgrößen-Konzept und entwerfen Anlagen und Maschinen, die nicht für alle Steuerungsarchitekturen geeignet sind. Dadurch sind Anwender häufig auf ein Steuerungssystem festgelegt, das für den tatsächlichen Performance-Bedarf der jeweiligen Maschine eigentlich zu klein oder zu groß dimensioniert ist. Andere wiederum setzen auf mehrere Steuerungsplattformen mit jeweils einer eigenen Designumgebung, eigener Benutzeroberfläche und spezifischem Support-Konzept, um den Anforderungen ihrer Applikation gerecht zu werden. Ein skalierbares, richtig dimensioniertes Steuerungssystem kann nicht nur dieses Problem lösen, sondern auch eine Reihe weiterer entscheidender betrieblicher Fragen beantworten.

Erweiterte Steuerungsplattform
Damit die Vorteile der Integrated Architecture voll ausgeschöpft werden können, hat Rockwell Automation seine Steuerungsplattform ausgebaut. Das Midrange-Portfolio umfasst Compactlogix-Steuerungen, skalierbare Servoantriebe, IO-Komponenten, Visualisierungs- und Vereinfachungs-Tools sowie entscheidende Performance-Features, wie integrierte Achssteuerungen an Ethernet/IP. Unter anderem erweitert der neue Programmable Automation Controller (PAC) Allen-Bradley Compactlogix L3ER (Bild 1) die Logix-Steuerungsfamilie als Teil der Integrated Architecture und bietet damit eine größere Flexibilität für spezifische Anwendungsanforderungen. Bei ihm wurde hohe Leistungsfähigkeit mit kompakter Bauweise kombiniert. Er ist somit die ideale Steuerungslösung für eine Vielzahl von Maschinenanwendungen, in denen bis heute so genannte High-End-Prozessoren zum Einsatz kommen mussten – signifikante Kosteneinsparungen sind das Ergebnis.
Im Vergleich zu größeren Systemen des Unternehmens kennzeichnen sich die Neuheiten durch die gleiche Flexibilität, kürzere Entwicklungszeit und die gleiche Benutzerfreundlichkeit. Maschinenbauer können damit neben den Kosten und der Komplexität auch den Platzbedarf ihrer Maschine verringern und besser im weltweiten Wettbewerb bestehen. Endanwendern eröffnet sich parallel dazu die Möglichkeit, auf eine gemeinsame Technologie zu standardisieren. Sie reduzieren damit das Risiko, entscheidendes technisches Wissen über die Nutzung der Steuerungsplattformen zu verlieren, wenn es zu einem Personalwechsel kommt.

Familie für den mittleren Leistungsbereich
Zur Produktpalette für den Midrange-Bereich gehören neben den PAC der Compactlogix-L3ER-Reihe auch die Servoantriebe Kinetix 350 mit Ethernet/IP (Bild 2), die Panelview Plus 6 HMI (Bild 3) sowie die Design- und Konfigurationssoftware RSlogix 5000. Das Konzept ermöglicht es integrierte Achssteuerungen auf Ethernet/IP in ein und derselben Steuerung. Konfiguration, Vernetzung und Visualisierungsumgebung zu realisieren. Hierdurch stehen einem breiteren Spektrum von Maschinen skalierbare Achssteuerungs-Applikationen zur Verfügung.
Die Kinetix 350 Servoantriebe vereinfachen die Netzwerkarchitektur, da kein separates Achssteuerungsnetzwerk mehr benötigt wird. Das Resultat ist eine leistungsfähige und kosteneffektive Lösung für Maschinen mit wenigen Achsen. Das Leistungsspektrum der neuen Antriebe reicht bis 3 kW. Als kosteneffektive Benutzerschnittstelle erweitern die Panelview Plus HMI die Integration mit Logix-basierten Steuerungen. Die Design- und Konfigurationssoftware RSlogix 5000 stellt eine durchgängige Entwicklungsumgebung bereit und umfasst Add-On Instructions (AOI) von hoher Integrität sowie Integrated Motion über Ethernet/IP.
Das neue Produktportfolio sorgt dafür, dass Skalierbarkeit, Kosteneffizienz, Echtzeitfähigkeit, und Standardisierung auf eine einzige Steuerungsplattform mit integrierten Achssteuerungs-Fähigkeiten auch bei kleinen und mittleren Maschinen und Anlagen zu einer realistischen Zielsetzung wird. Je genauer die Vorgaben bei der Maschinendimensionierung erfüllt werden können, desto erfolgreicher kann ein Automatisierungsprojekt umgesetzt werden.

Die passende Ausführung
Ein passgenau dimensioniertes Steuerungssystem unterstützt Maschinenbauer und deren Kunden in ihrem Bemühen, die Applikationsanforderungen effizient zu erfüllen, einen Zulieferer bzw. eine SPS-Plattform als Standard zu wählen und sich ihren kritischen geschäftlichen Herausforderungen zu stellen. Gefordert sind unter anderem
• Skalierbarkeit: Die auf einer einzigen Entwicklungsumgebung basierende Logix-Control-Plattform lässt sich von 200 bis 10 000 IO skalieren und bietet Maschinenbauern damit die nötige Portierbarkeit, um bestehende Maschinendesigns auf neue, anspruchsvollere Maschinendesigns zu migrieren (und umgekehrt).
• Vereinfachung: Die Standardisierung auf eine einzige Steuerungsplattform vereinfacht das Design, den Betrieb und die Wartung der Anlagen. Durch die Nutzung einer durchgängigen Entwicklungsumgebung in Verbindung mit einheitlichen Engineering-Tools sowie einheitlicher Technologie für Maschinen und Anlagen verkürzt sich außerdem die Markteinführungszeit beim Design neuer Maschinen.
• Durchgängige Netzwerkarchitektur: Maschinenbauer können ihren Kunden durch den Einsatz von Ethernet/IP dabei helfen, Daten aus der Maschinenebene effektiv mit Daten aus der Verwaltungsebene zusammenzuführen und so das Management und die Entscheidungsfindung zu verbessern.
• Hohe Leistungsfähigkeit: Um die Leistungsfähigkeit und Mobilität in Maschinen kleineren Maßstabs zu erhöhen, benötigen Maschinenbauer integrierte Servotechnologie und Robotersteuerung. Dies reduziert die Teilevielfalt und sorgt für ein höheres Maß an Präzision.
• Integrierte Sicherheit: Anwender können jetzt ein und dieselbe Steuerungsplattform und ein einziges Netzwerk (Ethernet/IP) für Achs- und Sicherheitssteuerungen verwenden.
• Security: Viele Anwender sorgen sich um den Schutz ihres geistigen Eigentums. Schließlich werden Maschinen teilweise für den Einsatz in Regionen entwickelt, in denen dieses ‚Intellectual Property’ (IP) deutlich geringer geachtet wird und in wesentlich geringerem Ausmaß gesetzlichen Schutz genießt. Sobald dagegen Funktionen für den IP-Schutz eingebaut sind, können Maschinenbauer ihren Quellcode schützen und den Endanwendern beim Schutz ihres Fertigungsprozesses helfen.
• Nachhaltigkeit: Um den Platzbedarf im Schaltschrank sowie in Maschinen zu reduzieren, haben Maschinenbauer die Möglichkeit, kleinere Komponenten einzusetzen, und zusätzlich auf Antriebe zurückzugreifen, die weniger Energie verbrauchen.

Einfache Anpassung an geänderte Bedingungen
Traditionelle Architekturen erfordern für die meisten Anwendungen im Bereich der Anlagenautomatisierung separate Steuerungsinfrastrukturen – egal ob es um Sicherheits-, Achs- oder Prozesssteuerungen geht. Der von Rockwell Automation getriebene Steuerungsansatz unterstützt Maschinenbauer bei der Standardisierung auf eine einheitliche Steuerungsarchitektur und bei der Verwendung einer gemeinsamen Programmier- und Konfigurationsumgebung, unabhängig von der Art der Applikation und der Komplexität der zu bauenden Maschine. Außerdem können sie mit dieser Standardisierung die Designflexibilität steigern und das Steuerungssystem rasch nach oben, nach unten oder von einer Applikation zu anderen skalieren. So decken sie ein umfangreiches Anforderungsspektrum ab und helfen ihren Kunden sich wechselnden Marktanforderungen anzupassen.
Ihre Stärken kann diese Skalierbarkeit speziell im Bereich der Achssteuerungen ausspielen. Um Performance und Features, wie Integrated Motion über Ethernet/IP, für Servoantriebe und Frequenzumrichter zu bieten – und dies auf einem niedrigeren Preisniveau – bringt Rockwell Automation seine L7 Engine in das Compactlogix-Format ein (Bild 4). Den Anwendern stehen damit ein einheitliches Netzwerk, eine durchgängige Entwicklungsumgebung und ein vollständig integriertes Achssteuerungs-Portfolio zur Verfügung.

Die Vorzüge dieses Steuerungskonzepts sind vielfältig: Maschinenbauer kommen ohne den langwierigen Auswahlprozess einer Steuerung aus. Sie können wechselnden Designparametern und wachsenden Anforderungen des Endkunden an die Applikation besser Rechnung tragen und ihre Entwicklungsressourcen darauf konzentrieren, Innovationen in den Maschinen voranzutreiben.
Kann ein Maschinenbauer die Mehrzahl seiner Kunden für eine standardisierte Steuerungsplattform gewinnen, lassen sich auch die Support- und Wartungsanstrengungen des Maschinenbauers rationalisieren. In diesem Fall müssen auch die Ingenieure nur noch auf einer Plattform geschult werden, was dem Maschinenbauer einen zielgerichteteren Support ermöglicht. Je mehr Ingenieure unter den Mitarbeitern sich mit einer bestimmten Steuerungsarchitektur auskennen, desto besser ist auch die Einheitlichkeit und Qualität des Kunden-Supports. Letztendlich gibt die Standardisierung auf eine einzige Steuerungsplattform dem Maschinenbauer auch die Chance, weniger Teile vorzuhalten und dennoch die Verfügbarkeit von Ersatzteilen insgesamt zu verbessern.

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Autor: Dipl.-Ing. Reiner Wippermann ist Business Manager Integrated Architecture bei Rockwell Automation GmbH in Haan.