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3-2020

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Kommunikation

Kommunikation Konzentration auf das Wesentliche Mit PROFINET und OPC UA zu besseren Prozessen lassen, bzw. wie aus einem Wert, den eine Komponente im Feld liefert, letztendlich eine Information wird, die dem Unternehmen nützt. Dabei interessiert die Unternehmen nicht unbedingt der Weg dorthin, vielmehr wollen sie sich auf die Auswertung der zahlreichen Informationen konzentrieren. PROFI- NET und OPC UA zeigen, wie das funktioniert. Passt perfekt zueinander – die Kombination aus PROFINET, OPC UA und TSN Viele Anwender wurden in den vergangenen Jahren immer wieder mit der Frage konfrontiert, wie sich die Daten aus dem Feld in die IT bringen Informationen mit Mehrwert Informationen über Prozesse, Anlagen, Produkte sind wertvoll. Der Weg, um daraus einen praktischen Nutzen zu generieren, ist jedoch häufig mühsam. Für die Akzeptanz einer neuen Technologien ist es daher unabdingbar, dass solche Informationen unkompliziert bereitstehen und dass diese einen wirklich Mehrwert für die Produktion bieten. PROFINET und OPC UA stellen bereits heute praktikable Lösungen dafür bereit. Schon seit Einführung der Feldbusse war die Modularisierung von Anlagen eine treibende Kraft hinter PI (PROFIBUS & PROFINET International) www.profibus.com (PI_OPC_UA) Die technischen Arbeiten an OPC UA Safety sind abgeschlossen – eine gemeinschaftliche Entwicklung der OPC Foundation und PI 16 PC & Industrie 3/2020

Kommunikation Das Black Channel-Prinzip funktioniert seit vielen Jahren fehlerfrei, daher wurde es auf OPC UA Safety übertragen der Technologie. Einzelne Maschinen konnten so unabhängig voneinander entwickelt und erst auf der Anlage gemeinsam in Betrieb genommen werden. Mit OPC UA steht nun eine Technologie in den Startlöchern, die es erlaubt, unabhängig von den verwendeten Feldbussen innerhalb der Maschine, eine herstellerübergreifende Vernetzung zwischen den Maschinen zu ermöglichen. Allerdings kann diese Technologie allein die Daten nicht bereitstellen. Die rund 30 Millionen Geräte im Feld, die über eine PROFINET- Schnittstelle verfügen, können dies aber sehr wohl und zwar seit der Stunde Null von PROFINET. Jetzt kommt es darauf an, das Zusammenspiel zwischen PROFINET und den OPC-Device-Integration-Modellen so zu gestalten, dass dem Anwender der Einstieg leicht fällt. Der große Vorteil: Schon immer lassen sich in einem PROFINET- Netzwerk an jeder beliebigen Stelle weitere Ethernet-Geräte installieren. Genau dank dieser Offenheit lassen sich nun auch Sensoren oder Geräte mit OPC UA-Interface einfach hinzufügen. Diese schicken ihre Werte direkt an entsprechende Cloud- Dienste oder Edge-Gateways, ohne die Automatisierungslösung mühsam umbauen zu müssen. Unterschiedliche Sichtweisen Was sich so einfach anhört, erfordert jedoch noch einige Hausaufgaben seitens der Organisationen. Wie es sich bei anderen PI-Technologien bewährt hat, setzen die Organisationen darauf, zunächst konkrete Use Cases zu beschreiben, bei denen Experten zusammenarbeiten. Darauf aufbauend werden dann Lösungen ent wickelt. In diesem Fall konzentrierte man sich zunächst auf die I&M-Daten von PROFINET. Diese enthalten z. B. Firmware-, Hardware-Version, Serien nummer, Geräte namen. Diese bewährten Daten wurden dann auf OPC in einer Companion Specification abgebildet. Bei der Erarbeitung einiger konkreter Use Cases wurde jedoch erkannt, dass das bestehende Device Integrations- Modell noch nicht so funktioniert, wie es in der Praxis erforderlich ist. So sind aus technologischen Sicht Produktionsdaten oder Prozessverläufe einer Maschine wichtig, aus Sicht einer Wartung dagegen die verwendeten Geräte interessant. Diese verschiedenen Sichtweisen auf die gleiche Maschine müssen zueinander passen und referenzierbar sein. Hier arbeiten die Nutzerorganisationen zusammen, damit der Anwender eine praktikable und durchgängige Lösung an die Hand erhält. Sichere Kommunikation Auch bei der Safety-Kommunikation haben sich offene Fragen aufgetan. Müssen Controller unterschiedlicher Hersteller funktional sicher miteinander verbunden werden, sind spezielle Koppler nötig. Dies ist meist mit einem hohem Hardwareund Engineering-Aufwand verbunden, zudem ist das Handling sehr unflexibel. Insbesondere im Hinblick auf die zunehmende Vernetzung in den Unternehmen ist diese Situation unbefriedigend. Aber auch im Hinblick auf autonome mobile Fahrzeuge, Kran katzen oder Roboter, die sich selbstständig von Maschine zu Maschine bewegen, wird es kompliziert. Eine Rekonfiguration der Sicherheitsfunktion muss hier ganz ohne menschliche Zustimmung möglich sein. Bei OPC UA gab es bisher keine Möglichkeit, fehlersichere Daten zu übertragen, wie man es von den Feldbussen mit PROFIsafe gewohnt ist. Da OPC UA für Verbindungen zwischen den Steuerungen unterschiedlicher Hersteller eine zunehmend wichtigere Rolle spielen wird, war es sinnvoll, die Mechanismen von PROFIsafe auch auf OPC UA auszuweiten. Die technischen Arbeiten für die Spezifikation „OPC Unified Architecture Part 15: Safety“, eine gemeinschaftliche Entwicklung von der OPC Foundation und PI, sind nun abgeschlossen. Entwicklung einer Test- Spezifikation Auch die nächsten Schritte sind bereits geplant. Zum einen wird die Entwicklung einer Test-Spezifikation und eines Softwaretools für den automatischen Test gestartet. Dazu gehört auch die Etablierung eines Zertifizierungs- und Abnahmeverfahrens analog zu PROFIsafe. Dies ist die Voraussetzung für eine einfache und schnelle Sicherheitszertifizierung von Produkten, die OPC UA Safety implementieren. Zum anderen werden Fallbeispiele erstellt, um die neuartigen Features von OPC UA Safety zu demonstrieren. Hierzu gehört die vereinfachte Verwaltung von sicheren Adressen für Serienmaschinen und die Möglichkeit, während der Laufzeit über ein und dieselbe Verbindung mit unterschiedlichen Partnern kommunizieren zu können. Weiterhin wird ein OPC UA Mapper für Pub/Sub spezifiziert, um Sicherheitsfunktionen mit hohen Anforderungen an die Reaktionszeit realisieren zu können. Auf der Messe SPS - Smart Production Solutions 2019 waren bereits prototypische Entwicklungen auf dem Stand von PROFIBUS & PRO- FINET International (PI) zu sehen. Einer interoperablen und herstellerunabhängigen fehlersicheren Kommunikation vom Feld bis zur Maschine- Maschine-Kommunikation steht somit nichts mehr im Wege. Ergänzende Daten aus dem Sensor Industrie 4.0 baut auf vielfältigen Informationen aus dem Feld der Produktionsanlagen auf. Diese werden neben der Steuerung der automatisierten Produktion und Gerätekonfiguration im zunehmenden Maße auch für Remote Maintenance, Asset Management, Predictive Maintenance, Condition Monitoring sowie für Data Analytics zur Optimierung und Flexibilisierung der Produktion benötigt. Die Herausforderung liegt im Detail. Ein ‚Nicht-Funktionieren‘ macht sich schnell bemerkbar. Viel interessanter wäre jedoch, nicht nur fest zu stellen, ob ein Greifer auf oder zu ist, sondern vielmehr anhand des Drucks eine Aussage darüber zu erhalten, ob die Kraft auch nach monatelangen Zyklen noch ausreicht oder ob eine Überprüfung oder Wartung notwendig ist. Gleiches gilt für den Verschmutzungsgrad bei Sensoren. Die Grundlagen für solche Aussagen sind vorhanden. Denn im Prinzip stellen schon heute viele Sensoren sehr viel mehr Daten bereit, als die SPS benötigt und für den normalen Betrieb notwendig sind. PC & Industrie 3/2020 17

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