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Elektrische Automatisierung + Antriebstechnik

05/201219065 · 56. Jahrgang · Einzelpreis 19,00 € · www.iee-online.de

Überwachen mit IO-LinkChristian Knorr, Siemens

RückblickHannover Messe: Neue Themen platziertSeite 8

Metrologie in der PraxisKeine Messung stimmt genauSeite 50

Mobile AutomationSichere Hubbrücke: Automatisierte ÜberquerungSeite 70

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EDITORIAL

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Industrie 4.0 – Die unerkannte Revolution

Maschinenbau 4.0 oder auch Industrie 4.0 – über diese schönen Wortkonstrukte stolperte ich auf der Hannover Messe. Der deutsche

Maschinenbau surft nun also auch auf der total originel-len Welle alles Neue mit IT-mäßigen Versionsnummern zu deklarieren. Ich will gar nicht aufzählen, wie viele Produkte, Dienstleitungen und Lösungen 2.0 ich schon gesehen habe. Deswegen springen die Maschinenbauer jetzt direkt auf 4.0. Erste Recherchen unter Kollegen und Unternehmensvertretern, was denn dieses Maschinenbau 4.0 sei und was mit 2.0 und 3.0 geschehen ist, ergaben erstmal – nichts. Außer, dass diese Wortschöpfung wohl schon letztes Jahr auf der Hannover Messe aufgetaucht sei. Da hat es nur keiner so richtig mitbekommen.

Aber ich habe mich dann aufklären lassen: 1.0 waren die industrielle Revolution mit der Dampfmaschine, 2.0 die Einführung des Fließbandes und 3.0 der Einzug der IT- und Automatisierungstechnik. Was jetzt aber genau 4.0 ist, da sind sich die Experten nicht einig. Manche re-den davon, dass es darum geht, komplette Anlagen vor-ab und parallel zum Betrieb zu simulieren. Anderen geht es um die Verbindung mit den Web-Technologien – da passt der Name dann ja auch so schön. Wieder andere reden von der sich selbst steuernden Maschine.

Aber das kommt uns doch alles schon bekannt vor. Die Fabrik der Zukunft, Digital Factory – alles Begriffe und Konzepte, die wir kennen und an denen der Maschi-nenbau und unzählige Forschungsinstitutionen schon lange feilen. Brauchen wir also einen anscheinend von irgendwelchen Marketingstrategen konstruierten Begriff für das Bestreben der Branche, Maschinen zukunfts-trächtig und zukunftsweisend zu bauen? Meiner Mei-nung nach nicht. Denn gerade die Bodenständigkeit des Maschinenbaus ist eine seiner Tugenden. Er sieht nach vorne, ohne großes Tamtam oder ein Banner vor sich hertragend. Das hat er einfach nicht nötig.

Das ständige Streben nach Verbesserung braucht kein Etikett, das nur hübsch aus-sieht.

Ein hohler Be-griff, den jeder mit seinen eige-nen Interpreta-tionen füllen kann.

Den krampfhaf-te Versuch jung und hip zu sein hat eine so kre-ative Branche wie der Maschi-nenbau doch nicht nötig.

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INHALT IEE 5/2012

[8][46]

Hoch hinauf Bei Aufzügen kommt es vor allem auf drei Dinge an: Sicherheit, Schnelligkeit und Prä-zision.

Hannover Messe Die Hannover Messe zeigte, dass grüne Technologien weltweit Geschäftsmodell und Wachstumstreiber sind.

Tec HnikMärk Te + Un Terne HMen

8 Messerückblick Hannover MesseNeue Themen platziert

14 Vorschau Control 2012Gut Ding will Messe haben

16 LeserwahlDie Spitzen-Automatisierer

Leitebene

18 Fernwartung aus der WolkeWo sind meine Daten?

22 Wasserpumpstation über VPN fernsteuern und -wartenSicherheit in Gefahr

26 Produkte

Prozessebene

28 Titelstory-Interview mit Christian Knorr, SiemensÜberwachen mit IO-Link

32 Applikation zur TitelstoryZuverlässig schützen

34 Multi-Agenten-Systeme in der Intralogistik – Zweiter TeilEffizient transportieren

38 Produkte

40 OPC-Standard erweitertDatenaustausch leicht gemacht

42 Produkte

44 BildverarbeitungssystemeFür die Freiheit von Kamera- Programmierern

TiTel

Die IEE sprach mit Christian Knorr, Produktmanager für Überwachungsrelais bei Siemens, über die kleinen aber wirkungs-vollen Vorteile der Relais. [28]

Feldebene

46 Lineare Messsysteme bei AufzügenHoch ins One World Trade Center

49 Produkte

50 Metrologie in der PraxisKeine Messung stimmt genau

54 Messevorschau Sensor+Test 2012Die Sinnesorgane der Maschine

56 PrüfstandsentwicklungSimulieren mit Simulink

58 Produkte

60 Bihl+Wiedemann im WandelSafety im Fokus

Pr axis

Mobile Automation

64 Mobile Automation: BahntechnikDie Züge von Morgen

68 Drehgeber in BaumaschinenFür mehr Sicherheit auf der Baustelle

70 Sichere HubbrückeAutomatisierte Flußüberquerung

72 Produkte

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[74]

SPEZIAL

Robotik + Handling

74 Roboter in der ProduktionHand in Hand arbeiten

76 BildverarbeitungssystemeInterdimensionale Kooperation

78 Sicherheitstechnik für Vierachs-PortalroboterSicher entnehmen

80 Bildverarbeitung in der RobotikMit eigenen Augen sehen

84 Oberflächeninspektion Übersieht keinen Kratzer

85 Produkte

RUBRIKEN

3 Editorial

6 Top Five

7 Märkte+Unternehmen

86 Impressum

89 Medien für Techniker

90 Vorschau

90 Firmenverzeichnis

SPEZIAL Robotik + Handling Die Robotik nimmt innerhalb des Maschinebaus zunehmend eine wich-tige Rolle ein. Die Forschung zeigt indes wie die Zukunft der Mensch-Maschine-Kooperation aussehen könnte.

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Leserservice infoDIREKT:Zusätzliche Informatio-nen zu eine Thema erhalten Sie über unse-rern infoDirekt-Service.Und so funktioniert‘s:

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MÄRKTE + UNTERNEHMEN Top 5

6 IEE · 5 2012

TOPHier präsentiert Ihnen die IEE jeden Monat die Top 5 Artikel, News und Produkte von unserer Internetseite www.all-electronics.de.Unsere Leser haben diese Inhalte in den letzten vier Wochen am häufigsten gelesen. Interessieren Sie sich für spezielle Informationen, gehen Sie aufw-ww.all-electronics.de und geben die infoDirect-Kennziffer (Beispiel: 790iee0210) in das Suchfeld ein. Übrigens finden Sie auf unserer Internetsei-te alle Ausgaben der IEE seit 1999. Um immer auf dem Laufenden zu sein, abonnieren Sie unseren Newsletter unter www.all-electronics.de.

ARTiKEl

Druckindustrie: Eine Sparte im Wandel 771iee0412 Redaktion IEE

1Partnerland China750iee0412 Redaktion IEE2

Messevorschau Light+Building 2012772iee0412 Redaktion IEE3

Anlagenoptimierung für Kraftwerke788iee0412 Dassault Systems4

Das digitale Herz schlägt in Halle 7 789iee0412 Redaktion IEE5

NEWS

Geschäftsklima Photovoltaik 942iee0512 VDMA

1Neues Vorstandsmitglied bei Bosch Rexroth940iee0512 Bosch Rexroth 2

Bestes Ergebnis der Unternehmensgeschichte938iee0412 Basler

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Lapp besetzt drei Führungspositionen neu943iee0512 Lapp4

Fabrik der Zukunft929iee0512 DFKI 5

PRODUKTE

Netzteil für weltweiten Einsatz503iee0412 Bicker

1Distanz-Messgerät506iee0412 Dimetix2

Multi-Touch-Eingabesystem305iee0512 Schurter3

Großbildschirm mit IPC404iee0512 Reikotronic4

AC/DC-Wandler660iee0412 Schroff 5

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MÄRKTE + UNTERNEHMEN Aktuell

Rückwirkend zum 01. Januar 2012 hält die Bachmann Electronic mehrheitlich die Geschäftsanteile des Unternehmens Certec EDV. Das Unternehmen aus Ei-senstadt (Österreich) hat sich auf die Entwicklung von Web-HMI- und Scada-Systemen spezialisiert. Certec verfügt über ein breites Anwendungs-Know-how und Erfahrung mit HMI-Lösungen in reiner Webtechnologie sowie einer durchgängig OPC-Unified-Architecture-konformen Scada-Lösung.

Akquisition

Bachmann kauft HMI-Lösungen

Kooperation

Zuken und ODB++

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Forschung und Entwicklung

Maschinenbau investiert stark in Innovationen

Nach Angaben des Verbands Deutscher Maschinen- und Anla-genbau (VDMA) entfallen 11 % aller internen Aufwendungen für die Forschung und die Entwick-lung (F&E) des verarbeitenden Gewerbes auf den Maschinenbau. Auf die Gesamtwirtschaft bezogen sind es 10 %. Der Maschinenbau investiert demnach überdurch-

schnittlich viel in Innovationen. Mehr als 11 % aller F&E-Arbeit-nehmer in der Wirtschaft waren 2010 im Maschinenbau tätig. Die Zahl dieser Mitarbeiter wurde im vergangenen Jahrzehnt aufge-stockt. Allerdings blieb der Pro-duktionseinbruch im Jahr 2009 nicht ohne Auswirkungen auf die Kapazitäten der Forschungsabtei-

lungen. Nach 2010 sollten den Plandaten der Maschinenbau-Unternehmen zufolge auch 2011 die Forschungs- und Entwick-lungsaufwendungen gestiegen sein. In welchem Umfang das tat-sächlich geschehen ist, wird im Frühjahr 2012 erhoben.

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Erweitern gemeinsam ihre Kompeten-zen: Bernhard Zangerl, CEO der Bach-mann Electronic, und Michael Haas, CEO der Certec EDV.

Zuken ist der kürzlich gebildeten ODB++ Solutions Alliance beigetreten. Diese hat ihren Schwerpunkt auf der weiteren technologischen Entwicklung und An-passung des Datenformats ODB++ und besteht aus Anwendern und Entwick-lungspartnern. ODB++ ist ein Single-Datenformat zur Übertragung von PCB-Designs für die Fertigung der Leiterplat-te, zur Bestückung und für den Test. Steve Chidester, Head of International Marketing von Zuken, kommentiert den Beitritt: „Mit der Mitgliedschaft können wir besser auf Kundenanforderungen reagieren. Unser Unternehmen wird sei-nen Support anderer Datenformate wie IPC-2581 dennoch fortsetzen.“



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„Die Aussteller nehmen von der Hannover Messe neue Ideen und viele Kontakte mit. Mit diesem Schwung sehen sie dem Nachmessegeschäft optimistisch entgegen.“ Im Namen der Aussteller zog Philip Harting, Vorstand von Harting, sein Fazit mit Ausblick auf die nächste Hannover Messe: „Wir sind auf dem richtigen Weg und werden auch

im nächsten Jahr mit unseren Innovationen nachhaltig beeindrucken.“

Es lief alles rund: „Die richtigen Themen, gestiegene Internationali-tät und hochzufriedene Aussteller

– bei dieser Messe stimmte einfach alles“, sagte Dr. Wolfram von Fritsch, Vorsitzen-der des Vorstandes der Deutschen Messe, zum Abschluss der Veranstaltung am 27. April. Für die 5 000 Aussteller geht die Arbeit jetzt richtig los.Drei wesentliche Botschaften gingen von der Hannover Messe 2012 mit ihrem Leitthema Greentelligence aus: Grüne Technologien sind weltweit Geschäftsmo-dell und Wachstumstreiber. Die Industrie hat hier marktreife Lösungen für die nachhaltige Produktion präsentiert und schreibt mit grünen Technologien schwar-ze Zahlen. Deutlich mehr als 190 000 Be-sucher kamen zur Messe. „Es stand im-mer außer Frage, dass wir die Besucher-zahl der Vulkan-Messe 2010 übertreffen werden. Dass wir aber mit der Besucher-zahl der Messe 2012 das Boom-Niveau von 2008 erreichen und dazu noch die In-ternationalität der Veranstaltung steigern, belegt die Stärke der Veranstaltung“, sag-te von Fritsch. 50 000 Besucher kamen

aus dem Ausland und damit ein Drittel mehr als 2008. Davon kamen rund 20 000 Besucher aus dem außereuropäischen Ausland. Das diesjährige Partnerland China zeigte unter dem Motto ‚Green + Intelligence‘ Lösungen für ein nachhaltiges Wachstum. Die Volksrepublik präsentierte sich als wichtiger Markt- und Technologietreiber und nutzte die Messe für die bislang größ-te Industrie-Präsentation außerhalb der eigenen Grenzen. 500 Unternehmen be-teiligten sich in allen Bereichen.

ZVEI positiv gestimmtAuch die Erwartungen der deutschen Elektroindustrie wurden übertroffen. ZVEI-Präsident Friedhelm Loh verwies auf eine Befragung der Verbandsmitglie-der zum Abschluss der Messe. Danach haben nahezu alle Aussteller angegeben, zufrieden zu sein. Es seien teilweise mehr Besucher als jemals zuvor gekommen und die Qualität der Gespräche sei gut gewe-sen. Die Wahl Chinas zum diesjährigen Partnerland der Messe habe ihr neue, wichtige Impulse gegeben, gerade auch

als größter internationaler Messe für Energieeffizienz-Technologien. Das Mot-to der Messe Greentelligence habe sich als aktuell erwiesen. Nicht umsonst gin-gen laut einer Konjunkturumfrage des ZVEI 93 % der Mitgliedsunternehmen von weiter steigenden Erlösen in 2012 aus, betonte Loh. Ein Hindernis sieht er jedoch in den fehlenden Fachkräften. Mit zahlreichen Veranstaltungen hat der ZVEI in diesem Jahr seinen Auftritt ausgewei-tet. Dazu gehörte die Präsentation des eu-ropäischen Manifests Electra II von Or-galime, der europäischen Dachorganisati-on der Metall- und Elektroindustrie, der deutsch-chinesische Energiegipfel, das Fo-rum Life Needs Power und die Efficiency Arena.Mit Blick auf die Hannover Messe 2013 zeigte sich von Fritsch zuversichtlich: „Mehr als 600 Unternehmen haben sich bereits jetzt für die Messe 2013 angemel-det. Wir gehen davon aus, dass wir im nächsten Jahr das gesamte Messegelände in Hannover auslasten werden.“ Die Hannover Messe 2013 öffnet am 8. April ihr Tore und dauert bis zum 12. April.

Neue Themen platziert

Rückblick Hannover Messe 2012

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Mehr Produktivität und Effizienz durch stär-keres VernetzenDer Siemens-Auftritt auf der Messe stand im Zeichen der wachsenden Vernetzung in der industriellen Produktion. In der Automatisierungs- und Antriebstechnik setzt das Unternehmen auf Produkte, Sys-teme und Dienstleistungen, die mittels Software-basierter Integration entlang der gesamten Wertschöpfungskette zusam-menwirken können. Mit einer derartigen ‚Closed-Loop-Integration’ wären die Kunden in der Lage, nicht nur die Einfüh-rung neuer Produkte zu beschleunigen, sondern auch deren Produktionsprozesse kosten- und energieeffizient zu organisie-ren. Mit kompletten Antriebssystemen, die von der Steuerung über Motoren bis hin zur Getriebetechnik in die Kundenan-lagen integriert werden können, lassen sich die Effizienzwerte laut den Nürnber-ger in energieintensiven Branchen wie der Chemie oder der Metall- und Papierver-arbeitung um bis zu 70 % erhöhen. Bei-spielhaft wurde mit Simogear die neue Getriebemotorenreihe vorgestellt, die sich, wie das gesamte Antriebsportfolio, effizient mit dem Totally Integrated Auto-

mation Portal (TIA Portal) in die Anlagen einplanen lässt. Die Getriebemotorenreihe umfasst die Bauarten Stirnrad-, Flach-, Kegelstirnrad- sowie Schnecken-Getriebemotoren. Die Markteinführung wird stufenweise in ei-nem Leistungsbereich zwischen 0,09 kW und 200 kW und einem Abtriebsmoment bis 50 000 Nm erfolgen. Aufgrund zu-sätzlicher Baugrößen bietet man nun das komplette Bauartenportfolio für Getrie-bemotoren an. Das modulare Antriebssystem Sinamics S120 verfügt ab sofort über die neue Funktion Safety-Integrated SLP (Safely Limited Position). Sie ermöglicht das Überwachen von Bereichsgrenzen in Posi-tionieranwendungen, Handlingsystemen und weiteren Motion-Control-Anwen-dungen ohne Einsatz zusätzlicher Hard-ware-Endschalter. Schäden an Mensch und Maschine werden somit verhindert.

Anlagensteuerung und Leittechnik vereintAuf seiner Pressekonferenz gab Schneider Electric bekannt, dass die Integrierte Plantstruxure-Software im Laufe des Jah-res erhältlich ist. Dabei werden die Pro-


Auch in diesem Jahr twitterte die Redaktion der IEE vom Messemontag bis -mittwoch live von der Hannover Messe. Ein deutliches Techniktrend-thema – neben der allgegenwärtigen Energieeffi-zienz – zeigte sich in unseren Kurznachrichten aber nicht. Dafür gab es einen deutlichen wirt-schaftlichen Trend. Allen Maschinenbauern und Automatisierern geht es durchweg gut. Sie melde-ten sehr positive Zahlen für 2011 und auch für 2012 schauen die meisten optimistisch in die Zu-kunft – wenn auch der ein oder andere etwas verhalten optimistisch. Die Euro- und Schulden-krise war kaum ein Thema. Fast schien es so als hätten die Unternehmen das stetige Beeugen des Finanzmarktes hinter sich gelassen. Das Partner-land China war dafür deutlich öfter ein Thema und auch präsenter als im letzten Jahr die Franzosen. Geschäftsführer und Mitarbeiter aus der Volksre-publik waren bei vielen Unternehmen zu Gast und berichteten über Märkte und Entwicklungen in ih-rem Heimatland. Auch auf den Gängen sah man ganz subjektiv geschätzt noch einen Tick mehr Asiaten als im letzten Jahr. International war die Hannover Messe somit auf jeden Fall.

Live aus Hannover

Messe im Detail




Autoren

Harald Wollstadt ist Chefredakteur der IEE. Melanie Feldmann ist Redakteurin der IEE.


www.all-electronics.de Link zur Messe Link zum Twitter-Konto

gramme Unity Pro für die Anlagensteue-rung und Vijeo Citect für die Leittechnik in einem Modul vereint. Beide Lösungen sind aber weiterhin als Stand-Alone-Ver-sion erhältlich. Darüber hinaus wird die Plantstruxure-Software mit erweiterten Funktionen für die Projektierung von An-lagenprozessen ausgestattet. Ingenieure können mit der neuen Lösung komplette Anwendungen ihrer Produktion in einem System modellieren. Ferner setzt Schnei-der Electric auf eine einfachere Bedie-nung, um Entwicklungszeiten weiter zu verkürzen. Für eine schnellere Program-mierung werden Templates häufig benö-tigter Applikationen einfach in der Biblio-thek abgelegt und mit Informationen wie Dokumentationen und Handbüchern ver-sehen. Sie müssen später dann nur abge-rufen und nicht erneut erstellt werden. Die Netzwerkstrukturen, Feldsysteme und Steuerungen der einzelnen Ebenen sind im Editor grafisch strukturiert. Da-mit wird die Topologie der Anlage trans-parenter.

Lösungen für die ZukunftSo überschrieb Phoenix Contact seinen Messeauftritt. Unter diesem Motto stellt das Unternehmen seine systemischen An-gebote für spezifische Aufgabenstellungen vor: Lösungen für Energie-Effizienz, ur-bane Infrastrukturen (Straßen, Verkehr, Tunnel), Elektromobilität sowie Wind-energie. Mit der neuen Steuerung RFC 460R PN 3TX lässt sich ein redundantes Steue-rungssystem für Profinet aufbauen. Anla-genstillstände können so verringert und Gefahren vermieden werden – beispiels-weise in Tunneln oder auf Flughäfen. Zum Aufbau eines ausfallsicheren Auto-matisierungssystems werden zwei Profi-net-Steuerungen vom Typ RFC 460R ein-gesetzt. Eine Steuerung übernimmt die Prozessführung. Im Fehlerfall springt die zweite Steuerung unterbrechungsfrei ein und der unterlagerte Prozess sowie die Leitebene werden weiter bedient.

Prinzip vertauschtEin neues Antriebssystem XTS (Extended Transport System) stellte Beckhoff vor. Es bietet neue Freiheiten für den Maschinen-bau. XTS kombiniert die Vorteile zweier bewährter Antriebsprinzipien: Rotations-

und Linearsysteme. Das Ergebnis ist ein Antriebssystem, dass das bisherige Line-armotor-Prinzip vertauscht. Der Motor ist zusammen mit Leistungselektronik und Wegerfassung vollständig integriert. Ein oder mehrere kabellose Mover kön-nen auf einer nahezu beliebigen und flexi-blen Streckenkonfiguration dynamisch bis zu 4 m/s bewegt werden. Das System ist einfach und modular konfigurierbar: Die Motormodule bilden eine Einheit mit den Movern und Führungsschienen. Sie enthalten die elektromagnetischen Spulen und alle weiteren aktiven Funktionalitä-ten, die für den Betrieb des Systems not-wendig sind. Lediglich die Spannungsver-sorgung und eine Ethercat-Verbindung werden benötigt. Die Motormodule ent-halten keine bewegten Teile und unterlie-gen keinem Verschleiß.

Klein, extrem leicht und flachDas sind die Merkmale der Miniatur- Linearachse SLN-27 von Igus, die auf der Messe vorgestellt wurde. Konzipiert für einfache Handlingaufgaben, steht sie mit oder ohne Schrittmotor zur Verfügung. Mit den kompakten Abmessungen – 22 mm Höhe und 28 mm Breite – eignet sich die Linearachse vor allem für beengte Platzverhältnisse. Auf der Messe zeigte Pilz wie intelligente Automatisierungslösungen Maschinen und Anlagen sicher und produktiver ma-chen. Zu den Neuheiten gehörten das Sicherheits-Schaltgerät Pnozcompact und Erweiterungen im Automatisierungssys-tem PSS 4000. Zu den wichtigsten Neue-rungen zählt der Editor PAS STL (Struc-tured Text Language). Mit PAS STL nach EN/IEC 61131-3 steht nun der Editor Strukturierter Text sowohl für Standard- als auch für Sicherheitsaufgaben zur Ver-fügung.

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MÄRKTE + UNTERNEHMEN AKTUEll

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Personen

Stefan Körteist neuer Leiter der Geschäftsbereiche Marketing und Vertrieb bei Hilscher.

Tony Milneist neuer Business Developement Manager Europe von Advantech.

Joe Guyist neuer Vizepräsident und General Manager Solutions bei Datalogic Automatic Data Capture.

Dr. Andreas Brandübernimmt als neues Vorstandsmitglied und Nachfolger von Uwe Lamann zum 1. Januar 2013 die Verantwortung für den Unternehmensbereich Wiring Systems bei Leoni.

Frank Hou ist seit dem 1. März Geschäftsführer von Moxa Euro-pe.

Dr. Bertram Hoffmann ist seit dem 01. Ap-ril neu im Vor-stand dabei.

Mit einem Umsatzwachstum von 28 % auf 198,5 Millionen US-Dollar (rund 145,5 Millionen Euro) hat der taiwanesische Industrie-Kommuni-kationstechnik- und Embedded-PC-Hersteller Moxa sein Geschäftsjahr 2011 abgeschlossen. Die Europaniederlassung Moxa Europe verzeich-nete ein Umsatzplus von 27 % auf 43 Millionen Euro und repräsentiert damit rund 30 % des Gruppenumsatzes. Die Europa-Strategie, weiter in die Kernmärkte Deutschland, Frankreich und Großbritannien zu investieren und dabei den Schienenverkehr verstärkt ins Visier zu nehmen, ist aufgegangen. Frank Hou, der Moxa Europe seit dem 1. März 2012 als Geschäftsführer leitet, erläutert: „Wir haben unsere Ziele erneut über-troffen, was uns zeigt, dass wir im europäischen

Reiner Leipold-Büttner, Mitglied des Vorstands und verantwortlich für die Geschäftseinheit ‚Mo-bile Anwendungen‘ sowie die Fertigung und Qua-litätssicherung, ist zum 31. März 2012 in den Ruhestand gegangen. Dafür ist Dr. Bertram Hoff-mann Anfang April neu in die Geschäftsleitung eingetreten. Mit diesem Wechsel ändern sich auch die Zuständigkeiten im Vorstand. Hoffmann wird für die Geschäftseinheit ‚Erneuerbare Ener-gien‘ zuständig sein. Den Bereich von Leipold-Büttner übernimmt Dr. Stefan Spindler, der auch für die Entwicklung bei den Antriebs- und Steu-erungsspezialisten zuständig ist. Bei Dr. Karl Tragl und Dr. Georg Hanen ändert sich hinsichtlich ih-rer Aufgaben nichts: Tragl bleibt als Vorstands-vorsitzender für die Geschäftseinheit ‚Industriel-le Anwendungen‘ und den Vertrieb verantwortlich.

Kontron, Anbieter von Embedded-Computer-Technologie, hat im Geschäftsjahr 2011 mit ei-nem Plus von 15,7 % einen neuen Rekordumsatz von 589,6 Millionen Euro erzielt. Das operative Ergebnis (Ebit) entwickelte sich ebenfalls positiv und stieg von -5,8 Millionen Euro im Vorjahr auf 34,1 Millionen Euro. Das Ergebnis je Aktie konn-te auf 0,39 Euro gesteigert werden (2010: -0,24 Euro). Auch bereinigt um einmalige Son-dereffekte in Zusammenhang mit den Aktivitäten in Malaysia stieg das operative Ergebnis um rund 40 %. Um die Aktionäre an der erfreulichen Ent-

Geschäftsbericht

Kontron erreicht neues Umsatzhoch

wicklung zu beteiligen, wird die Dividende mit 20 Cent stabil gehalten. Die Aktionäre können so mit einer Dividendenrendite rechnen, die auf Ba-sis des Jahresschlusskurses 2011 3,9 % beträgt. Das Unternehmen will sich zukünftig auf die mar-genstärkeren Bereiche Embedded-Computing-Systeme und -Lösungen fokusieren. Für 2012 plant Kontron einen Umsatz auf Vorjahresniveau (auf bereinigter Basis von 574 Millionen Euro), mit einer Schwankungsbreite von ±3 %.

Geschäftsbericht

Umsatzwachstum von Moxa legt kräftig zu

Personalie

Neues Vorstandsmitglied bei Bosch Rexroth

Schienenverkehrsmarkt auch weiterhin auf der richtigen Spur sind.“

Hanen ist nach wie vor für Einkauf, Kaufmänni-sche Aufgaben und Personal zuständig.

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Die Fachmesse für Qualitätssicherung Control 2012 findet diesmal vom 8. bis 11. Mai statt. Auf der erneut gewachsenen Ausstellungsfläche treffen sich Besucher aus über 70 Ländern, um sich über Messtechnik, Werkstoffprüfung und Ähnliches zu informie-ren. Im Mittelpunkt steht dabei immer das Motto der Messe: Erfolg durch Qualität.

D ie Control 2011 bot 800 Aus-steller und 25 000 m2 Netto-ausstellungsfläche. Dieses Ange-

bot überzeugte insgesamt 24 462 Besu-cher, sich den Hallen 1, 3, 5 und 7 der Landesmesse Stuttgart einzufinden. Dort knüpften sie neue und pflegten alte Kon-takte zu Kollegen und Herstellern von Messeinrichtungen, Sensoren und Bild-verarbeitungssystemen. In diesem Jahr kommen aller Voraussicht nach sogar noch mehr Aussteller und Gäste. Gitta Schlaak, Projektleiterin der Messe, führt dazu aus: „Wir bekommen fast ohne Unter brechung täglich weitere Anmel-dungen, vor allem aus dem europäischen Ausland, und liegen bei den Standflächen-

Anfragen über dem sehr guten Ergebnis von 2011.“ Vor allem über die ausländi-schen Aussteller freut sie sich. Im letzten Jahr kamen rund 30 % der Aussteller nicht aus Deutschland. „Aber auch so gut wie alle einheimischen Hersteller und An-bieter von Qualitätssicherungs-Techno-logien, -Produkten und -Leistungen sind vertreten.“

Sonderschauen bilden den RahmenAuch das Rahmenprogramm muss sich nicht verstecken: Die Fraunhofer Allianz Vision initiiert und betreut auch in diesem Jahr die Sonderschau ‚Berührungslose Messtechnik‘: Auf zwei Ständen mit einer Gesamtfläche von 430 m2 präsentieren

sich in Halle 1 dieses Jahr 33 Aussteller und demonstrieren der Fachwelt ihr Pro-dukt- und Leistungsspektrum. Der Veran-stalter erweiterte die Ausstellungsfläche nachträglich sogar noch einmal, weil die ursprünglich vorgesehene schon mehr als ein Vierteljahr vor Messebeginn aus-gebucht war – und sich immer noch wei-tere Interessenten meldeten. Dies sahen und sehen die Messeveranstalter als Zei-chen, dass Vision- und Bildverarbeitungs-systeme eine immer wichtigere Rolle bei der Qualitätssicherung von Unternehmen spielen. Zu den in dieser Sonderschau ausstellenden Firmen gehört Focustec aus Tübingen. Sie zeigt ihre Lösung für die kombinierte 2D- und 3D-Inspektion von

Vorschau Control 2012

Gut Ding will Messe haben

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Eine perfekte Oberfläche hängt eng mit einer funktionierenden Qualitätskontrolle zusammen.

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Teilen im laufenden Produktionsprozess. Das Interessante daran ist, dass die 2D-Inspektion durch die hohe Tiefenschärfe auch auf gekrümmten Oberflächen mög-lich ist. Nicht weniger spannend ist die schnelle 3D-Vermessung großer, sich be-wegender Objekte, die die Firma In-Situ aus Sauerlach und das Software-Compe-tence-Center aus Hagenberg, Österreich, vorstellen. Mögliche Einsatzgebiete des maßgeblichen Sensors Panum sind die Steuerung autonomer Fahrzeuge oder auch die Materialflusskontrolle in der In-tralogistik.Das Eventforum ‚Technik verstehen und erleben‘ findet ebenfalls erneut statt. Die-ses Jahr haben die Veranstalter den Tech-nologieschwerpunkt ‚Dreidimensionales Messen für das gesamte Bauteilspektrum‘ vorgesehen. Dieser gibt den Messe-

besuchern die Möglichkeit, sich gezielt und umfassend über Technologien und Einsatzmöglichkeiten moderner, drei-dimensionaler Messtechnik zu informie-ren. Das Forum bietet dazu zwei verschie-dene Ansätze: Im Vortragsforum bekom-men die Besucher des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automati-sierung (IPA) Input in Wort und Schrift. Die Referate finden an allen vier Messe-tagen jeweils in einem Vormittagsblock und einem Nachmittagsblock statt. Den zweiten Ansatz bildet die Sonderschau. Darin demonstrieren Fachleute des IPA anhand ausgewählter Exponate und Vor-führungen die prinzipielle Funktions-weise, Möglichkeiten, Vorzüge und Gren-zen der jeweiligen Technologie. Dabei de-cken sie ein möglichst breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten für unter-schiedliche Bauteile, zum Beispiel in Be-zug auf Größe und Material, ab.Einen weiteren Schwerpunkt bilden High-tech-Materialien. In diesem Zusammen-hang präsentieren Mitarbeiter des Fraun-hofer-Vision-Stands die Kompetenzen der Fraunhofer Vision-Institute im Hinblick auf das Thema ‚Qualitätssicherung von Hightech-Materialien und Leichtbau-strukturen.‘ Dazu zeigen sie beispielhaft einige Anwendungsfelder. Zu diesen ge-hören Bildverarbeitung und optische Mess- und Prüftechnik, die die Entwick-lung und Erprobung neuer Materialien unterstützen und Fertigungsprozesse ab-sichern. Besondere Anwendungspotenz-iale bieten dabei der strukturelle Leicht-bau, Verbundwerkstoffe und Fügever-fahren. Auch zu automatischer Bildverar-beitung finden die Besucher des Standes Informationen. Für diese Technik spricht aus Sicht des Fraunhofer Instituts die Ob-jektivität sowie die hohe Reproduzierbar-keit und Verfügbarkeit im Vergleich zur manuellen Prüfung.

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[1] Auf der letzten Control war schon viel los. In diesem Jahr erwarten die Veranstalter trotzdem eine Steigerung.

[1]

Autor

David Löh, ist Volontär der IEE.


www.all-electronics.de Link zur Control 2012

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© 2012 National Instruments. Alle Rechte vorbehalten. National Instruments, NI und ni.com sind Warenzeichen von National Instruments. Andere

erwähnte Produkt- und Firmennamen sind Marken oder Handelsbezeichnungen der jeweiligen Unternehmen. Druckfehler, Irrtümer und Änderungen vorbehalten.

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Veranstaltungsort:Landesmesse StuttgartMessepiazza

Adresse fürs Navi:Flughafenrandstraße/Flughafen70629 Stuttgart

Termin:8. bis 11. Mai 2012

Öffnungszeiten:Dienstag bis Donnerstag 9 bis 17 UhrFreitag 9 bis 16 Uhr

Eintrittskarten:Tageskarte 25 EuroErmäßigte Tageskarte 15 EuroZweitageskarte 40 Euro

Control 2012

Messe im Detail

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‚Jetzt sind die Leser gefragt‘. Unter diesem Motto haben wir unsere große Leserwahl in der letzten Ausgabe gestartet. Auch jetzt haben Sie noch die Gelegenheit, Ihren Top-Lieferanten des Maschinen- und Anlagenbaus zu küren.

Nach wie vor ist unser Fragebo-gen online. Mit diesem können Sie den besten Automatisie-

rungs-Partner des Maschinen- und Anla-genbaus. Zur Leserwahl gelangen Sie am einfachsten über unser Online-Portal www.all-electronics.de mithilfe der Info-direkt-Nummer 777iee0412. Die Wahl ist noch bis zum 30. Juni 2012 online. Inner-halb des Formulars sind – nach Leit-, Pro-zess- und Feldebene sortiert – die ver-schiedenen Produktgruppen aufgeführt, in denen Sie Ihre Kandidaten eintragen können.Natürlich möchten wir Ihre Mühe auch belohnen: Daher hat jeder Teilnehmer die Gelegenheit, am Ende der Umfrage seine

E-Mail-Adresse einzugeben und damit automatisch an unserer Verlosung teilzu-nehmen – die Adressen löschen wir un-mittelbar nach der Ziehung selbstver-ständlich.

Die Gewinne im DetailDas Unternehmen WES Ebert Systeme Electronic stellt einen der Hauptpreise zur Verfügung: Dieser kommt aus dem Hause Elo in Form des Touchdisplays 2201L. Der LCD-Monitor mit Windows-7-Touchtechnologie und 22‘‘-Bildschirm-diagonale eignet sich ideal für die Büro-automatisierung. Seine Aktiv-Matrix-TFT-LCD-Platte liefert eine Full-HD-Auf-lösung in einer Farbtiefe von 24 Bit. Die

LED-Hintergrundbeleuchtung verbraucht zum Einen weniger Strom als eine mit herkömmlicher CCFL-Technik und ver-wendet zum Anderen auch kein Queck-silber. Die integrierte Akustische Impuls-erkennung (APR) reagiert auf einen oder mehrere Finger, Handschuhe oder Stifte und auch auf Kreditkarten. Zudem ist sie wasser-, staub- und fettbeständig.Ein Set von Legos Mindstorms spendet das Unternehmen National Instruments. Damit haben Sie die Chance, einen der programmierbaren Roboter zu gewinnen. Das Set besteht aus 612 Teilen, womit sich annähernd unendlich viele verschie-dene Maschinen konstruieren lassen. Drei Servomotoren, ein Ultraschall-, ein Farb- und zwei Tastsensoren machen aus dem vermeintlichen Spielzeug eine Spielwiese für Nachwuchsingenieure. Eine PC-Soft-ware ermöglicht das Programmieren per Drag-and-drop vom Heimcomputer aus. Die Berechnungen übernimmt der 32-Bit-Prozessor, die Verbindung zum Anwender hält der Roboter über seine vier Eingangs- und drei Ausgangsanschlüsse, über USB oder Bluetooth. Neben diesen Preisen verlosen wir zahlreiche Fachbücher des Hüthig&Pflaum-Verlags; darunter das de-Jahrbuch 2013 ‚Elektromaschinen und Antriebe‘. Das Buch vermittelt Fachleuten aus Industrie und Handwerk einen um-fassenden Überblick zum aktuellen Ge-schehen im Bereich Elektromaschinen und Antriebstechnik sowie zu Entwick-lungstendenzen und dem gegenwärtigen Stand von Normen und Bestimmungen. Zu den Schwerpunkten der neuen Aus-gabe 2013 gehört die Antriebssteuerung mit Frequenzumrichter und SPS.

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Leserwahl

Die Spitzen-Automatisierer

Autor

David Löh ist Volontär der IEE


www.all-electronics.de Link zur Leserwahl ‚Die Spitze der Automatisierer‘

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Personalie

Neuer Geschäftsführer bei Micro-Epsilon

Geschäftsklima Photovoltaik

Auftragsvolumen der Photovoltaik-Zulieferer nimmt ab

Studie

SPS-Absatz in Europa steigt moderat an

wicklungsleiter des Unternehmens. Sein Vorgän-ger, Karl Wisspeintner, wechselte nach 35 Jahren von der Geschäftsführung in die Micro-Epsilon Holding. Dort will er nach eigenen Angaben „viel-leicht noch fünf Jahre wirken“. Dann hätte er gut 40 Jahre lang aktiv die Entwicklung der Firma begleitet. Das Unternehmen entstand zunächst als Vertriebspartner eines amerikanischen Her-stellers für Hochtemperatur-Dehnungsmessstrei-fen. Wisspeintner entwickelte die Firma mit sei-nen Partnern zu einem weltweit agierenden Produktions- und Entwicklungsunternehmen weiter. In der neugeordneten Führungsebene übernimmt Johann Salzberger zusätzlich zu den Geschäftsbereichen Marketing und Vertrieb die finanzielle Führung.

2011 noch eine Auftragsreichweite von 7,5 Mo-naten, so prognostizieren sie im laufenden Jahr eine Auftragsreichweite von 3,9 Produktionsmo-naten. Zur Stützung der Erträge fokussieren sich die Melder auf Effizienzsteigerungen in Vertrieb, Produktion, Logistik und Personal. Dr. Peter Fath, Technologievorstand von Centrotherm Photovol-taics und Vorsitzender von VDMA-Photovoltaik-Produktionsmittel, erläutert: „Die Photovoltaik-Zulieferer in Deutschland gehen von einem durchschnittlichen Umsatzrückgang von 21,5 % im Jahr 2012 aus. Gründe für die nachlassende Investitionsbereitschaft sind die von den Zell- und Modulherstellern aufgebauten Überkapazitäten sowie die unsichere Entwicklung der PV-Instal-lationsmärkte.“

der Studie 1,564 Milliarden Euro im Jahre 2010 und soll bis 2017 auf 2,597 Milliarden Euro an-wachsen. Den Grund für den Anstieg sieht die Studie im Aufkommen der osteuropäischen Schwellenländer als Produktionszentren für das restliche Europa.

Prof. Dr. Martin Sellen ist in die Unternehmens-leitung des Sensorspezialisten Micro-Epsilon aufgerückt. Vorher war Sellen 16 Jahre lang Ent-

In der aktuellen Geschäftsklimaumfrage des Ver-bandes Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) melden 83 % der Unternehmen eine Ver-schlechterung der Auftragslage im Vergleich zum Vorjahr. Ermittelten die Unternehmer im März

Für den SPS-Absatz erwartet eine Studie der Unternehmensberatung Frost & Sullivan ein mo-derates Wachstum bis 2017. Das Produktseg-ment der kleinen und mittleren speicherprogram-mierbaren Steuerungen wird dabei für ein nach-haltiges Marktwachstum und eine Marktexpan-sion in den kommenden Jahren entscheidend sein. Der SPS-Europamarkt erwirtschaftete laut

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Der neue Geschäftsführer Martin Sellen (links) und der zweite Geschäftsführer Johann Salzber-ger (rechts) erhalten den symbolischen Firmen-schlüssel von Karl Wisspeintner.


Die Photovoltaik-Zulieferer hoffen auf sonnigere Tage.



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TECHNIK Leitebene

[1] In einem Service- oder Saas-Portal sind spezielle Softwarekomponenten in-stalliert, die als Cloud-Services mit den Automatisierungsbaugruppen, Scada- und Visualisierungssystemen einer Au-tomatisierungslösung verbunden sind. Durch die Cloud-Infrastruktur verringert sich die Anforderungen an die Kommu-nikationsfähigkeiten einzelner Automa-tisierungsgeräte.

[1]

Die sogenannte Cloud hat inzwischen auch weite Teile der Automatisierungstechnik erreicht. Die Serviceabteilungen erfreuen sich an einer stetig wachsenden Zahl neuer Anbieter und Produkte für Cloud-basierte Fernwartung und von Test- sowie Entwick-

lungswerkzeugen. Aber so ganz wolkenlos ist der Dienstleistungshimmel nicht.

Der Begriff Cloud basiert im Grun-de darauf, dass IP-Netzwerke – zum Beispiel das Internet oder

auch ein Intranet – in Grafiken und Ab-bildungen meist als (Netzwerk-) Wolke dargestellt werden. Cloud-Service bedeu-tet demzufolge, dass eine wie auch immer geartete Dienstleistung irgendwo in der (Internet/Intranet-) Wolke zur Verfügung steht. Das einem Cloud-Service zu Grun-de liegende Cloud Computing kann man sich als Modell dreier übereinander lie-gender Schichten vorstellen, auf das die Nutzer jeweils separat über das IP-Netz-werk zugreifen können.Die unterste Ebene ist die Infrastructure as a Service (IaaS), im Allgemeinen eine virtuelle Rechenzentrums- oder Server-infrastruktur (Platform Virtualization Environment), die der Anwender über eine entsprechenden Spezialschnittstelle fernbedienen kann. Direkt darüber befin-det sich die Platform as a Service (Paas). Sie besteht aus einer Laufzeitumgebung (Computing Platform) mit Betriebssys-tem, Webserver, Bibliotheken (Library Support), speziellen Sprachinterpretern oder einer Datenbank, um selbst entwi-ckelte Anwendungen ablaufen zu lassen. Die Iaas- und Paas-Schichten isolieren

einzelne virtuelle Server und Laufzeitum-gebungen voneinander und stellen mehr oder weniger ausgefeilte Sicherheits- und Skalierungsmöglichkeiten bereit.Software as a Service (Saas) bildet die oberste Ebene. Hier sind die Webanwen-dungen – in der IT-Welt zum Beispiel Suchmaschinen oder webbasierte E-Mail-Dienste, in der Automatisierungstechnik Fernwartungs- oder Datenloggingportale – zu finden. Sie bieten eine per IP-Netz-werk erreichbare Serviceschnittstelle, über die die Nutzer die jeweiligen Dienste in Anspruch nehmen können. Die Saas-Schicht ist für den Zugriff durch Anwen-der oder dezentrale Subsysteme gedacht – im ersten Fall handelt es sich um manu-elle, im zweiten um automatische Zugrif-fe. Ein Saas-Portal fasst die einzelnen Cloud-Services zusammen, die sich so-wohl durch Automatisierungsbaugruppen als auch durch Scada- und sonstige Visua-lisierungssysteme nutzen lassen.Je nach Architektur des IP-Netzes spricht man entweder von einer Private, Public oder Hybrid Cloud. Im ersten Fall sind die entsprechenden Cloud-Services nur innerhalb eines privaten IP-Netzwerks – zum Beispiel innerhalb des firmeninter-nen Ethernet-LANs – erreichbar. Eine

Public Cloud dagegen nutzt in der Regel das Internet. Die Hybrid Cloud ist eine Kombination aus beidem.Für die meisten Unternehmen, die eine moderne Fernwartung aufsetzen möch-ten, ist eine Portallösung mit zentralem Server und einer Web-basierten Oberflä-che zur Konfiguration- und Administrati-on der angeschlossenen Systeme das Mit-tel der Wahl. Hier gibt es etliche Unter-nehmen, die unterschiedliche Portale und Endgeräte anbieten.

VPN-Infrastrukturen per Cloud-ServicesZur Absicherung vieler Fernzugriffslö-sungen in der Automatisierung wird in erster Linie der Einsatz eines VPNs (Vir-tual Private Network) in Erwägung gezo-gen. Besonders anspruchsvoll ist der IPsec- oder SSL-gesicherte Fernzugriff un-terschiedlicher Nutzergruppen – zum Bei-spiel Anlagenhersteller und Betreiber – auf die einzelnen Automatisierungsbau-gruppen im Netzwerk einer Anlage. Be-reits für die ersten Testanlagen müssen die Beteiligten Internetanschlüsse beschaf-fen und IP-Adressen festlegen und ver-walten. Zudem muss für eine durchgängi-ge Vernetzung der Komponenten in der Anlage gesorgt sein. Um dies zu

Fernwartung aus der Wolke

Wo sind meine Daten?

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Bei Cloud-basierten Fernwar-tungslösungen ist nicht alles eitel Sonnenschein. Fragen rund um den Daten- und Zugriffssicherheit trüben das Bild


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TECHNIK Leitebene

erreichen, müssen Anwender oft etliche Daten- und Protokollwandler in eine An-lage einfügen, um die gewünschte Daten-integration zu erreichen. Durch den Ein-satz von Cloud-Services – das heißt Soft-warekomponenten, die auf einem Server innerhalb eines IP-Netzwerks ablaufen – lassen sich solche Integrationen einfacher und kostengünstiger umsetzen.Um bestehende Komponenten über eine IP-Schnittstelle und eine entsprechende Cloud-Softwareunterstützung – zum Bei-spiel für die Kommunikation per Modbus – zu erweitern, sind günstige Gateways, wie die IGW/922 und IGW/925 von SSV, eine mögliche Alternative. Die Gateways bieten mit der Unterstützung diverser Protokolle den Servicezugang zu einzel-nen Komponenten, stellen eine gesicherte Verbindung zum Portal her, visualisieren über eingebaute Webserver Anlagendaten und Alarmieren im Fehlerfall zudem di-rekt den zuständigen Mitarbeiter.Allerdings liefern die Hersteller ihre Anla-gen meist mit ein und derselben IP-Konfi-guration aus. Dadurch entstehen Proble-me, wenn mehrere Beteiligte sich von unterschiedlichen Standorten auf eine Anlage verbinden möchten. Denn in die-sem Fall ist eine einfache 1:1-NAT- Umsetzung nicht besonders komfortabel. Auch die hilfreiche Unterteilung von Zu-griffsberechtigten und Anlagen in Grup-pen wird nicht von allen Anbietern am Markt unterstützt.Durch entsprechende Cloud-Services wie SSV/ECC lässt sich die gesamte Planung, Realisierung und Administration eines Fernwartungs-VPN vereinfachen. Über das Service-Portal wird ein VPN-Rendez-vous-Service mit den entsprechenden Konfigurationen für die Zugriffsrechte zur Verfügung gestellt. Die VPN-Gate-ways in den einzelnen Anlagen verbinden sich während der Inbetriebnahme mit dem Cloud-Service und erhalten so ihre effektiven Parameter. Anschließend wer-den sie zu einem Mitglied des jeweiligen VPNs. Für den Administrator existiert im Service-Portal eine spezielle Oberfläche über die er die Zugriffsrechte und einzel-ne Gateways im Feld verwaltet.Die VPN-Gateways selbst können durch diese Service-Infrastruktur bereits durch den Anbieter oder VPN-Administrator entsprechend vorkonfiguriert werden, so-dass bei der Inbetriebnahme vor Ort nur noch die Verbindungen zum Internet und

zu den jeweiligen Feldgeräten herzustel-len ist. Bei Gateways, die GSM/GPRS- oder UMTS-Mobilfunknetze nutzen, ist auch dieser Internetzugang ab Werk vor-konfiguriert.

Die Daten sind nicht immer sicherWenn Steuerungen und andere Automati-sierungsbaugruppen in Zukunft die Cloud als Datenspeicher nutzen, sollten die Be-treiber eines solchen Dienstes unbedingt einige Regeln – besonders die deutschen Datenschutzbestimmungen – beachten. Geht es in der Anwendung beispielsweise um personenbezogene Daten – dazu ge-hören nicht nur Adressen, sondern zum Beispiel auch bestimmte Betriebsdaten, Stromzähler-Messwerte dezentraler Ener-gieanlagen oder Stromtankstellen- Abrechnungen per Internet – sind dem deutschen Recht unterworfene Firmen streng genommen in der Pflicht, diese Da-ten auf Servern in hiesigen Rechenzentren oder zumindest in Rechenzentren von EU-Ländern mit vergleichbaren Gesetzen zu speichern. Bei der Nutzung von Cloud-Diensten auf Servern in Nicht-EU-Län-dern sollten Experten jeden Einzelfall ent-sprechend prüfen.Steht der Server zum Beispiel in den USA, könnte man sich noch auf das Safe- Harbour-Abkommen berufen, das die Übertragung von personenbezogenen Da-ten nach Amerika regelt. Unklar ist je-doch, ob damit in jedem Einzelfall den Anforderungen des deutschen Rechts ent-sprochen wird. Unabhängig vom Server-Standort ist darüber hinaus zu beachten, dass jedes US-Unternehmen gesetzlich da-zu verpflichtet ist, bei einer entsprechen-den Anfrage der Regierung gespeicherte Daten umgehend herauszugeben. Doch auch im EU-Land Schweden gibt es durch

das FRA-Gesetz ähnliche Bedingungen, die auch für Fernwartungsportale gelten. Dieses Gesetz aus dem Anti-Terror-Paket befugt die Försvarets Radioanstalt (FRA), die als unabhängige Sondereinheit dem schwedischen Verteidigungsministerium unterstellt ist, die gesamte zivile Internet-, Telefon-, und Faxkommunikationen mit dem Ausland zu überwachen. Einen rich-terlichen Beschluss benötigt die FRA da-für nicht. Das Gesetz besagt unter ande-rem, dass jeder Internet Service Provider mit Kabeln, die über die schwedischen Grenzen gehen, der FRA eine komplette Kopie des Datenverkehrs zur Verfügung stellen muss.Ebenfalls interessant im Zusammenhang mit der Rechtssicherheit von Cloud-Diensten ist das Vorgehen der Behörden im Fall der Datentausch-Plattform Me-gaupload. Auf den Servern dieser Tausch-börse lagen illegal kopierte Filme, Musik und Programme. Es gab aber auch unzäh-lige Nutzer, die Megaupload ganz einfach als Cloud-Speicherplatz für legale Daten-bestände genutzt haben. Der Anteil illega-ler Daten, die auf Megaupload gespei-chert waren, ist nicht bekannt. Auf Grund der Urheberrechtsverletzungen durch die illegalen Speicherinhalte haben die zu-ständigen US-Behörden die Tauschbörse im Januar dieses Jahres geschlossen. Da-durch ging auch der Zugriff auf die legal gespeicherten Daten verloren. Einer die-ser Nutzer hat nun vor einem US-Gericht Klage eingereicht, um an seine Daten zu kommen. Es ist daher in jedem Fall rat-sam, sich genau zu überlegen, wer den Server mit den Cloud-Services betreibt und wo dieser steht.

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Autor

Jörg Neumann ist im Bereich Vertrieb & Marketing für die SSV Soft-ware Systems GmbH in Hannover tätig.


www.all-electronics.de Link zum Cloud-Dienst des Unternehmens Link zu den Quellenangaben zum Artikel

[2] Die Remote Access Gateways vereinen VPN-Router, GPRS/UMTS-Funkmodem, Firewall und Visualisierung in einem kompakten Hutschienen-system. Die Inbetriebnahme erfolgt durch Plug-and-Play, sodass alle Funktionen in wenigen Minuten zur Verfügung stehen.

[2]


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TECHNIK Leitebene

Wasserpumpstationen sind wichtige Teile der Wasserver- und -entsorgung. Deswegen ist es besonders wichtig, sie vor unbefugten Zugriffen zu schützen. Dabei kommt die Gefahr aber oft nicht direkt aus dem vielbeschworenen, gefährlichen Internet, sondern viel häufiger von innen.

Der ursprüngliche Einsatz von Ethernet-Netzwerken für Pump-stationen vernachlässigte die

Sicherheitsmaßnahmen, da die Stationen bisher meist nicht über externe Netzwerk- Zugriffsmöglichkeiten verfügten. Den-noch ist diese Form von Sicherheit illuso-risch. Denn Studien zeigen, dass 83 % der Angriffe aus einem Intranet kommen, nicht über externe Internetverbindungen. Darüber hinaus sind SPSen und Bedien-terminals nicht darauf ausgelegt, her-kömmliche Schutzmechanismen wie

Firewalls und Anti-Virus-Schutzsoftware zu unterstützen, die in IT-Netzwerken zum Einsatz kommen. Wird zum Beispiel ein Firmen-Laptop außerhalb des Arbeits-platzes benutzt, kann er sich schnell mit Würmern oder Viren infizieren. Sobald der Laptop wieder an Firmennetzwerk angeschlossen wird, breiten sich diese aus. Ähnliche Attacken können von USB-Sticks, heimtückischen E-Mails oder an-deren Geräten wie Smartphones oder Ta-blet-PCs ausgehen, die an das LAN ange-schlossen werden.

Hohe SicherheitsherausforderungenDer Fernzugriff auf Pumpstationen muss sowohl sicher, als auch wirtschaftlich rea-lisierbar sein. Beim Einsatz von Ethernet, insbesondere bei bestehenden Intranet/Internet-Netzwerken, ist es daher wichtig, dass die Datenübertragung verschlüsselt erfolgt, um kriminelle Angreifer davon abzuhalten, Datenpakete abzufangen. Hacker können solche Pakete dazu nut-zen, die Netzwerktopologie und Befehls-struktur zu interpretieren, um das Netz-werk dann nach ihren Wünschen zu steu-

Wasserpumpstation über VPN fernsteuern und -warten

Sicherheit in Gefahr

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Ein unbefugter Eingriff auf eine Pumpstation könnte die Trink- und Abwasserversorgung in Ge-fahr bringen.

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ern. Um einen ungewünschten Zugriff zu verhindern, können bidirektionale VPNs zwischen den Feldstationen und der Leit-stelle eingerichtet werden. Diese müssen Verschlüsselungsstandards unterstützen, die nur sehr schwer gehackt werden kön-nen, zum Beispiel DES (Data Encryption Standard) und AES (Advanced Encrypti-on Standard) mit extremen Schlüsselgrö-ßen. Es gibt zwar auch Möglichkeiten diese zu attackieren, jedoch erfordert das viel Aufwand.Industrielle Automatisierungsnetzwerke, die Ethernet nutzen, sind typischerweise störungsempfindlich für Verzögerungen. Jedoch können die in Netzwerken einge-setzten Sicherheitsmaßnahmen nicht ganz ohne Verzögerungen auskommen. Funk-tionen wie VPN- oder Firewall-Dienste rufen eine geringe Übergangsverzögerung hervor, während sie Pakete überprüfen oder verschlüsseln und sie für die VPN-

Übertragung einkapseln. Deshalb muss das gewählte System ausreichend Leis-tung erbringen, um die Sicherheitsfunkti-onen ohne merklichen Verlust von Netz-werkleistung ausführen zu können.Eine weitere Maßnahme zum Schutz der Pumpstationen ist die Videoüberwachung. Auch sie erfordert eine geringe Netzwerk-verzögerung. Videodatenpakete werden üblicherweise über UDP (User Datagram Protocol) übertragen, sodass die Liefe-rung von Sicherheitsmaßnahmen und der dabei auftretenden Paketverarbeitung un-berührt erfolgen muss. Da die Videodaten sicher übertragen werden sollen, müssen VPNs eingesetzt werden. Ein System mit Softwareverschlüsselung kann die Ver-schlüsselungsanforderungen von

[1]

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Netzwerk einer Pumpstation

Technik im Detail

Weltweit gibt es unzählige Pumpstationen, die Wasserbewegungen steuern, in der Regel von einem Hochwasserbecken zum nächsten. Pumpstationen schließen Brunnen ein, die Trinkwasservorräte aus Bodenquellen befördern, Abwasserhebebecken, die Abwässer zu Aufbereitungsanlagen befördern, sowie LandentwässerungsAnlagen, die rückgewonnenen Boden, der sich unter dem Meeresniveau befindet, bewahren. Üblicherweise sind solche Pumpstationen eine komplexe Ansammlung von Geräten, einschließlich Sterilisierungsausrüstung, Bodenspeichertanks sowie Brunnen und Drucksteigerungspumpen. Die

meisten dieser Systeme spielen eine große Rolle für Siedlungen und Gemeinden, daher müssen die Systeme für die Datenerfassung und steuerung besonders vor kriminellen Zugriffen geschützt werden. Traditionelle Pumpstationen setzten früher meist verschiedene ScadaSteuerungsprotokolle ein, die für den privaten Netzwerkgebrauch ausgelegt waren. Der Einsatz von EthernetNetzwerken macht diese ScadaProtokolle nicht weniger anfällig für kriminelle Zugriffe, da in privaten ScadaNetzwerken keinerlei Authentifizierungs und Verschlüsselungsmöglichkeit besteht.

[1] Traditionelles Netzwerk einer Pumpstation: Ohne Sicherheitsmaßnehmen sind die lokalen Steuereinheiten anfällig für kriminelle Zugriffe.

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TECHNIK Leitebene

lässigkeit durch komplexe Software be-einträchtigt werden könnte. Allerdings macht dies den Zugriff und die Einfluss-nahme auf den Betrieb der Station relativ einfach. Ein Netzwerkplaner muss des-halb eine Stateful-Inspection-Firewall zwischen den Netzwerk-Steuergeräten und der externen Anbindung einsetzen. Eine solche Firewall belauscht alle ein- und ausgehenden Datenpakete und lässt sie passieren oder wirft sie raus. Die Firewall muss ferner in der Lage sein, bösartige Attacken abzuwehren ohne die Netzwerkleistung zu mindern. Um dieses Leistungsniveau zu erreichen, muss der Netzwerkplaner Geräte für den Netz-werkzugriff einsetzen, die am Netzwer-krand sitzen und über eine Hardware/Softwarekombination verfügen, die aus-reichend Schnittstellenleistung bietet, um das Netzwerk bei geringer Latenz zu schützen. Da Automationsnetzwerke üb-licherweise verschiedene Feldbusproto-kolle einsetzen, muss die eingesetzte Firewall in der Lage sein, die Kommuni-kation mit den Netzwerken jeweils auf die betreffende Schnittstelle zu beschrän-ken. Eine Firewall mit Feldbus-Einstel-lungen macht dies einfach möglich.

Die Server verteilenEine DMZ (Demilitarized Zone) wird oft in IT-Lösungen eingesetzt, lässt sich aber auch in Automatisierungsnetzwerken als Maßnahme gegen Zugriffe von außen nutzen. Für die Wartung oder den Fernzu-griff müssen Anwender oft über öffentli-che Netzwerke oder das Internet auf Da-tenserver oder http-Server zugreifen. Um dabei die Sicherheit zu wahren, sollten diese gemeinsam genutzten Server und die Steuerungs- oder Scada-Server in ver-schiedene Netzwerke aufgeteilt werden. So können allgemeine Anwender nicht aufs Steuerungsnetzwerk zugreifen.

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der den VPN-Tunnel anfordert, und Inte-grität im Pakettransfer.

Den direkten Zugriff verhindernDie erste Verteidigungslinie ist, den uner-laubten Zugriff auf das System zu vermei-den. Aufgrund der Entfernungen sind Pumpstationen von Natur aus empfäng-lich für den Zugriff nicht autorisierter Personen. Protokolle wir Radius und Tacacs+ bieten Authentifizierungsmecha-nismen, die den direkten Netzwerk- oder Gerätezugriff über das Internet erschwe-ren. Mit Radius wird die Übertragung des Benutzerkennworts verschlüsselt, Tacacs+ verschlüsselt alle wichtigen Authentifizie-rungsparameter.Für eine unbemannte Station ist es uner-lässlich, sich auch gegen das physische Eindringen von kriminellen Angreifern zu schützen. Insofern sollten die installierten Geräte über eine Authentifizierung für das Anbinden an Ethernet-Schnittstellen verfügen. Der IEEE-Standard 802.1x nutzt eine solche schnittstellengebundene Authentifizierung. Diese Geräte müssen einen Benutzernamen und ein Passwort oder ein Sicherheitszertifikat angeben, um durch Weiterleitung dieser Daten über 802.1x an einen Radius-Server eine Vali-dierung des Zugriffs zu erlangen. Ist der Zugang nicht erfolgreich, wird die Schnittstelle für den Daten Ein- und Aus-gang gesperrt.

Firewall dazwischen setzenDie SPSen und Bedienterminals in Pum-penstationen unterstützen weder Firewalls noch Anti-Virus-Software, da ihre Zuver-

Video-Streams mit großer Bandbreite nicht erfüllen. Deswegen ist es erforder-lich Hardware-Verschlüsselung einzuset-zen, um sicherzustellen, dass die verzöge-rungssensible Videodaten-Übertragung an zentral installierte CCTV-Aufnahme-geräte reibungslos über sichere VPN- Tunnel abläuft.Kritische Betriebsmittel wie Pumpstatio-nen, die ferngesteuert werden, benötigen außerdem eine hochzuverlässige Verbin-dung. Eine Lösung ohne Backup-Mög-lichkeit oder redundante Netzwerkver-bindung für das WAN (Wide Area Net-work) einzusetzen, wäre riskant. Um diese Form von Redundanz zu unterstützen, muss jedes Gerät, das als Steuer- und Überwachungs-Schnittstelle zu den Pump-stationen fungiert, duale Konnektivität unterstützen. Zwei WAN-Verbindungen verringern die Wahrscheinlichkeit eines Verbindungsverlusts zwischen dem LAN in der Leitstelle und den LANs der Pum-penstationen.Wenn aus der Leitstelle über das öffentli-che Internet auf ein System zugegriffen wird, muss das Gateway, das als Firewall und Authentifizierer des Netzwerks fun-giert, VPNs oder VPN-Tunnels unterstüt-zen, die als virtuelle verschlüsselte Kanäle agieren um IP-Pakete sicher zwischen der Pumpstation und der Leitstelle hin und her befördern. IPsec ist dazu das vorherr-schende VPN-Protokoll. Im Wesentlichen erstellt IPsec einen sicheren Kanal über zahlreiche Netzwerke, die sowohl privat, öffentlich als auch eine Kombination aus beiden sein kann. Es bietet Authentifizie-rung mit Vertraulichkeit für denjenigen,

Autor

Chih-Hong Lin ist Business Development Manager Industrial Ether-net bei Moxa.


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[2] Netzwerk einer Wasserpumpstation, mit Sicherheitskomponenten in Grün markiert

[2]

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TECHNIK Leitebene

Wachendorff: Der Prozesstechnik-Hersteller prä-sentierte auf der Hannover Messe die Funktion ‚M2web‘. Mit dieser können Benutzer den Status ihrer Maschinen oder Industrieanlagen im Fern-zugriff über einen mit dem Cloud-Dienst Talk2M verbundenen Webbrowser anzeigen – auch von Smartphones oder Tablets aus. Zudem kann der Nutzer auf dem Fernwartungsrouter eigene HTML-Seiten ablegen. Mit diesen lassen sich die Maschinendaten über eine grafische Oberfläche visualisieren. Die Maschine oder Anlage verbindet sich außerdem stets über eine gesicherte VPN-Verbindung mit Talk2M. Service-Techniker kön-nen sich dann per VPN, vom PC aus, vollständig mit allen Geräten aus der Anlage verbinden. Gleichzeitig ist ein Zugriff von jedem internetfä-higen Endgerät auf den Ewon-Router und damit auf die dort vorgehaltene Visualisierung mög-lich.

B&R: Mit einer Softwarebibliothek des Unterneh-mens lässt sich die Zugspannung von Wickelpro-zessen durch Drehmomentaufprägung steuern. Die automatische Anpassung der Geschwindig-keits-Reglerparameter des Antriebs und der Vor-steuerungen ermöglicht eine stabile Zugspan-nung. Sie eignet sich für industrielle Prozesse, wie das Wickeln von Blechen oder Textilien.

Rockwell: Mit dem ‚Energy Savings Calculator‘ können Hersteller mit ihrem mobilen Gerät mit-tels App oder online am Computer berechnen, welche Einsparungen durch den Einsatz von fre-quenzgestellten Antrieben für Pumpen und Lüfter zu erreichen sind. Das Programm gibt Anwendern die Möglichkeit, konventionelle Methoden wie den Einsatz von Ventilen zum Steuern von Pum-pen oder Drosselklappen zur Lüftersteuerung mit frequenzgestellten Antrieben zu vergleichen. Da-bei berechnet die Software die Kostensenkungen, die beim Einsatz eines Allen-Bradley Powerflex-Frequenzumrichters erzielt werden können. Dazu kann der Anwender entweder den minimalen Pumpen- oder Durchflussprozentsatz, die jährli-chen Betriebsstunden und die Kosten pro Kilowatt eingeben oder die Beispieldaten übernehmen.Das Tool gehört zu Rockwells Intelligent-Motor-Control-Portfolio.

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TECHNIK Leitebene

WSCAD: Das Schaltschrank-Layout-Tool ‚WSCAD Cabinet Engineering‘ hält in der standardmäßigen Artikel-Datenbank alle wichtigen Informationen zu Schaltschränken, Montageplatten, Kabelkanä-len, Montageschienen und vielem mehr bereit. Platzierungshilfen, inklusive Kollisionsprüfung, helfen dem Anwender beim Aufbau. Das Tool zeigt dabei alle relevanten Informationen.

Aucotec: Das Tool 'Engineering Base' (EB) soll in der nächsten Ausbaustufe über eine Smartpho-ne-App für seine Nutzer erreichbar sein. Die App ermöglicht dem Service-Personal, die Daten des aktuellen Zustands einer Anlage auch unterwegs aus der EB-Datenbank abzurufen oder Wartungs-informationen in diese einzutragen. Die Daten liegen dabei zentral auf einem Server.

Coscom: Das CAM-Datenmanagement ist eine zentrale Datenbank für Fertigungsdaten. Für die Visualisierung bietet sie ein ‚Mandanten-Ma-nagement‘. Damit können Personen oder Perso-nenkreise nur auf definierte Informationsquellen zugreifen, was eine unübersichtliche Datenflut verhindert. Die Datenbank ermöglicht die Vernet-zung von Soft- und Hardwaregenerationen.

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Interview mit Christian Knorr, Produktmanager für Überwachungsrelais bei Siemens

Unsere Geräte über-wachen alle elektri-schen Größen, die in einer Anlage und Maschine vorkom-men.

Christian Knorr

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Welche Überwachungsrelais hat Siemens Industry Automation im Portfolio?Unsere Geräte überwachen alle elektrischen Größen, die in einer Anlage oder Maschine vorkommen. In erster Linie sind das die elektrischen Parameter, also Strom, Spannung und Netzqualität, welche wir überwachen. Dazu kommen noch ein paar andere Parameter, die mit Motoren und Anlagen im Zusammenhang stehen, wie Drehzahlüberwachung oder Füllstände und Tempe-raturen. Temperatur ist ja eine der am häufigsten gemessenen Größen in der Industrie und spielt vor allem in der Prozessindus-trie eine wesentliche Rolle. Insgesamt sind es etwa 100 Varian-ten, die wir anbieten, von einfachen Überwachungsrelais mit nur einer festgelegten Überwachungsfunktion bis hin zu universal einsetzbaren Überwachungsrelais mit direkter Anbindung an die Steuerung über das Kommunikationssystem IO-Link.

Das hört sich nach banalen Überwachungsaufgaben an. Keinesfalls. Mit der Netzüberwachung beispielsweise lassen sich Netzfehler frühzeitig erkennen und darauf reagieren, bevor weit größere Folgeschäden auftreten. Überwachungsrelais kommt mit anderen Worten eine zentrale Rolle zu, wenn es um die Anla-genüberwachung und präventive Wartung geht. Je nach Ausfüh-rung überwachen wir Phasenfolge, -ausfall und -asymmetrie, Unter- oder Überspannung. Des Weiteren lässt sich die Spannung in Anlagen auch einphasig auf Über- und Unterschreitung über einen Messbereich von 0,1 bis 600 V überwachen. Die Strom-überwachung ermöglicht ein frühzeitiges Erkennen der Belas-tung von Motoren und der Funktionalität von elektrischen Ver-brauchern. Hieran kann der Anwender frühzeitig erkennen, ob eine Maschine überlastet wird, ob eine Pumpe im Leerlauf arbei-tet und überhitzen könnte oder ob im Laufe der Zeit durch Ver-schleiß und Abnutzung eine Wartung der Anlage oder ein Werk-zeugtausch angeraten ist. Neben der Cos phi- und Wirkstrom-überwachung ist auch die Fehlerstromüberwachung, also das Überwachen von Fehlerströmen, die zum Beispiel durch Feuch-tigkeit, Verschmutzung oder nachlassende Isolationsfähigkeit in der Anlage entstehen, möglich. Besonders bei Applikationen im

Bergbau oder in der Stahlindustrie ist das von großer Wichtig-keit, um drohende Ausfälle frühzeitig zu erkennen. Andere Re-lais ermöglichen die Isolationsüberwachung in ungeerdeten Net-zen, die Füllstandsüberwachung sowie die Überwachung von Drehzahlen oder Taktzeiten auf Über- und -unterschreitung. So kann der Betreiber erkennen, dass ein Problem in seiner Anlage besteht, auf das er dank der über den thermischen Schutz des Motors hin-ausgehenden Überwachung frühzeitig reagieren kann und möglicherweise ei-nen Produktionsstopp vermeiden kann.

Die Überwachungsrelais kommunizieren über IO-Link. Warum über IO-Link? Da muss ich etwas weiter ausholen. Wir haben unsere Überwachungsrelais so konzipiert, dass die Anwender eine Vielzahl von Parametern zur optimalen Anpassung an ihre spezi-elle Aufgabe einstellen können. Wir haben die Geräte daher mit Tasten und Displays ausgestattet. Die Displays nutzen wir natür-lich nicht nur zum Einstellen der Parameter, sondern auch zur Anzeige der gemessenen Werte oder zur Fehlerdiagnose. Die Kunden kamen dann mit der Anforderung, dass sie die Anzeige-werte nicht nur auf dem Display, sondern auch in einer Steue-rung zur Weiterverarbeitung haben möchten. Außerdem wünsch-ten sie sich eine noch komfortablere und schnellere Möglichkeit zur Parametrierung, insbesondere bei einem Gerätetausch – und das haben wir direkt aufgegriffen.Es galt also eine bidirektionale und umfassende Kommunikation zwischen Überwachungsrelais und Steuerung sicherzustellen. Da Schaltschrankbauer kostenbewusst denken und nicht gleich auf Profibus oder Profinet zugreifen, bot sich IO-Link an. IO-Link basiert auf einer Drei-Draht-Verbindungstechnik. Der Schalt-schrankbauer muss also nur handelsübliche Kabel verlegen, das macht IO-Link wesentlich günstiger als jede andere auf dem Markt verfügbare Kommunikationsvariante.

Überwachen mit IO-Link

Überwachungsrelais dienen zum Schutz von Mensch und Maschine sowie zur Steue-rung von elektrischen Abläufen in Abhängigkeit von elektrischen oder physikalischen

Größen. Sie sichern eine längere Betriebsdauer von Maschinen und Antrieben, sie ver-hindern Schadensfälle und reduzieren dadurch die Kosten. Die IEE sprach mit Christian

Knorr, Produktmanager für Überwachungsrelais bei Siemens, über die kleinen aber wirkungsvollen Vorteile der Relais.

IO-Link ist zwar erst seit etwa drei, vier Jahren auf dem Markt, aber mit Sicherheit heute gesetzt.

Christian Knorr


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Kann man diesen Kostenfaktor beziffern?Alleine die Anschaffungskosten für einen Profibus-Steckverbin-der und das Kabel dazu sind im Vergleich zu IO-Link deutlich höher. Bei IO-Link kann ich handelsübliche Klemmen verwen-den. Dadurch sind die Mehrkosten für die Verbindungstechnik gleich Null.

Ist IO-Link bereits akzeptiert? IO-Link ist zwar erst seit etwa drei, vier Jahren auf dem Markt, aber wenn man sich die bereits erreichten und weiter steigenden Einsatzzahlen anschaut, ist IO-Link mit Sicherheit heute gesetzt. Logischerweise vor allem in der Sensortechnologie, da es dafür ja entwickelt wurde. Aber auch auf der Aktor-Seite gibt es be-reits mehrere Hersteller mit entsprechenden Produkten in ihrem Angebot. Also, ob sich IO-Link als Standard durchsetzen wird, kann ich nur mit Ja beantworten.

Ist IO-Link auf spezielle Einsatzgebiete oder Branchen festgelegt?Nein, wir haben Kundenanfragen aus allen Branchen. Gleich-wohl kann man sehen, dass das Hauptanwendungsgebiet in der Fertigungsindustrie liegt.

Mit Überwachungsrelais lassen sich Produktionsfehler gezielt ver-meiden. Wie kann ich das verstehen?Sie bekommen durch die Diagnosefähigkeit der Überwachungs-relais frühzeitig Warnungen. Speziell sind hierbei die Stromüber-wachungsfunktionen interessant. Wenn sie beispielsweise früh-zeitig eine Warnung bekommen, dass sich ein Stromwert bei gleicher Arbeitsleistung und bei gleicher Umgebung erhöht hat, kann das bedeuten, dass die Maschine mehr Strom benötigt, weil ein Lager nachgeschmiert oder ein Werkzeug ausgetauscht oder nachgeschärft werden muss. All das sind Indizien, die ich über die Stromwerte bekomme und damit gezielt in die Wartung ge-hen kann.

Lässt sich beziffern, wie sich die Produktivität einer Anlage durch Überwachungsrelais verändert?Man kann das schwerlich mit einem Wert beziffern. Das ist im-mer vom jeweiligen Anwendungsfall abhängig. Wenn ich bei-spielsweise in einem Zementwerk rechtzeitig erkenne, dass sich bei einem Motor ein Defekt anbahnt und ich kann diesen gezielt und vorbereitet austauschen, kann mir das einen ansehnlichen Geldbetrag im Vergleich zu einem plötzlichen Vollausfall einspa-ren. In einer anderen Applikation habe ich vielleicht nur kleine Einsparungen, indem ich die Konfiguration optimiere. Letztlich ist die Anlagenüberwachung ein ganzheitliches Konzept.

Wie erfolgt bei den Überwachungsrelais das freie Parametrieren der Schwellenwerte? Da gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder sie machen das direkt am Relais über die Tasten und das Display. Oder, wenn sie sagen, das ist mir zu kompliziert oder ich muss das mehrfach durchfüh-ren, ist es direkt über einen PC möglich. Das ist der zentrale Vorteil, den wir den Anwendern mit den IO-Link-Modellen bie-ten: Die Parametrierung kann sowohl am Gerät als auch über die Steuerung erfolgen.

Sie sprechen von Tastern. Ist bei Siemens der Schraubenzieher out? Unser Fokus lag auf der Benutzerfreundlichkeit. Mit der her-kömmlichen Einstellung per Schraubendreher wäre die heutige Flexibilität nicht mehr möglich, denn wie jeder aus der Praxis weiß, ist die Anzahl der Potenziometer bei einer Baubreite von wenigen Zentimetern natürlich begrenzt. Wenn die Funktionali-tät der Geräte zunimmt, weil die Kunden mehr Einstellmöglich-keiten wünschen, kann man also entweder die Geräte breiter machen oder das Konzept wechseln. Für uns war das Einstellen über Tasten die beste Lösung. Gleichwohl haben wir nach wie vor beides im Programm und der Schraubendreher hat unverän-dert seine Berechtigung.



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Wie ist dieser Umstieg auf die Diplay-Technologie angekommen?Sehr positiv. Unsere Kunden haben uns sogar Vorschläge ge-macht, wie man das Konzept erweitern könnte. So kam es zum

Beispiel dazu, dass man die angezeig-ten Messwerte jetzt auch in einer Steu-erung verarbeiten kann. Zudem sollte eine Funktion für den automatisierten Geräteaustausch implementiert wer-den. Denn während ein Potenziometer-Gerät mit unserer abnehmbaren Klem-men einfach ausgetauscht werden kann, indem nur die Stellung der Potis kopiert wird, ist dies bei den digital einstellbaren Geräten doch etwas auf-wendiger. Bei den IO-Link-Geräten

entfällt dieser Schritt dagegen vollkommen, da bei jedem Anlauf der Steuerung ein automatischer Parameterabgleich mit den Ge-räten erfolgen kann.

Die Geräte werden ja anlagenweit eingesetzt. Wie funktioniert eine zentrale Fehlerortung beziehungsweise eine Fehlerdiagnose?Geräte, die eine Warnung oder einen Fehler ermitteln, melden dies an die Steuerung. Von jedem angeschlossenen Display oder PC aus kann dann der komplette Diagnosedatensatz der Geräte ausgelesen werden, um so detaillierte Informationen über den Vorfall zu erhalten. Entsprechende Beispielprojekte bieten wir kostenlos zum Download an.

Gibt es bestimmte Normen und Standards, welche die Relais erfüllen müssen?Unsere Überwachungsrelais sind für den weltweiten Einsatz in allen Branchen gedacht. Neben der CE-Zulassung unter Einhal-tung der Niederspannungs-Schaltgeräterichtlinie und der IO-Link-Spezifikationen haben wir daher die Zulassung für alle

Länder wie CCC, UL, CSA, Gost oder NOM, aber auch Zertifikate für be-sondere Anwendungen wie Schiffbau.

Welche Anwendungsfelder für die Über-wachungsrelais würden sie als etwas exotisch beschreiben?Oh, da haben wir zum Beispiel ein Un-ternehmen, welches die Relais von uns in der Saatgutforschung einsetzen möchte. Dort sollen sie zukünftig in Aufzuchtfarmen und Klimakammern zum Einsatz kommen. Ein ähnliches Beispiel ist die zentrale Steuerung von Gewächshäu-sern in Holland. In der Wüste gibt es einen Solarpark, der mittels unserer Geräte überwacht wird und bei dem die Übertragung der Daten zur Leitwarte über Richtfunkstrecken erfolgt.

Überwachungsrelais gibt es von den verschiedensten Anbietern. Wel-che Vorteile hat es, ein Siemens Produkt einzusetzen?Generell sind wir die ersten gewesen, die ein durchgehendes Geräte-Portfolio mit Displays anbieten und eine direkte Kom-munikation zu einer Steuerung ermöglichen – mitsamt der Vor-teile wie Fernparametrierung und Ferndiagnose. Und das ist meines Wissens nach weltweit immer noch einmalig.

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Das Interview führte Harald Wollstadt Chefredakteur der IEE

Die Display-Techno-logie ist von den Kunden sehr positiv angenommen wor-den.

Christian Knorr

Generell sind wir die ersten gewesen, die in einem durchge-henden Geräte-Port-folio mit Displays anbieten.

Christian Knorr


www.all-electronics.de Link zur den Überwachungsrelais Link zu IO-Link



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Zuverlässig schützen

Die Überwachungsrelais Sirius 3UG48 für elektrische und me-chanische Größen überwachen das Einhalten parametrierbarer Grenzen für Drehzahl, Netzqualität, Strom, Leistungsfaktor (cos phi) oder Spannung. Die Temperaturüberwachungsrelais Sirius 3RS14 und 3RS15 kontrollieren mit ein bis drei Widerstands-fühlern oder Thermoelementen Temperaturen von -99 bis 1 800 °C und lassen sich darüber hinaus für einfache Regelungs-aufgaben verwenden.Das Anbinden der Relais über IO-Link an die Steuerungsebene ermöglicht zudem eine effiziente zentrale Parametrierung sowie detaillierte Fehlerortung und -diagnose. Dies vereinfacht die In-betriebsetzung und Instandhaltung. Die Geräte verfügen über mehrere LEDs und ein Display zur Anzeige der Istwerte und zu Diagnosezwecken direkt im Schaltschrank. Über IO-Link stehen die lokal am Überwachungsrelais angezeigten Messwerte auch in der zentralen Steuerung bereit und können dort einfach wei-terverarbeitet werden. So kann der Anwender effektiv archivie-ren, Trendverläufe auswerten oder eine Regelung der überwach-ten Applikation durchführen. Das Parametrieren erfolgt entweder direkt am Gerät oder über IO-Link von der zentralen Steuerung aus. Durch Datenabgleich mit der überlagerten Steuerung bleibt die zentrale Anlagendoku-mentation immer auf dem aktuellen Stand. Die automatische Neuparametrierung über einen Parameterserver vereinfacht den Gerätetausch. Für effizientes Energiemanagement unterstützen

die Sirius-Relais 3UG48 zusätzlich die im Profienergy-Profil definierten Datenformate.

Kostengünstig von Punkt zu PunktIO-Link ist ein Kommunikationsstandard zur einheitlichen An-bindung von Sensoren und Schaltgeräten an die Steuerungsebe-ne mittels kostengünstiger Punkt-zu-Punkt-Verbindung. IO-Link ermöglicht eine zentrale Fehlerortung und -diagnose bis zur Sen-sor-/Aktorebene und erleichtert die Inbetriebsetzung und die In-standhaltung, indem sich Parameterdaten direkt aus der Appli-kation heraus dynamisch ändern lassen. Dies begünstigt eine höhere Anlagenverfügbarkeit und einen geringeren Engineering-aufwand. Als offene Schnittstelle lässt sich IO-Link in alle gängi-gen Feldbus- und Automatisierungssysteme integrieren.

Zuverlässiger SchutzDas komplette Spektrum der Überwachungsrelais der Siemens-Division Industry Automation ist nun mit IO-Link-Schnittstelle ausgestattet und bietet so einen zuverlässigen Schutz von Moto-ren und Anlagenteilen. Die Überwachungsrelais können in allen Bereichen der Industrieautomation eingesetzt werden.

➜Applikation zur Titelstory

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Jede Applikation hat ihre besonderen Anforderungen: sanftes Anlaufen, begrenzter Platz, hohe Betriebssicherheit. Überwachungsrelais kommt dabei immer eine

wesentliche Bedeutung zu. Die Geräte überwachen zum Beispiel Temperatur, Drehzahl oder Netzqualität von Motoren und Anlagenteilen und stellen damit die Zuverlässigkeit

sicher.

Für das Einhalten parametrierba-rer Grenzen für Drehzahl, Netz-qualität, Strom, Leistungsfaktor (cos phi) oder Spannung sorgen diese Relais.



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TECHNIK Prozessebene

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Karis (Kleinskaliges autonomes Re-dundantes Intralogistik-System) ist ein Multi-Roboter-System, das

das Intralogistik-Netzwerk Baden-Würt-temberg, ein Verbund verschiedener Unternehmen und Hochschulen in Süd-deutschland, entwickelt hat. Das langfris-tige Ziel dieses Projektes ist es, den Ein-satz hunderter von solchen Fahrzeugen für Aufgaben in Intralogistik und Pro-duktion zu ermöglichen.

Kleinskaliges, autonomes, redundantes Intralogistik-System Karis besteht aus zwei wesentlichen Hardwarekomponenten: zum einen die

Fahrzeuge selbst und zum anderen Waren-ausgabestationen, an die die Fahrzeuge andocken und Behälter auf- und abladen. Die Warenausgabestationen lassen sich mit einer beliebigen Infrastruktur, zum Beispiel einem Stetigförderer, verbinden. An der Station übergeben die Fahrzeuge nicht nur ihre Waren, sondern sie können dort auch ihre Akkus kontaktlos aufla-den.Dies erlaubt einen störungsfreien Betrieb, der keine größeren Unter brechungen durch Ladezyklen erfordert. Behälter, die sich auf der Warenausgabestation zur Ab-holung bereithalten, teilen ihr Ziel und gegebenenfalls andere nützliche Informa-

tionen über einen RFID-Chip mit, den je-de Station auslesen kann. Das Karis-Fahr-zeug verfügt über einen speziellen Antrieb, der das Andocken an Warenausgabestati-onen erleichtert. Dieser Antrieb, der auf sogenannten Mecanum-Rädern basiert, erlaubt es dem Fahrzeug, omni-direktio-nale Fahrmanöver auszuführen. Das be-deutet, dass das Fahrzeug in der Lage ist, in jede beliebige Richtung zu fahren, ohne dabei – wie es bei einem PKW der Fall ist – seine Ausrichtung ändern zu müssen.Die Fahrzeuge verfügen über einen Präzisions mechanismus, um automati-sche Docking-Manöver auszuführen. Ne-ben dem Andocken an Stationen ermög-

Multi-Agenten-Systeme in der Intralogistik – Zweiter Teil

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Blockade-Situationen, in denen sich einzelne Einheiten gegensei-tig behindern, müssen die Pfad-planungs-Algorithmen der Intra-logistik-Roboter im Voraus be-rücksichtigen und verhindern.

Selbstorganisierende Multi-Roboter-Systeme spielen eine zunehmend wichtige Rolle in modernen Logistikzentren und Produktionsstätten. Um ihre Aufgabe zu erfüllen, benö-tigen diese ausgereifte Technologien zur Kartierung einer Umgebung sowie Methoden zur Lokalisierung, Navigation, Koordination und Aufgabenverteilung.

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licht dieser auch das gegenseitige Verbin-den mehrerer Karis-Fahrzeuge, um da-durch sogenannte Cluster zu bilden. Diese Cluster können zum einen die Nutzfläche einzelner Fahrzeuge vergrößern, um zum Beispiel den Transport von Paletten zu er-möglichen, zum anderen aber auch, um die Form von Stetigförderern anzuneh-men und damit beispielsweise bei Bedarf kurzfristig einen hohen Warendurchsatz zwischen zwei Stationen einzurichten.Für die autonome Navigation verfügen die Karis-Roboter über zwei Sick-S300- Laserentfernungsmesser. Weil sich diese in zwei gegenüberliegenden Ecken der quadratischen Grundfläche befinden, kann das Fahrzeug sein gesamtes Umfeld abtasten. Das ermöglicht zum einen das Erkennen von Menschen um das Fahr-zeug herum. Zum anderen ist diese 360°-Abtastung aber auch eine wesentli-che Grundlage zur Positionierung des Fahrzeugs in seiner Umgebung. Jedes Fahrzeug verfügt außerdem über einen Hodometer, eine Vorrichtung, welche die Radumdrehungen misst, und einen Träg-heitssensor (Gyroskop), der die Drehrate des Fahrzeugs, also dessen Orientierung, misst.

Von A nach B kommenUm eine effiziente Navigation zwischen zwei Punkten zu ermöglichen, benötigt jedes Fahrzeug eine Karte der Umgebung und seine genaue Position auf dieser. Das Karis wertet zu jedem Zeitpunkt die Mes-sungen des Laserscanners und des Träg-heitssensors sowie die Radumdrehungen

aus, um daraus die wahrscheinlichste Po-sition auf der Karte zu ermitteln. Die Aus-wertung von gemessener und erwarteter Beobachtung erfolgt dabei prinzipiell in zwei Schritten: Zunächst vergleicht jeder Roboter das gemessene Sensorbild des Laserscanners mit der Erwartung, er be-fände sich exakt an dieser Position auf der Karte. Hier berechnet der Algorith-mus die Distanzen, die der Laserscanner messen würde, wäre er an dieser bestimm-ten Position und mit dieser bestimmten Orientierung auf der Karte ausgerichtet. Dann verschiebt und rotiert der Roboter mithilfe des Algorithmus‘ alle Partikel entsprechend der erfolgten Verschiebung und Verdrehung des Fahrzeugs.Da bei Sensormessungen typischerweise Fehler auftreten können, führen Sensoren alle Messungen immer mit Bezug auf em-pirisch ermittelte Sensormodelle durch. Dazu betrachtet es mehrere Positionen, sogenannte Partikel, und wertet oder siebt diese anhand der Übereinstimmung von erwarteter und tatsächlich ein getretener Sensorbeobachtung an dieser Stelle aus. Da das Karis die Positionen zu jedem Par-tikel anfangs zufällig wählt, weil es seine Position in der Regel zunächst nicht kennt, heißt diese Methode Monte-Carlo-Verfahren – in Anspielung auf das Rou-lette im dortigen Kasino. Während des Verfahrens ersetzt das Fahrzeug aufgrund der Bewertung aussortierte Partikel

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[1] Dies ist ein Beispiel einer automatisch erzeug-ten Roadmap aus einer vorher erlernten Karte der Umgebung.

[1]



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wieder durch neue, ebenfalls zufällig ge-wählte. Die Lokalisierung kann mithilfe einer vorhandenen Karte, zum Beispiel aus CAD-Daten, erfolgen.Es ist aber auch möglich, eine Karte vom Roboter selbst erlernen zu lassen. Dazu fährt der Roboter durch die Lagerhalle oder das Gebäude und speichert alle Mes-sungen der Sensoren. Verfahren aus dem Bereich der Slam-Algorithmen (Simulta-neous Localization And Mapping) kön-nen dann die eigentliche Karte erzeugen. In der Regel ist es empfehlenswert, die Karte immer von dem Roboter erlernen zu lassen, da CAD-Modelle häufig von der realen Situation am jeweiligen Tag abweichen.

Trotz Hindernissen zum Ziel gelangenUm einen kollisionsfeien Pfad zu einem Ziel zu planen, verwendet der Roboter in der Regel einen Suchalgorithmus, der schrittweise auf der Karte nach einer kollisions freien Verbindung zu dem Ziel-punkt sucht. Ein zu diesem Zweck häufig verwendetes Verfahren ist der sogenannte A*-Algorithmus, der in jedem erdenkba-ren Fall die optimale Lösung, also den kürzesten Pfad, findet – solange eine exis-tiert. Die zeitgleiche Navigation mehrerer Roboter in einer räumlich beschränkten Umgebung zählt dabei zu den größten Problemen, da die Rechenzeit, die man zum Ermitteln des optimalen und abge-stimmten Gemeinschaftsplans aller Fahr-zeuge benötigt, rapide anwächst. Eine Lösung besteht darin, auf Qualität zu ver-zichten, also auch längere Fahrzeiten in Kauf zu nehmen.Hat jede Einheit die Hürde der Pfadpla-nung überwunden, so ist auch die Aus-führung derselben ein Problem. Vor allem

bei nicht exakt berechenbaren Faktoren wie die Ankunftszeiten der Fahrzeuge, und damit die tatsächliche Dauer einer Aktionsausführung, lassen sich nur schwer vorhersagen. Zusätzlich stehen unzählige Sonderfälle an, wie stark variie-rende Positionsschätzungen einzelner Ro-boter, oder dass einzelne Roboter nicht in der Lage sind, ihr Ziel zu erreichen. Au-ßerdem muss der Algorithmus Vorkeh-rungen enthalten, um potenzielle Dead-lock-Situationen, also Situationen, in de-nen sich Fahrzeuge gegenseitig blockieren, zu verhindern.

Wer macht was wann?Eine weitere wichtige Frage ist, welches Verfahren Aufgaben, wie den Transport von Behältern zwischen verschiedenen Ladestationen, verteilt. Es muss eine be-stimmte Menge von Behältern einer be-stimmten Anzahl von Fahrzeugen zutei-len. Ein Verfahren zur Aufgabenverteilung richtet sich dabei immer nach bestimmten Kriterien, wie dem Minimieren der Fahr-zeit, und ordnet die Fahrzeuge entspre-chend den wartenden Behältern zu.Eine einfache, dazu geeignete Methode ist das Kontrakt-Netz-Protokoll, bei dem einzelne Stationen als Auktionatoren agieren. Fahrzeuge bieten mit ihren indi-viduellen Kosten, die bei Abholung und Transport eines Behälters anfallen wür-den, um den Transportauftrag. Kosten sind hier die Fahrtdistanzen zwischen den Zielen und den einzelnen Positionen der Fahrzeuge. Die jeweilige Station erteilt dem Fahrzeug mit der kürzesten Fahrtdis-tanz den Zuschlag.Ein solches Verfahren kann nur bedingt zu zufriedenstellenden Resultaten führen. Befinden sich zum Beispiel mehrere Sta-

tionen in einem Nahbereich und eine an-dere weit entfernt, kann diese Methode die Fahrzeuge nicht mehr gleichmäßig auf Stationen und damit auf Behälter mit Wa-ren verteilen. Dieser Fall kann relativ häufig eintreten, da der Transport von Be-hältern von weit entfernten Stationen für die Fahrzeuge stets vergleichsweise teuer erscheint. Bei ungleichmäßig verteilten Transportaufgaben können so Waren für unbestimmte Zeit liegen bleiben, was letztlich zu unvorhersehbar verzögerten Auslieferungen einzelner Waren führt.

Testen und simulierenAuf der Logimat 2010 in Stuttgart war das Karis-System drei Tage lang ohne Unterbrechung im Einsatz. Die Fahrzeuge sind dabei im Durchschnitt mehr als 3 km pro Tag kollisionsfrei gefahren. Das ge-samte System lief dabei ohne nennens-werte Aussetzer. In einem weiteren Probe-lauf funktionierte Karis mehrere Tage in einer Halle auf dem Gelände der Uni-versität Freiburg. Dabei haben vier Fahr-zeuge über mehrere Tage parallel Trans-port aufgaben zwischen drei Sta tionen ausgeführt. Das System hat außer dem verschiedene Simulationsumgebungen durch laufen. Insgesamt haben die Wis-senschaftler bis zu 100 simulierte Robo-ter gleichzeitig auf Karten von Logistik-zentren und Lagerhallen von Firmen des Karis-Konsortiums getestet. Die Resultate haben gezeigt, dass das System auch für größere Umgebungen und Teamgrößen skalierbar ist.

[3]

[2] und [3] Effizienz einzelner Stationen im Ver-gleich: Das linke Schaubild zeigt die herkömmli-che Methode, das rechte die neue, bei der eine ausgewogene Verteilung der Effizienz eintritt.

[2]



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Bis zum Horizont...Aufgrund der stark eingeschränkten Leis-tung existierender Verfahren haben die Beteiligten mit dem Karis-Projekt weiter-führende Ansätze entwickelt: Dazu gehört das Verfahren Armo (Adaptive Roadmap Optimization), das das effiziente Planen der Pfade mehrerer gleichzeitig agieren-der Fahrzeuge erlaubt. Das Verfahren ermöglicht auch die Planung für große Gruppen von Fahrzeugen. Noch wichti-ger aber ist, dass es ermöglicht, die Stre-ckenführung der Roboter an die jeweilige Situation anzupassen. Das Verfahren be-rechnet bei eintretenden Veränderungen automatisch eine neue Straßenkarte, die die aktuelle Verteilung von Hindernissen und die Auftragslage bei den Stationen berücksichtigt.Dazu verwendet es einen einfachen Trick: Es erzeugt aus der Umgebungskarte eine sogenannte Roadmap, auf der es dann, ähnlich wie im Straßenverkehr, Fahrzeuge über Kreuzungen mithilfe einfacher Vor-fahrtsregeln leitet. Eine Anpassung der Straßenkarte ist beispielsweise dann nö-tig, wenn Paletten oder Behälter, die unge-ordnet innerhalb des Geländes stehen, neue Hindernisse bilden. Eine andere Quelle für Änderungen ist die Auftragsla-ge bei den Stationen: Eine Station, die an-fänglich ein sehr hohes Aufkommen an Aufträgen hat, kann aufgrund von Pro-duktionsabläufen nach einer gewissen Zeit an Bedeutung verlieren. Stationen lassen sich deshalb innerhalb des Gelän-des spontan eröffnen, um schnell reagie-ren zu können, wenn zum Beispiel ein Lastwagen neue Waren anliefert und schnell ein paar Fahrzeuge zu deren Ver-teilung benötigt. Ein spezieller Optimie-rungsalgorithmus maximiert hierbei die Güte dieser Anpassung.Während sich Änderungen der Auftrags-lage direkt messen lassen, benötigt die Er-kennung von Änderungen in der Karte ein spezielles Verfahren, das auf dem An-satz der HMMs (Hidden Markov Mo-dels) basiert. Dieses Verfahren betrachtet

die Distanz-Messungen der Laserscanner aller Fahrzeuge über einen längeren Zeit-raum. Weichen diese Messungen lokal in starkem Maße von der momentanen Kar-te ab, berechnet es diese neu und löst überdies die Neuberechnung der Road-map aus. Neu eingefügte Hindernisse berücksichtigt der Algorithmus indem er dann automatisch eine neue Straßenkarte verlegt, die diese umgeht. Ein wichtiger Vorteil dieses Verfahrens ist, dass, solange keine Änderungen auftreten, die Planung einzelner Fahrzeuge wie im echten Straßen verkehr vollständig dezentral er-folgen kann.Das Problem der Aufgabenverteilung beim Betrieb mehrerer Fahrzeuge gehen die beteiligten Experten mithilfe eines speziellen Verfahrens an, das auf de-zentralen Hash-Tabellen (DHTs: Decen-tralized Hash Tables) basiert. Diese Tech-nik, die auch Peer-to-Peer-Netze im Inter-net verwenden, erreicht eine ausgewogene Zuweisung von Fahrzeugen, ohne dabei eine zentrale Steuerung zu benötigen. Ähnlich wie bei Peer-to-Peer-Netzen, die Dateien gleichmäßig über mehrere Teil-nehmer global verteilen, weisen sie in un-serer Anpassung Fahrzeuge gleichmäßig den Stationen zu. Bei diesem Verfahren adaptiert sich die Verteilung der Fahr-zeuge bezüglich der Momentan-Durch-sätze, der Warteschlangen aller Stationen sowie an Veränderungen auf der Karte. Wenn beispielsweise die Verbindung zu einer Station blockiert ist und sich da-durch die durchschnittliche Fahrtzeit der beliefernden Fahrzeuge verlängert, ordnet

das Verfahren dieser Station automatisch eine höhere Zahl von Fahrzeugen zu.

... und noch viel weiterMulti-Agenten-Systeme und Multi-Robo-ter-Systeme bestehen aus mehreren auto-nomen Komponenten, die miteinander kooperieren oder konkurrieren. Gerade in Produktion und Logistik bietet es sich an, solche Systeme einzusetzen. Sie bedeu-ten einen Gewinn an Flexibilität und Zu-verlässigkeit. Für mehrere Dutzend sol-cher Fahrzeuge reichen dabei heutige Technologien aus. Allerdings ist noch viel Forschungsaufwand nötig, um die Ska-lierbarkeit solcher Systeme zu erhöhen. Wenn hunderte oder sogar tausende sol-cher Roboter-Systeme gleichzeitig im Ein-satz sind, ist es erforderlich, auf allen Ebe-nen – Funkkommunikation, Koordinati-on, Navigation und Aufgabenverteilung – eine gleichmäßige Lastverteilung zu er-reichen und das System robust gegen par-tielle Ausfälle der Infrastruktur zu ma-chen. Die Techniken dafür befinden sich bereits in der Entwicklung.

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Der Grundstein liegt im vorherigen Heft

Multi-Agenten-Systeme in der Intralogistik – Erster Teil

In der Aprilausgabe der IEE stellten Bernhard Ne-bel und Alexander Kleiner die Grundlagen von Multi-Roboter-Systemen vor, die lediglich ein Spe-zialfall von Multi-Agenten-Systemen sind. In die-sem Zusammenhang erläuterten sie verschiedene Möglichkeiten der Kooperation beziehungsweise Konkurrenz zwischen den einzelnen Einheiten.

Auch auf verschiedene Ziele und Rollenverteilun-gen von Robotern, am Beispiel von möglichen Rettungseinsätzen in Katastrophengebieten und Robo-Fußball, sind die beiden Autoren eingegan-gen. Der in dieser Ausgabe zweite und abschlie-ßende Teil greift diese Grundlagen auf und führt sie anhand eines Beispiels in Form des Karis aus.

Autoren

Prof. Dr. Bernhard Nebel ist am Institut für Informa-tik der Universität Freiburg Leiter der Arbeitsgruppe ‚Grundlagen der Künstlichen Intelligenz‘. Prof. Dr. Alexander Kleiner ist Privatdozent am ‚De-partement of Computer and Information Science‘ der Universität Linköping, Schweden.


www.all-electronics.de Link zum Karis-Projekt Link zum Literaturverzeichnis

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mit einem Rechenkern (1,4 GHz) bzw. den Dual-Core-Celeron-Pro-zessor 847E, der mit 1,1 GHz getak-tet ist und einen 2 MB großen L3-Cache-Speicher hat. Die TDP liegt bei nur 17 W. Die typische Leis-tungsaufnahme des 827E-basie-renden Moduls wird mit unter 20 W angegeben. Auf der Plattform ist der Grafikcontroller HD Graphics 2000 untergebracht, der DirectX 10.1 und OpenGL 3.0 unterstützt.

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TCI: Komfortables Bedienen von Maschi-nen kennzeichnet die Panel-PCs der G-Serie mit 15- oder 22“-Widescreen-Display. Die Multitouch-Oberfläche er-möglicht die von Smartphones bekann-te intuitive Benutzerführung mit Mehr-fingerbedienung und Gestenerkennung. Wenn es Sicherheitsgründe erfordern, lassen sich bestimmte Befehle nur mit beiden Händen gleichzeitig auslösen. Der kapazitive Multitouch-Sensor befin-det sich hinter Einscheiben-Sicherheits-glas in einem IP65-Edelstahlgehäuse.

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Mit steigendem Automatisierungsgrad wachsen auch die Datenmengen, die verarbei-tet und ausgetauscht werden müssen. Normierte Protokolle sorgen dabei für geregel-te Prozesse, reibungslose Vernetzung und automatisierte Steuerung. Der OPC-Stan-dard ermöglicht es, die Daten aller Geräte, Controller und Softwareapplikationen ver-lässlich zu erfassen und zu übertragen.

D ie Abkürzung OPC steht für Open Connectivity und ist das weltweit am stärksten verbreite-

te standardisierte Datenaustausch-Ver-fahren der Automatisierungstechnik. Mit diesem Standard lassen sich, unabhängig von den verschiedenen Treibern, Daten aus den unterschiedlichen unternehmens-weit verwendeten Geräten, Steuerungs-systemen und Anwendungen gewinnen und transportieren. OPC ist bei der Um-setzung anbieterunabhängiger Verbin-

dungen deshalb so erfolgreich, weil der Standard die Datenquelle, zum Beispiel eine SPS, vom Datenempfänger, wie einer HMI, abstrahiert. Beide kommunizieren also über den OPC-Standard als Vermitt-ler oder Übersetzer zwischen ihnen und nicht direkt mit einander.So lassen sich die Informationen austau-schen, ohne dass die Teilnehmer genaue Kenntnis der internen Datenorganisation und des Verbindungsprotokolls des Ge-genübers haben. Der OPC-Standard be-

ruht auf mehreren Spezifikationen, dar-unter OPC Klassik und OPC Unified Ar-chitecture (UA).

Der klassische OPC-Standard und seine GrenzenOPC Klassik hat sich als Grundlage für die Verbindung zwischen Anlage und Ge-räten in der industriellen Automatisierung bewährt. Zu den gängigsten Varianten des klassischen OPC-Standards zählen OPC Data Access (OPC DA) zur Übertra-gung von Echtzeitwerten, OPC Historical Data Access (OPC HDA) zur Übermitt-lung von Verlaufsdaten beziehungsweise historischen Daten sowie OPC Alarms & Events (OPC A&E) zur Übertragung von Alarmen und Ereignissen. Diese OPC-Spezifikationen basieren auf Microsofts binären Kommunikationsprotokollen Component Object Model (COM) und Distributed Component Object Model (DCOM). Alle Steuerungssysteme, Ma-schinenschnittstellen oder Automations-anwendungen, die auf einer Windows-Plattform aufsetzen, können durch die enge Verbindung mit der objektorientier-ten COM- und DCOM-Technologie in OPC Klassik problemlos Daten austau-schen.Allerdings geht diese enge Verbindung zu Lasten der Flexibilität und Erweiterbar-keit der Schnittstellen. Ein weiterer Nach-teil von OPC Klassik ist, dass für jede Art der Datenübertragung eine eigene Lösung eingesetzt werden muss, um zwischen Endgerät und Applikation kommunizie-ren können. Anwendern ist damit keine wirkliche Interoperabilität gegeben, was die Konfiguration aufwendiger und inter-ne Kommunikationsstrukturen unüber-sichtlicher macht.

OPC-Standard erweitert

Datenaustausch leicht gemacht

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Der OPC-Server bietet alle Vorteile von OPC UA und vereint zahlreiche Protokolle zum sicheren Daten-austausch in Echt-zeit zwischen mehreren Plattfor-men.

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OPC UA vereinheitlicht die KommunikationGelöst werden diese Probleme durch OPC UA, der neuesten Spezifikation der OPC Foundation, die eine Erweiterung des klassischen OPC-Industriestandards dar-stellt. Die Lösung ergänzt OPC Klassik um Aspekte wie Plattformunabhängig-keit, Sicherheit, Skalierbarkeit, Hochver-fügbarkeit sowie Internetfähigkeit. Dabei vereinheitlicht OPC UA die klassischen OPC-Varianten, sodass Anwender nur noch eine Lösung benötigen.OPC UA ist so ausgelegt, dass sich klassi-sche OPC-Installationen erweitern lassen und ist zugleich flexibel genug, um auch komplexe Systeme vollständig zu be-schreiben. Ein Beispiel zeigt dies: Um den aktuellen Wert eines Temperatursensors, den historischen Mittelwert der Tempera-tur und das Ereignis einer Temperaturü-berschreitung zu erfassen, mussten OPC-Anwender bisher drei verschiedene OPC-Server, nämlich DA, A&E und HDA, mit jeweils unterschiedlicher Semantik ver-wenden. Mit OPC UA lassen sich diese Aufgaben mit nur einer Komponente er-füllen.Darüber hinaus verfügt die OPC-UA- Spezifikation über eine serviceorientierte Architektur (SOA), welche die Microsoft-Technologie DCOM durch offene, platt-formunabhängige Protokolle mit integ-rierten Sicherheitsmechanismen ersetzt. OPC UA stellt eine Verbindung zwischen der Unternehmensleitebene mit Unix- Systemen und eingebetteten Automatisie-rungskomponenten mit unterschiedlichen Windows- oder anderen Betriebssystemen her. Das Sicherheitskonzept von OPC UA basiert auf Internetstandards und umfasst Benutzerauthentifizierung, Signierung von Nachrichten und Verschlüsselung

von Nutzerdaten. Mit OPC UA ist der Datenzugriff auch über Internet und Firewall möglich, da OPC UA ein eigens entwickeltes TCP-basiertes Binärproto-koll für den Datenaustausch enthält. Zu-sätzlich lässt sich jede Nachricht über ei-nen http-, https- oder jeden anderen Port weitergeben. Darüber hinaus verfügt OPC UA mit konfigurierbaren Timeouts, automatischer Fehlererkennung und Recovery-Mechanismen über ein Instru-mentarium, um Datenverluste zu verhin-dern und hochverfügbare Systeme sicher-zustellen.

Migration von OPC Klassik zu OPC UAEine Ablösung von OPC Klassik durch OPC UA zeichnet sich allmählich ab. Um-so wichtiger sind Lösungen, die sowohl OPC Klassik als auch OPC UA unterstüt-zen. MatrikonOPC verfolgt daher mit sei-nem Universal Connectivity Server (UCS) den Ansatz der universellen Konnektivi-tät und bietet ein einziges Framework für alle benötigten OPC-Server. Zudem lässt sich mit dem UCS ein sanfter Übergang zu OPC UA umsetzen, sodass Anwender bisherige Spezifikationen noch auf abseh-bare Zeit weiter verwenden, sich jedoch gleichzeitig schrittweise auf neue zu-kunftssichere Standards umstellen kön-nen.

➜

Universal Connectivity Server

Technik im Detail

Anwender erhalten mit dem Universal Connectivi-ty Server (UCS) über einen OPC-Server universelle und sichere Konnektivität mit allen gängigen Steuersystemen und -anwendungen unabhängig vom Hersteller. Der Server enthält drei Ebenen: die klassische Protokoll-Schnittstelle (API), die soge-nannte Commengine mit den Funktionen für Alia-ses, Simulation, Kalkulation und Telemetrie, sowie das übergreifende OPC-Framework. Er unterstützt alle gängigen OPC-Standards (OPC Klassik, OPC .NET und OPC UA) sowie viele Kommunikations-protokolle wie Modbus, Siemens PLC, Allen Brad-

ley und GE Fanuc PLC. Aufgrund seiner verbesser-ten Rechenumgebung berechnet er Daten schnel-ler. Außerdem lassen sich Anwendungen mit Kon-figurationsoptionen redundant ausführen. Für das Thema Security verfügt der Server über eine hier-archische und strukturelle OPC-Sicherheitskonfi-guration und Rechtevergabe. Die Integration von Protokollen neuer Geräte ist über Plug-in-Techno-logie einfach möglich. Zusätzlich lassen sich Da-ten an das Scada-System und in die SQL-Server-Datenbank übertragen.

Autor

Jason Fletcher ist Regional Manager EMEA bei MatrikonOPC.


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ments. Diese Prozessoren bieten bis zu 1 GHz Takt sowie einen separa-ten DSP mit bis zu 800 MHz. Ohne Objektiv ist die Kamera 85 x 55 x 35 mm groß. Sie hat 100-MBit- LAN, zwei USB-2.0-Schnittstellen, RS232, digitale Ein- und Ausgänge, einen Display-Ausgang sowie einen MicroSD-Slot. CCD- und CMOS-Sensoren ermöglichen Auflösungen zwischen VGA und 5 MPixel.

chermedien im Compactflash-For-mat an, die nicht nur temperatur-, schock- und vibrationsresistent sind, sondern auch für eine zuver-lässige Datenspeicherung bei plötz-lichem Stromausfall sorgen. Dies macht die Power-protector-Techno-logie möglich, die in die CF-Karten integriert ist.

Umgebungen ausgelegt ist. Das IP65-Edelstahlterminal kann an al-len Informationspunkten der Pro-duktion Waagen steuern und Daten an die Warenwirtschaft übertragen. Es hilft mit externen Sensoren, am Wareneingang die Qualität der Wa-ren zu kontrollieren und führt Be-diener durch die einzelnen Schritte des Dosierens.

miniaturisierter RFID-Controller in-tegriert ist. Dies ermöglicht eine automatische Datenerfassung in Produktions- und Logistikbereichen. Die Decoder befinden sich in voll-ständig gekapselten Gehäusen und belegen keine Schnittstellen. Die Bluebox Controller lesen und sch-reiben ISO18000-6 C Tags ein-schließlich EPC Gen2.

CPUs der Intel-Core-i-Serie erhält-lich. Je nach Leistungsbedarf wird ein Core i5-520M oder ein Core i7-620M mit eingesetzt. Das Board mit Intel-HM55-Chipsatz verfügt über zwei Gigabit-Ethernet-, zwei seriel-le RS232-, eine RS232/422/485- und vier USB-Schnittstellen. Zur Auswahl stehen Displaydiagonalen von 15 bis 20,1“.

ICS: Die Panel-PCs AFL2-12-HM65 und D525 sind wahlweise mit Intels Core i7/i5/i3 oder Atom D525 erhältlich und bieten RS232, GBit-

Matrix Vision: Im Kern der Kameral Mvblue-Lynx-X sitzt ein ARM- Cortex-A8-basierender Prozessor der Serie Omap 3 von Texas Instru-

Bressner: Mit den Industrial Grade CF-Karten von ATP bietet der Her-steller jetzt industrietaugliche Spei-

Bizerba: Beim PC-Terminal IS70 handelt sich um einen PC mit inte-grierter Wägetechnik, der auf raue

Soredi/Idtronic: Im Rahmen einer Kooperation bieten die Unterneh-men Industrie-Computer der Serien SH und SH Blackline an, in die ein

TL Electronic: Die Panel-Industrie-PCs der Linie Slimline WM sind neben den Ausführungen mit Intel Atom und Core 2 Duo nun auch mit

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Micro-Epsilon: Das Farbmesssystem ACS 7000 misst mithilfe des Spektral-verfahrens eine Farbwertauflösung über ΔE 0,01 bei einer spektralen Auflösung von 5 nm. Die Beobachtungsbedingun-gen wie Lichtart und 2°- und 10°-Nor-malbeobachter kann der Anwender einstellen. Das System arbeitet berüh-rungslos in einem Abstand bis zu 55 mm mit einer Messgeometrie von 30° und 0°. In allen drei möglichen Betriebsar-ten, also Farbabstand, Reflektivitäts-spektrum sowie Farbraum, kann das Gerät Messungen mit der Geschwindig-keit bis 2 kHz durchführen.

Farbmesssystem

Genaue Farbe

Sicherheitssystem

Modular, sicher

Dold: Das modulare und konfigurierbare Sicherheitssystem Safemaster Pro überwacht alle Sicherheitskreise von Maschinen und Anlagen. Die Anzahl der Ein- und Ausgänge der zentralen Steu-ereinheit lässt sich über Erweiterungs-module ausbauen. Das System erfüllt die Sicherheitsanforderungen bis PLe/Kat 4 bzw. SIL CL3 und ist TÜV-zertifi-ziert. Bereits die Steuereinheit mit 22,5 mm Baubreite besitzt acht sichere Eingänge, zwei sichere zweikanalige Ausgänge sowie vier Testausgänge und ist als Stand-Alone-Modul einsetzbar.

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Monochrom- und Farbkameras

Kameramodelle mit neuen Sensoren

Basler: Das Unternehmen beginnt mit der Serienproduktion von Ka-meras mit Gigabit-Ethernet-Schnitt-stelle der ACE-Flächenkamera- Serie. Die Monochrom- und Farbka-meras ACA645-100gm/gc und ACA780-75gm/gc arbeiten mit Sonys CCD-Sensoren ICX 414 und 415. Die ACA645-100-Modelle mit ICX-414-Sensoren liefern 100 Bil-

der pro Sekunde bei VGA-Auflösung. Die ACA780-75 Modelle mit ICX-415-Sensoren erreichen 75 Bilder pro Sekunde bei CCIR-Auflösung. Alle Kameras sind mit C-Mount- oder CS-Mount erhältlich.

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[1] Den Spartan-6-FPGA kann der Nutzer frei program mieren.[1]

Mit dem Open-Hardware-Konzept für Kameras der VF-Serie von Visiosens und Fra-mos können Anwender das eigene Know-how in Form von Algorithmen in das FPGA -Modul der Kamera implementieren. Außerdem lässt sich das System auch nachträglich durch zusätzliche Module erweitern.

D ie Anforderungen an Kameras durch die On-Board-Bildverar-beitung steigen stetig. Bisherige

Kamerafamilien, die in erster Linie auf Standardisierung ausgerichtet sind, kom-men damit an die Grenzen ihrer Einsatz-möglichkeiten. Das Open-Hardware-Konzept dagegen gibt Anwendern die Möglichkeit, vorhandene Ressourcen bes-ser auszuschöpfen. Ein Xilinx Spartan-6-FPGA-Modul (LX45T) mit 128 MB DDR2-Speicher bildet dazu die Basis. Das Modul ist im Auslieferzustand ungenutzt, weshalb es der Kunde individuell ein-setzen und via JTAG oder SDK program-mieren kann. Die Entwicklung des FPGA-Designs kann hierbei uneingeschränkt in der vom Hersteller Xilinx bereitgestellten

Entwicklungsumgebung stattfinden. „Das frei programmierbare FPGA-Modul ist der ent-scheidende Fortschritt“, so Lutz Breker-bohm, Geschäfts-führer von Visio-sens. „Steht dem An-wender das Proces-sing Board vollständig zur Verfügung, so blei-ben die Grundfunktio-nen wie Sensorparamet-rierung und Interfacing, hiervon unberührt. Anpas-sungen oder Kompromisse mit den Einstellungen seitens des Kameraherstellers sind nicht

mehr erforderlich.“ Für die Nutzer liegen die Schwerpunkte dabei in

den Bereichen Bild-verbesserung, Bild-vorverarbeitung,

Datenreduktion sowie in Erken-nungsau fga -

ben. Neben erleichterter Integration se tz t das neue Kon-

Bildverarbeitungssysteme

Für die Freiheit von Kamera-Programmierern

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Das Open-Hardware-Konzept ermöglicht auch das nachträgli-che Erweitern der Hardware und damit des Funktionsumfangs.

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zept vor allem Akzente in der freien Pro-grammierbarkeit sowie in der Verwen-dung von bestehender IP (Intellectual Property) sowie IP von Drittanbietern. Brekerbohm betont: „Die Effizienz nimmt durch die direkte Verfügbarkeit des Kun-den-Know-hows in der Kamera zu.“

Jederzeit erweiternDas Bauprinzip ist einfach: Zwischen den Sensor als Frontend und das Interface als Backend kann der Anwender ein drittes Board mit dem FGPA platzieren. Standard isierte Basis-IP-Cores für die An-bindung von Frontend und Backend er-möglichen es dem Anwender, sich auf die Integration seiner Algorithmen zu kon-zentrieren. Selbst ein späterer Wechsel der Schnittstelle oder des Bildsensors ist da-her ohne Änderung der Algorithmen möglich. Zudem lassen sich kunden-spezifische Bildsensoren und Schnitt-stellen integrieren. „Die Erweiterbarkeit des Systems ist ebenfalls ein entscheiden-der Beitrag zu mehr Individualität und

mehr Produktivität“, so Brekerbohm.Für das Entwickeln von Designs, die den Einsatz eines Entwicklungsboards von Xilinx erfordern, steht optional ein Adap-ter bereit. Über die standardisierten Schnittstellen besteht so die Möglichkeit, alle Board-Varianten der VF-Plattform mit dem Entwicklungsboard von Xilinx zu verbinden. Das Open-Hardware-Kon-zept ermöglicht es dem Kunden somit, seine Produkte modular weiterzuentwi-ckeln. Ausgehend von einer VF-Kamera kann er durch Einfügen von Processing Boards schrittweise die Kapazitäten und Features ausweiten.

➜

Autor

Werner Weber, ist Mitarbeiter im Marketing bei Framos.


www.all-electronics.de Link zum Open-Hardware-Konzept Link zum Unternehmen Link zur Kamera-Serie

Schäfter + Kirchhoff HamburgIntensity ProfileLaser Beam Analysis:

Ref.: SK970703 Intensities100.0%90.0%80.0%70.0%60.0%50.0%40.0%30.0%20.0%10.0%

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45°

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Fiber cable PMC-...

Fiber collimator60FC-...

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Fiber Port Clusters for

PM fiber cables: Measurement of Pola -ri zation extinction ratio and polarization axis

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SK 9170: Gray Scale Line Signal – 0

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Advantech: Durch die integrierte, zur Norm IEC 61131-3 kompatible, Soft-SPS Straton T5 Run-time von Copalp ist die Steuerung Apax-5000 in der Lage, mit Powerlink zu kommunizieren. Damit bietet der PAC einen einfachen Zugriff auf die breite Palette verfügbarer Sensoren und Aktoren, die I/O-Gerätefamilie X20 und die Antriebssyste-me der Acopos-Serie von B&R. Somit hat die PAC-Plattform eine Topologie-unabhängige offe-ne Architektur und es lassen sich im laufenden Betrieb I/O-Module austauschen.

Pilz: Das Unternehmen erweitert sein Portfolio für den Bereich Sicherheitsschaltgeräte. Pnozcom-pact ist mit fest integrierten Push-in-Federkraft-klemmen ausgestattet, die eine einfache und schnelle Installation ohne Werkzeug ermöglichen. Mit seiner kompakten Baubreite von 22,5 mm spart es zudem Platz im Schaltschrank. Als erstes Sicherheitsschaltgerät der Familie verfügt das Pnoz C1 über ein seitlich auf dem Gerät abgebil-detes Blockschaltbild mit Anschlussbeispiel, das eine schnelle Installation unterstützt.

Steuerung

Spricht PowerlinkSicherheitsschaltgeräte

Erweitert kompakt

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TECHNIK Feldebene

[1] Blick auf die Baustelle des One World Trade Centers – ehemals bekannt als Freedom Tower.

[1]

Bei Aufzügen kommt es vor allem auf drei Dinge an: Sicherheit, Schnelligkeit und Präzi-sion. Dies gilt vor allem bei einem solch prestigeträchtigen Projekt wie der Aufzugsan-

lage im neuen One World Trade Center in New York

Sensoren zur Positionsbestimmung aus dem Hause Elgo, gepaart mit dem Know-how eines der welt-

weit führenden Unternehmen im Bereich für Personenbeförderungssysteme, kom-men im neuen One World Trade Center (1WTC) in New York City zum Einsatz. Auf dem Grundstück des ehemaligen World Trade Center entsteht dieser impo-sante Wolkenkratzer, der im Endausbau über 105 Etagen verfügen und eine Ge-samthöhe von 541,3 m aufweisen wird. Nach dessen Fertigstellung wird das 1WTC das höchste Gebäude der Verei-nigten Staaten von Amerika sein und da-mit das derzeit noch höchste Gebäude der USA, den Willis Tower in Chicago, ablö-sen.Von den insgesamt 73 Aufzügen rüstet Elgo 30 Personenaufzüge mit den Senso-ren aus, die eine Verfahrgeschwindigkeit von mehr als 10 m/s ermöglichen. Die Technologie zur Positionsbestimmung mittels Sensoren und dem dazugehörigen Magnetband ist bereits seit etlichen Jah-

ren ein zuverlässiger Bestandteil der Auf-zugsbranche. Neben zahlreichen Sicher-heitsaspekten, die im Aufzugsbereich seit Beginn des Jahres Einzug gehalten haben, wie der EN81-A3, spielt aber nicht zuletzt auch eine einfache und schnelle Montage eines Systems eine zunehmend wichtige Rolle. Das Magnetband, das den Code für die Positionsbestimmung enthält, bringen die Monteure in einem ersten Arbeitsschritt in jedem Aufzugsschacht direkt auf einer der Führungsschienen für die Fahrkorbkabine an. Eine Klebefolie sorgt für eine feste und dauerhafte Ver-bindung zwischen Magnetband und Stahlträger. Dieses Band besteht im Wesentlichen aus einem magnetisierten Kunststoffband als Informationsträger, das unterseitig mit dem sogenannten Rückschlussband – einem magnetisch nicht leitenden, flexiblen Stahlband – ver-bunden ist. Dieses Stahlband ist einerseits die Basis für die mechanische Festigkeit des gesamten Systems und schützt das Kunststoffband vor mechanischen Schä-

den, andererseits stellt es einen magneti-schen Kurzschluss dar. Dies erhöht die Funktionssicherheit bei extremen mecha-nischen Einflüssen. Im 1WTC kommen insgesamt 9 000 m Magnetband in den Liftschächten zum Einsatz.

Der Code macht's ausDas eigentliche Know-how steckt aber im Codierungsprozess, denn der Unterschied zu anderen Messsystemen entsteht durch die Art der Codierung selbst, die auf dem Band aufgebracht ist. In diesem Fall kommt eine sogenannte Absolutcodie-rung zum Einsatz. Bei dieser ist in die ma-gnetische Kunststoffschicht eine Art Pseu-do-Zufallscode in das Material eingear-beitet, bei dem sich Nord- und Südpole willkürlich abwechseln. Der Sensor, der in einem zweiten Arbeitsschritt an der Kabi-ne selbst oder wie bei der Anlage im 1WTC auf einer Art Schlitten befestigt ist, liest diesen Code berührungslos auf dem Band aus. Eine Elektronik in Kombinati-on mit der passenden Software ist in

Lineare Messsysteme bei Aufzügen

Hoch ins One World Trade Center

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541,3 m wird das One World Trade Center am Ende hoch sein. Insgesamt 73 Aufzüge sorgen für den Transport.


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One World Trade Center

Anwender im Detail

der Lage, aus dieser Codierung zu jedem Zeitpunkt die exakte Position der Kabine zu ermitteln und an die Aufzugssteuerung zu übertragen. Aus dieser Position erge-ben sich Maßnahmen wie das Anfahren oder Abbremsen der Kabine, der korrekte Halt innerhalb der Türzonen, das Öffnen der Türen sowie weitere Aktionen, die für den korrekten Betrieb der Anlage erfor-derlich sind. Der wohl wichtigste Vorteil einer absolut messenden Einheit ist, dass die Position im Falle eines Stromausfalls nicht wie bei inkremental messenden Sys-temen verloren geht. Wird die Anlage wieder in Betrieb genommen, kann es die genaue Position der Kabine sofort an die Steuerung übermitteln. Dies bedeutet zu-

sätzliche Sicherheit und die aufwändigen Eichprozeduren entfallen.Neben der hohen Verfahrgeschwindigkeit ist das berührungslose Erfassen der Fahr-korbposition eine weiteres Merkmal des Messsystems. Bei Anlagen, an denen kei-ne Reibung vorhanden ist, entstehen wäh-rend des Betriebs keinerlei Störgeräusche. Gerade bei riemengetriebenen Positio-niersystemen ist mit zunehmender Ge-schwindigkeit vermehrt mit surrenden, hochfrequenten und damit störenden Ge-räuschen zu rechnen. Darüber hinaus ist diese Art der kontaktlosen Messung kei-nem Verschleiß unterworfen. Der Tausch von Führungen oder Gleitoberflächen im Rahmen von Wartungs- oder Servicear-beiten kann entfallen. Sowohl der Sensor

als auch das Magnetband besitzen damit eine nahezu unendliche Lebensdauer und tragen dadurch zur Sicherheit in der Per-sonenbeförderung bei. Dieses zuverlässige Messprinzips wurden bereits mehr als 27.000 Mal eingebaut. Zusammen mit einer amerikanischen Firma aus dem Auf-zugsbereich steht ein weiteres, weltbe-kanntes Projekt in den Startlöchern: der Einbau einer neuen Aufzugsanlage in die Freiheitsstatue in New York.

➜

Spatenstich: 27. April 2006Richtfest: 2012 (erwartet)Geplante Fertigstellung: April 2013Höhe: 541,3 mSpitze: 541,3 mDach: 417 mOberstes Stockwerk: 406,6 mÜberirdische Etagen: 105Unterirdische Etagen: 5Aufzüge: 73 (davon 54 Personenaufzüge)

Nutzbare Gesamtfläche: 248 548 m2

Restaurant: 102. Etage (über 390 m hoch gelegen)Aussichtsplattformen: ab Stockwerk 100 (zwischen 386 und 406 m)Stahlverwendung: über 50 000 tBreite/Tiefe des Erdgeschosses: 61 mal 61 mHöhe des Turmsockels: 60 mTiefe des Fundaments: 60 m Quelle: wikipedia.org

[2] Blick vom Turm des neuen World Trade Center nach Manhattan.

[2]

Autor

Claude Pleli ist Produktlinien Manager Sensorik bei der Elgo Elec-tronic GmbH & Co. KG in Rielasingen.



TECHNIK Feldebene

TECHNIK Feldebene

Ethercat-Masterbibliothek

Jitter dynamisch kompensierenUltraschallsensor

Arbeitet in kleinen Öffnungen

von ca. 10 μs pro Zyklus. Mit Kom-pensation dagegen beträgt dieser Jitter nur ca. 15 μs mit einem dynamischen Drift im Nanosekun-den-Bereich. Dabei kompensiert das integrierte Distributed-Clock- Management der Master-Bibliothek den Time-Offset, den statischen und dynamischen Drift, sowie das Propagation-Delay. Die physikali-sche Anbindung an den PC erfolgt über Ethernet.

in-Taste oder Steuerleitung. Mehre-re Sensoren lassen sich synchroni-sieren. Typische Anwendungen sind u.a. die Füllstandsmessung in Wells von Mikroplatten und Trays in der medizinischen Analysetechnik, die Abtastung von Leiterplatten und Wafern in der Elektronikindustrie, die Detektion hochtransparenter Folien und die Abtastung von sch-malen Lücken von wenigen Milli-metern zwischen zwei Objekten.

Sybera: Zum Ansteuern von Drive-Controllern kommt bei der Ethercat-Masterbibliothek das Verfahren Dynamic Jitter Compensation mit aktiver und passiver Rückkopplung zum Einsatz. Obwohl die X-Realtime Engine mit einen maximalen Jitter von ca. 15 μs auskommt, ergibt sich systembedingt im Ethercat-Samp-ling-Betrieb ein additiver Jitter, der zum Ansteuern und Synchronisie-ren von Drive-Controllern unbedingt reduziert werden muss. So beträgt der additive Jitter der X-Realtime Engine über 20 Sampling-Raten ca. 200 μs mit einem dynamischen Drift

Sensopart: Soundpipe-Sensoren der Baureihe UT 20 arbeiten mit einer schmalen Schallkeule und damit schmalen Schallführung auch in kleinen Öffnungen und Bohrun-gen mit einem Durchmesser von weniger als 5 mm. Dadurch lassen sich Kleinteile und schmale Lücken zwischen zwei Objekten sicher er-kennen. Der Sensor arbeitet ab ei-ner Tastweite von 0 mm auf belie-bigen Materialien und Oberflächen. Zur Auswahl stehen die Sensor-varianten PNP, NPN, Analog 0 bis 10 V und Analog 4 bis 20 mA. Die Sensoreinstellung erfolgt per Teach-






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TECHNIK Feldebene

Hiwin: Ausgestattet mit einem Außenring mit Kühlkanälen eignen sich Torquemo-toren der Serie TMRW für den Einsatz mit Wasserkühlungen. Die Komponen-ten sind mit Außendurchmessern von 160, 198, 230, 310 und 385 mm erhält-lich, die verwendeten Temperaturüber-wachungssensoren sind mit allen gän-gigen Maschinensteuerungen kompati-bel. Die maximalen Drehzahlen liegen zwischen 150 und 800 min-1 (bei Dau-ermoment) und 80 bis 650 min-1 (bei Spitzenmoment). Die Komponenten be-stehen aus einem Stator und einem als Ringelement ausgeführten Rotor.

Torquemotoren

Kühlen mit Wasser

Scansoftware

Dreidimensional

Faro: Die jüngste Version der Scan-Verarbeitungssoftware Scene 5.0 für den Laserscanner des Unternehmens wartet mit neuen Funktionen auf. So sind künstliche Targets zum Zusammen-setzen eines Scanprojekts aus mehre-ren Scans in vielen Fällen überflüssig. Die Funktion automatische Feinregist-rierung interpretiert die Daten und findet dadurch markante Objekte wie Ecken, Kanten und flächige Strukturen, um die Scans zueinander zu positionieren. Neu ist auch die Projektdatenbank, die alle Informationen eines Projekts zusam-menfasst und die Scans verwaltet.

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Linearmotor

Achsen kombinieren

KML: Beschleunigungen höher als 100 m/s2, Geschwindigkeiten über 5 m/s und die hohe Genauigkeit der modularen Linearmotor-System-Baureihe LMS E ermöglichen An-wendungen, die bisher aus Kosten-gründen anderen Technologien vorbehalten waren. Dazu gehört

besonders der Aufbau von Portalro-botern für Pick-and-Place-Anwen-dungen mit Lasten bis ca. 30 kg.

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TECHNIK Feldbene

Die Metrologie, ein im deutschsprachigen Raum eher nicht gängiger Begriff, beschreibt die Wissenschaft und Technik des Messens. Oft wird von der Lehre der Maße und Messsysteme gesprochen. Ohne sie kann kein Techniker Messungen richtig interpre-tieren, denn keine Messung ist 100%ig richtig.

Im Alltag lesen wir oft irgendwelche Werte von Skalen, Displays und Moni-toren ab und nutzen Geräte, um Mes-

sungen vorzunehmen. Dieser Vorgang ist uns mittlerweile so geläufig, dass nur we-nige von uns sich einer ganz wesentlichen

Tatsache bewusst sind: Es besteht prak-tisch keine Chance, dass die von uns ab-gelesenen Werte auch tatsächlich der Wirklichkeit entsprechen.Aus verschiedenen Gründen unterliegt je-de Messung, das heißt das Feststellen ei-

nes Wertes einer physikalischen Größe, Fehlern. Eine experimentelle Messung lässt sich daher nur korrekt interpretie-ren, wenn sie mit einem geschätzten mög-lichen Fehler verbunden wird, beispiels-weise 'Dieses Rohr hat einen Durchmes-

Metrologie in der Praxis

Keine Messung stimmt genau

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Dimitri Vaissière, Produktmana-ger Metrology & Optimization Services bei Endress+Hauser, mit einem mobilen Kalibrierstand zur Kalibrierung von Durchfluss-messgeräten.

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TECHNIK Feldbene

ser von 10 cm ±0,5 mm'. Diesen Schätz-wert bezeichnet man als Messunsicherheit. Bei Tätigkeiten im Alltag sind die Auswir-kungen einer solchen Unsicherheit ver-nachlässigbar. In einer Industrieumge-bung sieht dies jedoch ganz anders aus. „Um in verfahrenstechnischen Anlagen die richtigen Entscheidungen treffen zu können, muss man lernen, seine Messun-gen anzuzweifeln“, stellt Dimitri Vais-sière, Produktmanager Metrology & Op-timization Services bei Endress+Hauser, fest.

Kleine Ungenauigkeit, große AuswirkungDie Auswirkungen der Messunsicherheit richtig zu bewerten und handzuhaben, ist eines der Hauptziele der Metrologie. Was das Qualitätsmanagement anbelangt, um-fasst die Metrologie die Vorbereitung und Durchführung von Messaufgaben, um Messergebnisse, ihre Rückführbarkeit und die richtige Angabe der Messunsi-cherheit zu sichern. Insbesondere unter-stützt die Metrologie die richtige Mess-methode und ein für die benötigte Genau-igkeit geeignetes Messgerät auszuwählen.Ein einfaches Beispiel verdeutlicht diesen Aspekt: Beim Einrichten eines Produkti-onsprozesses führt der Bediener einen ers-ten Test durch und erhält von seinen Ge-räten den Messwert 10. Nachdem er eini-ge Änderungen an den Steuerungseinstel-lungen vorgenommen hat, wiederholt er

den Test und erhält dieses Mal den Wert 12. Aufgrund seiner Messwerte wird der Bediener wahrscheinlich zu dem Schluss gelangen, dass die Änderungen, die er an den Einstellungen vorgenommen hat, zu der Veränderung des Messwertes geführt haben. Dies könnte jedoch ein Trug-schluss sein.Wenn man die Auswirkung der Änderun-gen nachweisen möchte, muss man zu-nächst wissen, welchen Wert der Bediener erhalten hätte, wenn er keine Änderungen vorgenommen hätte. Vielleicht hätte er auch ohne die Änderungen den Wert 12 gemessen. In diesem Fall würde der Un-terschied zwischen den beiden Messwer-ten nicht von dem System herrühren, das gemessen wurde, also dem Produktions-prozess, sondern eher von dem System, das zur Durchführung der Messung ver-wendet wird, dem Messprozess.Um nun herauszufinden, ob die beiden Werte eine Änderung im Verhalten des Produktionsprozesses wiedergeben, muss der Bediener die Abweichung, also die Messunsicherheit, um den Wert 10 und die Abweichung um den Wert 12 kennen. Wenn diese Abweichung ±0,1 beträgt,

[1] Der Messwert eines Messgerätes sollte nie-mals isoliert betrachtet werden, sondern immer im Kontext der Messung und des gesamten Pro-zessumfeldes.

[1]

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gen entweder direkt vor Ort oder in einem der nach ISO/IEC 17025 akkreditierten Kalibrierlabore durchgeführt werden. Das Unternehmen verfügt durch über eine Million durchgeführter Kalibrie-rungen tiefgreifendes Beratungs-Know-how im Bereich Metrologie.

➜


52 IEE · 5 2012

TECHNIK Feldbene

Autor

Thomas Kaufmann ist Produktmanager Life Cycle Management bei der Endress+Hauser Messtechnik GmbH & Co. KG in Weil am Rhein


www.all-electronics.de Link zum Kalibrierservice Link zum Bureau International des Poids et Mesures Link zur Deutschen Akademie für Metrologie

besteht der begründete Verdacht, dass die Änderungen an den Einstellungen bedeu-tende Auswirkung auf den Produktions-prozess hatten. Wenn die Unsicherheit je-doch ±3 beträgt, dann ist die vom Mess-system verursachte Abweichung derart, dass man nicht feststellen kann, ob sich die vorgenommenen Änderungen auf den Prozess ausgewirkt haben.

Immer mitberechnenGleiches gilt für den Techniker, der eine Kalibrierung durchführt. Kennt er die Ka-librierungenauigkeit nicht, ist es ihm un-möglich, die Fehler zu interpretieren, die

dem Gerät, das kalibriert wird, zuge-schrieben werden. Ohne diese Unsicher-heit werden sich alle vorgenommenen Korrekturen oder Anpassungen höchst-wahrscheinlich als ungeeignet oder sogar nachteilig erweisen.Das Beispiel geht noch weiter: Ein Tech-niker erhält bei der jährlichen Kalibrie-rung regelmäßig Werte, die an der Grenze oder sogar außerhalb der Toleranzen lie-gen. Wahrscheinlich entscheidet er, das Gerät stattdessen alle sechs Monate zu kalibrieren. Sicher ist, dass diese Entschei-dung das Unternehmen mehr kosten wird. Keineswegs sicher ist jedoch die Wirk-

[2]

Zwei Fragen an Dimitri Vaissière, Produktmanager Metrology & Optimization Services bei Endress+Hauser

Herr Vaissière, weshalb glauben Sie, dass die Potenziale der Metrologie in der Industrie noch nicht ausreichend genutzt werden?Das hängt zum einen damit zusammen, dass die Benutzer der Geräte ihre Messwerte in der Regel nicht anzweifeln. Sobald Sie eine Messung durch-führen, müssen sie sich jedoch dessen bewusst sein, was Sie beobachten: Es handelt sich tat-sächlich um eine Wirklichkeit, die durch die Unfä-higkeit einer korrekten Messung beeinflusst ist. Dies spiegelt sich in der Messunsicherheit wieder. Eine solche Information ist von wesentlicher Be-deutung, damit wir die richtigen Entscheidungen treffen können. Denn was wir da ablesen ist nur ein Indikator, aber es ist kein Beleg für den wahren Wert.

Sie sind der Ansicht, dass es für den Kalibrier-techniker daher wichtig ist, in einen Dialog mit

Dimitri Vaissière plädiert für den vermehrten Ein-satz der Metrologie in der Prozessmesstechnik.

den Benutzern der Messgeräte zu treten?Absolut! Der Grund, weshalb die Erkenntnisse der Metrologie in der Industrie in relativ geringem Ma-ße genutzt werden, ist eine Unterschätzung des Nutzens für den Prozess. Die eigentlichen Fragen zur Messunsicherheit sollten lauten: Welche Aus-wirkung hat sie und wie kann die Messung insge-samt verbessert werden? Die Metrologie ist inso-fern eine echte Unterstützung für den Anwender, damit er das Beste aus seinen Messergebnissen herausholen kann. Die Kalibrierdaten sind hierzu ein Ausgangspunkt. Sie liefern nicht nur den Nachweis, dass die Geräte konform arbeiten, son-dern bilden auch eine Grundlage für die Optimie-rung der Kalibrierhäufigkeit und ganz allgemein der Messung selbst. So bleibt die Metrologie nicht nur eine theoretische wissenschaftliche Disziplin sondern bringt einen ganz konkreten Nutzen für die Technik des Messens in der Praxis.

[2] Die Genauigkeit einer Messung hängt von verschiedenen Einflussfaktoren ab.

samkeit dieser Entscheidung. Der Grund ist, dass das Gerät immer im Kontext des Mess- oder Kalibriervorgangs betrachtet werden muss. Generell kann man sagen, dass das Zusammenspiel mehrerer ver-schiedener Faktoren die Genauigkeit ei-ner Messung beeinflusst. Die Metrologie unterstützt den Anwender, die Auswir-kungen der verschiedenen Faktoren zu quantifizieren und im Anschluss daran zu verringern. Nur wenn sich Betriebs- und Wartungspersonal von Prozessanlagen über den Einfluss der Messunsicherheits-faktoren bewusst sind, können Messer-gebnisse auch korrekt interpretiert wer-den. Eine Kultur des Zweifels zu fördern, bedeutet zu akzeptieren, dass unsere Be-obachtungen nicht unanfechtbar sind und eine skeptische Haltung gegenüber dem Messvorgang und den Überprüfungsme-thoden einzunehmen – mit dem Ziel, sie zu verbessern.

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TECHNIK Feldebene

Siemens: Mit dem Grundgerät Simocode Pro V Profinet lässt sich das Motormanagementsystem Simocode via Profinet an übergeordnete Steue-rungen oder an Leitsysteme anschließen. Die zusätzliche Integration von Profienergy verbes-sert zudem das Energiemanagement. Außerdem übernimmt das Gerät auch weiterführende Dia-gnose- und Steuerungsfunktionen.

Promicon: Die Regler der Serie SPM-2000 für Multiachs-Steuerungssysteme 90E entsprechen den neuesten Sicherheitsstandards und verfügen standardmäßig über zwei Eingänge für die Funktion Safe Torque Off gemäß EN 13849-1 und EN 61508. Der Anschluss an ein- und drei- phasige Netze erfolgt ohne zusätzlichen Filter über einen Weitbereichseingang.

IFM: Die Zwei-Leiter-Endstufe des Lichtschran-kensensors OG-Cube benötigt für den Betrieb 1,7 mA und lässt sich dadurch in normalen Wech-selspannungsnetzen mit 20 bis 250 V einsetzen. Der Sensor selbst arbeitet bei Grau- und Schwarz-werten farbunabhängig. Auch bei hellen, dunklen und farbigen Objekten bleibt die Messgenauigkeit erhalten.

Motormanagementsystem

Steuern über ProfinetRegler

Ohne FilterZwei-Leiter-Endstufe

Ist mit AC zufrieden

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Manche behaupten ja wir hätten selbst schon rote Augen, weil wir uns mit so viel Leidenschaft den optoelektronischen Sensoren widmen. Wenn das ein Zeichen des jahrzehnte-langen Applikations-Know-hows und der Suche nach opti-malen Lösungen ist, soll uns das recht sein.

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AUTOMATICANeue Messe München

22. – 25. Mai 2012

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TECHNIK Feldebene

Vom 22. bis 25. Mai 2012 stehen die Nürnberger Messehallen wieder ganz im Zeichen der Sensorik und Messtechnik. Die Messe Sensor+Test erwartet in diesem Jahr 550 Aussteller und etwa 8 000 Besucher aus aller Welt. Zu Altbewährtem wie den beglei-tenden Kongressen und dem AMA Innovationspreis gesellt sich in diesem Jahr das Schwerpunktthema Elektromobilität.

Auch im Bereich der Elektromobi-lität sind Weiterentwicklungen ohne den Einsatz moderner Sen-

sorik, Mess- und Prüftechnik nicht mach-bar – ob Sensoren für die Überwachung des Antriebs oder für das Batteriemanage-ment, spezielle Messsysteme für die Fahr-zeugerprobung oder neue Testverfahren für Elektromotoren. Die Messe wird den neuesten Stand der Technik dazu vorstel-len.Und das nicht nur auf den Messeständen der Aussteller: Das Schwerpunktthema Elektromobilität wird auch im Mittel-punkt des Aktionsprogramms stehen –

mit Vorträgen und Vorführungen mobiler Exponate im Fahrbetrieb. Auf dem Son-derforum Elektromobilität in Halle 12, Stand 490, können sich die Besucher ge-zielt einen Überblick über neue Produkte und Lösungen zum Thema verschaffen. Auch das Vortrags-Forum in Halle 12 steht am ersten Messetag komplett unter dem Motto Elektromobilität – inklusive einer Forumsdiskussion. Das Aktionspro-gramm auf dem Fahrversuchsgelände zwischen Halle 11 und 12 wird darüber hinaus den Einsatz von Sensoren und Messtechnik im Elektrofahrzeug live er-lebbar machen. Eine Guided Tour zu wei-

teren Ausstellern mit entsprechenden Ex-ponaten und Dienstleistungen rundet das Informationsangebot ab.

Preis für innovative Sensorik und MesstechnikDer AMA Fachverband für Sensorik hat auch in diesem Jahr wieder den mit 10 000 Euro dotierten AMA Innovations-preis ausgeschrieben. Die Jury, bestehend aus Vertretern von Hochschulen, For-schungseinrichtungen und Firmen, hat vier der eingereichten Bewerbungen no-miniert. „Mit insgesamt 75 Bewerbungen haben wir einen neuen Rekord an interes-

Messevorschau Sensor+Test 2012

Die Sinnesorgane der Maschine

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Auf der Sensor+Test versammeln sich im Mai wieder die Experten der Sensorik und Messtechnik.

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TECHNIK Feldebene

santen Entwicklungen aus den unter-schiedlichsten Anwendungsbereichen“, erklärt Juryvorsitzender Prof. Dr. Andreas Schütze von der Universität des Saarlan-des. „Damit alle eingereichten Lösungen gebührend gewürdigt werden, veröffentli-chen wir erstmals auch eine Broschüre mit Kurzdarstellungen aller Bewerbun-gen.“ Die wichtigsten Beurteilungskriteri-en der Jury sind die Innovationshöhe, die Originalität und die Marktrelevanz. Das Besondere an diesem Preis: Prämiert wer-den die Forscher und Entwickler der In-novation und nicht die dahinterstehenden Firmen oder Institute.Die Jury nominiert das ‚Echtzeit-Rege-lungssystem für das Laserschweißen‘ von Felix Abt (Universität Stuttgart), Leonar-do Nicolosi (Technische Universität Dres-den) und Andreas Blug (Fraunhofer-Insti-tut für Physikalische Messtechnik). Die Nominierung Nummer zwei ging an das Team zum Thema ‚Hochintegrierter Hall-Sensor Asic für energieautarke Absolut-Geber‘ von Dr. Steffen Klupsch, Ralf Bur-kard, Dr. Heiner Flocke (IC-Haus) und Dr. Thomas Theil (Mehnert & Theil Erfindergemeinschaft). Weiter geht es mit dem ‚Konfokal chromatischer Triangula-tionssensor‘ von Miro Taphanel (Karlsru-her Institut für Technologie und Fraun-hofer-Institut für Optronik, Systemtech-nik und Bildauswertung). Die vierte No-minierung ging an das ‚Ultraschall- Durchflussmessgerät mit Messung der Methankonzentration für Biogasanwen-dungen‘ von Dr. Michal Bezdek, Pierre Ueberschlag, Oliver Brumberg, Andreas

Berger (Endress+Hauser). Der Gewinner wird am 22. Mai 2012 auf der Eröff-nungsveranstaltung der Messe bekannt-gegeben.

Kongress parallel zur MesseBereits zum 16. Mal findet die Tagung ‚Sensoren und Messsysteme‘ statt. Paral-lel zur Messe bietet die Veranstaltung den Teilnehmern Vorträge aus Forschung, Wissenschaft und Industrie in vier paral-lelen Sessions. Begleitet von einer Poster-ausstellung bietet sich die Möglichkeit zur Diskussion mit allen Referenten und Tagungsteilnehmern. Die Themenschwer-punkte reichen von der mechanischen, chemischen und optischen Sensorik über Temperaturmessung, Bioanalytik und Magnetsensoren bis hin zu Messunsicher-heit und Strukturmonitoring. Diese The-menvielfalt ermöglicht den Teilnehmern einen Überblick über das heute Machbare und regt dazu an, eigene Lösungen für aktuelle und kommende Aufgabenstellun-gen abzuleiten. Die Tagung wird inhalt-lich von der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) ge-staltet und von der AMA Service organi-siert.

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Sensor+Test 2012

Messe im Detail

Veranstaltungsort:Messezentrum Nürnberg

Adresse fürs Navi:Messezentrum90471 Nürnberg


Öffnungszeiten:Dienstag und Mittwoch 9 bis 18 UhrDonnerstag 9 bis 17 Uhr

Eintrittspreise:Tageskarte 16 Euro

[1] Die Themenschwerpunkte der Tagung ‚Senso-ren und Messsysteme‘ reichen von der mechani-schen, chemischen und optischen Sensorik über Temperaturmessung, Bioanalytik und Magnetsen-soren bis hin zu Messunsicherheit und Struktur-monitoring.

[1]

Autorin

Melanie Feldmann ist Redakteurin der IEE


www.all-electronics.de Link zur Messe Link zur Broschüre des AMA Innovationspreis 2012 Link zum Kongress

Sie kennen die kleinste modulare Sicher-heitssteuerung ihrer Klasse? Das multi-funktionale, modulare Sicherheitssystem samos®PRO ist äußerst kompakt und bietet dabei eine komplette programmierbare Sicherheitslösung schon ab einer Baubreite von 45 mm.Konfi gurierbar nur mit dem Schrauben-dreher. Kaum zu glauben, wieviel Flexibilität damit möglich ist!

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TECHNIK Feldebene

Das Engineeringtool Adsim erstellt aus Simulink-Modellen Echtzeitprogramme für Ad-win-Systeme. Simulink-Anwender können so in ihrer gewohnten Umgebung arbeiten und ihre ausgetesteten Modelle schnell in Echtzeit ausführen. Durch die Simulation ge-winnt der Anwender außerdem vorab Wissen über das Systemverhalten, das direkt für die Programmierung zur Verfügung steht.

Adwin-Systeme eignen sich mit ih-rem Echtzeit-Prozessor dazu, Simulink-Modelle auszuführen.

Denn in den aktuellen Adwin-Gold-II- und Adwin-Pro-II-Geräten sorgt der Sig-nalprozessor Tigersharc TS101S von Analog Devices für eine hohe Verarbei-tungsgeschwindigkeit. Mit den Ein- und Ausgabeschnittstellen, die nahtlos und ohne wartungsaufwendige Treiber an die CPU gekoppelt sind, kann der Anwender die Rechengeschwindigkeit voll ausnut-zen. Die Echtzeitsysteme lassen sich mit ihren schnellen und genauen analogen Ein- und Ausgängen, Digital-I/Os, multi-funktionalen Zählereingängen, SSI-Ein-gängen, PWM-Ausgängen, CAN, LIN und Ethercat flexibel an die jeweilige Auf-gabe aus den Bereichen Regel-, Mess- und Steuerungstechnik anpassen. Für schnel-leren Zugriff auf die Ein- und Ausgänge und für die komfortable FPGA-Program-mierung kommt der integrierte Tico-Pro-zessor (Timing Controller) zum Einsatz.

Zwischen dem Tico-Prozessor und dem Simulink-Modell lassen sich Daten über vordefinierte globale Variablen austau-schen. Das Laden von Simulink-Modellen und die Kommunikation zwischen lau-fendem Modell und PC erfolgen über die Ethernet-Schnittstelle und den Adwin-Treiber. Durch den optionalen Bootloader ist der Betrieb auch als PC-unabhängiges System möglich.

Reglerentwicklung und -simulationBei der Entwicklung von Prüfständen er-möglicht ein Anlagenmodell in Simulink dem Anwender, alle Systemfunktionen zu untersuchen, bevor das reale System auf-gebaut ist. Das Gesamtmodell lässt sich dazu in Untersysteme gliedern, die klar abgegrenzte Teile wie den mechanischen Prüfstandsaufbau oder die Regelung dar-stellen. Nach einer erfolgreichen Simula-tion der aufwendigen Mechanik mit ihren komplexen Bewegungen auf dem PC wer-den die Signallinien zwischen den Mo-

dellteilen aufgetrennt. Aus dem in Adsim enthaltenen Adwin-Blockset wählt der Anwender die Blöcke für die analogen und digitalen Ein- und Ausgänge der Ad-win-Systeme aus und ordnet sie den phy-sikalischen Schnittstellen der Teilmodelle zu. Die Signalverbindungen werden dar-aufhin extern zwischen den Ein- und Aus-gängen hergestellt.Mit nur einem Klick im Modell startet der komplette Ablauf aus C-Code-Gene-rierung, Kompilierung, Laden und Starten des Modells auf dem System. Die integ-rierte Oberfläche Adsimdesk stellt die Modellhierarchie als Baumstruktur dar und zeigt den Verlauf der Kompilierung, die mittlere CPU-Auslastung und die ma-ximale Ausführungszeit des Modells an. Für schnelles Entwickeln, Debuggen und die einfache Visualisierung lassen sich aus der Baumstruktur per Drag-and-Drop die Parameter, Signale und globalen Adwin-Variablen den Anzeigeelementen zuord-nen.

Singletasking, Multitasking oder MultirateIm Standardfall laufen die Simulink-Teil-modelle für Regler und Prüfstand im Single tasking-Modus mit gleicher Abtast-rate, hoher Priorität und exaktem Timing auf dem System. Falls Regler- und Prüf-standsmodell unterschiedliche Abtast-raten aufweisen, werden sie in Form eines Multiraten-Modells zu den jeweils erfor-derlichen Zeitpunkten präzise ausgeführt. Darüber hinaus unterstützt Adsim das Multitasking in Modellen und ermöglicht das Auslagern von selten ausgeführten aber rechenintensiven Modellteilen in ei-nen unterbrechbaren Programmabschnitt mit niedriger Priorität. Sowohl im Single- als auch im Multitasking-Modus können Parameter, Signale oder Teile des Modells bei der Kompilierung wahlweise im inter-nen oder externen Programmspeicher der Systeme platziert werden. Bei großer

Prüfstandsentwicklung

Simulieren mit Simulink

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Die Oberfläche stellt die Modell-hierarchie als Baumstruktur dar und zeigt den Verlauf der Kompi-lierung, die mittlere CPU-Auslas-tung und die maximale Ausfüh-rungszeit des Modells an.

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Komplexität bietet sich der Einsatz eines Systems für jedes Teilmodell an.

Freie Wahl für eigene BedienoberflächenDie effizienteste Lösung für komfortables Bedienen, Visualisieren und Parametrie-ren der Modelle ist es, eine eigene Be-dienoberfläche auf dem PC zu erstellen. Grafische und numerische Anzeigeele-mente, Start/Stopp-Funktionen, Laden und Speichern von Setups und die Archi-vierung von Mess- und Auswertedaten können exakt so definiert werden, wie sie für die Aufgabenstellung erforderlich sind. Die kompilierten Simulink-Modelle laufen dabei auf der Hardware, ohne dass Matlab/Simulink oder Adsimdesk geöff-net sein müssen. Die Kommunikations-schnittstelle tauscht über die globalen Adwin-Variablen Daten zwischen Ober-fläche und Modell aus. In Verbindung mit dem zusätzlichen Adsim-Treiber ist auch der direkte Zugriff auf die Parameter und Signale des Modells möglich. Für die schnelle Realisierung bieten sich die in Adwin enthaltenen Adtools an. Bei der Interaktion mit dem laufenden Modell leisten die kleinen Hilfsprogramme durch ihre Parametrierbarkeit ohne Program-

mieraufwand praktische Dienste.Für umfangreichere Bedienoberflächen kann der Anwender alle gängigen Mess-datenerfassungs-Programme, Skriptspra-chen oder Programmierumgebungen ein-setzen, wie Matlab mit Guide, Visual Stu-dio, Labview, C/C++, Delphi, Diadem, Java und Python. Die Kommunikation er-möglicht außerdem den gleichzeitigen Zugriff von mehreren Bedienoberflächen auf das laufende Modell. Parallel zu einer bestehenden Oberfläche lässt sich bei-spielsweise zu Testzwecken eine temporä-re Bedienung über die Adtools oder den Adwin-Matlab-Treiber realisieren.

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Model-Based Design

Technik im Detail

Im Rahmen der modellbasierten Entwicklung er-stellen Ingenieure auf dem PC mathematische Beschreibungen von physikalischen Systemen, Regelalgorithmen oder Programmabläufe für Kommunikationsprotokolle. Anwendungsschwer-punkte sind die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrttechnik, die Verfahrenstechnik und der Testsystembau für automobile Komponenten. Die Vorteile liegen in der Wiederverwendbarkeit von

bestehenden Modellen, dem Vorabgewinn von Systemkenntnissen, der Lesbarkeit der Algorith-men und der einfachen Modularität. Die Simulati-on des Modells auf dem PC erreicht jedoch ihre Grenzen, wenn der Bezug auf ein physikalisches System gefordert ist. Zum Testen des Modellver-haltens unter Echtzeitbedingungen ist der Einsatz von eigenständigen und mit einem eigenen Pro-zessor ausgestatteten Geräten unverzichtbar.

[1] Das Gesamtmodell lässt sich in Untersysteme glie-dern, die klar abgegrenzte Teile wie den mechanischen Prüfstandsaufbau oder die Regelung darstellen.

[1]

Autor

Norbert Siegel ist Projektingenieur bei der Jäger Computergesteuer-te Messtechnik GmbH in Lorsch. Volker Hermann ist Vertriebsleiter bei der Jäger Computergesteuerte Messtechnik GmbH in Lorsch.


www.all-electronics.de Link zum Mess- und Simulationssystem

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Energieführungskette

Spezialkunststoff verhindert elektrostatische Entladungen

Funktionsrelais

Bei Ausfall immer auf der sicheren Seite

gen und zählen entsprechend zu den qualitätskritischen Fertigungs-faktoren. Diese Entladungen können unter anderem auch an den Ener-gieführungsketten in den Produkti-onsanlagen entstehen. Das Unter-nehmen begegnet diesem Problem mit speziellen ESD-Energiefüh-rungsketten aus einem neu entwi-ckelten Kunststoff auf der Basis moderner Funktions- und Nanoma-terialien, die für einen anforde-rungsgerechten ESD-Schutz sor-gen. Das Material kennzeichnet sich durch eine feingliedrige Matrix und erfüllt die Anforderungen der ESD-Norm hinsichtlich der Ableitfähigkeit

chen, wird ein Motor angesteuert, während der andere Motor selten oder nicht angesteuert wird. Er kann sich langfristig festsetzen. Mit den neuen Funktionsrelais Serie 72.42 werden Aggregate über Sensoren abwechselnd geschaltet. Bei Ausfall eines Sensors wird das wechselnde Einschalten der Motoren beibehal-ten und verhindert, dass beide An-triebe gleichzeitig angesteuert wer-den. Bei Bedarf erfolgt die Zuschal-tung des zweiten Aggregats. Das Relais ist 35 mm breit, für die Mon-tage auf Tragschiene nach EN 60715 TH 35 entwickelt und hat Schraubanschlüsse.

Kabelschlepp: Unkontrollierte elek-trostatische Entladungen führen bei der Herstellung mikroelektronischer Bauteile, Halbleiter oder Solarkol-lektoren häufig zu Problemen. Kur-ze, hohe Stromimpulse können die sensiblen Bauelemente beschädi-

Finder: Bei Ausfall von Motoren, Kühlaggregaten oder Pumpen ent-stehen Schäden. Um diese abzu-wenden, ist es hilfreich, Aggregate doppelt zu installieren. Das allein reicht oft nicht aus. Wenn beide Sensoren unterschiedlich anspre-

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Encoder ist so klein, dass er in den Motor integ-riert werden kann, ohne diesen zu verlängern. Das Wirkprinzip beruht auf der Messung von hochfrequenten Induktivfeldern, die Wirbelströme in einer elektrisch leitenden Zielscheibe generie-ren. Gegenüber seinem mit optischem Encoder ausgerüsteten Vorgänger ist der neue Motor mit einem Dauerdrehmoment von 517 mNm deutlich stärker und mit Auflösungen bis 3 200 Impulse pro Umdrehung auch präzise.



system Smartwire-DT. Das Ergebnis sind umfas-sende Meldefunktionen und eine erweiterte An-triebsüberwachung auch unter rauen Bedingun-gen. Unnötige Ausfälle werden vermieden. Der Vorteil des Motorschutzschalters PKE gegenüber konventionellen Lösungen besteht in der erwei-terten Antriebsüberwachung. Die Diagnose-, Status- oder Überlastmeldungen zeigen u. a. den aktuellen Stromfluss und den Status des Über-lastauslösers.



Mehrachsapplikationen in einem Leistungsbe-reich bis 14 kW geeignet ist. Zusätzlich zur Stan-dardausführung mit Luftkühlung gibt es das System nun auch in der kompakten Cold-Plate-Version. Über die an der Rückseite des Drives montierte Aluminiumplatte wird die entstehende Verlustwärme direkt an das eingesetzte Kühlme-dium abgeführt. So kann der Drive flexibel in das Kühlkonzept der Maschine integriert werden.



Maxon: Um die flache Bauweise des EC 90 Flat-Motors auch für hochpräzise Anwendungen und Positionieraufgaben nutzen zu können, kommt ein neues Mikrosystem zum Einsatz. Der Mile-

Eaton: Als Lösung für Schwerlastprobleme in der Motorsteuerung von Förderbändern bietet der Hersteller eine Kombination aus dem Motor-schutzschalter PKE und dem Kommunikations-

Sigmatek: Der Dias-Drive SDD 310 ist ein kom-paktes Dreiachs-Servoantriebssystem, das mit dreimal 10 A Dauer- und dreimal 20 A Spitzen-strom betrieben werden kann und somit für

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Bihl+Wiedemann ist durch AS-Interface bei vielen bekannt. Von dem Mannheimer Unternehmen sind viele technologische Weiterentwicklungen in diesem Bereich ausge-gangen. Nun will man sich vor allem als Lösungsanbieter, als Spezialist für Maschinen-sicherheit, stärker im Markt positionieren.

Gegründet wurde das Unterneh-men Bihl+Wiedemann 1992 von Jochen Bihl und Bernhard

Wiedemann als eine hochspezialisierte, international tätige Ingenieurgesellschaft. Anfangs beschäftigte sich das Unterneh-men mit Auftragsentwicklung im Bereich Feldbus-Kommunikation. 1994 brachte man dann die erste eigene AS-i-Master-

Baugruppen auf den Markt und erhielt als erstes Unternehmen 1995 für seinen AS-i Master ein Zertifikat von AS-Inter-national. Dieser Master wird heute als Referenz für die Zertifizierung von AS-i Slaves verwendet. Weitere Meilensteine in der Geschichte des Mannheimer Unter-nehmens sind die Realisierung des ersten AS-i Masters der Spezifikation 3.0, die

Präsentation des ersten AS-i Masters im Edelstahlgehäuse mit erweiterten Diagno-sefunktionen (2004) und der Beitritt zum Safety-Konsortium von AS-Interface (2005). Seitdem gehört Bihl+Wiedemann auch im Bereich der Sicherheitstechnik mit AS-i Safety at Work zu den führenden Anbietern der Branche. Bis zum Jahr 2009 wurde dann das Produktprogramm

Bihl+Wiedemann im Wandel

Safety im Fokus

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Wir möchten auch bei Sicherheitslö-sungen der erste Ansprechpartner sein.

Jochen Bihl

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TECHNIK Feldebene

in Richtung Sicherheitstechnik komplet-tiert, zum Beispiel mit den AS-i 3.0 Profi-net-Gateways, die die Möglichkeit bieten, alle Eigenschaften von Profinet auf direk-tem Weg auch für AS-i zu nutzen.

Neues Ausrichtung„Also die Neuigkeit in 2012 wird weni-ger auf der Produktebene stattfinden, sondern eher bei der Firmenausrichtung“, erklärt Geschäftsführer Jochen Bihl. „Wir werden uns in 2012 noch stärker in Rich-tung Lösungen für sicherheitstechnische Applikationen aufstellen und uns als An-sprechpartner für Sicherheitslösungen po-sitionieren.“ So hat man bereits im ver-gangenen Jahr begonnen verstärkt in Werbung zu investieren und auch durch Fachartikel die Botschaft in den Markt getragen. „Das ist ein Strategiewechsel und ich versuche es mal mit einem einfa-chen Satz“, kommentiert Bihl. „Früher waren wir der Ansprechpartner für AS-i. Da hatten wir die perfekten Produkte und heute möchten wir bei Sicherheitslösun-

gen der erste An-sprechpartner sein.“Seinen Umsatz gene-riert das Mannheimer Unternehmen nicht nur in Deutschland. Auch in Frankreich, Dänemark und Italien ist es mit eigenen Mit-arbeitern direkt Vor-ort vertreten. Darü-ber hinaus sind Ver-triebspartner in zehn europäischen Ländern sowie der Türkei tätig. Für die weltwei-te Präsenz sor-gen daneben noch Vertriebspartner in Argentinien, Australi-en/Neuseeland, Brasilien, China, Kolum-bien, Südafrika sowie USA, Kanada und Mexiko. Die Mannheimer kommen meist dann ins Gespräch, wenn AS-i in einer Applikation

verwendet wird und wenn es um reine Safety-Appli-kationen geht. „Wir haben bei AS-Applikationen den Anspruch, dass wir die Probleme der Kunden immer mit AS-i lösen können und können im Zweifel auch bis auf die

Entwicklung durchgrei-fen. Und das ist keine platte Werbung,“ so Jochen Bihl. „Unser Leistungsspekt-rum umfasst dabei nicht nur die Entwick-lung und Herstellung von eigenen Pro-dukten, sondern auch die Auftragsent-wicklung von kompletten Software- ➜

[1] Der Safety Basis Monitor er-weitert den Anwendungsbereich parametrierbarer Systeme in Richtung konventionell verdrah-teter Sicherheitstechnik.

[1]


62 IEE · 5 2012

TECHNIK Feldebene

Autor

Harald Wollstadt ist Chefredakteur der IEE.


www.all-electronics.de Link zum Safety Monitor Link zu AS-International

und Hardwareprodukten beziehungsweise einzelnen Teilbereichen inklusive des ge-samten Projektmanagements sowie tech-nischen Support bei allen Fragen zu AS-Interface.“

Mehr als nur ProduktlieferantZwar liefert man in erster Linie Kompo-nente, aber diese sind sehr beratungsin-tensiv. „Das bedeutet“, so Jochen Bihl, „wir sind was eine intensive Beratung an-geht, das gewöhnt. Und so ist es für uns relativ einfach auch bei der Sicherheits-technik beratend zu unterstützen, was die Auswahl der Produkte angeht. Damit meine ich, welche Produkte man für was verwenden kann. Was wir aber nicht tun, ist die klassische Sicherheitsberatung, was ein TÜV oder sogenannte Safety Consul-tant machen.“Hin und wieder führt man auch Schulun-gen zum Thema Safety Basis Monitor mit Abrundung zu den großen Geräten durch. Den Safety Basis Monitor hatte man zur SPS/IPC/Drives als Kostenbremse für den Maschinen- und Anlagenbauer vorge-stellt, der mit einem abschaltbaren AS-i Master ausgerüstet ist. Mit dem diesem Monitor rechnet sich AS-i Safety auch in kleinen Anlagen ab zwei sicheren Signa-len. Anstelle einer Feldbusschnittstelle verfügt er über Meldeausgänge zur Kom-munikation mit einer eventuell überge-ordneten Steuerung. Der Safety Basis Mo-nitor berücksichtigt neben der DIN EN 954-1 auch die neuen Normenreihen DIN EN 62061 (VDE 0113-50) und IEC 62061:2005-01. Mit 22,5 mm Schalt-schrankbreite ist er nur halb so breit wie

im Markt übliche Sicherheitsgeräte. „Der Safety Basis Monitor erweitert den An-wendungsbereich parametrierbarer Syste-me in Richtung konventionell verdrahte-ter Sicherheitstechnik nach unten“, stellt Bihl heraus. Dabei bietet es als Stand- Alone-Modul oder im Verbund mit ande-ren Komponenten, auch anderer Herstel-ler, passende Lösungen für die funktionale Sicherheit.Das limitierte Komplettset enthält neben dem Safety Basis Monitor und dem dazu-gehörigen USB-Anschlusskabel einen vor-konfektionierten Not-Halt-Taster, ein 24-V-Steckernetzteil, vier Kippschalter und einen Schraubendreher. Ebenfalls in diesem Set enthalten sind die lizenzierten Vollversionen der Programmiersoftware Asimon und AS-i Control Tools für Safety Monitore und AS-i Master. Mit dem Startset ist der Anwender in der Lage, die unterschiedlichen Sicherheitsfunktionen, wie etwa eine Not-Halt-Abschaltung di-rekt zu testen.

Kundennähe wichtig Technisch ausgereifte Produkte zu entwi-ckeln ist das eine, aber den Nerv der An-wender zu treffen ist etwas anderes. Durch den täglichen Kundenkontakt der Außendienstmitarbeiter vor Ort oder bei jedem Telefonat, das der Technische Sup-port führt, bekommt der Mannheimer Safety-Spezialist ein Gespür für die Prob-leme, die den Anwender drücken. „Wir haben uns vor langer Zeit dafür entschie-den, dass wir uns nicht auf die theoreti-schen Weisheiten von Marktforschungs-instituten verlassen wollen, sonder lieber

auf unser eigenes Bild von der Praxis. Für uns ist Kundennähe die beste Marktfor-schung. Denn unser Ziel ist es. Unsere Ist-Kunden zufrieden zu stellen, indem wir ihnen für ihre Anlagen Lösungen anbie-ten.“ Gerade die Unzufriedenheit der An-wender mit existierenden Lösungen ge-hört im Bereich Technologie laut Bihl seit jeher zu den nachhaltigsten Innovationst-reibern. „Unsere wichtigste Aufgabe ist es vor allem herauszufinden, ob die Unzu-friedenheit allgemeiner Natur ist, oder ob sie aus einer ganz spezifischen Situation her resultiert. Oft kann man aus diesen Erkenntnissen zwar nicht immer ein neu-es Produkt entwickeln, aber eine Verän-derung der Anlagen- oder Maschinenkon-zeption führt auch zur Lösung des Prob-lems. Und damit ist dem Kunden letztlich ja geholfen.“ Das ist gelebtes Customer Relationship Management.Aus dieser Philosophie heraus geht man jetzt auch daran die Ausrichtung der Fir-ma zu verändern. „Klar sind wir nach wie vor der Ansprechpartner für AS-i und ha-ben die perfekten Produkte dafür. Aber wir sind auch der perfekte Ansprechpart-ner bei Safety- und Sicherheitslösungen“, bringt es Jochen Bihl auf den Punkt.

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In 2012 wird die Neuigkeit weniger auf der Produktebene stattfinden, sondern eher bei der Firmenausrichtung.

Jochen Bihl, Geschäftsführer Bihl+Wiedemann


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TECHNIK Feldebene

Rückspeiseeinheiten

Fehler vor dem Anlaufen beheben

Servogetriebe

Für Servo-Anwendungen mit hohem Drehzahlbereich

Schnellverschluss

Sekundenschnell sicher verbinden

Differenzstromüberwachung

Schutz vor Anlagenstillständen

Leistungsschalter

Nachrüsten statt austauschen

zurück. Dann müssen die Regler nur noch den entstehenden geringfügi-gen Energieverlust ausgleichen. Die Geräte können mehrere Leistungs-module versorgen. Sinnvoll ist der Einsatz etwa in Handlingapplikatio-nen oder der Textil- und Verpa-ckungsbranche. Zudem überwa-chen die Einheiten beim Einschalten die Ladezeit und erkennen Störun-gen. Eine Fehlerbehebung ist damit noch vor dem Anlaufen möglich.

Schutzart IP66 und IP67, die 360°-EMV-Schirmung und die UL/CSA-Zulassung sowie die Vibra-tions- und Schockfestigkeit bis 25 g in drei Achsen. Ein Rastmechanis-mus schützt davor die Verbindung unbeabsichtigtem zu lösen.



den Frequenzumrichter. Das Modul übernimmt im Bedarfsfall auch den Schutz ganzer Antriebsgruppen. Durch das komplett vorkonfigurier-te Anschlusskit gestaltet sich die Inbetriebnahme schnell und ein-fach. Das Erweiterungsmodul eig-net sich besonders für einen zuver-lässigen Betrieb in IT- oder TN-Systemen, wie sie häufig in der Chemie, Rohstoff-Förderung, auf Schiffen und anderen maritimen Anwendungen zu finden sind.



werden. Der Anlasser ist in die nor-mierte Einschubkassette integriert und lässt sich in wenigen Schritten gegen den vorhandenen Leistungs-schalter im Schaltschrank austau-schen.



Baumüller: Die Ein- und Rückspei-seeinheiten B Maxx 5100 für An-triebs- und Automatisierungslösun-gen für die Leistungsbereiche 36 und 64 kW speisen die beim Brem-sen anfallende Energie ins Netz

Vogel: Der Hersteller hat die Servo-getriebe-Baureihe MPG 050-300 auf Schrägverzahnung umgestellt. Ziel der Weiterentwicklung ist es, Flexibilität mit Leistungsdichte zu kombinieren. Die Bauart ermöglicht einen universellen Einbau und ist für

Intercontec: Wenn es schnell gehen muss oder bei beengten Platzver-hältnissen bietet sich der Einsatz des Schnellverschluss Speedtec an. Dabei ermöglichen Abflachungen an der Gehäuseoberseite eine intu-itive Orientierungshilfe mit visueller und haptischer Kontrolle der Verbin-dung. So lässt sich immer auf einen Blick oder mit einem Griff erkennen, ob die Verbindung sicher verriegelt ist. Weitere Merkmale sind die

Danfoss: Isolationsfehler und unzu-lässige Erdfehlerströme erkennt dieses antriebsintegrierte allstrom-sensitive Differenzstromüberwa-chungsgerät. Das speziell auf VLT-Umrichter angepasste Gerät über-wacht das vollständige Antriebssys-tem inklusive Filter, Frequenz- umrichter, Motor und Motorkabel. Dabei unterstützt es auch die vor-beugende Instandhaltung durch Erkennung schleichender Isolati-onsfehler. Für eine sichere Funktion überwacht sich die kleine Baugrup-pe selbst und arbeitet unabhängig von der Antriebssteuerung. Den-noch erfolgt die Versorgung über

Igel: Der Celltype-Sanftanlasser ISA-CTS ersetzt im Schaltschrank den ausziehbaren Leistungsschal-ter und ermöglicht dadurch den nachträglichen Einbau dieser Tech-nik in bestehende Anlagen. Wenn sich nach Inbetriebnahme die An-forderungen an die Motorstart-einrichtungen ändern, muss so nicht mehr die Schaltanlage kom-plett ausgetauscht oder zusätzliche Felder mit Sanftanlassern installiert

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Servo-Anwendungen mit hohen Drehzahlbereichen geeignet. Die neuen Getriebe unterscheiden sich zu ihrem Serienpartner MPR haupt-sächlich in der Ausbildung der Ab-triebsseite. Die MPR-Getriebe ver-fügen über eine freie Abtriebswelle,

die MPG-Getriebe haben an dieser Stelle einen stabilen Abtriebsflansch mit großzügigem Anschraubbild.



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PRAXIS Mobile Automation

[1] Der Zug von Morgen ist nach Ideen des DLR nicht nur günstiger und energieeffizienter, son-dern auch besser auf die Bedürfnisse der Passa-giere abgestimmt.

[1]

Die Bahnbranche steht vor ganz ähnlichen Problemen wie die Automobiler. Auch Züge müssen energiesparender und kostengünstiger werden. Die Lösungen klingen ähnlich wie die ihrer bereiften Verwandten: Leichtbau, Modularisierung und Hybridantriebe. Die Zeichen für Investitionen und neue Technik stehen also gut. Dementsprechend voll sind

die Auftragsbücher der Zulieferunternehmen.

D ie deutschen Bahntechnikherstel-ler erzielten 2011 einen Rekord. Die Auftragseingänge stiegen um

28 % auf 14,5 Milliarden Euro. Das be-richtete der Verband der Bahnindustrie in Deutschland (VDB) auf seiner Jahrespres-sekonferenz im April. „Die Bestellungen für Bahntechnik sind deutlich gestiegen, weil unser größter Kunde, die Deutsche Bahn, lang erwartete Aufträge erteilte“, erklärte Verbandspräsident Dr. Klaus Baur. Diese ließen die Inlandsnachfrage nach heimischer Bahntechnik um nahezu 116 % steigen.Die Auslandsnachfrage der exportorien-tierten Bahnindustrie in Deutschland zeigte dagegen im vergangenen Jahr Schwächen. Baur führt den Rückgang um 22 % auf eine abnehmende Dynamik der Weltwirtschaft zurück, die auch Bahn-technikhersteller zu spüren bekommen hätten. So ging die Nachfrage nach Schie-nenfahrzeugen und Komponenten im Ausland um 30 % auf 3,5 Milliarden Eu-ro zurück. Stärker nachgefragt als im Vorjahr waren im Ausland hingegen Infrastrukturausrüstungen, und zwar um rund 22 % mit einem Volumen von

1,1 Milliarden Euro. Der Umsatz der Branche verringerte sich im vergangenen Jahr um über 6 % auf 10,2 Milliarden Euro. Während das Inlandsgeschäft mit 5,2 Milliarden Euro leicht um 2 % stieg, sank das des Auslands um fast 14 % auf 5 Milliarden Euro. Die Exportquote der Branche liegt nun bei 49 %. Der Umsatz mit Schienenfahrzeugen ging 2011 gegen-über dem Vorjahr um 11 % zurück. Et-was besser verliefen die Geschäfte mit In-frastrukturausrüstungen. Sie legten um über 7 % zu. „Beim rückläufigen Umsatz macht sich insbesondere der krisenbe-dingte Nachfrageeinbruch des Jahres 2009 bemerkbar“, erklärte Baur. Den-noch erwartet der VDB-Präsident grund-sätzlich eine weitere positive Entwicklung des Geschäfts mit Bahntechnik.

Leichtbau und EnergieeffizienzIn den letzten zehn Jahren haben sich die Anforderungen an Schienenfahrzeuge stark gewandelt. Angetrieben wird diese Entwicklung von den steigenden Energie-kosten, der zunehmenden Bedeutung der Lebenszykluskosten eines Fahrzeugs ge-genüber den Anschaffungskosten, den ho-

hen Anforderungen an die Sicherheit zu-künftiger Fahrzeuge, der Konkurrenz zu anderen Verkehrsträgern und den steigen-den Ansprüchen der Fahrgäste an den Komfort der Fahrzeuge. Diesen Proble-men stellten sich die Schienenverkehrsfor-scher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Im Projekt Next Generation Train (NGT) arbeiten Wis-senschaftler aus neun DLR-Instituten in-terdisziplinär an den Fragen, wie schnell, sicher, komfortabel und umweltverträg-lich die Hochgeschwindigkeits-Züge der nächsten Generation sein müssen. Als Hauptziel sollen die Züge 25 % schneller sein, ohne die bestehenden Sicherheits-standards zu verletzen. Zugleich sollen sie nur halb so viel Energie verbrauchen wie die aktuellen Hochgeschwindigkeits- Züge. Auch Die Schallemissionen sollen geringer werden und der Reisekomfort hinsichtlich Kabinendruck, Klima, Vibra-tion und Akustik gesteigert werden. Mo-dularisierung und intelligente Systeminte-gration, ähnlich dem Straßenfahrzeugbau, sollen den Bau von Schienenfahrzeugen zudem günstiger machen. Die DLR-Wis-senschaftler entwickelten Leicht-

Mobile Automation: Bahntechnik

Die Züge von Morgen

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DLR

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Auf dem Weg zu neuen Konzep-ten der Bahntechnik haben wir die Dampflokomotive schon lange hinter uns gelassen. Heute hat sie höchstens noch einen nostal-gisch, historischen Wert.


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baustrategien für den Wagenkasten, die crashbedingt besonders gefährdeten Triebzugnasen sowie für die Innenaus-stattung der Züge. Leichtbaustrukturen und Fügetechnik spielen unter anderem bei der maximalen Achslast, bei den Ener-gieeinsparungen sowie beim Beschleuni-gen und Bremsen eine Rolle. So verfügen beispielsweise Sandwichstrukturen mit ei-nem Honigwabenkern und glasfaserver-stärkten Deckschichten über die gleiche Biegesteifigkeit wie Massivbauteile – bei-spielsweise aus Aluminium –, sind aber viel leichter. Bei der Innenausstattung von Zügen der nächsten Generation müsste also viel weniger Masse und damit Ge-wicht verarbeitet werden – was wiederum den Energiebedarf senkt.

Aerodynamik als SchlüsselfaktorDer aerodynamischen Auslegung kommt eine Schlüsselfunktion zu. Der Zug muss nicht nur bei Seitenwind stabil und auf dem Gleis bleiben, auch die im Betrieb von ihm ausgehende Wirkung auf die Umwelt und auf die direkte Umgebung sowie der vom Fahrgast wahrgenommene Fahrkomfort und damit die Fahrzeugak-zeptanz werden maßgeblich durch aero-dynamische Eigenschaften bestimmt. So beeinflussen die Luftverdrängung im Tun-nel und die Seitenwindstabilität beispiels-weise die Form der Zugnase wesentlich. In einem Windkanal zeigen DLR-Wissen-schaftler, wie ein Zugmodell im Maßstab von 1:100 schräg mit Luft angeströmt wird. So lässt sich eine Seitenwindsituati-on simulieren. Eine Laser-Lichtschnitt-anlage und Rauch machen die auftreten-den Strömungsstrukturen sichtbar. Um belastbare Aussagen zu sicherheitsrele-vanten Fragen wie dem Verhalten bei Sei-tenwind erhalten zu können, bauen die Forscher im Rahmen dieses Projekts neue Versuchsanlagen zur Untersuchung von speziellen Fragen zur Aerodynamik bei Seitenwind, Tunnelaerodynamik, Hoch-Reynoldszahl-Aerodynamik und Aero-akustik.Die DLR-Wissenschaftler simulieren au-ßerdem verschiedene Fahrzeugkonfigura-tionen, bewerten die Ein- und Aussteige-zeiten und modellieren Bewegungen ein-zelner Personen im Zuginneren bei unter-schiedlicher Anordnung von Sitzplätzen, Treppen oder Türen. Auf Basis der Um-steigequoten der Fahrgäste im Fernver-kehr und unter Berücksichtigung techni-

scher Rahmenbedingungen wollen sie so das beste Konzept für einen störungsfrei-en Fahrgastfluss und zügigen Fahrgast-wechsel ermitteln.

Energiekonzepte simulierenModerne Schienenfahrzeuge müssen ge-rade wegen der großen Fahrzeugmasse hohe Anforderungen hinsichtlich der Energieeffizienz erfüllen. Eine zusätzli-ches Problem bei dieselbetriebenen Schie-nenfahrzeugen besteht darin, gleichzeitig Kohlendioxid- und Schadstoffemissionen zu verringern. Zukünftige Schadstoff-grenzwerte lassen sich nur durch Abgas-nachbehandlungssysteme einhalten, durch die in der Regel die Motorleistung sinkt. Durch die Nutzung von Bremsener-gie mithilfe von Energiespeichern lassen sich hier Leistungsreserven erschließen. So lassen sich hohe Fahrleistungen auch mit schwächeren Motoren erreichen. Um neue Energiekonzepte zu bewerten, er-stellt der DLR multiphysikalische Model-le von Schienenfahrzeugen und deren Komponenten. Die zur Verfügung stehen-den Prüfstände ermöglichen auch die Validierung neu entwickelter Komponen-tenmodelle. Eine Simulation vergleicht exemplarisch den Energiefluss eines kon-ventionellen dieselelektrischen Regional- fahrzeugs mit dem eines Fahrzeugs, des-sen Bremsenergiespeicher die geringere Dieselmotor-Leistung kompensiert. Durch die Visualisierung der Energieflüsse lassen sich Unterschiede in der Betriebsweise beider Systeme veranschaulichen. Ob-wohl die Dieselleistung beim hybridisier-ten Fahrzeug kleiner ist als beim konven-tionellen Fahrzeug, lassen sich dieselben Fahrleistungen erreichen. Dabei benötigt das hybridisierte Fahrzeug weniger Kraft-stoff. Das verringert die Schadstoffemissi-

on gegenüber dem konventionellen Fahr-zeug.Für die Zulassungsfähigkeit eines Zug-konzepts ist es außerdem wichtig, dass die Rad-Schiene-Kräfte bestimmte Grenz-werte nicht überschreiten. Zudem bieten mechatronische Systeme zur aktiven Spurführung und Fahrwerksregelung ein großes Potenzial, um Sicherheit und Kom-fort von Schienenfahrzeugen zu verbes-sern. Neben Laufstabilität, Verschleiß- und Lärmreduktion muss das mechatro-nische Fahrwerk für den NGT auch in der unteren Ebene eines Doppelstock-fahrzeugs einen komfortablen, ebenen Durchgang für die Fahrgäste ermögli-chen. Zentrale Komponenten des Fahr-werks sind die geregelt angetriebenen Einzelräder und der zugehörige Radträ-ger, der radial in einen Gleisbogen einge-lenkt werden kann. Die Einzelradmotoren sind gleichzeitig Antriebsaggregate und Aktuatoren, die den beiden Einzelrädern eines Radträgers verschiedene Drehmo-mente aufprägen können. So lässt sich das Fahrwerk im Spurkanal ausrichten und in Bögen einlenken. Das macht den Radlauf leiser und mindert den Ver-schleiß.

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[2] Im Windkanal testen die Wissenschaftler die aerodynamischen Eigenschaften der neuen Zug-generation mit einem 1:100-Modells.

[2]

Autorin

Melanie Feldmann ist Redakteurin der IEE.


www.all-electronics.de Link zum Verband der Bahnindustrie in Deutschland Link zum Forschungsprojekt NGT



Sigmatek: Mit Intels Atom-Dual-Core-Prozessor, dessen Speedstep-Technik eine passive Küh-lung ermöglicht, ist der S-IPC ausge-stattet. Der Rechner verfügt über eine

Sieben-Segment-Anzeige und sechs Status-LEDs. Als Programm- und Datenspeicher kom-men zwei Compactflash-Karten zum Einsatz. Zusätzlich lassen sich zwei weitere IDE-Geräte über eine tauschbare Laufwerkseinheit anschlie-ßen. Optional ist es auch möglich, zwei PCI- Erweiterungskarten nachträglich einzubauen.

Microcontrol: Der µCAN.4.Cpu-Snap, ein Linux-Rechner für die Hutschiene, ist mit einem ARM9-basierenden 192-MHz-Mikro-controller ausge-stattet. Für das ins-

tallierte Linux stehen 32 MB Flashspeicher und 32 MB RAM zur Verfügung. Über einen internen MicroSD-Slot ist es möglich, den Speicher zu erweitern. Die Kommunikation erfolgt über eine Ethernet- oder zwei RS232-Schnittstelle und eine galvanisch getrennte CAN-Anbindung. Durch eine gepufferte Echtzeituhr arbeitet die Baugrup-pe unabhängig von externen Zeitservern.

Escha: Das Unter-nehmen hat seine Produktfamilie für Industrial-Ethernet-Anwendungen um Steckverbinder er-weitert, die für eine schnelle und siche-re Datenübertra-

gungsrate bis 10 Gbit/s sorgen. Die M12x1-Rundsteckverbinder mit X-Codierung sowie die RJ45-Steckverbinder sind jeweils in einer selbst-konfektionierbaren oder umspritzten Variante erhältlich. Darüber hinaus steht auch ein Gerä-teanschluss und eine Leiterplattenbuchse mit X-Codierung zur Verfügung.

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Linux-Rechner

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Steckverbinder

Sichere Datenüber- tragung bis 10 Gbit/s

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Elektronik und Steuerungstechnik spielen bei Baumaschinen noch eine untergeordnete Rolle, finden jedoch zunehmend ihren Weg durch sicherheitsrelevante Aspekte und fahrerunterstützende Funktionen. Hierbei ermöglichen Sensoren, wie Drehgeber oder Potenziometer, eine Rückmeldung von Position, Winkel und Geschwindigkeit an das Steuersystem.

E in Beispiel für den Einsatz von Drehgebern in Baumaschinen sind Hebemaschinen, wie Hebe-

kran und Hydraulikbagger. Für beide for-dert die Unfallverhütungsvorschrift für Baumaschinen (VBG 40) eine Überlast-warneinrichtung, die dem Fahrer anzeigt, wann das zulässige Lastmoment über-schritten wird. Dies bewerkstelligt bei Hydraulikbaggern beispielsweise ein Messelement, das den Arbeitsdruck im Auslegerzylinder erfasst und bei Über-schreiten eines bestimmten Druckes ein Warnsignal an den Fahrer weitergibt.

Drehgeber können diese Funktion über-nehmen und durch Rückmeldung an das Steuerungssystem auch erweitern. Durch Bestimmen des Auslenkwinkels an jeder Drehachse des Baggerarms und an dem Drehkranz zwischen Ober- und Unterwa-gen lässt sich stets ermitteln, wie schwer die maximale Last in der Schaufel eines Baggers oder an der Kranaufhängung sein darf. Über Software lässt sich für jede Po-sition das Lademoment vorgeben und so-mit den Fahrer durch Warnsignale oder auch durch Eingreifen in die Motorsteue-rung unterstützen.

Oft müssen Arbeiten in eingeengten Be-reichen erfolgen, wie in der Nähe von elektrischen Freileitungen, oder auf Bau-stellen mit mehreren Hebekränen, die sich gegenseitig behindern können. Hydrau-likbagger lassen sich beispielsweise in Ge-bäuden mit begrenzter Deckenhöhe ein-setzen oder mobile Verladekrane in Bahn-verladestationen mit Oberspannungslei-tungen. In solchen Fällen nutzen Kran- anlagen elektronische Arbeitsbereichsbegrenzungen (ABB). Mit dieser elektronischen Steuerung lassen sich Hindernisse ausgrenzen. Der Kran bremst bei Annäherung an das Hindernis selbstständig ab und verhindert so eine Kollision. Bei Großbaustellen mit mehre-ren Kränen kommen auch Antikollisions-systeme (AKS) zum Einsatz. Dabei lässt sich jede Kranposition überwachen und ein unzulässiges Annähern an den Nach-barkran verhindern. Auch hier bestimmen Drehgeber die genaue Position und Aus-lenkung und geben diese Informationen an die Steuerelektronik weiter.Eine Erleichterung für den Betreiber einer Krananlage ergibt sich, wenn das Positio-nieren der Last punktgenau erfolgen kann. Dies lässt sich durch eine Drehzahl-rückführung erzielen, bei der ein Drehge-ber kontinuierlich Rückmeldung über Position und Geschwindigkeit an die Steuerung gibt. Der Sollwert lässt sich so-mit durch Mikro-Drehbewegungen ein-stellen und Wind oder Lasteinflüsse mit entsprechenden Gegenbewegungen kom-pensieren.

Hohe AnforderungenDoch Drehgeber in Baumaschinen müs-sen nicht nur Positionen oder Umdrehun-gen genau erfassen, sondern auch den

Drehgeber in Baumaschinen

Für mehr Sicherheit auf der Baustelle

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Großbaustelle mit mehreren Krä-nen im Einsatz: AKS helfen Unfäl-le zu vermeiden.

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widrigen Umgebungsbedingungen einer Baustelle widerstehen. Drehgeber sollten deswegen einen Schutzgrad von IP67 oder sogar IP69 aufweisen und für einen Tem-peraturbereich von -40 bis 100 °C ausge-legt sind. Außerdem sollte das Gehäuses dicht genug sein, um Kondenswasser im Inneren zu verhindern. Die Schockfestig-keit variiert je nach Anwendung, sollte aber über 1 000 m/s2 und die Schwingfes-tigkeit über 100 m/s2 liegen. Das Reinigen von Baumaschinen erfolgt oft mithilfe von Dampfstrahlern. Daher ist eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Druckwasser ebenfalls von Bedeutung.Hengstler bietet mit der Produktserie Heavy Duty Drehgeber an, die eben diese Anforderungen erfüllen. Optoasics und eine Kodierscheibe aus Kunststoff ma-chen die optischen Drehgeber mechanisch robust. Diese ersetzen die üblichen Ko-dierscheiben aus Glas, die bei Extrembe-lastungen brechen können. Die Geräte sind mit Edelstahlgehäuse gemäß Nema 4x und 6P erhältlich und ermöglichen durch ein doppelt abgedichtetes Gehäuse den Betrieb in Umgebungen, die eine ho-he Beständigkeit gegen Hochdruckreini-ger oder ätzende Chemikalien erfordern. Die Drehgeber HSDxx und HDxx stehen als eigensichere Variante zur Verfügung und sind bei Verwendung mit der entspre-chenden IS-Sperre nach Atex EEx ia IIB T4 zertifiziert. Damit eignen sich die Drehgeber für Anwendungen in korrosi-ver Atmosphäre oder für Anwendungen, die eine hohe Beständigkeit gegen Schwallwasser erfordern.

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[1] Hydraulikbagger mit Überlastwarnein-richtung

[1]

Autor

Dr. Renato Meola ist Global Director of Engineering bei Hengstler in Aldingen.


www.all-electronics.de Link zu den Drehgebern


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Die 1950 gebaute Pont de Recouvrance im westfranzösischen Brest ist eine der höchsten Hubbrücken Europas. Damit diese das über die Jahrzehnte erhöhte Ver-kehrsaufkommen weiterhin bewältigen kann, soll sie in Zukunft auch der innerstädti-sche Schienenverkehr nutzen. Dies bedeutet auch eine Überholung der technischen Sicherheit, die die neuen Anforderungen erfüllen

D ie einzelnen Pfeiler der neuen Pont de Recouvrance ragen 70 m in die Höhe, das neue Hubfeld

mit einem Gewicht von 600 t ist 88 m lang und 15 m breit. Der Hubweg – also die waagerechte Strecke, um die die Brü-ckentrasse sich nach oben oder unten be-wegt – beträgt 26 m. Begonnen hat der Umbau der Hubbrücke bereits Anfang 2010. Im Juni dieses Jahres soll die um die Gleistrasse erweiterte, sanierte Hub-

brücke eingeweiht werden. Im Fokus der Sanierung stand die Erneuerung der fes-ten Brückenfelder – das heißt die Verbin-dungen mit der Fahrbahn – sowie der Brückentafel – sprich der Fahrbahn.Das Hubfeld der Pont der Recouvrance ist an allen vier Stahlbetonpfeilern der Brücke befestigt und über einen Seilsys-tem mit diesen verbunden. Die Seile lau-fen über eine Rolle an der Spitze des je-weiligen Brückenpfeilers und halten das

im Inneren des Pfeilers verlaufende Ge-gengewicht. Bewegen lässt sich das Hub-feld über Betätigungsseile, die sich am unteren Teil der Gegengewichte befinden.

Flexible Automatisierungstechnik sorgt für die SicherheitNach der Modernisierung muss das Hub-feld der Pont de Recouvrance in Leicht-metallausführung Gehweg und Schienen aufnehmen. Trotz der Leichtmetallaus-

Sicherere Hubbrücken

Automatisierte Flußüberquerung

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Die Pont de Recouvrance gehört nicht nur zum architektonischen Erbe der Stadt, sondern stellt auch eine wichtige, weil vielge-nutzte, innerstädtische Verkehrs-verbindung dar.

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führung liegt das neue Gewicht des Hub-feldes um ungefähr 100 t höher als das der alten Konstruktion. Die Konstrukteu-re tauschten deshalb die Seilhubmecha-nismen, zu denen die Seilrolle, Motoren sowie die Untersetzungsgetriebe und Trommeln gehören, aus. Sie erneuerten auch die den Zugang zur Brücke bilden-den festen Brückenfelder, damit sie dem erhöhten Verkehrsaufkommen standhal-ten.Eine Brückensanierung erfordert nicht nur die Überholung der Bauteile selbst, sondern auch der mechanischen und elek-trischen Brückenkomponenten. Dafür wurde das französische Unternehmen Joseph Paris mit der Sanierung und Er-neuerung der Brückentafel, der Hubvor-

richtungen sowie der Automatisierung der Brückenanlage beauftragt. Das Unter-nehmen mit Sitz in Nantes ist unter ande-rem auf die Konstruktion von Spezialan-fertigungen im Metall- und Maschinen-bau spezialisiert.Da bei der Brücke vor allem die Steue-rung der Bewegungen im Mittelpunkt der Modernisierung stand, entschied sich Joseph Paris für den Einsatz des Automa-tisierungssystems PSS 4000 von Pilz. Die-ses besteht aus mehreren Hardware- und Software-Komponenten, dem Echtzeit-Ethernet Safetynet p sowie entsprechen-den Netzwerkkomponenten. Die Steue-rungen basieren auf dem dezentralen I/O-System PSSuniversal. Das Automatisie-rungssystem sorgt in Verbindung mit dem

Echtzeit-Ethernet Safetynet p für eine feh-lersichere Signal- und Datenübertragung. So lassen sich sämtliche Sicherheitsvor-richtungen der Hubbrücke sicher koordi-nieren.

Sichere LösungenBei der Pont de Recouvrance befinden sich Steuerungen in beiden Maschinen-räumen – praktisch die Technikzentrale der Hubbrücke –, die sich unterhalb der Fahrbahn jeweils in unmittelbarer Ufer-nähe befinden. Über Safetynet p kommu-nizieren die Steuerungen miteinander. Überwacht wird der Zustand der Sicher-heitsvorrichtungen an den beiden Brücke-nenden. Das Signal an der einen Sicher-heitsvorrichtung wird an die am anderen Brückenende übermittelt, damit dort die-selbe Funktion ausgelöst wird, um ein einseitiges Heben der Brücke auszuschlie-ßen.Switches sorgen dafür, dass sich die jewei-lige Netzwerktopologie flexibel an das vorhandene Anlagenlayout anpassen lässt. Als Architekturen sind unter ande-rem Stern-, Baum- und auch Ringstruktu-ren möglich. So lässt sich die Verfügbar-keit des Netzwerks steigern und seine Ausdehnung vergrößern. Die eingesetzte Ringnetztopologie vereinfacht die Kom-munikation zwischen den beiden

[1] Das Automatisierungssystem lässt sich durch seine Flexibilität individuell an bestehende Struk-turen anpassen.

[1]

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Autor

Benoit Petit ist Produktmanager Networks bei Pilz in Frankreich.


www.all-electronics.de Link zum Automatisierungssystem

Sicherheitsvorrichtungen an den Brücken-enden. Ein weiterer Vorteil: Bei einer Un-terbrechung der Kommunikation an einer Stelle im Ring aktiviert sich ein alternati-ver Kommunikationspfad über ein Stand-by-Kabel und gibt die Daten innerhalb der Ringtopologie ohne Unterbrechung weiter.

Datenübertragung in Echtzeit ist VoraussetzungAusschlaggebend für den Einsatz des Au-tomatisierungssystems war einerseits, dass s sämtliche Daten über Position und Geschwindigkeit aller an der Bewegung des Hubfelds beteiligten Brückenteile nicht nur sicher, sondern auch in Echtzeit verarbeitet. Andererseits war entschei-dend, dass sich die Daten der Encoder mit speziell zertifizierten Funktionsbausteinen lesen und verarbeiten lassen.Die Sicherheitsschaltausgänge an den Brückenenden geben das Leitungsschütz, die sichere Abschaltung des Reglers und die Betätigung der Sicherheitsbremsen frei. Das System überwacht unter ande-rem den Not-Halt: In jedem der beiden Maschinenräume befindet sich je ein Not-Halt-Taster an der Vorderseite des Schalt-schranks. Zudem sind weitere Not-Halt-Taster am Bedienpult auf der Brester

Uferseite angebracht. Die Betätigung nur eines Not-Halt-Tasters löst eine Sicher-heitsabschaltung der gesamten Brücken-anlage aus. Außerdem überwacht das System die Drehzahl sicher: Bei einer Fehlfunktion der Hubkinematik löst das Automatisierungssystem eine Sicherheits-abschaltung aus. Darüber hinaus über-wacht es die Ausrichtung der horizonta-len Lage der Brückentafel längs und quer. Sollten Höhenunterschiede auftreten, werden diese automatisch behoben, so-fern sie innerhalb der vorgegebenen zu-lässigen Grenzen liegen. Außerhalb dieser zulässigen Grenzen stoppt die Bewegung des Hubfelds sofort. Auch die Spannung des Seils steht unter ständiger Kontrolle: Treten Unregelmäßigkeiten auf, sei es, dass das Seil zu locker oder zu stark ge-spannt ist, wird dies sicher erkannt und gegebenenfalls ein sofortiger Stopp einge-leitet.Gleiches gilt mit Blick auf die Kontrolle der Verlangsamung des Hubfelds vor dem Auflegen: Um zu verhindern, dass das Hubfeld auf den Auflagen hart aufschlägt, überwacht das Automatisierungssystem dessen Geschwindigkeit am Ende des We-ges. Überschreitet es die zulässige Ge-schwindigkeit, löst dies eine Sicherheits-abschaltung aus. In der oberen Stellung

der Brückentafel sichert eine Bremsenvor-richtung das Hubfeld, damit es sich nicht versehentlich nach unten bewegt, wenn ein Wasserfahrzeug darunter quert. Das Automatisierungssystem sorgt hier dafür, dass nach Erreichen der oberen Stellung die Bremsenvorrichtung auslöst.Da die Sanierung der Brücke auch eine neue Schienentrasse für die Brester Stra-ßenbahn mit einschließt, muss nun auch eine Kontrolle der Position des Hubfelds erfolgen, bevor die Straßenbahn die Brü-cke passieren kann. Wichtig ist, dass die Position des Hubfeldes und der Straße stabil und plan ausgerichtet ist, ansonsten wäre ein Entgleisen der Bahn möglich. Falls die übermittelten Signale nicht über-einstimmen, stoppt das Hubfeld sicher gestoppt und gibt die Schrankenanlage vor der Brücke nicht frei.

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ren, überwachen und diagnostizie-ren. Das Gerät misst elektrisch leitfähige Flüssigkeiten >5 µS/cm und eignet sich für Anwendungen in der Lebensmittel-, Getränkein-dustrie, Wasser- und Abwasserin-dustrie. Es bietet einen integrierten Web-Server, der es autorisierten Benutzern ermöglicht, Durchfluss-daten remote anzuzeigen, Diagno-sen durchzuführen, das Gerät zu konfigurieren oder eine Prozessop-timierung vorzunehmen.

Energieerfassung, deren Speiche-rung und Visualisierung notwendig sind. Dazu werden Strom, Span-nung und Cos Phi in bis zu neun Lastpfaden gleichzeitig erfasst und daraus Wirk-, Schein- sowie Blind-leistung berechnet, gespeichert und visualisiert. Zur Stromerfassung wird ein Ringkernstromwandler über den zu messenden Strompfad montiert und die zugehörige Ver-braucherkreisspannung an das Messsystem angeschlossen. Endress+Hauser: Das Durchfluss-

messgerät Promag 53 mit Ethernet/IP-Schnittstelle lässt sich mit Rock-wells Plantpax-Prozessautomati-sierungssystem einfach konfigurie-

E-T-A: Als modulare Systemkompo-nente oder in einer 19“-Lösung inklusive Lastabsicherung und Stromverteilung bietet die Power-D-Box alle Funktionen, die für die

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SPEZIAL Robotik + Handling

[1] Auch eine Form von Mensch-Maschi-ne-Kooperation: Zwei Roboter spielen den Besuchern etwas auf der Geige vor.

[1]

Die Robotik nimmt innerhalb des Maschinebaus zunehmend eine wichtige Rolle ein. Neben der steigenden Nachfrage an Maschinen mit Robotern verwenden auch die

Hersteller selbst immer häufiger diese Technologie, um die automatisierten Maschinen zu produzieren. Die Forschung zeigt indes wie die Zukunft der Mensch-Maschine-Ko-

operation aussehen könnte.

Fast jeder zweite Maschinenbauer setzt Roboter ein. Das ergab eine Umfrage von Quest Technomarke-

ting. Demnach gaben 45 % der Ende 2011 befragten Unternehmen an, in der Produktion Roboter zu verwenden. Der Trend zeigt zudem klar nach oben: Für 2014 rechnen die Anwender durchschnitt-lich mit einem Wachstum um 13 %. Da-mit hätten dann genau die Hälfte der Ma-schinenbauer Roboter im Einsatz. Im gleichen Zeitraum soll die Anzahl der mit Robotern ausgerüsteten Maschinen um 31 % steigen.

Die Richtung ist klar: aufwärtsDer VDMA Robotik + Automation prog-nostizierte ebenfalls für das Jahr 2011 ei-nen deutschlandweiten Umsatz von 10,3 Milliarden Euro. Damit wäre die Branche Robotik + Automation um 37 % gewach-sen. Die Unternehmen der Montage- und Handhabungstechnik tragen dazu in er-heblichem Maße bei: Ihr Umsatz legte um 42 % zu. Der Verband der Deutschen Maschinebauer erkennt dabei den Haupt-wachstumsförderer in der Automobilin-dustrie. Sie investiert, bedingt durch den sich ausweitenden Einsatz von Leichtbau-

stoffen, in immer stärkerem Maße in au-tomatisierte Prozesstechnik. Dies sei eine Voraussetzung für die effiziente Serienfer-tigung mit Kohlefaserverbundstoffen und Co. Aber auch in Logistikzentren und im Lebensmittelbereich oder bei gefährlichen Aufgaben, wie der Handhabung von schweren oder heißen Materialien, kön-nen die Roboter ihre Vorzüge ausspielen. Dabei werden die Anwendungsgebiete immer größer, die Roboter immer intelli-genter, flexibler und auch einfacher zu programmieren. Fortschritte in der Steue-rungs- und Sicherheitstechnik erlauben dabei eine immer engere Zusamenarbeit von Mensch und Maschine. Schon heute können menschliche und metallene Ar-beiter häufig ohne Schutzgitter oder -scheibe nebeneinander, Hand in Hand arbeiten.

RobotermesseDie Kooperation von Mensch und Ma-schine ist auch auf der diesjährigen Auto-matica ein wichtiges Thema. Die Messe für Automation und Elektronik in Mün-chen findet 2012 vom 22. bis 25. Mai auf dem Gelände der Neuen Messe statt. Ein Thema ist dort das Wegfallen von Ab-

sperrungen, das einerseits für einen Raumgewinn innerhalb der Werkshallen sorgt. Andererseits eröffnen sich dadurch ganz neue Interaktionsmöglichkeiten: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat zusammen mit Ku-ka einen Leichtbauroboter entwickelt, der in der Achsgetriebemontage von Merce-des-Benz arbeitet. Dr. Sami Haddadin, Leiter der Gruppe ‚Human-Robot-Inter-action‘ beim DLR, erläutert die Entwick-lungsgrundlagen: „Wir haben nicht auf die Robotertechnik aufgesetzt, sondern sind vom dem Szenario ‚Mensch und Ro-boter arbeiten zusammen‘ ausgegangen. Dadurch haben wir die Anforderungen an den Roboter neu definiert, die sich durch Leichtbauweise und integrierte Kraft-Momenten-Sensoren am besten umsetzen lassen.“Unerlässlich vor allem für autonome Ro-botersysteme sind Energiespeicher. Sie müssen möglichst leicht, leistungsfähig und klein sein. Dabei aber auch robust gegen Stöße und Hitze beziehungsweise Kälte sein. Nicht zuletzt entscheidet aber der Preis über den Erfolg einer Batterie und damit auch über den Erfolg des da-mit mit Energie versorgten Produktes.

Roboter in der Produktion

Hand in Hand arbeiten

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Automatica 2012

Messe im Detail

Veranstaltungsort:Neue Messe München

Adresse fürs Navi:Messegelände81823 München


Öffnungszeiten:Täglich von 9 bis 17 Uhr

Eintrittskarten:Tageskarte (online) 19 EuroTageskarte (Kasse) 29 EuroDauerkarte (online) 29 EuroDauerkarte (Kasse) 44 EuroTageskarte ermäßigt (Kasse) 19 Euro

Und ein angemessener Preis erfordert auch eine effektive, automatisierte Pro-duktion. Wegen dieser Schlüsselrolle wid-met die Automatica 2012 der automati-sierten Batterieproduktion eine eigene Sonderschau. In Halle A2 können sich die

Besucher das komplette Produktionsum-feld ansehen – von der Beschichtung des Elektrodenmaterials bis hin zum fertigen Modul. Die virtuelle Fabrik der RWTH Aachen ermöglicht es Interessierten au-ßerdem, sich ihre eigene Modellfabrik zu basteln. Interaktive 3D-Modelle der Pro-duktionsstruktur runden das Angebot ab. Dr. Eric Maiser, stellvertretender Ge-schäftsführer des VDMA Productronic und Leiter des Industriekreis Batteriepro-duktion im VDMA-Forum E-Motive, er-läutert die Relevanz der automatisierten Produktion für die Batterietechnik: „Die automatisierte Großserienfertigung hilft nicht nur die Kosten zu senken. Sie ist notwendig, um durchgehende Präzision bei der Herstellung sicherzustellen und damit die Zuverlässigkeit und Langlebig-keit der Produkte zu verbessern.“

Forscher zeigen die robotisierte ZukunftDas Fraunhofer Institut für Produktions-technik und Automatisierung (IPA) zeigt auf der Messe in München ein Spektrum seiner Forschungsergebnisse. Ein Beispiel ist Silia: So nennen die Konstrukteure ih-ren Assistenten für Industrieroboter. Mit diesem System können Mensch und Ro-

boter unmittelbar nebeneinander arbei-ten, genauer gesagt, kooperieren. Dabei ist der Arbeitsplatz in drei Bereiche unter-teilt: einen für den Roboter, ein Abschnitt allein für den Menschen und ein kombi-nierter, in den beide eingreifen können. Kern der Anlage ist die Kameratechnik, die dem Roboter frühzeitig mitteilt, ob und wann der Mensch drauf und dran ist, in seinen Bewegungsradius einzudringen. Dabei richten sich die Maximalgeschwin-digkeiten des Roboters nach dem Abstand zum Menschen: Je weiter weg, desto schneller darf er fahren. Als zukünftiges Anwendungsgebiet können sich die Kon-strukteure beispielsweise den Zusammen-bau von Autobatterien oder Kettensägen vorstellen.

➜

Ein Roboter ver-teilt Prospekte. Sieht so das freundliche Stand-personal von mor-gen aus?

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Wenn es nicht reicht, optisch in 2D abzutasten und 3D allein das Problem auch nicht zufriedenstellend lösen kann, kombiniert der findige Entwickler eben beides. So geschehen beim 3D-Vision-System: Es gleicht ein 3D-Bild, das über Tiefeninformatio-nen verfügt, mit einer 2D-Farbaufnahme ab. Damit ist das System für Roboter-anwendungen, bei denen es auf Genauigkeit ankommt, wie geschaffen.

Das 3D-Farb-Vision-System über-nimmt, vereinfacht gesagt, die Aufgaben des menschlichen Au-

ges und wertet die Ergebnisse nach den Wünschen der Kunden individuell und

bezogen auf verschiedene Parameter aus. Über ein Stereo-Kamerasystem erzeugt es Tiefendaten, die es mit einem weiteren (Farb-) Bild abgleicht. Dadurch ist das System in der Lage, die Position von

jedem Punkt im drei-dimensionalen Raum zu bestimmen.Der Vorteil gegenüber herkömmlichen 2D-Systemen liegt in einer gesteigerten Datenmenge, mit deren Hilfe das System

Bildverarbeitungssysteme

Interdimensionale Kooperation

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Wahre Kooperation: Das Auge, also das 3D-Farb-Vision-System, führt die Hand des Roboters.

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zum Beispiel Roboter genauer steuern kann. So kann es Höhendaten, Volumen-daten oder auch Neigungen von Oberflä-chen ermitteln. Diese Daten sind oft wich-tig, um den genauen Greifwinkel oder Ansatzpunkt eines Schneidwerkzeugs zu bestimmen oder um Produkte zu sortie-ren. Somit ist nicht nur ein exaktes Grei-fen, sondern auch das Abfahren einer aus den Bilddaten generierten Bahn inklusive einer definierten und punktgenau berech-neten Orientierung möglich.

Lässt sich vielfältig einsetzenDie Möglichkeit, Form, Farbe und Lage eines undefinierten und unstrukturierten Objekts zu erkennen, erweitert das Einsatzgebiet von Kamerasystemen – vor allem, weil das auch bei schnellen Bewe-gungen, zum Beispiel auf einem Förder-

band funktioniert. Die Software bestimmt präzise jeden beliebigen Punkt in einem definierten Raum. Ein Kawasaki-Roboter beispielsweise kann diesen dann exakt ansteuern. Die einfache und schnelle Kommunikation zwischen PC und Roboter steuerung sowie die robuste Ver-arbeitung und hohe Präzision des Robo-ters sprechen für dieses Konzept.Ein aktuelles Praxisbeispiel für den Einsatz des 3D-Vision-Systems ist das Konturschneiden eines Kotelett-Stranges bei der Fleischbearbeitung. Die Firma Westfleisch setzt es zurzeit in einem ihrer Produktionsbetriebe ein. Dort schneidet das System in Zusammenarbeit mit einem Roboter von einem etwa einen Meter lan-gen Fleischstück über die gesamte Länge den Fettrand an. Die 3D-Farbkamera erkennt die 3D-Kontur, eine 2D-Farb-

kamera unterscheidet dabei Magerfleisch und Fettrand. Der Roboter empfängt die exakten Lagedaten sowie den Anstell-winkel und die Schneidtiefe des verwen-deten Messers und setzt den Schnitt an. Dies alles geschieht bei einer Bandge-schwindigkeit von 240 mm/s.

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[1] Mithilfe des Farbbildes markiert das System den Fettrand. Die 3D-Daten ermöglichen die Berechnung des richtigen Schnittwinkels und der optimalen Schneidtiefe.

[1]

Autoren

Dr. Carsten Cruse ist Geschäftsführer von CLK. Carsten Stumpf ist Marketing Manager bei Kawasaki Robot.


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[2] Nach dem Vermessen des Fleischstückes sehen die Anwender die Schnittdaten in einem gesonderten Menü.

[2]

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Der Sondermaschinenbauer A. Jazbinsek setzt an einem Portalroboter für das Entnah-me- und Stapelhandling von gespritzten Kunststoffteilen eine Sicherheits-Komplettlö-sung von ABB Jokab Safety ein.

Der Greifer des Portalroboters entnimmt in weniger als 1 s die fertig gespritzten Kunststoffteile

aus dem Spritzgusswerkzeug und legt sie nach einem programmierbaren Stapelbild auf dem Pufferband ab. Die Fahrwege des Roboters betragen in X-Richtung 1 000 mm, in Y-Richtung 1 600 mm und in Z-Richtung 1 400 mm. Der Ablauf erfolgt über ein Standard-CNC-Programm mit verschiedenen Parametern oder als freier

CNC-Ablauf. Über die Programmeinstel-lung kann wahlweise die Entnahme aus dem Werkzeug von der festen oder be-weglichen Seite erfolgen, wobei die Ser-voachse bis 180° schwenkbar ist. Alterna-tiv lassen sich auch Metallteile oder IML-Etiketten in das Werkzeug der Spritzguss-maschine positionsgerecht einlegen und umspritzen. Beim Bremsen der vier Ach-sen wird die Bremsenergie ins Stromnetz zurückgespeist. Falls während eines Zyk-

lus der Strom ausfällt, bleibt die Steuer-spannung durch Akkupufferung erhalten. Das ermöglicht einen kontrollierten Not-Halt und vermeidet Schäden am Greifer und Werkzeug. Ein Formatwechsel der Entnahme- oder Einlegehand lässt sich über ein Kupplungssystem innerhalb von 10 min durchführen.Da die Anlage aus einer einzigen Einheit besteht, lässt sie sich jederzeit einfach an andere Spritzgussmaschinen andocken. Dazu ist keine mechanische Verbindung erforderlich. Außerdem sind die Maschi-nen mit einer Euromap-67-Schnittstelle ausgerüstet, die eine sichere Kommunika-tion mit anderen Maschinen und somit einen universellen Einsatz ermöglicht.

Sicherheitslösung aus einer HandSämtliche Sicherheitsfunktionen des Por-talroboters überwacht ein Sicherheitscon-troller Pluto S20, der durchgängig für die höchste Sicherheitsstufe, PL e gemäß EN ISO 13849-1 und SIL 3 gemäß EN IEC 61508, sorgt. Durch die zentrale Steue-rung der Sicherheitskomponenten mit nur einem Sicherheitscontroller lassen sich Verdrahtungs-, Projektierungs- und Ma-terialaufwand verringern. Außerdem ist die Sondermaschine dadurch flexibler aufgebaut. Durch den Wegfall mehrerer Sicherheitsrelais und die kleine Baugröße des Sicherheitscontrollers mit 45 mm Breite ergeben sich Platzreserven im Schaltschrank. Eines der Hauptmerkmale der Lösung besteht darin, dass sich die an den Sicherheitsbus angeschlossenen Steu-ergeräte einfach zentral oder dezentral vernetzen lassen, wobei sie ebenfalls durchgängig PL e gemäß EN ISO 13849-1 erreicht.Ein Sicherheitsmodul Vital überwacht ei-nen zusätzlichen, externen Sicherheits-kreis. Zwei Erweiterungsrelais BT50 er-höhen außerdem die Anzahl der Aus-gangsknoten. An der Haupttür sind zwei separat angesteuerte elektromagnetische Zuhaltungen Magne 2B und an der Tür zum Pufferband ein Türüberwachungs-

Sicherheitstechnik für Vierachs-Portalroboter

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Das Herzstück der Sicherheitslösung des Vierachs-Por-talroboters sind ein Sicherheits-controller und ein Sicherheitsmodul.

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sensor Eden im Einsatz. Ein Not-Halt-Taster Inca 1 Tina unter dem Bedienfeld und ein Not-Halt-Taster Smile 11EA Tina im Aluminiumprofil neben der Haupttür ermöglichen die schnelle Notabschaltung einer gefahrbringenden Bewegung.

Zuhaltung mit SicherheitssensorDie elektromagnetische Zuhaltung Mag-ne 2B mit eingebautem Sicherheitssensor Eden kann eine Tür oder Klappe mit einer Zuhaltekraft von bis zu 1 500 N geschlos-sen halten. Durch den Anschluss verschie-dener Spannungen sind unterschiedliche Zuhaltekräfte möglich, wobei die maxi-male Haltekraft bei 18 V erreicht wird. Die Leistungsaufnahme beläuft sich bei 24 V auf 7 W. Dabei überwacht der integ-rierte berührungslose Sensor, dass die Tür oder Klappe sicher geschlossen ist. Der Elektromagnet enthält einen Informati-onsausgangskontakt, der anzeigt, dass die Zuhaltekraft die erforderliche Stärke er-reicht hat. Er kann außerdem überprüfen, ob die Zuhaltung fachgerecht montiert ist und sich auch wirklich nichts zwischen dem Elektromagneten und der Ankerplat-te befindet.Beim Abschalten der Spannung wird das Magnetfeld vollständig abgebaut. Bei der von Jazbinsek eingesetzten Ausführung der Zuhaltung ist in der Ankerplatte au-

ßerdem ein Permanentmagnet integriert, der die Tür auch ohne Anlegen einer Spannung mit 30 N geschlossen hält. Als Zubehör sind verschiedene Montagesätze für Drehflügel- und Schiebetüren sowie ein Handgriffprofil für die einfache Mon-tage aller Komponenten in einer einzigen Baugruppe und bei einem Türspaltmaß von 5 bis 15 mm erhältlich.

Schmale RelaisDurch den Anschluss des nur 22,5 mm breiten Erweiterungsrelais BT50 an ein Sicherheitsrelais oder einen Sicherheits-controller lässt sich die Anzahl der siche-ren Ausgänge erhöhen. Dadurch kann ein Sicherheitsrelais oder eine SPS eine unbe-schränkte Anzahl gefährlicher Maschi-nenbewegungen und Funktionen stoppen. Das Erweiterungsrelais hat eine doppelte, überwachte interne Schutzfunktion. We-der Unterbrechung noch interne Geräte-fehler oder äußere Störungen führen zu gefährlichen Situationen. Das Relais hat drei Schließer- und einen Öffnerkontakt sowie einen Testeingang.

➜

[1] Der Sicherheitscontroller (links), die zwei Er-weiterungsrelais und das Sicherheitsmodul sind platzsparend im Schaltschrank untergebracht.

[2] Bedienfeld und Not-Halt-Taster mit mehrfarbi-ger LED-Anzeige

[1] [2]

Autor

Andreas Strangfeld ist Leiter Produktmarketing Safety bei der ABB Stotz-Kontakt GmbH in Spaichingen.


www.all-electronics.de Link zu den Sicherheitsgeräten Link zum Anwender

Das 1977 von Anton Jazbinsek in Tettnang ge-gründete Unternehmen A. Jazbinsek hat sich auf den Sondermaschinenbau sowie die Handha-bungs-, Montage- und Automatisierungstechnik spezialisiert. Das Leistungsangebot reicht von der Aufgabenstellung über die Konzeption bis zur In-betriebnahme beim Kunden.

A. Jazbinsek

Anwender im Detail

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Bildverarbeitungssysteme sind in der Robotik unerlässlich. Ohne die immer leistungs-fähigeren Sensoren, die Robotern das Sehen beibringen, wären viele, längst alltägliche Anwendungen gar nicht möglich.

Ohne Sensoren, die melden, ob sich das zu bewegende oder zu bearbeitende Werkstück in der

gewünschten Position befindet, kann kein Roboter arbeiten. Binärsignale, die allein zwischen vorhanden und nicht vorhan-den unterscheiden, sind dabei noch relativ einfach. Dazu genügt je nach Anwendung

eine Lichtschranke, ein induktiver oder ein kapazitiver Sensor. Alle haben gemein, dass sie reagieren, sobald ein Objekt in ihren Schaltbereich kommt. Ihre Stärke liegt dabei vor allem in der Geschwindig-keit und der Zuverlässigkeit: So eignen sie sich beispielsweise gut, um Produkte auf einem Fließband anzukündigen bezie-

hungsweise einer Sortieranlage mitzutei-len, ob sie es durchlässt oder nicht. Fest-zustellen, ob ein Objekt die richtige Lage hat, stellt dagegen sehr viel höhere An-sprüche an die Sensorik. Geeignet sind dafür sowohl Lasersensoren als auch CCD-Kameras. Erstere besitzen eine ver-gleichsweise hohe Positioniergenauigkeit

Bildverarbeitung in der Robotik

Mit eigenen Augen sehen

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Wie unsere Augen sehen Bildsen-soren selten aus. Dennoch kön-nen Sie in der Regel mehr Infor-mationen registrieren als unsere Sehorgane.

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und Auflösung sowie eine große Reich-weite. Dadurch eignen sich Laserscanner beispielsweise zur exakten Entfernungs-messung. Diese Eigenschaft ermöglicht es aber auch, etwa in Kombination mit einer CCD-Kamera, Oberflächenprofile zu er-fassen. Damit schafft der Sensor den Schritt in die dritte Dimension. An den Arm eines Brennschneidroboters mon-tiert, kann der Laserscanner beispiels-weise die Schnittkante abtasten und er-fasst so unter anderem die Schnitttoleran-zen und den Wärmeverzug. Um Konturen oder Farben eines Bauteils zu erkennen, sind dagegen CCD-Kameras das Richtige. Durch diese Informationen kann die Ka-mera die Lage des Bauteils exakt bestim-men und dem Roboter mitteilen, ob und wenn ja wie er es greifen beziehungsweise bearbeiten kann.

Etwas Passendes für jede AnwendungEin Vertreter dieser Gattung ist die von Toshiba hergestellte und von Framos an-gebotene CCD-Kamera Teli. Sie ist mit Kantenlängen von 2 mal 2 mal 2 cm und mit einem Gewicht von 20 g relativ klein und leicht. Mit diesen Maßen und ihrer Fähigkeit, 90 Bilder pro Sekunde regist-rieren zu können, eignet sie sich für den Einsatz an sich schnell bewegenden Roboter armen oder für Pick-and-Place-Anwendungen. Falls nötig, lässt sich die Bildfrequenz durch das Auslassen nicht benötigter Pixel zusätzlich erhöhen. Die so genannte Pocl-Lite-Schnittstelle ver-sorgt die Kamera mit Strom und über-

trägt im gleichen Kabel ihre Daten mit maximal 0,85 Gbps. Speziell für Pick-and-Place-Anwendungen konzipiert ist die FQ-Motion-Serie von Omron. Die Stärke dieser Vision-Sensoren ist die schnelle Kommunikation über Ethercat oder Ethernet. Zudem besitzen sie einen Drehgeber-Eingang für Conveyor Tra-cking, was die Positionsbestimmung des Werkstücks auf dem Förderer erleichtert und den Vision-Sensor an sich entlastet.Das Lasermodul ZM18DM des Unter-nehmens Z-Laser kann sich mit Kamera-systemen synchronisieren, um einerseits die Tiefendaten der 3D-Messung des Laser scanners mit den Farb- und Kontur-Daten der 2D-Messung einer Kamera zu kombinieren. Die Modulationsfrequen-zen bis 100 kHz sowie die verschiedenen verfügbaren Optiken erleichtern dabei die Anbindung. Der Laserscanner ist mit ro-ten oder infraroten Wellenlängen von 635 bis 980 nm und einer Ausgangsleistung bis 80 mW erhältlich. Die nötige Strom-versorgung erfolgt entweder über die M12-Steckverbindung (5 bis 30 V DC) oder über die integrierte Kabelleitung (4 bis 6 V DC). Mit dem optionalen M18-Sensorgehäuse ist der Laser zudem staub- sowie wasserdicht und erfüllt damit die Schutzklasse IP67.Der Vision-Sensor O2V von Ifm dagegen setzt ganz auf Variabilität: Statt einer

[1] Das Halcon-3D-Bildverarbeitungssystem er-möglicht es Greifern, unsortierte Bauteile aus ei-ner Materialkiste zu entnehmen.

[1]

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Autor



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starren Kontur legt der Benutzer relative Merkmale fest, anhand derer der Sensor ein Objekt bewertet. Innerhalb frei einstellbarer Toleranzen ermittelt er Eigen schaften wie die Fläche eines Objek-tes, die innere und äußeren Maße einer unregelmäßigen Geometrie oder die An-zahl vorhandener Löcher. Dabei bezieht der Vision-Sensor auch die Grauwerte mit ein. Insgesamt kann er bis zu 24 verschie-dene Modelle unterscheiden. Im Gehäuse, das die Schutzart IP67 erfüllt, befinden sich Kamera, Beleuchtung und Datenaus-

wertung. Die Ergebnisse der Auswertung überträgt das System dann über seine Ethernet-Schnittstelle.Zwei Standard-Kameras in Zusammen-arbeit mit einer Laserbeleuchtung sind der Kern des 3D-Shape-Scan genannten Sensors von Isra Vision. Dieser kann den Inhalt einer Materialkiste und die Lage der darin befindlichen Teile schnell und exakt bestimmen. Für eine 1 m3 große Gitterbox benötigt der Sensor etwa zwei Sekunden. Mit diesen Informationen kann ein Greifer Teile, die ungeordnet in Materialkisten liegen, gezielt entnehmen – der englische Begriff dafür ist Bin Picking. Für den gleichen Zweck wendet Mvtec ein anderes Verfahren an: Das 3D-Bildverarbeitungssystem Halcon hat nur eine statt zwei Kameras. Um dennoch die genaue Lage eines Bauteils in einer Kiste zu erkennen und dem Greifarm brauch-bare Informationen liefern zu können, verwendet es CAD-Modelle der Objekte. Es orientiert sich also an deren Form. Um die Genauigkeit zu erhöhen, lassen sich auch mehrere Kameras kombinieren.Je nach Anwendung benötigt auch

die Texterkennung Tiefeninformationen – insbesondere wenn es um das Lesen von eingeprägten Produktionsnummern auf Schmiedeteilen oder anderen oftmals durch Kühlmittel und verschiedene Rück-stände verschmutzten Objekten geht. Ge-rade bei stationären Teilen befinden sich die 3D-Kameras dabei mitunter auf einer oder mehreren beweglichen Achsen. Das 3D-OCR-System von Octum verwendet eine Laser-Triangulationskamera, die bis zu 5 000 3D-Bilder pro Sekunde auf-nehmen kann. Die Software benutzt ein Verfahren, das auf statistischen Wahr-scheinlichkeiten beruht. Dadurch kann das System auch bei großen Schwankun-gen des Erscheinungsbildes der Zeichen eine stabile Erkennungsrate erzielen.

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[2]

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[2] Der Vision-Sensor O2V kann bis zu 24 ver-schiedene Objekte gleichzeitig unterscheiden.

Roboterarm

Arbeitet auch nah am MenschenSechsachs-Roboter

Gibt Keimen keine Chance

Außerdem erfüllt er die Anforderun-gen der EN ISO 10218-1. Damit darf der Roboterarm ohne Schutzzaun in nächster Nähe zum Menschen ar-beiten. Die Anwender bedienen und programmieren den mit sechs ro-tierenden Gelenken ausgestatteten Roboterarm über eine grafische Benutzeroberfläche. Er eignet sich für Bereiche, in denen flexible und schnell integrierbare Automations-lösungen erforderlich sind.

Reichweite von 600 mm bei einer Nutzlast von bis zu 2,5 kg. Außer-dem ist er abwaschbar, resistent gegen bestimmte aggressive Che-mikalien und dicht. Damit ist der Roboter für aseptische und antisep-tische Bereiche geeignet, beispiels-weise in der Pharmaindustrie sowie der Medizin- und Chemietechnik. Die Mean Time Between Failures (MTBF) von 36 Monaten sorgt zu-dem für eine hohe Zuverlässigkeit.

Universal Robots: Der Leichtbau-Roboterarm UR10 verfügt über eine Traglast von 10 kg, eine Reichweite von 1 300 mm und wiegt 28 kg.

Epson: Der Sechsachs-Roboter C3 ist jetzt auch in klassischer IP67- oder in IP67/VHP-Ausführung er-hältlich. Der Roboter bietet eine

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Das Unternehmen

Firmenname: Lükon Thermal Solutions AG Hauptstrasse 63, Postfach 144 CH-2575 Täuffelen

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Exoskelett

Handarbeit mittels Maschine

sche Freiheitsgrade nach. Acht pneumatische Aktoren bewegen das Exoskelett. Die Sensoren regis-trieren Kräfte, Winkel und Strecken, die die menschliche Hand ausführt. Servopneumatische Steuerungs- und Regelungsalgorithmen ermög-lichen dabei das präzise Bewegen der einzelnen Fingerglieder der Me-tallhand. Sie unterstützt somit die Möglichkeiten des Greifens und Tastens einer menschlichen Hand. Die pneumatischen Komponenten ermöglichen eine ergonomische Ansteuerung der einzelnen Finger-glieder. So lassen sich auf kleinem Raum und bei geringem Gewicht große Kräfte gezielt übertragen.

Festo: Die Exo-Hand ist ein an die menschliche Hand individuell ange-passtes Exoskelett, das die Finger aktiv bewegen, die Kraft in den Fin-gern verstärken und Bewegungen der Hand aufnehmen sowie in Echt-zeit auf Roboterhände übertragen kann. Das Exoskelett selbst stützt die menschliche Hand von außen und bildet dabei deren physiologi-

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Autor

Florian Hofmann ist im Marketing bei der Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG in Ortenburg tätig.


www.all-electronics.de Link zum Unternehmen Link zur Universität Passau Link zum BMW-Werk Dingolfing

Die geschulten Augen eines Facharbeiters prüfen jeden Quadratzentimeter eines neu-en Autos auf Lackschäden. Eine zeitaufwendige und mühsame Arbeit – außerdem ist kein Mensch unfehlbar. Deswegen suchen Automobilbauer nach automatisierten Lö-sungen, um Kratzer und Fehlstellen im Lack zu erkennen.

Im September 2007 ging Micro-Epsilon eine Kooperation mit dem BMW-Werk Dingolfing und dem Institut für Soft-

waresysteme in technischen Anwendun-gen der Informatik der Universität Passau (Forwiss Passau) ein. Das Messtechnik-unternehmen und die Universität Passau richteten das gemeinsame Forschungs-projekt auf die Entwicklung eines neuen optischen Messverfahrens für die indust-rielle Qualitätskontrolle spiegelnder Oberflächen aus. Das Projekt basiert auf einer bereits von den Projektpartnern ent-wickelten Software für Deflektometrie. Aufgabe der Lackspezialisten des BMW-Werkes Dingolfing war es dabei unter an-derem, die nötigen Vergleichsdaten für das neue System zu liefern. Die Bayerische Forschungsstiftung förderte das gesamte auf zwei Jahre ausgelegte Projekt.

Ein wesentlicher Entwicklungsschritt im Projekt und Vorteil der Reflect Controll genannten Technologie ist die Möglich-keit, mit diesem Verfahren zusätzlich Lackfehler dreidimensional exakt zu er-fassen. Das System kann also neben der Position auf dem Fahrzeug und der late-ralen Ausdehnung eines Defekts auch die Höhe oder Tiefe des jeweiligen Merkmals mit einer Auflösung im einstelligen µm-Bereich erkennen. Zu der messtechni-schen Oberflächenanalyse entwickelten die Projektpartner in einem weiteren Schritt ein Markierungsverfahren, das die gefundenen Fehlstellen direkt auf der Ka-rosserie kennzeichnet.Nach mehrjähriger Entwicklungszeit setzen mittlerweile mehrere Automobil-hersteller das System in ihren Fertigungs-linien ein. Bis zu vier an Robotern ange-

brachte Systeme kontrollieren dort alle Karosserien, die die Messzelle passieren. Erste Einsätze der robotergeführten Mess-technik zeigen, dass das neue softwarein-tensive Inspektionsverfahren mehr Lack-fehler erkennt als das Auge des Fachar-beiters. Der Zeitaufwand für die Prüfung ist zudem kürzer.

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Oberflächeninspektion

Übersieht keinen Kratzer

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Erste Einsätze der robotergeführ-ten Messtechnik zeigen, dass das neue softwareintensive Inspekti-onsverfahren mehr Lackfehler er-kennt als das Auge des Fachar-beiters.

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Linearantriebe

Doppelt schmiert besser

Roboterzelle

Präziser Pharma-Roboter

Engineering-Tool

Steuert auch Roboter

Programmiersystem

In Robotersprache übersetzen

Rollon: Die Linearachsen der TH-Serie aus der Produktfamilie Actu-

Mitsubishi Electric: Der in eine Ro-boterzelle integrierte Industrierobo-ter RH-3SDHR eignet sich für den Einsatz in der pharmazeutischen Industrie. Die Steuerung arbeitet mit einer Wiederholungsgenauigkeit von ±0,01 mm und erreicht mit einer maximalen Hebekraft von 3 kg bis zu drei Pick-and-Place-Zyklen pro Sekunde. Die den Roboter um-

Beckhoff: Die Software ‚Twincat Kinematic Transformation‘ integriert die Robotersteuerung in die Auto-matisierungssuite Twincat. Dabei erfolgen Konfiguration und Pro-grammierung komplett in dem Engineering-Tool. Bisher sind meh-rere Kinematiken implementiert: ein Kartesisches Portal, eine Scheren- und Rollenkinematik (H-Bot) sowie

Adept: Die ePLC-Produktreihe zur Robotersteuerung lässt sich von allen SPSen der Simatic-S7-300-Baureihe von Siemens program-mieren und steuern. Der Anwender braucht zur Inbetriebnahme keiner-lei roboterspezifische Programmier-kenntnisse – grundlegendes Wissen über die Steuerung genügt – und kann somit alle Roboter des Her-

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sen der Serie in der Baugröße 145 verfügbar. Der Hersteller bereitet die Veröffentlichung der nächsten Grö-ße 110 gerade vor. Er präsentiert sie voraussichtlich im Laufe des Jah-res.

gebende, von Robotronic, einem Vertriebspartner des Herstellers, konstruierte Verschalung erfüllt die GMP-Richtlinien (Good Manufactu-ring Practice) im Sekundärver- packungsbereich.

Scara, eine 2D-, 2D-Parallel- und 3D-Delta-Kinematik. Außerdem verfügt die Software über eine Tracking-Funktion, die es ermög-licht, einen Roboter auf ein beweg-tes Objekt zu synchronisieren.

stellers künftig in seiner gewohnten Programmierumgebung Step 7 oder TIA-Portal konfigurieren. Der Anbie-ter erfüllt damit einen Wunsch vieler Kunden, die Integration der Roboter weiter zu vereinfachen.

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atorline verfügen über zwei separa-te Schmierkanäle für den Kugel-gewindetrieb und die Kugelumlauf-führungen. Dies soll die Zuverlässigkeit der Schmierung erhöhen. Zu den weiteren Merkma-len der Achse gehören ein vorge-spannter Kugelgewindetrieb und Kugelumlaufführungen mit Kugel-kette. Zunächst sind die Linearach-








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REDAKTION

Dipl.-Ing. Harald Wollstadt (hw), Chefredakteur (v. i. S. d. P.), Tel. +49 (0) 6221489-308, Fax +49 (0) 6221489-482 E-Mail: [email protected]

Dipl.-Journalistin (FH) Melanie Feldmann (mf) Tel. -463 E-Mail: [email protected]

David Löh (dl), M.A., Volontär, Tel. -377 E-Mail: [email protected]

Klaus Heyer (Assistenz), Tel. -345 E-Mail: [email protected]

ANZEIGEN

Anzeigenleitung: Anja Breuer, Tel.: +49 (0) 6221489-326 E-Mail: [email protected]

Mediaberater: Hagen Reichhoff, Tel.: -304 E-Mail: [email protected]

Sonderdruckservice: Klaus Heyer, Tel. -345 E-Mail: [email protected]

Anzeigendisposition: Martina Probst, Tel. -248 E-Mail: [email protected]

Zurzeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 50 vom 01.10.2011

VERLAG

Hüthig GmbH, Im Weiher 10, 69121 Heidelberg, Tel.: 06221/489–0, Fax: 06221/489–481, www.huethig.de Handelsregister-Nr. 703044

Geschäftsführung: Fabian Müller

Verlagsleitung: Rainer Simon

Vertrieb: Stefanie Ganser

Produktmanager Online: Philip Fischer

Leser-Service: E-Mail: [email protected] Tel.: 06123/9238–257, Fax: 06123/9238–258

Abonnement-Service: E-Mail: [email protected] Tel.: 06123/9238–257, Fax: 061 23/9238–258

Leitung Herstellung: Horst Althammer

Art Director: Jürgen Claus

Layout: Karin Köhler

Druck: Vogel Druck und Medienservice GmbH & Co. KG,

Leibnizstr. 5, 97204 Höchberg

Erscheinungsweise: 10 Ausgaben jährlich

Bezugsbedingungen/Bezugspreise 2012 (unverbindliche Preisempfehlung):

Jahresabonnement (inkl. Versandkosten) Inland €179,00; Ausland €188,00; Einzelheft €19,00 zzgl. Versandkosten.

Der Studentenrabatt beträgt 35%. Kündigungsfrist: Jederzeit mit einer Frist von 4 Wochen zum Monatsende. Alle Preise verstehen sich inkl. MwSt.

© Copyright Hüthig GmbH 2012, Heidelberg. Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann trotz sorgfältiger Prüfung durch die Redaktion, vom Verleger und Herausgeber nicht übernommen werden. Die Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Ab-bildungen sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außer-halb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustim-mung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen. Mit der Annahme des Manuskriptes und seiner Veröffentlichung in die-ser Zeitschrift geht das volle Verlagsrecht für alle Sprachen und Län-der einschließlich des Rechts zur Übersetzung, zur Vergabe von Nachdruckrechten, zur Einspeicherung und Bearbeitung in elektroni-schen Systemen, zur Veröffentlichung in Datennetzen sowie Daten-trägern jedweder Art, namentlich der Darstellung im Rahmen von In-ternet- und Online-Dienstleistungen, zur Herstellung von Sonderdru-cken, Vervielfältigungen und Mikroverfilmungen an den Verlag über. Dies gilt auch für die auszugsweise Wiedergabe sowie den Nach-druck von Abbildungen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Han-delsnamen, Warenbezeichnungen und dgl. in dieser Zeitschrift be-rechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedemann benutzt werden dürfen. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung über-nommen. Mit Namen oder Zeichen des Verfassers gekennzeichnete Beiträge stellen nicht unbedingt die Meinung der Redaktion dar. Es gelten die Allgemeinen Geschäftsbedingungen für Autorenbeiträge.

AUSLANDSVERTETUNGEN

Frankreich, Belgien: SL REGIE Sophie Lallonder 12, allée des Crételles F-37300 Joué-Lès-Tours Tel.: +33/2/47 38 24 60, Fax: +33/2/90 80 12 22 E-Mail: [email protected]

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Angeschlossen der Informationsgemeinschaft zur Feststellung der Verbreitung von Werbeträgern (IVW), (Printed in Germany)

Impressum

www.all-electronics.de 57. Jahrgang ISSN 1434-2898

IHRE KONTAKTE: Redaktion: Telefon: 062 21/489–308, Fax:–482 Anzeigen: Telefon: 06221/489–363, Fax:–481 Abonnement- und Leser-Service: Telefon: 06123 /9238–257, Fax: –258

Datenschutzhinweis:Ihre Angaben werden von uns für die Vertragsabwicklung und für interne Marktforschung gespeichert, verarbeitet und genutzt und um von uns und per Post von unseren Ko-operationspartnern über Produkte und Dienstleistungen in-formiert zu werden. Wenn Sie dies nicht mehr wünschen können Sie dem jederzeit mit Wirkung für die Zukunft un-ter [email protected] widersprechen.

Kleinteilegreifer

Packt schnell zuGelenkarmroboter

Hält seinen Arbeitsplatz sauber

Abhängig von der Größe ist er für Werkstückgewichte bis 675 g aus-gelegt, seine Greifkraft lässt sich zudem in vier Stufen einstellen. Die Schließzeit liegt in jedem Fall unter 220 ms. Außerdem verfügt der Grei-fer über bürstenlose Servomotoren sowie eine Kreuzrollenführung. Die Ansteuerung erfolgt wahlweise di-rekt oder über einen Sensorvertei-ler. Er eignet sich für Anwendungen im Bereich der Kleinteilehandha-bung und -montage.

digkeit. Der Roboter wiegt 25 kg und erreicht eine Positionswieder-holgenauigkeit von 0,01 mm. Seine Handhabungskapazität liegt bei 3 kg bei einer Reichweite von 580 mm. Vier Lackschichten aus einem Zwei-Komponenten-Epoxid-harz ergeben eine praktisch poren-freie Oberfläche, an der sich keine Partikel festsetzen können. Außer-dem sind alle Bauteile des Roboters so angepasst, dass sie selbst keine Verunreinigungen erzeugen.

Schunk: Der EGP ist ein elektrisch angetriebener Kleinteilegreifer. Er ist in zwei Baugrößen mit Hüben von 3 oder 6 mm pro Finger erhältlich.

ABB: Der sechsachsige Gelenkarm-Roboter IRB 120 Clean Room erfüllt die Reinraumklasse 5 beziehungs-weise 4 – je nach Arbeitsgeschwin-

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Greifer

Kann mit Fässern umgehen

Linearantriebe

Lässt sich gut kombinieren

Stetigförderer

CDs schnell stapeln

tierende Fass. Der Stapel- beziehungsweise Entstapelvorgang findet dann mittels pneumati-schem Palettengreifer-Modul für Paletten der Größe CP1 und CP2 statt. An der Depalettier-Station erkennt der Roboter automatisch die Anzahl der Lagen, Zwischenpaletten sowie Gebinde- und Palettengrößen. Gleiches gilt für die Positionen der Fässer. Auch leere Positionen registriert der Sensor. Mithilfe eines Sauggreifers stellt der Roboter die gefüllten Fässer positions-genau auf die Palette.

ander zu Portalkonfigurationen kombinieren. Nutzer können die Querachse sowohl unterstützt als auch freitragend einsetzen. Ebenso wie die oberflächenmontablen, liegenden Achsen für Verfahrwege bis 4 m ermöglicht die Querachse Geschwindigkeiten über 5 m/s und Beschleuni-gungen über 100 m/s2. Außerdem lassen sich die Antriebe der Baureihe für anspruchsvolle Pick-and-Place-Anwendungen mit Lasten bis 30 kg einsetzen.

Dazu legt das Vakuum-Transportband die Daten-träger nach der vorausgegangenen Kategorisie-rung ab. Ein umlaufendes Transfersystem führt die Stapel dann weg. Das Schweizer Unterneh-men zeigt auch sein Profilsystem Quick-Set. Dies ist ein universelles, modulares System für Auf-bauten, das sich für präzise, formstabile Verbin-dungen eignet. Schwalbenschwanzverbindungen sorgen für eine präzise, belastbare und vibrati-onsfeste Verbindung der Elemente.

SMB: Der Multifunktionsgreifer ist genauer ge-sagt ein Fass-Klemmgreifer mit Palettengreifer und Deckelsaugeinrichtung. Mittels Lasersensor ortet und positioniert der Greifer das zu transpor-

KML: Die Baureihe LMS E besteht aus einzelnen Linearmotorachsen, die für eine maximale Zwi-schenkreisspannung von 560 oder 800 V DC geeignet sind. Außerdem lassen sie sich mitein-

Montech: Das Unternehmen präsentiert auf der Automatica 2012 unter anderem sein Längstrans-fersystem. In Verbindung mit einem Vakuum-Transportband transportiert und sortiert es CDs:

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Die IEE Redaktion bespricht

Nachgeschaut

Die IEE Redaktion empfiehlt

Technik fürs Sofa

TV-Kritik

TV-Vorschau

➜ Abenteuer Forschung: Aufmarsch der Ma-schinen‚Stärker, schneller und bald auch schlauer als wir‘ – unter diesem Motto steht die Sendung. Gemeint sind damit natürlich humanoide Robo-ter. Die Fragen, mit der sich der Beitrag beschäf-tigt, ist, wann übertrumpfen uns die Maschinen-menschen und welche Entwicklungsschritte müssen sie auf diesem Weg noch machen.Di, 24. April 2012, 23.10 Uhr, ZDF

Als Beispiel dient das 2004 zum ersten Mal aus-getragene Roboter-Autorennen von Los Angeles nach Las Vegas, 240 km durch die Wüste. Es winkt eine Million Dollar Preisgeld. Dafür muss-ten die 15 startenden Fahrzeuge – über 100 waren angemeldet – ohne Hilfe zum Ziel kom-men. Ergebnis: Nach 12 km war auch der letzte Teilnehmer stecken geblieben. Bereits ein Jahr später schafften fast alle Fahrzeuge das erste Dutzend Kilometer. Außerdem überholte erst-mals ein autonom fahrendes Auto ein anderes. Damit gewinnt Stanley, das Roboterauto der Standford University, das Rennen.

Mi., 16. Mai 2012➜ LexiTV: Laser – die Kraft des LichtsAls der Physiker Theodore Maiman am 16. Mai 1960 zum ersten Mal den von ihm entwickelten Rubin-Laser in Betrieb nahm, hatte er wohl nur eine vage Vorstellung davon, wie schnell diese Vorrichtung in unseren Alltag Einzug halten wür-de. Aus dem modernen Leben ist der Laser nicht mehr wegzudenken. Ob beim Scannen an der Supermarktkasse, bei der Jagd auf Temposün-der oder beim Abspielen einer CD – überall kom-men die gebündelten Lichtstrahlen zum Einsatz. Doch was genau ist ein Laser überhaupt?14:30 Uhr, MDR Fernsehen

Mi., 16. Mai 2012➜ Die Apple-StoryGemeinsam mit Steve Wozniak und Ronald Way-ne legte der am 5. Oktober 2011 verstorbene Steve Jobs den Grundstein für sein Unter nehmen Apple. Die Dokumentation porträtiert eines der bedeutendsten Unternehmen der Computer-branche.21:15 Uhr, N24

Ob sich dadurch aber wirklich ableiten lässt, dass die Maschinen, ganz nach dem Vorbild der Termi-nator-Filmreihe, die Weltherrschaft übernehmen, scheint dennoch fraglich. Klar ist, die Leistungsfä-higkeit der Computer steigt rasant. Laut Moores-chem Gesetz, das nennt auch der Beitrag, verdop-pelt sich die Rechengeschwindigkeit der Prozes-soren alle zwei Jahre. Daraus eine direkte Gefahr für die Menschheit abzuleiten, gelingt aber nur, wenn man dabei die Militär- und Überwachungs-technik mit einbezieht. Alternativ könnten Tech-

Do., 24. Mai 2012➜ Planet Wissen: Von Hufschmieden und Mecha-tronikern – Handwerk zwischen Tradition und HightechMit dem Anfertigen von Faustkeilen aus Feuerstein begann die Geschichte des Handwerks. Bis zum Mittelalter entstanden die verschiedenen Hand-werke und kamen zu höchster Blüte. Heute er-setzen oftmals Mikroprozessoren, Computer und Roboter die Handarbeit. Andererseits ist eine Re-naissance der traditionellen Berufe spürbar. Wie sieht modernes Handwerk heute aus? Welche al-ten Handwerke kommen wieder? Wohin geht die Zukunft? Die Sendung zeigt Handwerk zwischen Tradition und Hightech.15:00 Uhr, SWR Fernsehen

nikkritiker auch auf die Automatisierung allge-mein einschlagen, die ja gern für Arbeitsplatzab-bau verantwortlich gemacht wird. Auf beides verzichtet der Beitrag allerdings. Er geht viel-mehr auf das Google-Auto ein, das seit Anfang 2010 im Straßenverkehr unterwegs ist. Es er-kennt die anderen Verkehrsteilnehmer und plant dementsprechend seine Route. Die Vision, die dahintersteht: Irgendwann sind die Autos Privat-chauffeur und Fahrzeug in einem: Die Fahrgäste nennen dem eigenen Auto das Ziel und lehnen sich dann zurück. Bis es so weit ist, dauert es vielleicht nicht mehr lange, das zeigt Google ein-drücklich. Das heißt aber noch lange nicht, dass die Maschinen drauf und dran sind, die Mensch-heit zu unterjochen.

IEE-Fazit: Die Sendung schafft einen spannen-den Überblick über autonom agierende Roboter-systeme. Die Weltuntergangs-Szenarien sind aber unnötig. Höchstwahrscheinlich übertrump-fen uns die Maschinen niemals in sämtlichen Disziplinen. Alles in allem gibt‘s fünf von sechs IEE-Punkten.

So., 27. Mai 2012➜ Supersysteme: Der Hafen von L.A.Der Port of Los Angeles ist Amerikas Handelstor zur Welt. Von oben betrachtet wirkt das Treiben auf dem 30 km2 großen Areal wie ein gigan-tisches Durcheinander, doch es hat natürlich Methode: Denn Störungen bei der Abfertigung hätten negative Auswirkungen auf die Wirtschaft des ganzen Landes. Die Logistik-Experten im Hafen von L.A. tragen deshalb eine große Ver-antwortung.15:15 Uhr, DMAX

So., 3. Juni 2012➜ Unsichtbare Gefahr? Nanotechnologie im AlltagDie Nanotechnologie hat unseren Alltag revolu-tioniert. Kleidung wird mit Nanopartikeln imprä-gniert, Handy- und Computertastaturen damit beschichtet und auch in Spielzeug sind die Teil-chen zu finden. Doch so klein sie auch sind, so groß ist das Problem. Der Film stellt Fragen nach Nutzen und Risiken der Nanotechnologie.23:15 Uhr, Phoenix

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VORSCHAU Firmenverzeichnis

Damit es knuspert

Das Unternehmen Nordgetreide mit Hauptsitz in Lübeck produziert knusprige Frühstücks-Flakes. Um die stark wachsende Nachfrage bedienen zu können, ließ das Unternehmen eine der moderns-ten Multigrain-Fertigungslinien Europas bauen. Noax Industrie-PCs steuern die Maschinen dieser Anlage präzise. Die IPCs sind über Standard-Ethernet vernetzt.

Vorschau auf IEE 06/12

Die Corioliskraft nutzenEndress+Hauser erweitert mit dem Proline Pro-mass O seine Coriolis-Massemesssysteme in den Nennweiten DN 80, DN 100 und DN 150 für hohe Prozessdrücke. Das neue Durchflussmessgerät vereint hohe Druckbeständigkeit mit Prozesssta-bilität. Auch unter schwierigen Prozessbedingun-gen, beispielsweise bei Drücken bis 258 bar, bietet es Sicherheit bis SIL 3.

Messevorbericht zur AchemaDie bestimmenden Themen der Achema, die vom 18. bis 22. Juni 2012 in Frankfurt am Main statt-findet, sind Energie und Rohstoffe. Neue Energie-speichertechnologien und sparsame Anlagen sind für die energieintensive chemische Industrie von großem Interesse. Die zunehmende Nutzung nachwachsender Rohstoffe führt zu neuen An-forderungen an Ausrüstung und Technologie.

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Adept 27ASM 51A.S.T. 58B&R 5Baumer Optronic 49Beckhoff 13Bressner 41Cwieme 87Di-soric 17Dina 77Distrelec Schuricht 2.USE+E 58Emba-Protec 3.USEthernet Powerlink 25

Euchner 39Fiessler 38Galltec 63Graf-Syteco 11Harting 71Helukabel 81Ixxat 35Jäger 4.USJetter 69Leuze 53Matrix Vision 83MF Instruments 37Micro-Epsilon 3National Instruments 15

Newport 85Reed Messe Wien 67RS Components 7Schäfter & Kirchhoff 45Scheugenpflug 79Siemens 21Sigmatek 43Universal Robots 83Wachendorff 23Wieland 55, 57, 59

ABB 86ABB Jokab Safety 78ABB Stotz-Kontakt 78Adept 85Advantech 45AMA Service 54Aucotec 27B&R 26Bachmann Electronic 7Basler 43Baumüller 63Beckhoff 8, 85Bihl+Wiedemann 60Bizerba 42Bosch Rexroth 12Bressner 42CLK 76Coscom 27Danfoss 63Datalogic 12Deutsche Messe 8DLR 64Dold 43DSM 38Eaton 59Elgo 46Endress+Hauser 50, 72Epson 82Escha 67E-T-A 72Faro 49Festo 83Finder 58

Focustec 14Framos 44, 80Fraunhofer Institut 14Frost & Sullivan 17Graf-Syteco 38Harting 8Hengstler 68Hilscher 12Hiwin 49ICS 42IFM 53, 80Igel 63Igus 8In-Situ 14Intercontec 63Intralogistik-Netzwerk Baden-Württemberg 34Isra Vision 80Jäger Computergesteuerte Messtechnik 56Kabelschlepp 58Kawasaki Robot 76KML 49, 87Kontron 12, 38Landesmesse Stuttgart 14Leoni 12Matrikon-OPC 40Matrix Vision 42Maxon 59Microcontrol 67Micro-Epsilon 17, 43, 84Mitsubishi Electric 85Moxa 12, 22MSC 38Mvtec 80

Octum 80Omron 80Phoenix Contact 8Pilz 8, 45, 70Promicon 53Reikotronik 38Rockwell 26Rollon 85Schneider Electric 8Schunk 86Schurter 39Sensopart 48Siemens 8, 28, 32, 53Sigmatek 59, 67SMB 87Software-Competence-Center 14Soredi/Idtronic 42SSV Software Systems 18Sybera 48TCI 39TL Electronic 42Universal Robots 82Universität Freiburg 34VDMA 7, 17Verband der Bahnindustrie in Deutschland 64Vogel 63Wachendorff 26Wieland 39WSCAD 27Z-Laser 80Zuken 7ZVEI 8

Dieser Ausgabe liegen Prospekte folgender Firmen bei: Bihl + Wiedemann, Siemens

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