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Turbo für die Automatisierung

_01  Knut Lauer ist Geschäftsführer der Unidor TR Systems GmbH in Pforzheim _

02  Die Combibox wird wie ein Einschub als eigenständige Steuerung an der SPS positioniert

03  Funktionsweise des Moduls

In immer schnelleren und komplexeren Prozessen stoßen die verfügbaren Steuerungssysteme an ihre technischen und wirtschaftlichen Grenzen. Die hohen Anforderungen an die Geschwindigkeit betreffen oft nicht die gesamte Steuerung, sondern nur bestimmte Funktionsbereiche. Diese Bereiche können isoliert und mit einem selbstständigen Subsystem ersetzt werden.

Das Unternehmen Unidor TR Systems ist unter anderem spezialisiert auf Retrofit von Pressen und Stanzen. „Für die Automatisierung gilt im Bereich des Stanzens und Umformens: Eine hohe Geschwindigkeit ist ein Muss“, stellt Knut Lauer, Geschäftsführer der Unidor TR Systems GmbH (Bild 1), heraus. Speicherprogrammierbare Steuerungen sind bisher sehr dominant in Anwendungen der Automatisierung. Allerdings sind herkömmliche SPS, zum Beispiel zur Über­wachung der Werkzeuge, zu langsam. Die Zykluszeit einer solchen SPS liegt in der Regel bei etwa 1 ms. „Aus diesem Problem heraus haben wir superschnelle Schaltungen entwickelt, mit denen wir die Überwachungsaufgaben vornehmen können“, setzt K. Lauer fort. „Daraus entstand dann die Combibox, die wir erst nur für den Eigenbedarf genutzt haben.“ Da die verwendeten FPGA-Bausteine die Programme nicht zyklisch abarbeiten, sondern die Ein- und Ausgänge ­logisch verknüpft sind, werden Zykluszeiten von 10 µs erreicht. „Schneller geht momentan nicht“, schließt der Manager an.

100-fach schneller als jede SPS
In der Praxis wird bisher oft auf besonders leistungsfähige, große SPS zurückgegriffen, damit bestimmte E/A die geforderte Geschwindigkeit erreichen. „Für solche Anwendungen bietet sich unsere Combibox an, die wie ein Einschub als eigenständige Steuerung an der SPS positioniert wird“, setzt K. Lauer fort (Bild 2). „Man nimmt eine Busklemme heraus und ersetzt diese durch die Combibox als aktive Busklemme, die dann alle schnellen digitalen und analogen Signale verarbeitet. Der Anwender erreicht auch ohne teure und schnelle SPS die maximale Geschwindigkeit für seine Applikation.“ Ihre Stärken spielt das Modul insbesondere bei der analogen Signalverarbeitung aus. So stellt das Modul zwölf Analogeingänge mit 16 bit Auflösung zur Verfügung, bei denen in weniger als 10 µs die Ergebnisse vorliegen (Bild 3).
Ein wichtiges Einsatzfeld ist die Prüfstandautomatisierung, bei der häufig SPS im Einsatz sind. K. Lauer: „Mit unserer Lösung sind wir näher an einer SPS platziert, als reine Messtechniksysteme.“ Für die Anbindung an die SPS stehen ein Profinet- und ein Ethercat-Anschluss zur Verfügung; weitere werden folgen. Es können auch mehrere SPS über ein ­Modul bedient werden. Dabei ist das für den Einsatz im Schaltschrank konzipierte Modul im Alu-Strangguss-Gehäuse robust und lässt sich einfach auf der Tragschiene montieren. Verdrahtet wird über Steckverbindungen. Das Modul eignet sich für den stationären und auch für den mobilen Einsatz.

» Der Anwender erreicht auch ohne teure und schnelle SPS die maximale Geschwindigkeit für seine Applikation.«

Einsetzbar als aktive Busklemme oder als Embedded Unit
Das Modul kann auch als eigenständige Steuerungseinheit eingesetzt werden. Als mögliche Anwendung nennt K. Lauer die Qualitätssicherung in Prüfeinrichtungen. „Prüfen muss immer schneller sein als der Prozess“, ergänzt er dazu. „Für solche Anwendungen kann ein Terminal über Ethernet direkt angebunden werden.“
Das Nischenprodukt für die schnellen Prozesse in einem SPS-Projekt ist laut dem Geschäftsführer aber auch eine preislich günstige Alternative. „Die Einsparung beträgt oft 50 % im Vergleich zu einer Lösung, die mit Einzelkomponenten realisiert wird“, setzt K. Lauer fort. Das Unternehmen führte dafür detaillierte Preisvergleiche mit Busklemmensysteme diverser marktführender Unternehmen für Ethercat und Profinet durch. Dazu kommen Vorteile bei der Kompaktheit: Bei der gleichen E/A-Anzahl benötigen IO-Systeme mehr Platz als die Combibox. Diese ist allerdings nicht so fein kaskadierbar, sodass eventuelle Platzvorteile unterschiedlich ausfallen können.
Problemlos lässt sich die Combibox auch in bereits vorhandenen Anwendungen nachrüsten. Die Einbindung in das Steuerungsprogramm kann der Hersteller Unidor auf Basis eines Pflichtenhefts übernehmen. Derzeit wird eine Funk­tionsbibliothek aufgebaut, um für die einfache Einbindung Lösungen ohne Programmieraufwand anzubieten. Zukünftig wird auch eine grafische Programmieroberfläche zur Verfügung stehen, mit der der Anwender die entsprechenden Programme selbst erstellen kann.
Die Module stehen seit Anfang des Jahres zur Verfügung. Es sind inzwischen etwa 500 Einheiten in schwierigen Umgebungsbedingungen bei einem Pressenbauer im Einsatz. Das Modul eignet sich laut dem Geschäftsführer besonders auch für den OEM-Bereich „Mit unserer Combibox verhält es sich wie mit einem guten Mitarbeiter: Man muss ihm nicht alles sagen, sondern er arbeitet selbstständig sehr gut“, schließt K. Lauer schmunzelnd ab. (hz)

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