A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

Steuerungslösung mit Special Features

01 U-Control: Offene, plattformunabhängige Automatisierungslösung für den Maschinen- und Anlagenbau

01 U-Control: Offene, plattformunabhängige Automatisierungslösung für den Maschinen- und Anlagenbau

02 Der U-Mation-Automatisierungsbaukasten mit Steuerung, HMI und U-Remote in Schutzart IP20 und IP67

02 Der U-Mation-Automatisierungsbaukasten mit Steuerung, HMI und U-Remote in Schutzart IP20 und IP67

Auf dem Weg zur Industrie 4.0 bzw. der Smart Factory steigt der Vernetzungsgrad von Komponenten und Maschinen in den Fertigungshallen immer weiter an. Daraus resultiert auch ein wachsender Daten- und Informationsaustausch, den es mit passenden Lösungen zu beherrschen gilt. Vor diesem Hintergrund hat Weidmüller einen Automatisierungsbaukasten entwickelt, der unter anderem eine flexible Steuerungslösung für den Anlagen- und Maschinenbauer beinhaltet.

Mit U-Mation bietet Weidmüller einen Automatisierungsbaukasten für Maschinen- und Anlagenbetreiber, deren einzelne Bausteine konsequent auf aktuellen Technologien und Standards aufsetzen (Bild 2). Dabei standen einfache Anwendung, weitreichende Verfügbarkeit sowie Zukunftsfähigkeit im Fokus der Entwicklung. So bringt beispielsweise auch die in diese Baukastenlösung eingebettete Steuerung U-Control (Bild 1) eine Reihe interessanter Eigenschaften mit. Dazu zählt unter anderem ihre Plattform- und Browserunabhängigkeit auf Basis herstellerunabhängiger Technologien und offener Standards. Dieses macht die Automatisierungslösung für einen breiten Kundenkreis interessant.
Die inneren Werte
Die Steuerungshardware basiert auf einem leistungsstarken Dual-Core-ARM-A9-Prozessor mit einer Taktfrequenz von 624 MHz und einem internen Speicher von max. 512 MB. Der Arbeitsspeicher beträgt 64 MB und zusätzlich können in einer externen Micro-SD-Speicherkarte mit bis zu 32 GB Daten und Informationen abgelegt werden. Die Steuerung ist mit einer batteriegepufferten Echtzeituhr ausgerüstet.
Für die Kommunikation bzw. das Engineering stehen dem Anwender unterschiedliche Schnittstellen zu Verfügung: Über eine der beiden RJ45-Buchsen erfolgt der Start der Engineering-Software mithilfe eines Browsers. Ist die Programmierung des Systems abgeschlossen, können über diese Ethernet-TCP/IP-Schnittstelle Daten mit einer überlagerten Steuerung oder mit einem ERP-System ausgetauscht werden. Die zweite RJ45-Buchse ist für zukünftige Erweiterungen nutzbar, zum Beispiel für den Aufbau eines Feldbussystems mit Master-Slave-Funktion. Die Steuerung verfügt außerdem über einen USB-Anschluss, über den ebenfalls programmiert oder Diagnosedaten abgerufen werden können. Das ist dann von Vorteil, wenn U-Control bereits in einer Applikation eingebaut und mit anderen Systemen verbunden ist. Für die zukünftige Kommunikation mit intelligenten Komponenten ist eine CAN-Schnittstelle „on Board“.
Die DC-24-V-Spannungsversorgung für U-Control speist sowohl die Steuerungshardware als auch getrennt nach Ein- bzw. Ausgängen bis zu 32 unterschiedliche U-Remote-Module.
Das System kann auch für sicherheitstechnische Applikationen eingesetzt werden. Dabei kommen die U-Remote-Powerfeed-Module zum Einsatz, die unabhängig von der Steuerung die Maschinen in einen sicheren Zustand versetzen. Die notwendigen nicht sicheren Signale für das Applikationsprogramm werden über den U-Remote-Rückwandbus an U-Control übertragen und dort verarbeitet.
Zwei autonome CPU
Eine Besonderheit von U-Control ist, dass es über zwei autonom arbeiteten CPU-Kerne verfügt. Auf einem Prozessor läuft ein nicht echtzeitfähiges Linux-Betriebssystem mit einem Weidmüller-eigenen Engineering-Tool. Auf dem zweiten Prozessor befindet sich ein echtzeitfähiges SPS-Betriebssystem, dass das Applikationsprogramm ausführt. Beide CPU-Kerne sind gegeneinander sicherheitstechnisch abgeschottet und tauschen über Trust Zones Daten miteinander aus. Somit lassen sich getrennte Software-Updates für beide Systeme je nach Bedarf unabhängig durchführen. Um die wachsenden Security-Anforderungen zu erfüllen, ist schon jetzt ein TPM-Chip in das Gerät integriert. TPM steht für „Trust Plattform Module“ und schützt gegen unautorisierte Software-Updates und modifizierte Software bzw. Softwareerweiterungen.
Neues Engineering-Konzept
Als Basis für die Entwicklung der Engineering-Software wurde auf die Anwendung offener und herstellerunabhängiger Webtechnologien (HTML5, CSS3, Java-Script) gesetzt. Der Browser wird für den Anwender zur Applikationsplattform und erlaubt eine flexible Systemkonfiguration, Parametrierung sowie Programmierung gemäß IEC 61131-3. Zu Anfang stehen zwei Programmiersprachen zur Verfügung: Funktionsbausteine (FBS) und Strukturierter Text (ST). Der Befehlsumfang entspricht der PLCopen-Befehlsbibliothek. Für unterschiedliche Anforderungen und für das Verständnis des Steuerungsprogramms lassen sich ST-Programmteile auch in Funktionsblöcke transformieren.
Eine Installation des Engineering-Tools ist nicht erforderlich, da diese Software bereits in der Steuerung integriert ist. Aufgrund der Webtechnologien kann die Steuerung mit unterschiedlicher Hardware sowie die Software von jedem Ort der Welt über eine direkte („U-Control“-Gerät) oder eine indirekte Verbindung (Internet) überwacht, programmiert und aktualisiert werden. Einzige Voraussetzung ist ein HTML5-fähiger Browser. Bei heutigen Steuerungen erfolgt das Engineering (Konfiguration, Parametrierung, und Programmierung,) meist über ein separates Softwarepaket, das auf einem PC mit Microsoft-Windows-Betriebssystem installiert werden muss. Diese Tatsache schafft eine Abhängigkeit von der verwendeten Version des Betriebssystems, nicht nur bei der Entwicklung, sondern für den gesamten Lebenszyklus der Automatisierungslösung und damit der Maschine.
U-Control bietet hier im Gegensatz zu existierenden Systemen mehr Flexibilität auf Basis standardisierter, webbasierter Technologien (HTML5, etc.), bei der die Engineering-Software auf der Embedded-Hardware bereits integriert und lizenzfrei ist. Konkret liegt der Schlüssel zur Geräteunabhängigkeit in der Verlagerung des Engineering-Tools in die Webtechnologien. Der Zugriff auf die Engineering-Software kann direkt, über ein Netzwerk oder über einen Server bzw. eine Cloud erfolgen. Auch die Programmierung ohne angeschlossene Hardware ist eine Option. Durch dieses webbasierte Engineering ist der Kunde standort- (Fabrik oder Büro), plattform- (Linux, Windows, usw.) sowie browserunabhängig (Internet Explorer, Firefox, Chrome, usw.).
Security inklusive
Ein weiterer Fokus liegt auf dem Themenfeld Security. U-Control wurde unter Berücksichtigung neuester Sicherheitsnormen, wie der Normenreihe IEC 62443, entwickelt. Außerdem ermöglicht sie einen sicheren Zugriff unter Verwendung des HTTPS-Protokolls oder auch über eine VPN-Verbindung über das Internet.
Zusätzliche Softwarefunktionen erhöhen den Schutz der eigenen Applikationssoftware vor unerlaubtem Zugriff. Die Verschlüsselung einzelner Softwarefunktionen als auch die Verschlüsslung des gesamten Applikationsprogramms sind möglich. Auch die Daten auf dem externen Speicher können verschlüsselt abgelegt werden.
Weitere Eigenschaften
Neben den bereits genannten Merkmalen ist vor allem der Aspekt der kompakten Bauform und die direkte Ankopplung von unterschiedlichen U-Remote-Modulen hervorzuheben. Ein breites Produktportfolio von einfachen digitalen bzw. analogen Ein- und Ausgangsmodulen bis zu komplexen Funktionsmodulen, wie IO-Link, RS-232/-422/-485 oder SSI, erlauben einen universellen Lösungsansatz für unterschiedliche Maschinen und Anlagen.
Fazit und Ausblick
Ein wichtiges Produktmerkmal ist die nachträgliche Installation von Industrie-Software-Applikationen zur Funktionserweiterung. Damit kann die Steuerung individuell auf die Bedürfnisse der Kundenapplikation angepasst werden. Software-Apps werden das Anwendungsspektrum erweitern. In Zukunft wird aus der Stand-alone-Lösung U-Control eine Automatisierungslösung inklusive Feldbus-Master, wie Ethercat oder Profinet, für die Anbindung dezentraler U-Remote-E/A-Stationen. Mithilfe von OPC UA können eine Vielzahl von U-Control-Steuerungen semantische Informationen austauschen und eine Applikation zentral oder verteilt steuern und regeln. Die Erstellung von grafischen Bedien- und Beobachtungselementen für HMI U-View wird ebenso als optionales Softwarepaket dem Maschinenbauer zur Verfügung stehen. All diese Software-Apps können in jeder Phase des Projekts auf der U-Control-Hardware installiert werden.
U-Control eignet sich für Neuanlagen als auch für den Einsatz in bereits bestehende Maschinen und Anlagen als Retrofit. Die Zielapplikationen befinden sich in erster Linie bei den weltweit tätigen Schlüsselkunden, wo Weidmüller sich als Lösungsanbieter positionieren will. U-Control adressiert den Maschinen- und Anlagenbau und dort beispielsweise Verpackungsmaschinen sowie Handling-Systeme mit Fokus auf Assistenzmaschinen und -systemen.
Mit U-Control bietet Weidmüller seinen Kunden die Möglichkeit, ihre Automatisierungsprojekte zukünftig schneller, flexibler, intelligenter und auf der Basis neuester sowie offener Webtechnologien zu realisieren. (ih)

Dipl.-Ing. Horst Kalla ist bei der Weidmüller GmbH & Co. KG für den Bereich Fachpresse zuständig. Horst.Kalla@weidmueller.com

Dipl.-Ing. Horst Kalla ist bei der Weidmüller GmbH & Co. KG für den Bereich Fachpresse zuständig. Horst.Kalla@weidmueller.com