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<H1>www.aud24.net : M. Hanefeld: "Steuerungssystem für die dezentrale Automatisierung""</H1>
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Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>25.05.2001</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>M. Hanefeld: "Steuerungssystem für die dezentrale Automatisierung""</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Schneller Datenaustausch über Systemgrenzen hinweg dank Modularität</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Damit Maschinenbauer Komplettlösungen mit dezentraler Architektur leichter anbieten können, hat Bachmann Electronic das ‚M1‘-Steuerungssystem mit unterschiedlichen Datenkommunikationsschnittstellen ausgestattet. Ein speziell entwickelte FAST-Bus erlaubt den Zugriff der CPU auf die I/O-Module in Echtzeit mit einer Datenübertragungsrate von 120 Megabit/s. <BR><BR>Immer schnellere Prozesse und Taktzeiten der Maschinen erfordern kürzeste Zykluszeiten des gesamten Steuerungssystems. Der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Netzwerkes als Verbindung zwischen Prozess und Steuerung kommt dabei eine zentrale Bedeutung zu. Gleichzeitig müssen Komponenten in industriellen Netzwerken Anforderungen wie einfache Montage auf der Hutschiene, Plug-and-Play-Installation, Überbrückung großer Entfernungen, EMV erfüllen. Nicht zuletzt fordert der Anwender im Industrieumfeld zunehmend den Zugang zum Internet. <BR><BR>Datenaustausch über Systemgrenzen hinweg<BR><BR>Auch wenn in nächster Zukunft aufgrund der teueren Infrastruktur, die für die Gewährleistung von Echtzeit bei Ethernet notwendig ist, wird Ethernet- und Feldbus-Systeme für geraume Zeit weiterhin parallel bestehen. <BR>Bachmann hat sich mit dem Automatisierungssystem M1 frühzeitig auf diese Entwicklung eingestellt. So konvertiert der Ethernet-Netzwerkknoten ‚ES 200‘ serielle Protokolle ins TCP/IP-Format und verfügt über zwei serielle Interfaces und eine 10BaseT-Schnittstelle. Das eigenständige Gerät mit integriertem Netzteil kann auch nachgerüstet werden und wird direkt an der Hutprofilschiene montiert. Mit dem Modul ES 200 lassen sich Steuerungssysteme auch ohne eigene Ethernet-Schnittstelle in ein Ethernet-Netzwerk einbinden. Dazu wird lediglich eine freie serielle Schnittstelle benötigt. So ist beispielsweise eine Betriebsdatenerfassung (BDE) auch mit einer nicht netzwerkfähigen Steuerung möglich. Beim ‚HUB 204‘ - einem weiteren M1-Modul - handelt es sich um einen industrietauglichen Ethernet-Hub, der zur Verbindung von Steuerungen, Laptops und Netzwerken mit Ethernet 10BaseT-Technologie dient. Zwischen diesem Modul und jedem angeschlossenen Gerät ist eine Leitungslänge von bis zu maximal 100 Metern möglich. Bis zu vier Hub-Module lassen sich kaskadieren, um die Zahl der verfügbaren Kanäle zu erhöhen.<BR><BR>Spezieller FAST-Bus für Echtzeitkommunikation<BR><BR>Der Aufbau von Steuerungen und Regelungen stellt häufig harte Anforderungen an die Echtzeit-Fähigkeit der eingesetzten Hardware und die Anbindung der dazugehörigen Ein-/Ausgabegeräte. <BR>Nach DIN gilt ein Computersystem als echtzeitfähig, wenn es innerhalb einer benenn- und garantierbaren Zeit auf zufällige, externe Ereignisse reagieren kann. Über die Größe dieser Zeit sagt die Norm allerdings nichts aus. Im industriellen Steuerungsumfeld sind Reaktionszeiten im Mikrosekundenbereich jedoch ein unbedingtes Muss. Konkret sollte eine Steuerung in der Gesamtvollbelastung mit Regelungstechnik, Maschinenablauf und allen peripheren Maschinenaufgaben wie Vernetzung zu anderen Stationen oder Visualisierungs-Tasks unter 10 Mikrosekunden Reaktionszeit bleiben, um Echtzeit zu gewährleisten.<BR>Um die Anforderungen der Maschinenbauer noch besser erfüllen zu können, hat Bachmann für das M1-Automatisierungssystem eigens einen speziellen FAST-Bus entwickelt, der den Zugriff der CPU auf die I/O-Module in höchster Echtzeit mit einer Datenübertragungsrate von 120 Megabit/s erlaubt. Die Zeitverzögerung liegt pro Unterstation niedriger als zwei Mikrosekunden. Diese Eigenentwicklung ist unumgänglich gewesen, da ein normaler Standard-Feldbus bis zu 100 Mal langsamer ist.<BR>Insgesamt können 15 Unterstationen mit jeweils 16 I/0-Modulen an den FAST-Bus angeschlossen werden. Zwischen den einzelnen Stationen lassen sich über Lichtwellenleiter störsichere Verbindungen bis zu einer Entfernung von jeweils maximal 150 Meter aufbauen. Für die Applikationssoftware ist es dabei ohne Belang, ob die einzelnen Komponenten zentral oder verteilt installiert sind. Außerdem macht sich diese Lösung auch deutlich bei den Verkabelungskosten bemerkbar: Die Aktoren und Sensoren müssen nicht mehr von der Peripherie her mit dem Schaltschrank verbunden werden, sondern lassen sich direkt vor Ort über Unterverteiler verdrahten und mit nur einer Leitung zur CPU führen. <BR>Neben dem FAST-Bus können in der M1-Steuerung für weniger zeitkritische Aufgaben aber auch die üblichen Standard-Feldbussysteme wie zum Beispiel CANopen oder Profibus eingesetzt werden, deren Reaktionszeiten aber im Bereich von Millisekunden liegen. <BR>Die Möglichkeit der Ferndiagnose und -wartung im Modembetrieb über PPP (SLIP) ist ebenfalls von vorneherein vorgesehen, denn das gesamte Vernetzungskonzept läuft unter TCP/IP und ist damit intranet- und internetfähig.<BR><BR>Modularer Aufbau ermöglicht unterschiedliche Varianten<BR><BR>Durch das modulare System der M1-Steuerung können Ein-/Ausgabemodule auf allen Busschienen gesteckt und beinahe ohne Einschränkung kombiniert werden. Dieselben Module können dabei auf der Basisstation, einer Busschienenverlängerung, einer parallelen Buserweiterung, einer FAST-Bus-Unterstation oder auf einer Standard-Feldbus-Unterstation verwendet werden. Die Anordnung der einzelnen Komponenten kann in verschiedenen Varianten stattfinden: <BR><BR>· Einzelne Baugruppen lassen sich eng aneinander setzen und mit Netzteil- und Prozessormodul versehen - es entsteht eine eigenständige, kompakte Einheit, die wie eine konventionelle Steuerung agiert.<BR><BR>· Für den Einsatz direkt an der Maschine können mehrere I/O-Gruppen nahtlos zusammengefügt werden, wobei jede Station bis zu 16 Modulsteckplätze bietet.<BR><BR>· Zusätzlich können autarke Steuerungen oder I/O-Gruppen über CAN- oder Profibus erweitert werden. So entsteht eine Steuerung mit dezentraler Intelligenz. Inzwischen ist es nicht nur möglich, die I/O-Ebene zum Beispiel durch den CAN-Bus zu dezentralisieren, vielmehr bieten alle namhaften Antriebshersteller busfähige, intelligente Drives an. <BR><BR>· Einzelne Steuerungen lassen sich über Ethernet und TCP/IP vernetzen. Auf diese Weise entsteht ein Netz von eigenständigen Steuerungen, das sich - natürlich bei Verzicht auf die Echtzeitfähigkeit - angefangen über die Vernetzung von Maschinen oder Visualisierungs- und Leitrechnerankopplungen bis zum kompletten Fernwartungssystem ausbauen lässt. Hierbei wird konsequent die mittlerweile weitverbreitete Internet/Intranet-Technologie eingesetzt, die sich insbesondere für die Ferndiagnose und die Übertragung von Programm-Updates eignet. Aber auch innerbetrieblich ist diese Option für den Maschinenbauer von Vorteil, denn der einfache Zugriff auf alle Maschinen im Prüffeld über das meist schon vorhandene Ethernet kann von allen Abteilungen beispielsweise zur Programmerstellung und -verwaltung oder für die Prozesstechnik und Qualitätskontrolle genutzt werden.<BR></TD>
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<P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:54 Uhr aktualisiert</I></P>
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