Varnholt, R.: Einflussfaktoren bei der Entwicklung und dem Einsatz von Steuerungslösungen

<BODY> <H1>www.aud24.net : Varnholt, R.: Einflussfaktoren bei der Entwicklung und dem Einsatz von Steuerungslösungen</H1> <P> <BR> [<A href="/">www.aud24.net</A>] [<A href="../index.html">back</A>] </P> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=TOP CLASS=detailBereichRedaktion>Bereich > Redaktion > <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD> <TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>20.11.2000</TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>VIPA GmbH:</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>Varnholt, R.: Einflussfaktoren bei der Entwicklung und dem Einsatz von Steuerungslösungen</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Modulare Systemfamilie bietet Flexibilität beim Aufbau von Automatisierungslösungen unterschiedlichster Anforderung</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Erschienen in: A&D NEWSLETTER 6/2000, S.16<BR><BR>Der Planer muss bei der Projektierung einer Automatisierungsaufgabe vielfältige Einflüsse berücksichtigen, um den optimalen Lösungsansatz finden zu können. Welche Faktoren sind für den jeweiligen Einsatzfall maßgeblich? Existiert das offene, auf alle Anwendungsfälle optimal zugeschnittene und allgemeingültige Automatisierungssystem?<BR><BR>Auf die Ausgestaltung von modernen Automatisierungssystemen haben im Wesentlichen vier Faktoren großen Einfluss. Neben den verfügbaren Hardwaretechnologien, Feldbussystemen sowie auf dem Markt erhältlichen Automatisierungskomponenten und -systeme haben die Methoden und Produkte für die Programmierung, Parametrierung und Projektierung (3-P) entscheidenden Einfluss auf die Realisierung einer Automatisierungslösung. Abbildung 1 veranschaulicht die Komplexität der Abhängigkeiten.<BR><BR>Der Einflussfaktor Technologie<BR><BR>Gegenwärtig werden Automationsaufgaben mit verschiedenen Hardwaretechnologien realisiert; d.h. für einfachste Applikationen in Kleinmaschinen und Anlagen findet man immer noch Kombinationen aus spezieller bzw. nicht standardisierter Hardware und Schütz-Schaltungen bzw. pneumatische Steuerungen.<BR>Daneben existieren optimierte, zugeschnittene Controller-Lösungen (auf Basis von Mikroprozessoren), die nicht nur in Consumer-Geräten oder professionellen Gebrauchsgütern wie Zahnarztstühlen zu finden sind, sondern auch in Serienmaschinen, deren Steuerung konsequent auf die spezifische Automatisierungsaufgabe abgestimmt wurde. Der Großteil der Automatisierungsanforderungen (von der Waschmaschine bis zum Flugzeug) wird mittels dieser fest programmierter Mikroprozessor-Steuerungen gelöst - sieht man einmal von den reinen Anlagen- und Maschinensteuerungen ab.<BR>In der Mehrzahl der Anwendungen der Maschinen- und Anlagentechnik bildet dagegen ein SPS-System das Herz der Steuerung, wobei die Bandbreite von Mikro-SPS-Systemen bis hin zu redundanten Hochleistungs-Parallelrechnersystemen reicht. Zunehmend steigt im Maschinen- und Anlagenbau die Akzeptanz zur Realisierung von Automatisierungsaufgaben auf der Grundlage von PC-Plattformen. Letztere können sich nur durchsetzen, wenn es sich um industriegerechte, standardisierte Hardwareplattformen handelt und entsprechende Entwicklungswerkzeuge und Anwendungssoftware auf dem Markt zur Verfügung stehen.<BR><BR>Der Einflussfaktor Feldbustechnik<BR><BR>Die Argumente, die für die Einführung der Feldbustechnik sprachen, sind allseits bekannt. Nach der anfänglichen Debatte zu den einzelnen Funktionseigenschaften (Bits und Speed, Hamming-Distanzen usw.), konnten sich durch entsprechende Normungstätigkeit und auf Grund ihrer Marktakzeptanz einige Feldbussysteme als Qusit-Standard etablieren.<BR>Im Bereich der Anbindung von Sensoren und Aktoren sind dies AS-Interface, Profibus DP und CAN, in der Fertigungs- und Prozesstechnik auf Feldebene Profibus DP, CAN, CANopen und DeviceNet, zunehmend Ethernet und LON in der Gebäudetechnik. Für die Kommunikation zur Leitebene hat sich Ethernet TCP/IP durchgesetzt.<BR>Nischenthemen werden immer noch mit individuell angepassten Feldbussystemen angegangen: In speziellen Antriebsaufgaben findet die Kopplung zur Steuerung und der Systeme auf Basis von SERCOS statt, in diversen messtechnischen Aufgabenstellungen hat sich der DIN-Messbus, im Bereich der Prozessperipherieprodukte mit dem implementierten HART-Protokoll (Regler, Stellglieder etc.) etabliert. Doch auch diese Feldbussysteme werden zunehmend aufgrund der Ergänzung von Funktionseigenschaften/Performance in die zuvor aufgezählten Feldbussystemen integriert.<BR>Ein weiteres Themengebiet wird derzeit von der digitalen Übertragungstechnik in den Fokus genommen: Die Integration von sicherheitsgerichteten Anwendungen im Bereich des Personen- und Maschinenschutzes. Ein an Bedeutung gewinnender Mehrwert für den Anwender, da hier das Ziel angesteuert wird, alle Signale mit nur einem Feldbus zu übertragen und in der Steuerung entsprechend zu verarbeiten. Die Hürde für die Hersteller ist allerdings hier höher gelegt, da die BIA und der TÜV<BR>als zertifizierende Gremien Zulassungsgrundsätze erarbeitet haben, die es zu erfüllen gilt, bevor ein sicherer Feldbus angeboten und verkauft werden kann.<BR><BR>Der Einflussfaktor 3-P <BR><BR>Fest steht: Zukunftsweisend und kaufentscheidender Faktor für Produkte in der Automatisierungstechnik ist die Software. <BR>Neben der Applikationssoftware zählen dazu jedwede Entwicklungswerkzeuge, Betriebssysteme und Basissoftware. Die Auswahl der Entwicklungswerkzeuge wird häufig von den eingesetzten Technologien und den Systemfamilien bestimmt. Bezüglich der SPS-Welt traten in den letzten Jahren grundlegende Veränderungen des Marktes auf. Der Ansatz der Normung einer Standard Programmierung (IEC 61131-3) ist gelungen, aber die Kompatibilität der einzelnen Produkte am Markt ist trotz der Abstimmung im Rahmen der IEC 61131 bei herstellerspezifischen Produkten ist nicht gegeben.<BR>Auch hier reagierte der Markt, analog zu den Feldbussystemen bedarfs- und anwendungsbezogen, so dass sich die Hochsprachen- und die STEP-7-Programmiersprache von Siemens fest am Markt etabliert haben und den Standard in der Anwendung - neben der IEC 61131-3 - prägen. Aktuelle objektorientierte Ansätze sollen den Umgang mit Werkzeugen für die Projektierung, Parametrierung, Programmierung (3-P) und Visualisierung weiter erleichtern. <BR><BR>Der Einflussfaktor Automatisierungskomponenten und -Systeme<BR><BR>Steuerungssysteme und deren Teil-Komponenten haben bis heute weitgehend die Auswahl der Automatisierungslösung bestimmt. Die Einführung der Feldbustechnik ermöglichte den dezentralen Einsatz von Produkten verschiedener Hersteller in den Anwendungen. Aufgrund dessen entstand die Diskussion der &sbquo;offenen Lösungen‘, von denen sich viele Kunden größere Unabhängigkeit von einzelnen Steuerungsherstellern erhofften, um ihre Applikation individueller auf technischer und preislicher Ebene ausrichten zu können.<BR>Dieses gilt hauptsächlich für den Bereich der Feldebene, in der der Anschluss von Sensoren und Aktoren erfolgt. Schwieriger erweist sich die Kombination intelligenter Module, wie Text-Terminal, Grafik-Terminal, Antriebstechnik, Lichtgitter, intelligente Sensoren und Funktionsmodule. Deren Integration setzt spezielle Parametrier- und Programmierungswerkzeuge voraussetzt.<BR><BR>Randparameter <BR><BR>Neben den skizzierten vier wesentlichen Einflussfaktoren erfordert jede Branche, in der Automatisierungstechnik Anwendung findet, die Berücksichtigung spezieller Randbedingungen. Dabei ist zu bedenken, das ca. 40% der Automatisierungstechnik in Deutschland für Erweiterungs-, Umrüstungs- und Modernisierungszwecke genutzt wird. Typische Randparameter sind:<BR><BR>· Umgebungsbedingungen, d.h. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, mechanische Beanspruchungen, Platzbedarf<BR>· bestehendes strukturelles Umfeld des Anwenders <BR>· eingesetzte Systeme und die Integrationsanforderungen<BR>· Anwendergruppe und deren Technologieerfahrung (weltweit unterschiedlich)<BR>· Kundenvorschriften<BR>· Normen, länderspezifische Richtlinien<BR><BR>Offene Lösungen - Ein Allheilmittel?<BR><BR>Die aufgezeigten Faktoren verhindern eine für alle Anwendungen geeignete und durchgängig offene Lösung. Welche Möglichkeiten verbleiben damit einem Hersteller bei der Entwicklung eines Automatisierungskonzepts, das dem Anwender in allen angesprochen Dimensionen einen Mehrwert/Nutzen bieten soll?<BR>Die Experten von Vipa entwickelten als Antwort auf diese Frage die modulare Systemfamilie des Unternehmens. Zielsetzung bei der Entwicklung des Konzepts war es, schrittweise einen ganzheitlichen, ausbaufähigen, modularen Baukasten zu gestalten. Deshalb erfolgte im ersten Schritt die Realisierung der Remote-I/O-Komponenten der Systemreihe &sbquo;200V‘ und &sbquo;100V‘ für den Betrieb an standardisierten Feldbussen.<BR>So sind die Systemmodule 200V (Abb. 2) für den Einsatz in Profibus-DP-, CANopen-, DeviceNet-, LON- und Ethernet-Netzen geeignet (das System 100V nur für Profibus-DP-Applikationen). Die Systemmodule 100V und 200V wurden dabei auf die diversen Anwendungsfelder (z.B. Industrie, Gebäude) optimiert, um einen möglichst universellen Einsatz zu ermöglichen. Aufbau und Handhabung sind einfach, der Feldbuskoppler beim System 200V wird auf eine DIN-Tragschiene gerastet und über einen Rückwandbus modular, mit bis zu 32 Funktionsmodulen erweitert (Digital/Analog/Sonderfunktionen). Der Anschluss der Peripherie-Signale erfolgt frontseitig mit verriegelbaren Steckern - ein zusätzlicher Vorteil, da Erweiterungen oder ein Modultausch ohne Trennen der Sensor-/Aktor Signale möglich ist.<BR>Auf Basis der gewählten Systemarchitektur waren dezentrale intelligente Lösungen einfach umzusetzen. Im nächsten Schritt wurden die Buskoppler um frei programmiere CPUs ergänzt. Dem Anwender stehen Module für die Programmierung nach IEC 61131-3, &sbquo;Step5‘ und &sbquo;Step7‘ von Siemens, sowie die Möglichkeit zur Hochsprachen-Programmierung zur Verfügung. <BR>Das Modul &sbquo;PC288L‘ ist ein zentrales/dezentrales High-End-Produkt auf der Hutschine. Die volle PC-Leistung mit diversen Schnittstellen kann in die Systemwelt integriert werden - vor Ort. <BR>Für die Kommunikation über Ethernet/TCP/IP wurde die &sbquo;Intelligente Ethernet Kommunikation‘ (IPK) entwickelt. IPK erlaubt die zuverlässige Übertragung auch zeitkritischer Daten, mittels event-gesteuerter Funktion über Ethernet. Zielsetzung dieser Kommunikation war es, den Datenverkehr auf ein Minimum zu reduzieren. Die Implementierung von TCP/IP auf den verschiedenen CPU-Modulen eröffnet den datentechnischen Durchgriff über die einzelnen Automatisierungsebenen. <BR>Der gesamte Systembaukasten 100V und 200V erlaubt mit seiner Durchgängigkeit z.B. die unkomplizierte Mischung der Module für Profibus Anwendungen. Das System 100V ist, als Kompakt-Modul (8 I/O; 16 I/O; 24 I/8 O) für Einsatz in Profibus-DP-Netzwerken konzipiert. Die als Block-I/O ausgeführten Module erlauben die wirtschaftliche Dezentralisierung von nur wenigen I/O-Punkten. Abgerundet wird die Produktfamilie mit dem &sbquo;Comander-Compact‘: Die Kombination von grafischer Anzeige, Bedienelementen, PC-Technologie, Ethernet, Profibus DP und der direkte Anschluss von I/O-Modulen des Systems 200V bilden die Basis für diese zentrale/dezentrale Steuerung.<BR>Der Anwender erhält durch diesen Systembaukasten die Möglichkeit, seine Anforderungen auf der Basis einer einheitlichen Grundlage von Hard- und Software, mit verschiedenen Technologien, einheitlichem Formfaktor/ Mechanik, platzsparend und flexibel zu erfüllen.<BR></TD> </TR> <TR> <TD CLASS=detailQuelle> </TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=1 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top></TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=393 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=28 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=174 HEIGHT=1 ALT=""></TD> </TR> </TABLE> <P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:54 Uhr aktualisiert</I></P> </BODY>