ponenten zusammen. Werden die Kosten hälftig aufgeteilt, steht zur Automation der Maschine häufig ein Budget von ma-ximal 1 000 € zur Verfügung, das zum Ab-decken aller anfallenden Funktionen aus-reichen muss: ➜ eine Steuerung mit möglichst selbst-

optimierenden Temperaturregelfunk-tionen und grundlegenden Funktio-nen zur Bewegungssteuerung sowie Schnittstellen zu Bedien- und Visuali-sierungsgeräten, zum PC der Produk-tionsleitung, zur Kopplung an Da-tenbanken sowie zur Integration in das Unternehmensnetzwerk und hier insbesondere in das Netzwerkma- nagement

➜ Peripheriekomponenten zwecks An-bindung von Näherungsschaltern, Lichtschranken, Temperaturfühlern, Positionssensoren, Schalt- und Pro-portionalventilen, geschalteten oder geregelten elektrischen Antrieben und elektrischen Heizelementen, wo-bei die Steuerung durchaus in einiger Entfernung zu den Komponenten eingebaut sein kann

➜ Geräte zur Bedienung und Visualisie-rung mit direkter Kopplung der Va-riablen an die Steuerung

➜ sicherheitsgerichtete Logik ➜ Zubehör wie Kabel, Netzteile und

sonstige Infrastrukturkomponenten ➜ alle Software-Lizenzkosten

Reduzierter Installations- und Inbetriebnahmeaufwand Selbst wenn ein Automatisierungssystem den beschriebenen Funktionsumfang in-nerhalb des Kostenbereichs von maximal 1 000 € komplett abdeckt, qualifiziert es sich nicht automatisch für den Einsatz in Standardmaschinen. Um das Budget für die Personalkosten ebenfalls einzuhalten, darf sich der Zeitaufwand zum Einbau der Automatisierungskomponenten, die Suche von Verdrahtungsfehlern sowie die Inbetriebnahme und Anpassung an indi-viduelle Kundenwünsche lediglich im Rahmen von ein bis zwei Manntagen be-wegen. Dazu muss das Automatisierungs-system zeitsparende Verbindungstech-niken – beispielsweise Rundsteckverbin-der – und Schnellanschlusssysteme

Automatisierungssystem mit Kleinsteuerungen

Klein, aber effektiv

B ereits seit einigen Jahren, ins-besondere jedoch seit der Finanz- und Wirtschaftskrise, steht bei

der Entwicklung neuer Maschinen nicht nur deren Funktionalität, Flexibilität und Leistungsfähigkeit im Vordergrund. Viel-mehr kommt den anfallenden Kosten eine besondere Bedeutung zu. Dieser Trend macht auch vor der Automatisierungs-technik nicht halt. Gerade im Bereich der Standardmaschi-nen, die in hohen Stückzahlen produziert werden, bewegen sich die Zielkosten für die Automatisierung auf einem einheitli-chen Niveau. Bleibt die vom einzelnen Maschinentyp abhängige Leistungselek-tronik – beispielsweise für die Ansteue-rung von Motoren, Heizelementen oder Ventilen – unbeachtet, kristallisiert sich für die installierte und in Betrieb genom-mene Automatisierungstechnik ein maxi-maler Kostenrahmen von 2 000 € heraus. Dieser höchstens zu veranschlagende Be-trag setzt sich zum einen aus den Per-sonalkosten für die Installation und Inbe-triebnahme, zum anderen aus den Materi-alkosten für die Automatisierungskom-

Auch mit Kleinsteuerungen lassen sich Automatisierungslösungen einfach und wenig kostenintensiv umsetzen. Rund um diese kleinen SPSen gibt es ein komplettes System zur Automation, wobei zahlreiche Funktionsmodule auf die speziellen Anforderungen

kleiner Lösungen abgestimmt sind.

[1]

[1] Wegen der großen Vielfalt an Peripherieklem-men können mit der Kleinsteuerung auch 'exo-tische' I/O-Signale erfasst werden.

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Die Kleinsteuerungen arbeiten mit den I/O-Modulen, Web-Panels und über die Netzwerkkom-ponenten auch mit dem in den Produktionsstätten vorhandenen IT-Umfeld zusammen.

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SPSen, die als Basis-Variante, Standard-Steuerung, mit erweitertem Speicher, inte-griertem GSM-Modem oder zusätzlichem Ethernet-Port erhältlich sind, erweisen sich aufgrund ihrer Bearbeitungs-geschwindigkeit von 90 μs pro 1 000 An-weisungen (Bit-Datentypen) als leistungs-fähig. Zudem verfügt jedes Gerät über eine Interbus- und mindestens eine Ether-net-Schnittstelle. Mit einem Programm- und Datenspeicher von 192 bis 512 kB, 8 kB remanentem Speicher sowie acht di-rekten Ein- und vier direkten Ausgängen, die sich auf bis zu 2 048 I/O-Punkte aus-bauen lassen, ermöglichen die Kleinst-euerungen die wirtschaftliche Automati-sierung von Standardmaschinen. Zum Programmieren der Steuerungen wird eine kostenfreie Entwicklungsumge-bung mit reduzierter Komplexität ange-boten. Die Software, die ebenfalls an die Nutzung in Standardmaschinen ange-passt ist, erlaubt die intuitive Erstellung der Steuerungsprogramme in den Pro-grammiersprachen Kontaktplan (KOP/LD) und Strukturierter Text (ST), was den Zeitaufwand weiter senkt.

Standard- und Funktionsklemmen Da sich die Kleinsteuerungen durch An-reihen der I/O-Module aus dem Inline-In-stallationsbaukasten in Schutzart IP20 flexibel erweitern lassen, können in der Maschine alle relevanten Sensor- und Ak-tortypen verwendet werden. Ferner kop-peln dezentrale I/O-Module in Schutzart IP65 die Peripherie an. In beiden Fällen vereinfacht das Prinzip 'Stecken statt Ver-drahten' den Aufbau der Stationen und

verringert zudem die Installationszeit. Wegen der feinen Granularität der I/O-Module kann die Automatisierungs-lösung so kostengünstig an den tatsäch-lich benötigten Funktionsumfang adap-tiert werden. Auch in Standardmaschinen finden sich Anwendungen, in denen besondere Peri-pheriesignale wie Positionen, Material-längen, Temperaturen oder Stückzahlen präzise zu erfassen sind. Außerdem müs-sen Informationen über Durchflussmen-gen, Füllstände oder Gewichte abrufbar sein. Zu diesem Zweck umfasst der In- line-Installationsbaukasten zahlreiche Funktionsklemmen, die sich trotz ihrer speziellen Aufgaben einfach einsetzen las-sen, da sie über kostenlos erhältliche Funktionsbausteine und Treiber in das Steuerungsprogramm eingebunden wer-den.

Sicherheitsgerichtete Kommunikation In den meisten Standardmaschinen wer-den deutlich weniger als 50 sichere I/O-Module verbaut, sodass sich eine si-chere Steuerung nicht rechnet. Mit Safety-bridge hat Phoenix Contact daher eine einfach handhabbare sowie kostengünsti-ge Lösung in sein Automatisierungssys-tem integriert. Als Bestandteil des Auto-matisierungssystems auf Basis der Kleinsteuerungen arbeitet Safetybridge dabei unabhängig vom jeweiligen Netz-werk. Das vorhandene Netzwerk und die Kleinsteuerungen dienen lediglich als Transportmedium für die sicherheits-gerichteten Datenpakete, die zwischen den sicheren Eingangs- und den sicheren

unterstützen, die aufwändige Routine-tätigkeiten wie das Abisolieren möglichst überflüssig machen. Bei der Inbetriebnah-me sollen komfortable sowie leicht erlern-bare Tools zur Programmierung, Parame-trierung und Fehlerdiagnose dafür Sorge tragen, dass sich insbesondere neue Mit-arbeiter schnell in bestehende Programme einarbeiten können. Das neue Automatisierungssystem von Phoenix Contact fokussiert genau auf die-se Anforderungen und ist deshalb gut für Standardmaschinen geeignet. Kernele-ment des Systems sind kostengünstige und trotzdem kommunikative Klein -steuerungen, welche sich flexibel um I/O-Module in Schutzart IP20 und IP65 ergänzen lassen. Darüber hinaus werden Bediengeräte, Netzwerkkomponenten und Module mit sicherheitsgerichteten Schaltfunktionen angeboten, die auf das geforderte Preisniveau angepasst sind. Das Automatisierungssystem wird durch alle für die Installation und den Betrieb notwendigen Geräte wie Netzteile für die Stromversorgung, Komponenten zur Sig-nalanpassung, Relais oder Sicherungen vervollständigt. Verbindungstechnische Produkte aus dem Portfolio des Blomber-ger Unternehmens – zum Beispiel Kabel, Steckverbinder und Reihenklemmen – tragen zur weiteren Minimierung des In-stallationsaufwands bei.

Einfach programmierbare Steuerungstechnik Wichtigster Bestandteil des Automatisie-rungssystems sind die Kleinsteuerungen ILC 1xx in Hutschienen-Bauform. Die

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Technik im Detail

Automatisierungs- und IT-Schnittstellen integriert

DNS: Die DNS-Funktion (Domain Name System) liest zu einem bekannten Host-Namen die zugehörige IP-Adresse. FTP-Server: Mit dem FTP-Server (File Transfer Protocol) der Steuerungen lassen sich beliebige Dateien im Flash-File-System der SPS ablegen oder hochla-den. SNTP: Der integrierte SNTP-Dienst (Simple Network Ti-me Protocol) ermöglicht die Synchronisation der Echtzeituhr der Steuerung mit einem Zeitserver. SMTP: Via SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) können

E-Mails direkt über einen Funktionsbaustein aus dem SPS-Programm versendet werden. SQL: Spezielle Funktionsbausteine ermöglichen den Datenaustausch zwischen dem SPS-Programm und einer MS-SQL-/mySQL-Datenbank. GSM/GPRS-Schnittstelle: Die Steuerung kann via Mobilfunknetz in das Netzwerk eingebunden werden, um Betriebsda-ten oder Störmeldungen an die Leitzentrale oder ein Mobiltelefon zu übermitteln. SNMP: Die Steuerungen werden über die SNMP-Diens-te (Simple Network Management Protocol) in das Management von Ethernet-Netzen einbezogen.

Webserver: Der Webserver stellt auf den Steuerungen kos-tenlos eine Homepage bereit, deren Seiten sich mit der Software Webvisit zeichnen und über Da-ten an das SPS-Programm ankoppeln lassen. Die Web-Panels mit integriertem Browser ermögli-chen eine Visualisierung ohne Java-Kenntnisse. UDP: Mit UDP (User Datagram Protocol) lassen sich im SPS-Programm verbindungslose Nachrichten von anderen Ethernet-Teilnehmern empfangen. DHCP: Der DHCP-Client (Dynamic Host Configuration Protocol) übernimmt automatisch Netzwerkein-stellungen von einem DHCP-Server.

Flexibel und erweiterbar Das neue Automatisierungssystem von Phoenix Contact belegt, dass Automati-sierung nicht kompliziert und teuer sein muss. Die Kleinsteuerungen bieten sich dabei insbesondere für die Automation von Standardmaschinen an. Als Team Player arbeiten sie mit den Inline-Modu-len, Web-Panels und über die Netzwerk-komponenten des Herstellers auch mit dem in den Produktionsstätten vorhande-nen IT-Umfeld zusammen. Der Anwender kann also selbst ohne umfassende Pro-grammierkenntnisse schnell eine flexible Automatisierungslösung umsetzen. Wer-den sichere Abschaltfunktionen wie Not-Halt benötigt, ergänzen abgestimmte Safety-Produkte das Automatisierungs-system.

Autor Burkhard Werner ist Mitarbeiter im Marketing Automatisierungssyste-me bei der Phoenix Contact Electronics GmbH in Bad Pyrmont. infoDIRECT 782iee0410 www.iee-online.de Link zu den Kleinsteuerungen Link zum Automatisierungssystem Link zur Safetybridge-Technologie

Ausgangsmodulen ausgetauscht werden. Die sicheren Ein- und Ausgänge, die sich beliebig im Netzwerk verteilen lassen, er-fordern keine überlagerte Sicherheits-steuerung und kein separates sicheres Bussystem. Der Anwender muss sich also nicht für ein sicheres Netzwerk wie Interbus-Safety oder Profisafe mit den jeweils verfüg-baren Sicherheitssteuerungen entschei-den, sondern kann das Kommunikations-system der Kleinsteuerungen des Blom-berger Unternehmens nutzen. Die aufwändige Parallelverdrahtung der Si-cherheitssignale entfällt, denn sie werden dort erfasst oder ausgegeben, wo sie an-fallen respektive benötigt werden. Das spart Zeit und Kosten.

Web-basierte Visualisierungslösung Heute kommen auch Standardmaschinen nicht ohne Bediener-Schnittstelle aus. Da-mit dieses Interface bezahlbar bleibt, setzt das neue Automatisierungssystem auf webbasierte Lösungen. So enthalten alle Kleinsteuerungen einen Webserver, für den der Anwender die Visualisierungssei-ten mit einer Software kostengünstig auf-bauen und in der Steuerung hinterlegen kann. Die Maschinenbedienung überneh-men dann einfache, mit einem Browser ausgerüstete Bediengeräte, sogenannte Web-Panels, während sich jeder PC zur Fernüberwachung eignet. Die Daten wer-den dabei mittels http-Zugriffen via Ethernet zwischen der Kleinsteuerung

und dem Visualisierungsgerät aus-getauscht. Eine für kleine Applikationen oft unverhältnismäßig teure Visualisie-rungssoftware ist nicht notwendig.

Hohe Kommunikationsfähigkeit Neben der Steuerung und Bedienung der Anwendung sind die Kleinsteuerungen für alle Kommunikationsaufgaben zu-ständig, für die sich in industriellen An-wendungen Ethernet etabliert hat. So ermöglicht ein in die Kleinsteuerung inte-grierter FTP-Server die Übertragung be-liebiger Dateien. Die Verbindung vom SPS-Programm zu den Programmen an-derer Ethernet-Teilnehmer wird über of-fene TCP/IP- oder UDP/IP-Bausteine her-gestellt. Spezielle Funktionsbausteine er-lauben den Datenaustausch zwischen der Kleinsteuerung und einer SQL-/mySQL-Datenbank. Die Kleinsteuerungen ver-wenden die Ethernet-Infrastruktur darü-ber hinaus zum Versenden von E-Mails, Herunterladen eines neuen Anwendungs-programms von einem zentralen Server sowie zum Loggen von Daten in Echtzeit. Um das Unternehmensnetzwerk effizient zu verwalten, wird das SNMP-Protokoll (Simple Network Management Protocol) unterstützt. Die Funktion als DHCP-Client (Dynamic Host Configuration Pro-tocol) zwecks automatischer Übernahme von Netzwerk-Einstellungen sowie DNS (Domain Name System) zum Lesen der IP-Adresse eines bekannten Host-Na-mens runden das Leistungsspektrum ab.

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[2] Ein beispielhaftes Automatisierungskonzept für eine Standardmaschine. [3] Kommunikationsfunktionen ermöglichen die flexible Einbindung der Kleinsteuerung in die IT-Welt.

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