12 IEE 49. Jahrgang 2004, Nr. 10

TRENDS & TECHNOLOGIE � AUTOMATION

Durchgängige Plattform

Innovation hat immer Konjunktur

Rund zwei Jahre liegen zwischen den ers-ten Recherchen zum IP20-Remote-I/O und der Markteinführung des Systems auf der SPS/IPC/Drives Ende November. „Richtig hart an der Entwicklung dran sind wir seit gut zwölf Monaten,“ erklärt Hans Wimmer, Leiter Technik und Marke-ting bei B&R in Eggelsberg. Zudem hat man sich ein ehrgeiziges Ziel gesteckt: 30 verschiedene Module und Baugruppen sollen bis dahin fertig sein. „Nicht nur als Dummy oder aus dem vollen gefräste Einzelstücke, sondern in Stückzahlen und funktionsfähig,“ betont Frank Winter, Ge-schäftsführer der deutschen Niederlas-sung in Bad Homburg. Stückzahlen heißt bei B&R: 10.000! Die Testphase kann also sofort nach der Messe beginnen. Verfügbare Hardware allein macht noch keine Automatisierungslösung. Ebenso wichtig ist es, das System und seine Bau-gruppen im Engineering-System – bei B&R dem Automation Studio – abzubil-den. Hier laufen alle Fäden zusammen, egal ob Steuerungsprogrammierung, Re-

gelung, Visualisierung, Kommunikation oder Motion Control. „Durchgängige Ska-lierbarkeit und volle Kompatibilität, sind die Grundlage unserer Steuerungsphi-losophie,“ so der B&R-Technologiestrate-ge, „nur so werden plattformunabhängi-ge und exakt auf die jeweilige Maschine abgestimmte Applikationen möglich. Skalierbarkeit heißt aber nicht nur meh-rere Steuerungsplattformen wie die Sys-teme 2003 und 2005 oder auch Slot- und Soft-SPS nebst Industrie-PC vorzuhalten, sondern auch den Wechsel des Zielsys-tems mit nur wenigen Umstellungen im Projekt zu ermöglichen. Als klassisch Scheiben-orientiertes I/O-System ist der Aufbau von X20 iden-tisch zu den bereits am Markt vorhande-nen Systemen: Die einzelnen I/O-Module und Technologiebaugruppen reihen sich rechts an die Busanschaltung oder den Bus-Controller. Theoretisch passen bis zu 250 Module nebeneinander. In der Praxis besteht jedoch viel früher Strukturie-rungsbedarf, z. B. über den X2X-Link wie er

Wer 165 Mio. p Umsatz mit Automatisierungskom-ponenten erzielt und über Jahre kontinuierlich zweistel-lig wächst, weiß was der Maschinen- und Anlagenbauer braucht: Ein komplettes und innovatives Automatisie-rungspaket, angefangen beim Disziplin-übergreifenden Engineeringsystem über die passenden Steuerungskom-ponenten und Antriebe bis hin zu einem Kommunikations-system wie Ethernet Powerlink. Mit praxisgerechten Inno-vationen, wie das X20-System oder die Automation-PC, baut B&R seine Plattform konsequent aus. Wer glaubt, Remote-I/O und Innovationen passen nicht zusammen, irrt gewaltig. STEFAN KUPPINGER, REDAKTION IEE

bereits beim IP67-System X67 verwendet wird. Darüber lassen sich zwischen zwei I/O-Komponenten bis zu 100 m überbrü-cken. „X2X-Link darf man allerdings nicht mit den üblichen Feldbussen wie Pro-fibus oder Ethernet Powerlink verwech-seln,“ so Wimmer: „Es ist unsere Struktu-rierungstechnologie, um innerhalb einer I/O-Konfiguration flexibel und günstig beliebige Topologien zu realisieren.“ Fle-xibel heißt beispielsweise, je nach Ma-schinenvarianten oder zusätzlichen Op-tionen beliebig zwischen IP20-Bereichen und X67-Zonen wechseln zu können. An Feldbussen werden wie beim X67-Sys-tem CANopen, Profibus-DP, DeviceNet und Ethernet Powerlink unterstützt. Letz-terer kommt bei der Vernetzung zwi-schen den einzelnen Automatisierungs-komponenten wie Automation-PC, Steuerungen und den Servoantrieben zum Einsatz. Wer Ethernet im Feld einset-zen will, für den spielt die Echtzeitfähig-keit eine zentrale Rolle. Hans Wimmer: „Standard-Ethernet-Komponenten und

Automation-PC 620 in ver-schiedenen Slot-Varianten

IEE 49. Jahrgang 2004, Nr. 10 13

ein echtzeitfähiger Software-Stack bilden bei Powerlink die Basis für sehr schnellen, zyklischen und streng deterministischen Datenverkehr.“ Alle Powerlink-Stationen sind dabei am Netzwerk zueinander, bzw. zum Steuerungsprogramm der SPS syn-chronisierbar. Dazu Frank Winter: „Die Qualität eines Automatisierungsver-bunds und damit dessen echte Leis-tungsfähigkeit hängt direkt vom erreich-baren Netzwerkjitter ab – bei Ethernet Powerlink unter 1 µs!“

Das ist auch der Rythmus nach dem sich die Acopos-Antriebe bewegen. „Der Takt entscheidet eben, wie schnell ein Ser-voverstärker auf plötzlich auftretende Änderungen im Produktionsablauf rea-gieren kann,“ so Wimmer. Um möglichst vielseitig einsetzbar zu sein, sind die Ser-voverstärker für allgemeine Positionier-aufgaben, den Betrieb elektronischer Ge-triebe oder elektronischer Kurvenschei-ben anwenderspezifisch konfigurierbar – dem Systemgedanken stets verpflichtet, natürlich aus dem Automation Studio heraus! Platz ist rar – Kanalzahl bei gleicher Breite verdoppelt Augenscheinlichstes Indiz für die Innova-tion beim Remote-I/O ist die erhöhte Ka-nalzahl: Zwölf bzw. vier bei vollständiger Dreileiter-Technik. Das entspricht einer 50% höheren I/O-Dichte im Vergleich zu den heute üblichen Systemen. In Drei-Lei-ter-Technik mit Masse, Spannungsversor-gung und Signal, verbessert sich das Ver-hältnis sogar auf 100%. Wimmer: „Mit zwölf Kanälen in einem 12,5 mm breiten Modul dürften wir derzeit wohl das kom-pakteste Remote-I/O in IP20 haben.“ Trotzdem kommen die Entwickler ohne die im Markt umstrittenen 3,5mm-Klem-men aus. Die werden nämlich vom Elek-triker mangels kleinem Schraubendreher

� KOMPAKT

Mit dem Remote-I/O X20 stellt B&R einen wichtigen Baustein für ihre Systemarchitektur vor. Mit einer bis zu 100% höheren Kanaldichte und der Trennung von Bus, I/O-Elektro-nik und Klemmblock unterscheidet sich das System deutlich vom Wett-bewerb. Parallel dazu wurde mit den Automation-PC APC620 eine flexible Automatisierungsplattform aufgebaut, die hinsichtlich Perfor-mance (Pentium-M) und Modulari-tät up to date ist. Zusammen mit der Engineering-Plattform Auto-mationStudio, den anderen Steue-rungsplattformen, Panel-PCs und den Servoantrieben bilden sie eine leistungsfähige Automatisierungs-plattform – mit Ethernet Powerlink als echtzeitfähige Kommunikations-Backbone.

Die Aufteilung beim X20-Remote-I/O in Klemmenblock, Elek-tronik- und Busmodul bringt eine Reihe handfester Vorteile

14 IEE 49. Jahrgang 2004, Nr. 10

TRENDS & TECHNOLOGIE � AUTOMATION

gerne mit einem größeren und etwas Ge-walt betätigt. „Klemmen kleiner 5 mm sind in der Praxis kritisch,“ weiß Winter. Deswegen haben die Anschlussklemmen ein Push-In-System für die werkzeuglose Verdrahtung. Mittels Hebel sind die Lit-zen bei Bedarf dann wieder zu entriegeln. Eine spezielle Formgebung der An-schlussklemmen ermöglicht die Doppel-drahteinführung 2x0,75 mm2. Natürlich dürfen ein separater Zugang für Stan-dard-Prüfspitzen und Platz für die Be-triebsmittelkennzeichnung und zusätzli-che Beschriftung nicht fehlen. Hans Wim-mer: „Mit unserer Modulen sind wir bei der Packungsdichte an der mecha-nischen Grenze, was draußen im Feld ak-zeptiert wird, aber auch was die Einhal-tung der von den Normen her vor-geschriebenen Luft- und Kriechstrecken betrifft.“ Drei-Teilung bringt Vorteile Noch mehr als die Packungsdichte stufen Wimmer und Winter das Gehäusekon-zept als weiteren Milestone ein: Die Drei-Teilung von Mechanik und Elektronik in:

Busmodul Elektronikmodul und Klemmblock

Da das Busmodul auch ohne Elektronik-aufsatz arbeitet – Systembus und Span-nungsversorgung sind seitlich über Fe-derkontakte durchgeschleift – kann man Steckplätze frei lassen und damit E/As in der Potenzialgruppe nachrüsten, die man später auch braucht. Winter bringt es auf den Punkt: „Für sehr wenig Geld, können wir Reserve-Steckplätze realisieren.“ Auch was den Schaltschrankbau und die Vorverdrahtung betrifft, bringt die Auf-teilung nur Vorteile: Die teuerere Elektro-nik kommt erst dazu, wenn die Maschine aufgebaut wird. Ein weiterer Aspekt: Die Hot-Plug-Fähigkeit der Elektronik gibt es praktisch gratis. Auch der Befestigungs-mechanismus zeigt den Willen zur Opti-mierung: Über einen Arretierungshebel mit zwei Positionen, kann man die I/O-Module als gemeinsamen Block wechseln, genauso aber auch einzeln he-rausnehmen. Wimmer: „Viele Kunden or-dern unsere I/O-Module vorkonfektio-niert als Block und wollen das dann auch als Ganzes auf die Hutschiene setzen.“ Automatisierungs-PC – Modulari-tät bringt Flexibilität „Bei der Konzeption unserer Automation-PC-Reihe hatten wir vor allem eins immer

im Blick – die Kompatibilität zu den Stan-dard-Rechnern und den entsprechenden Schnittstellen,“ erläutert Raimund Ruf das Konzept der APC-Reihe: „Wenn wir von PC-Systemen reden, sprechen wir von einem Zeit/Produktionshorizont von zehn Jahren und länger,“ betont Ruf. Das ist wichtig, denn einerseits muss man kompatibel bleiben. Andererseits ist ab und zu ein neues Gehäusedesign not-wendig, wie es B&R mit der APC-Reihe nun auflegt, um aktuellen Entwicklun-gen gerecht zu werden. Hier nennt Ruf grundsätzlich zwei sehr verschiedene An-forderungen: Den Leistungshunger – je-der spricht von Pentium 4-Systemen – und den lüfterlosen Betrieb. Pentium 4-Performance – ganz ohne Lüfter Das ist natürlich vom Ansatz her zu-nächst ein Widerspruch, denn leistungs-fähige CPUs verursachen viel Verlustwär-me und verlangen entsprechende Frisch-luft-Zufuhr. Ein guten Kompromiss schaf-fen hier Intels aktuelle M-Prozessoren, auf denen die APC-Reihe 620 basiert. Mit einigen konstruktiven Maßnahmen ha-ben die B&R-Entwickler es geschafft, den Pentium M (1,1 GHz) lüfterlos zu betrei-

Raimund Ruf, Business Manager HMI: „Mit mehreren Slot-Varianten und Pentium-M oder Celeron/PIII-Kern decken unsere Auto-mation-PC das heutige Applikationsfeld ab.“

Frank Winter, Geschäftsführer B&R-Deutschland: „Auch auf Standard-Ethernet-Hardware schnell und determi-nistisch – Ethernet Powerlink.“

Hans Wimmer, Leiter Technik und Marke-ting bei B&R: „Durchgängige Skalierbarkeit und volle Kompatibilität, sind die Grundlage unserer Steuerungsphilosophie,“

IEE 49. Jahrgang 2004, Nr. 10 15

E

ben. Der nächste Schritt liegt auf der Hand: Die Integration der 1,6 GHz-Ver-sion.“ Natürlich gibt es auch Anwendungen, bei denen ein Celeron oder Pentium III voll-kommen ausreicht. Ruf: „Um hier nicht mit Kanonen auf Spatzen schießen zu müssen, haben wir diese CPU-Versionen in der APC620-Linie zusammengefasst.“ Auf Grund derAusstattung mit 1,2 oder 4 PCI-Slots resultiert vom Ansatz her eine große Modularität. „Wir wollen unseren Kunden keine Einschränkungen bei der Kombination von Prozessor- und Gehäu-sevariante oder weiteren Komponenten wie Harddisk oder CompactFlash auferle-gen,“ erklärt Ruf. Displays ohne Kabelsalat Als reiner Schaltschrank-PC ausgelegt, brauchen die Geräte natürlich noch eine Display-Einheit. Hier setzt man auf die DVI-Schnittstelle. Hier ist einerseits die Kompatibilität zum Standard sehr wich-tig, damit Projekteure ihren Büro-Moni-tor beim Engineering verwenden kön-nen. Andererseits haben Panels im Indus-triebereich neben dem üblichen Touch-screen häufig noch Funktionstasten für Bedieneingaben oder ein externes Lauf-werk integriert. Hier müssen dann neben dem DVI-Kabel weitere Strippen zum Dis-play gezogen werden, bislang jedenfalls. Um das Problem zu lösen, haben die B&R-Entwickler weitere Kommunikati-onstechnik für USB 1.1, Keyboard, Maus und Funktionstasten in den DVI-Stecker zusätzlich integriert. „Damit haben wir nur noch eine Schnittstelle und eine Lei-tung zum Display, die alle Anforderungen im Industriebereich abdeckt,“ sagt Ruf voller Stolz. Dieser Short Distance Link funktioniert bis 15 Meter. Und über einen Long Display Link sind bis zu 40 Meter möglich. Sind noch größere Entfernun-gen zu überbrücken, kann man Panels über Ethernet als Thin-Client betreiben. Auf Grund ihrer zwei Grafik-Engines kön-nen Pentium-M-CPUs prinzipiell zwei Displayeinheiten ansteuern. Um diese Funktionalität auch nutzen zu können, haben die APC620-Rechner optional ei-

nen zusätzlichen Slot für einen zweiten Display Link. „Aber auch die Displays ver-fügen über so einen Slot, um bei großen Entfernungen die Daten für das zweite Display durchschleifen zu können,“ er-klärt Ruf. Als Business Manager HMI ist er auch für die Kombination von Display und APC zu-ständig – die Panel-PCs. Es liegt auf der Hand beides einfach zusammen-zuschrauben, wie es einige Hersteller auch praktizieren. „Bei den immer größe-ren Display-Diagonalen sind hier aber mechanische Probleme vorprogram-miert,“ behauptet Ruf: Deswegen betrei-ben wir den Aufwand und bauen unsere Panel-PCs mechanisch komplett neu auf, natürlich basierend auf dem gleichen Rechnerkern wie beim APC620.“ Live und funktionsfähig zusammen im Verbund mit der kompletten B&R-Auto-matisierungsplattform zu sehen gibt es die APC-Rechner wie auch das Remote-I/O demnächst auf der SPS/IPC/DRIVES in Halle 7. Die hohe Kontaktdichte und die kleinen aber feinen Verbesserungen wie Drei-Teilung der Module und die blockori-entierte Montage sprechen für sich. Und mit der demnächst verfügbaren X20-CPU ist die nächste Steuerungs-generation dann komplett.

� KONTAKT

Zu folgenden Themen finden Sie auf unserem Portal www.iee-online.de de-taillierte Informationen über die InfoDI-RECT-Kennziffer 759iee1004: Automatisierungs-PCs von B&R Short/Long Distance Link Pentium-M: Dothan oder Banias Und so funktionierts: www.iee-online.de aufrufen InfoDIRECT-Kennziffer in Suchfenster eintragen GO drücken – Fachartikel erscheint InfoDIRECT-Button anklicken B&R Industrie-Elektronik www.br-automation.com X20 Remote-I/O und APC620 759