Technologien

Dezentrale Steuerungen in der digitalen Fabrik Einsatzmöglichkeiten und Anforderungen an die SPS 4.0 von Matthias Seitz, Sergii Poluektov und Hans Peter/Hochschule Mannheim Lesedauer:  3 Minuten

Steuerung in der Cloud

Heutzutage werden die meisten Prozesse vom Bediener über ein Human Machine Interface (HMI) oder von einer zentralen Steuerung aktiviert und parametriert. Da in der Industrie 4.0 alle Systeme miteinander vernetzt sein sollen, könnten in Zukunft Fertigungsteile, die mit Mikroprozessor oder RFID ausgestattet sind, selbst Prozesse anstoßen oder ausführen [1]. Beispielsweise könnte dann eine Autotür den Lackierprozess selbst aktivieren und die einzusetzende Farbe vorgeben.

• Fertigungsteile,
• Sensoren, z. B. eine Kamera,
• Aktoren, z. B. Roboter und
• ganze Anlagenteile, wie z. B. Förderbänder oder ein Hochregallager.

Die Steuerungssoftware ist hierfür weitgehend auf die CPS zu verteilen, damit sie autonom Prozesse anstoßen und Aktionen ausführen können. Hierfür müssen die Systeme über offene Schnittstellen zur Programmierung und zum Datenaustausch verfügen.

Heutzutage ist OPC ein Standard für den herstellerübergreifenden Datenaustausch zwischen Automatisierungskomponenten. Beispielsweise kann ein OPC-Server die Werte von SPS-Variablen bereitstellen und die HMI eines anderen Herstellers kann als OPC-Client auf diese zugreifen. Auch wenn der Datenaustausch über OPC aktuell noch nicht eine Automatisierung in Echtzeit ermöglicht, ist die Reduzierung der Übertragungszeiten in Zukunft vorstellbar.

Mit OPC UA könnte ein Datenaustausch zwischen den einzelnen CPS über das Internet in Echtzeit erreicht werden [2]. Idealerweise würden die CPS dann drahtlos kommunizieren.

Um die Software auf die einzelnen CPS zu verteilen, kann ein beliebiger Rechner (PC, Tablet, Smartphone) als Programmiergerät (PG) genutzt werden [3], auf dem ein universelles Programmiersystem läuft, das Software für alle CPS erzeugen kann.

Für intelligente Feldgeräte, insbesondere drehzahlgeregelte Antriebe, ist es heute schon möglich, Teile der Software in einem SPS-Programmiersystem nach IEC 61131 zu programmieren und im Mikroprozessor (µP) des Antriebs ablaufen zu lassen. Es stellt sich jedoch die Frage, wie kleinteilig die CPS zugeschnitten werden sollten. Um nicht übermäßigen Integrationsaufwand zu erzeugen, können Teilanlagen, wie z. B. der Roboterarm, die Förderbänder oder das Hochregallager aus Bild 1, als wiederverwendbare Module modelliert werden, die von einer SPS gesteuert werden [4].

Die SPS kann man sich leicht als CPS vorstellen, denn sie läuft als Soft-SPS heute schon auf verschiedenen Plattformen (CPU, embedded PC, µP etc.) und für sie gibt es sowohl OPC als auch Webserver.

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