Festo
Delta-Kinematik ohne Schaltschrank: In einem Entwicklungsprojekt nutzt Festo Ansätze der Industrie 4.0 sowie eigene Elektronik-Kompetenz für Maschinen und Anlagen mit dezentraler Automation und setzt dafür seine Automatisierungsplattform CPX ein. Bild: Festo

Sicherheitskritische Aspekte der Dezentralisierung von Steuerungsintelligenz sieht auch Klaus-Gerd Schoeler. „Deshalb werden industrieerprobte Schnittstellenstandards oft noch komplexeren, dynamischen Vernetzungsmöglichkeiten vorgezogen.“ Vernetzung sei immer auch anfällig für Angriffe von außen und missbräuchliche Nutzung. Dennoch fällt sein Fazit positiv aus: „Mittel- bis langfristig ergeben sich gerade unter Einbezug PC-basierter Steuerungen spannende Perspektiven.“

Unmengen von Daten durchlaufen und entstehen heutzutage in Steuerungen – Big Data. Aus ihnen lässt sich eine Menge machen, ist Dr. Marco Münchhof, Vorstand und Leiter der Maschinenautomation bei Eckelmann, Wiesbaden, überzeugt. „Intelligente Datenanalyse ist und bleibt der Schlüssel, um effizienter zu werden und Prozesse zu optimieren.“

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Klaus-Gerd Schoeler von Systec sieht Vorteile in der höheren Verarbeitungsgeschwindigkeit. Bild: Systec

Zum Thema: Licht statt Strom

Wie lange noch sorgt Strom für den Informationsfluss? Lichtwellenleiter stehen bereit, Kupferkabel abzulösen. Ihr großer Vorteil: Sie sind, auch über große Strecken, weniger störanfällig. Hier die Meinungen einiger Marktteilnehmer. Karl-Heinz Wirsching von Turck: „Ob sich Lichtwellenleiter in diesem Bereich wirklich durchsetzen werden, ist fraglich, da sich keine durchgängige Ethernet-Lösung bis zur Sensor/Aktor-Ebene realisieren lässt“. Aufgrund der aufwendigen Verdrahtung sieht er derzeit keinen wesentlichen Vorteil durch Lichtwellenleiter in der Feldebene. Eberhard Klotz von Festo ist ebenfalls skeptisch: „Lichtwellenleiter bringen innerhalb von Maschinen/Anlagen kaum Vorteile bei den Übertragungszeiten, zumindest kompensieren diese nicht den Mehraufwand.“ Bleibt die Robustheit: „Deswegen sind Standards wie Aida heute im Rohbau etabliert und werden auch in anderen anspruchsvollen Umgebungen genutzt.“

Klaus-Gerd Schoeler von Systec hebt neben der geringeren Störanfälligkeit die höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit hervor. Dennoch müsse „der Bedarf für die Umrüstung oder Ausstattung von Systemen mit dieser Technologie immer im Einzelfall beurteilt werden“.  Ashkan Ashouriha von Rockwell Automation sieht im Trend zu Big Data eine Zukunft für Lichtwellenleiter. Sie würden immer häufiger eingesetzt, einfach um große Datenmengen über längere Strecken transportiert zu können. Ein weiterer Vorteil liege in ihrer Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischer Strahlung: „Anders als bei Kupferleitungen in verteilten Anlagen können keine Daten verloren gehen oder verfälscht werden.“ Christian Zingg von Eaton hält dank Lichtwellenleitern sogar „eine kontaktlose Datenübertragen via Licht“ in Zukunft für möglich.

Schlicht verworfen wurden bisher Maschinen- und Prozessdaten der Steuerung, sobald die CNC-Steuerungsaufgabe erledigt war. Eckelmann will sie nutzen und hat seinen EEXC-Controller für den standardisierten und maschinenunabhängigen Datenaustausch fit gemacht – „und damit für Digitalisierung und Industrie 4.0“, wie Dr. Münchhof betont.

Turck-Mann Oliver Merget hält die Dezentralisierung von Steuerungsintelligenz dann für wichtig, wenn „die Feldgeräte immer mehr Daten direkt erfassen, verarbeiten und an übergeordnete Systeme leiten sollen“. So ließen sich beispielsweise eigenständige Einheiten bilden, die intelligent miteinander verknüpft werden. Nebeneffekt: Dezentrale Intelligenz verarbeitet Daten schnell an Ort und Stelle, „was letztlich den gesamten Produktionsprozess schneller und auch flexibler macht“.

Neben einer höheren Flexibilität sieht Eberhard Klotz, Leiter Marketing Produkte und Technologie bei Festo, Esslingen, langfristig die teilautonome Steuerung von Maschinen oder Subsystemen als wesentliche Vorteile dezentraler Lösungen. Sie seien weniger komplex und damit einfacher bedienbar. Hinzu käme, dass redundante Maschinenteile die Verfügbarkeiten erhöhten: „Flexible Fertigungsabläufe sind dadurch einfacher oder überhaupt erst zu realisieren.“ Nachteilig sei jedoch der höhere Aufwand an Hard- und Software. „Diese benötigen sehr strikte Standards, um ein Plug-and-Produce oder langfristig ein kooperatives Verhalten zu erreichen.“ Noch sei der Mehraufwand teuer, das könne sich jedoch durch Skaleneffekte, wie sie in der Bürowelt zu beobachten waren, in Zukunft relativieren.

Feldbusse behaupten sich gegen Ethernet – noch

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Klassische Positioniersteuerungen werden immer mehr mit PC-basierten Steuerungen zusammenwachsen und dezentrale Produktionsumfelder ermöglichen. Bild: Systec

Der Nürnberger Antriebs- und Automatisierungsspezialist Baumüller nutzt derzeit das Ethernet mit TCP/IP-Protokoll nur bis hinab zur Feldbusebene. Gateways schaffen den Übergang in die Buswelt. „Der Grund ist, dass im Moment in fast allen Serienmaschinen noch Standardfeldbusse überwiegen“, erklärt Karl-Heinz Wirsching, Leiter technischer Verkauf Umrichter, den Spagat. Neuere Maschinen sind jedoch zunehmend mit Ethernet-basierten Feldbussen ausgestattet, sodass „sich wohl auf lange Sicht eine durchgängige Ethernet-Lösung bis zur Sensor-Aktor-Ebene durchsetzen wird“.

„Die Welten werden immer weiter zusammenwachsen“, davon ist auch Oliver Merget von Turck überzeugt. „Daher werden mittelfristig diejenigen Feldbuskomponenten einen klaren Vorteil haben, die es ermöglichen, mit derselben Hardware verschiedenste Protokolle zu sprechen.“ Dies setze jedoch eine Plattform wie die Turck-Multiprotokoll-Technologie anstelle spezieller Prozessoren oder ASICs für die Feldbuskomponenten voraus, die zu Feldbussen und Industrial Ethernet kompatibel ist.

Rockwell Automation setzt klar auf das Ethernet. Kein Wunder, wurde das Ethernet/IP doch seinerzeit von der Rockwell-Tochter Allen-Bradley entwickelt. Gegen proprietäre Bussysteme sprächen ihre aufwändige Modifikation und die immer größeren Datenmengen, die sie nicht mehr zuverlässig transportieren könnten. Ashkan Ashouriha, Solution Architect Integrated Architecture & Connected Enterprise: „Intelligente Systeme, die möglichst als Plug und Play überall realisiert werden können, lassen sich am einfachsten mit unmodifiziertem Ethernet umsetzen.“

Das Verschmelzen von Feldbussen und Industriellem Ethernet erwartet auch Eaton-Mann Christian Zingg: „Die Sensor-Aktor-Ebene wird weiterhin bestehen bleiben und entsprechend in das Industrielle Ethernet integriert. Die komplette Lösung muss durchgängig sein.“ Mit OPC-UA sei dieses zukünftige Kommunikations-Konzept bereits weitgehend abgedeckt.

Noch fehle es aber an Spezifikationen und Informationsmodellen zur Kommunikation zwischen Maschinen, zur Implementierung in bestehende Bussysteme, merkt Eberhard Klotz an. Er sieht außerdem offene Fragen zur Echtzeit. Herausfordernd wird sein, wie weit in die Feldebene hinein es technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist, das Internet of Things zu treiben: „Wir stellen uns bei Festo zunächst auf Ebene der mechatronischen Subsysteme auf.“

Baumüller
Die Steuerung B Maxx Softdrive PLC von Baumüller erspart separate Steuerungshardware bei bestimmten Applikationen; sie ermöglicht die Steuerungsprogrammierung dezentral im Regler. Bild. Baumüller

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