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INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2019

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19239<br />

6<br />

www.industrielle-automation.net<br />

November <strong>2019</strong><br />

Sicherheitszuhaltungen – in Design<br />

und Funktion optimal aufeinander<br />

14abgestimmt<br />

Auf den Punkt gebracht: Warum<br />

Digitalisierung vor allem eine<br />

10Frage der Wirtschaftlichkeit ist<br />

Highlight SPS <strong>2019</strong> – was Sie<br />

rund um die digitale und<br />

12smarte Automation erwartet<br />

Teamwork: Robotik und<br />

Automatisierungssystem<br />

26verschmelzen zu einer Einheit


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EDITORIAL<br />

Mehr als Träume?<br />

Liebe Leserin, lieber Leser,<br />

ob drahtgebunden oder mit dem aktuellen Mobilfunknetz der vierten<br />

Generation – ultraschnell im Internet zu surfen ist heute keine<br />

Besonderheit mehr. Gerade wird weltweit das Mobilfunknetz 5G in<br />

Betrieb genommen – es soll 100 Mal schneller sein als LTE (4G). In der<br />

Industrie hat sich schnelles Internet über Glasfaser durchgesetzt und<br />

als essentiell für wettbewerbsfähige Geschäftsprozesse erwiesen.<br />

Gigabit-Geschwindigkeiten sind auch die Basis für Industrie 4.0.<br />

In punkto Internet hat die Industrie also einiges vor. Doch Herausforderungen<br />

gibt es viele, denn Deutschland gehört beim schnellen<br />

Internet auch heute noch international zu den Schlusslichtern.<br />

Daran sollte der Digitalgipfel, der diese Woche stattfand etwas ändern.<br />

Vorgestellt wurde das ambitionierte Zukunftsprojekt Gaia X. Die nach<br />

der personifizierten Erde und einer Urgöttin benannte Europa-Cloud<br />

soll die Ressourcen europäischer Unternehmen bündeln und eine<br />

leistungsfähige, sichere und souveräne Dateninfrastruktur für Europa<br />

schaffen. Es soll ein IT-Netzwerk entstehen, das Unternehmen jeder<br />

Größe – vom Großkonzern über Mittelständler bis hin zum Start-up –<br />

vernetzt. Damit möchte die Regierung gegen Google, Amazon und<br />

Microsoft antreten. Doch ist das realistisch? Ende 2020 soll der Test -<br />

betrieb mit ersten Anbietern starten. Es wird höchste Zeit, denn neue<br />

Technologien wie künstliche Intelligenz erfordern eine hochperformante<br />

Datenverarbeitung. Und blicken wir nach China, beispielsweise nach<br />

Shenzhen, sind wir hier meilenweit vom Möglichen entfernt.<br />

Digitalisierung bedeutet aber nicht nur technischer Fortschritt und<br />

Datensouveränität. Sie versteht sich als gesellschaftlicher Wandlungsprozess,<br />

der uns alle betrifft und zum Umdenken auffordert. Auch stellt<br />

sich die Frage: wann ist Digitalisierung überhaupt sinnvoll? Lesen Sie<br />

dazu einen Kommentar auf Seite 10. Denn bei all dem Digitalisierungsboom,<br />

darf der Blick fürs Wesentliche nicht verloren gehen.<br />

Herzlichst, Ihre<br />

Nicole Steinicke<br />

Chefredakteurin <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong><br />

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<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 4/2014 3


INHALT<br />

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BEILAGE<br />

Die aktuelle Ausgabe<br />

enthält eine Beilage des Unternehmens<br />

Bihl+Wiedemann GmbH<br />

Zuverlässig: Industrial<br />

RFID-Lösung sorgt für eine<br />

20sichere Identifikation<br />

Leistungsstark: Sensoren<br />

können Farbtöne sicher<br />

22messen und überwachen<br />

Intelligent: Stand-alone-<br />

Maschinen komfortabel<br />

32steuern und automatisieren<br />

EDITORIAL<br />

03 Mehr als Träume?<br />

TITELBILD<br />

K.A. Schmersal GmbH &<br />

Co. KG, Wuppertal<br />

SZENE<br />

05 News, Aktuelles und Termine<br />

10 Digitalisierung: Der Mehrwert entscheidet – ein Kommentar<br />

MESSE SPS <strong>2019</strong><br />

12 Fachmesse für die smarte und digitale Automatisierung feiert Jubiläum<br />

14 TITEL Neue Baureihen und Systeme für die Schutztürüberwachung<br />

16 Stabile und vielseitig einsetzbare Messtechnologie<br />

18 Array-Sensoren erkennen im Reflektorbetrieb selbst transparente Materialien<br />

20 Industrial RFID-Lösung meistert jegliche Herausforderungen in Abfüll-,<br />

Verpackungs- und Förderprozessen<br />

22 Leistungsstarke Sensoren messen zuverlässig in der Produktionslinie<br />

24 „Kommunikationsfähigkeit wird zum Kernbestandteil moderner<br />

Stromversorgungen“ – ein Interview<br />

26 Richtungsweisend: Roboter und Automatisierungssystem verschmelzen<br />

zu einer Einheit<br />

28 Flexible Kabeldurchführung mit großem Klemm- und Dichtbereich<br />

vereinfacht Montageprozess<br />

30 Das Namur-Prinzip NOA im Engineering schafft die Voraussetzung für<br />

digitalisierte Prozesse<br />

32 Stand-alone-Maschinen komfortabel steuern und automatisieren<br />

SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

40 Hard- und Softwareplattform ermöglicht Integration neuer Technologien<br />

42 Digitale Kompaktpyrometer mit Motorfokus zur berührungslosen<br />

Temperaturmessung<br />

44 Mit Machine Vision und KI-basierten Deep-Learning-Technologien auf dem<br />

Weg zur Industrie 4.0<br />

46 Entwicklungsdienstleister erweitert Sensor2Cloud-Portfolio um<br />

Line-Image-Sensoren<br />

48 TMR-Sensoren eröffnen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten dank<br />

Tunneleffekt<br />

STEUERN UND ANTREIBEN<br />

56 Was Hollow Shaft-Montagekits mit energieautarker Multiturn-Fähigkeit alles<br />

leisten<br />

58 Sanftstarter bieten effizientes Schalten und zahlreiche intelligente<br />

Funktionen<br />

60 Formenbau, Spritzguss und Robotik bilden einen perfekt aufeinander<br />

abgestimmten Automationsprozess in der Medizintechnik<br />

62 Robotik: modernste Automatisierungs- und Fertigungslösungen stärken<br />

ABB’s Position in China<br />

Special Anschlusstechnik:<br />

von Wireless & Co. über 5G<br />

72bis hin zu Energieführungen


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<strong>INDUSTRIELLE</strong> KOMMUNIKATION<br />

64 IIoT-Anwendungen generieren realen Mehrwert aus<br />

der virtuellen Welt<br />

66 Wie Maschinenbau und Software-Unternehmen den<br />

digitalen Wandel voranbringen<br />

68 Mit Machine Management deutliche Einsparpotenziale<br />

in der CNC-Fertigung erschließen<br />

70 Gerstenmalzhersteller steigert Produktivität durch<br />

intelligente Zustandsüberwachung<br />

SPECIAL: ANSCHLUSSTECHNIK<br />

72 Leitungen für bewegt-dynamische Anwendungen<br />

beweisen sich in schwierigen Lagen<br />

74 Ein Interview mit Christian Gieseler, Entwicklungsleiter<br />

der EKS Engel Gruppe<br />

76 Radioline-Funksystem senkt die Installationskosten<br />

RUBRIKEN<br />

81 Impressum<br />

82 SERIE StartING up – Ein Unternehmen fertigt vernetzbare<br />

Sensoren für eine digitalisierte Industrie<br />

83 Heftvorschau 1/2020<br />

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Magazin<br />

Neuheiten, Trends und Anwendungen aus Industrie 4.0<br />

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Ausgabe 2 | <strong>2019</strong><br />

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KABELLOS AUF DER<br />

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PROFINET FÜR DIE<br />

PROZESSAUTOMATISIERUNG<br />

BEILAGE<br />

Die aktuelle Ausgabe<br />

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der PROFIBUS<br />

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Auch in Zukunft weltweit wachsen<br />

Gesellschafter, Beirat und Geschäftsführung der Turck-Holding<br />

wollen mit einer optimierten Unternehmensstruktur das globale<br />

Wachstum der Gruppe nachhaltig stärken. „Die<br />

Konzentration auf die Kerngeschäfte ermöglicht<br />

jedem Bereich eine optimale<br />

Marktbearbeitung“, so Turck-Holding<br />

Geschäftsführer Christian Wolf<br />

(Bild r.). Christian Pauli, ebenfalls<br />

Geschäftsführer der Holding:<br />

„Für die Automatisierungstechnik<br />

wird der Standort Halver<br />

auch zukünftig als Technologie-<br />

und Produktionsstandort<br />

eine wichtige Rolle übernehmen<br />

und das Regionalkonzept<br />

für Produktion und Logistik<br />

umsetzen.“<br />

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SZENE<br />

Junge Tech-Unternehmen analysieren die<br />

Perspektiven im Maschinenbau<br />

Erst kürzlich meldete der Verband Deutscher Maschinen- und<br />

Anlagenbau e. V. (VDMA) einen Umsatzrückgang von 9 % für das<br />

erste Halbjahr <strong>2019</strong>. Auch für das Gesamtjahr prognostiziert der<br />

VDMA einen Produktionsrückgang von 2 %. In der Analyse der<br />

negativen Entwicklung verweist der Verband überwiegend auf<br />

externe Gründe wie geopolitische Verwerfungen, die den<br />

exportstarken Maschinen- und Anlagenbau direkt treffen.<br />

Vertreter junger Technologieunternehmen<br />

sehen auch hausgemachte<br />

Nachlässigkeiten<br />

in der Branche,<br />

die sich nun zu rächen<br />

beginnen. Auch für<br />

Nikolai Ensslen, Gründer<br />

und CEO der<br />

Synapticon GmbH, Technologielieferant für Roboterhersteller,<br />

Maschinenbauer und Automationsanbieter, liegt ein Teil des<br />

Problems in der nur geringen Veränderungsbereitschaft vieler<br />

Unternehmen der Maschinenbaubranche: „Der klassische Maschinenbau<br />

wird von neuen Branchen bzw. Technologien in die<br />

Zange genommen und viele Unternehmen wissen noch nicht,<br />

wie sie darauf reagieren sollen.“ Als eine beispielhafte Entwicklung<br />

nennt Ensslen die rapide Verbreitung von kollaborativen<br />

Robotern, die besonders einfach zu programmieren sind, immer<br />

günstiger werden und daher mittel- und langfristig ungeahnte<br />

Möglichkeiten in die Welt der Automation einbringen.<br />

Außenwirtschaftspreis „Global <strong>2019</strong>“<br />

verliehen<br />

Im Rahmen einer Preisverleihung erhielt Wibu-Systems zusammen<br />

mit der Blanco-Gruppe und Wickert Maschinenbau<br />

im Oktober den Außenwirtschaftspreis Global <strong>2019</strong>. In diesem<br />

Jahr lag der Schwerpunkt des Preises in besonders gelungenen<br />

Geschäftsmodellen für Auslandsmärkte. Wibu-Systems beliefert<br />

die internationalen Märkte mit Lösungen zu Schutz, Lizenzierung<br />

und Security, sodass Softwarehersteller und Hersteller<br />

intelligenter Geräte ihre Software und somit ihr Know-how vor<br />

Produktpiraterie, Reverse Engineering, Nachbau und Manipulation<br />

schützen können. Als Akteur in einem Nischenmarkt<br />

war dem Unternehmen die Internationalisierung schon immer<br />

wichtig. Alle zwei Jahre zeichnet die Technologieregion Karlsruhe<br />

zusammen mit dem Außenwirtschaftsausschuss der<br />

IHK Karlsruhe international erfolgreiche Unternehmen aus<br />

der Region mit dem Preis aus. Wichtige Auswahlkriterien der<br />

Jury waren: Standort in der Technologieregion Karlsruhe, Systematik,<br />

Innovation, Unternehmenskennzahlen, Erfolg, Interkulturalität<br />

und Adaption an Auslandsmärkte.<br />

www.wibu.com<br />

www.synapticon.com<br />

GMIS: Industrie-4.0-Gipfel auf der Hannover Messe<br />

Der Global Manufacturing and Industrialisation Summit 2020 findet erstmals auf der Hannover<br />

Messe statt. Bei dem Treffen geht es um nachhaltige industrielle Entwicklung und die globale Einführung<br />

von Industrie 4.0. Nach Abu Dhabi und Jekaterinburg wird der 3. Global Manufacturing<br />

and Industrialisation Summit (GMIS) am 20. und 21. April 2020 auf der Hannover Messe ausgerichtet.<br />

Das Treffen ist eine branchen- und funktionsübergreifende Plattform für Unternehmen, Regierungen<br />

und NGOs, Technologen und Investoren, die die Zukunft der Produktion gestalten wollen.<br />

www.messe.de<br />

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SZENE<br />

Mehr Tempo bei der Digitalisierung<br />

der Industrie<br />

Die Deutsche Telekom will die Entwicklung ihres 5G-Ökosystems<br />

für die Industrie weiter vorantreiben. Auf dem Gebiet der<br />

Prozessautomatisierung kooperiert der Telekommunikationsanbieter<br />

mit Endress-Hauser. Ziel ist die Entwicklung gemeinsamer<br />

Angebote für die Prozessindustrie.<br />

Im Zuge dessen<br />

plant Endress+Hauser,<br />

seine Feldgeräte mit Mobilfunk-Modulen<br />

auszustatten<br />

und bei bestehenden Anlagen<br />

über neu entwickelte<br />

HART-Gateways mit 5G-<br />

Netzwerken zu verbinden.<br />

Dadurch kann eine große<br />

Zahl von Messgeräten parallel<br />

und in Echtzeit enorme<br />

Mengen an Prozess- und Geräte-Daten übertragen. Diese lassen<br />

sich u. a. für die vorausschauende Wartung auswerten.<br />

„Unsere Instrumente erfassen neben den eigentlichen Messwerten<br />

eine Fülle an Informationen aus dem Prozess und über<br />

den Sensor“, sagt Matthias Altendorf (Bild), CEO von Endress+<br />

Hauser. „Die 5G-Campus-Netzwerke öffnen einen zweiten,<br />

von der Steuerung der Anlage unabhängigen Signalweg und<br />

machen es so möglich, dieses Potenzial zu erschließen.“<br />

www.endress.com<br />

iC-Haus wird 35 und erweitert<br />

Produktion<br />

Pünktlich zum 35-jährigen Bestehen hat iC-Haus seine Fertigungskapazität<br />

erweitert. Auf nun 18 000 m 2 sind die Entwicklung,<br />

Fertigung und Qualifikation sowie Test und Vertrieb am<br />

Firmensitz zusammengefasst. Das Unternehmen mit Hauptsitz<br />

in Bodenheim bei Mainz stellt seit 1984 applikations- und<br />

kundenspezifische integrierte Schaltkreise her. Mit seinen<br />

hochintegrierten Lösungen hat das Unternehmen eine<br />

führende Position in der Automatisierungstechnik. Inzwischen<br />

gehören zu der Unternehmensgruppe Design- und<br />

Applikations-Center sowie Vertriebspartner u. a. in Deutschland,<br />

Spanien, USA, Japan, Südkorea und China. In Bodenheim<br />

arbeiten 320 Mitarbeiter. Der Standort wurde nun um<br />

einen fünften Bauabschnitt erweitert, in dem nun mehr Platz<br />

für die Produktion integrierter Schaltkreise und Mikrosysteme<br />

sowie durch Verschiebungen im Gesamtkomplex auch mehr<br />

Platz für Entwicklung und Vertrieb ist. In die Erweiterung wurden<br />

rund 12 Mio. EUR investiert.<br />

www.ichaus.de


SZENE<br />

Stemmer Imaging startet europaweiten<br />

Vertrieb von Zivid<br />

Stemmer Imaging kündigt die Übernahme des europaweiten<br />

Vertriebs der Zivid One+ 3D-Bildverarbeitungskameras an.<br />

Kennzeichnend für die Präzisionsgeräte ist ein menschenähnliches<br />

Sehvermögen. Die 3D-Kameras des norwegischen<br />

Anbieters Zivid eignen sich speziell für Pick-&-Place-Aufgaben<br />

in Logistik und Robotik sowie für Einsätze in der Montage,<br />

Verpackung und Qualitätskontrolle. Sie erfassen mithilfe strukturierter<br />

Lichtprojektion 3D- (xyz), Farb- (RGB) und Qualitäts-<br />

(Q) Punktwolkedaten auf nur einem Sensorchip und arbeiten<br />

mit einer Erfassungsrate von 13 Hz sowie einer Bildauflösung<br />

von 2,3 MP. „Die leistungsstarken Kameras von Zivid sind die<br />

perfekte Ergänzung zum bestehenden 3D-Kameraportfolio<br />

von Stemmer Imaging“, sagt Dietmar Serbée, Corporate Product<br />

and Market Strategy Director.<br />

www.stemmer-imaging.com<br />

Pepperl+Fuchs wird zur SE<br />

Um ihre Wachstumsstrategie sicherstellen und global die künftigen<br />

Herausforderungen zu Industrie 4.0 flexibel gestalten zu<br />

können, hat die Pepperl+Fuchs GmbH, Spezialist für industrielle<br />

Sensorik und Explosionsschutz, die schrittweise Umwandlung<br />

in eine europäische<br />

Aktiengesellschaft (SE) zum<br />

Jahr 2020 beschlossen. „Zum<br />

einen erleichtern uns die mit<br />

der SE verbundenen rechtlichen<br />

Regelungen das Handeln<br />

und mögliche Expansionsaktivitäten<br />

im EU-Raum“,<br />

so Werner Guthier (Bild),<br />

CFO der Pepperl+Fuchs-<br />

Gruppe. „Zugleich bietet uns die Rechtsform der SE auch im<br />

Hinblick auf die Kapitalmärkte im Vergleich zur GmbH neue<br />

Optionen. Insgesamt halten wir dies für einen wichtigen<br />

Schritt, die Unternehmensgruppe auch in Zukunft nachhaltig<br />

erfolgreich aufzustellen.“ Nach der nun erfolgten Umwandlung<br />

in die Pepperl+Fuchs AG werden im nächsten Schritt entsprechend<br />

geltender EU-Vorgaben die notwendigen rechtlichen<br />

Voraussetzungen zur Umwandlung in die Pepperl+Fuchs SE<br />

eingeleitet.<br />

www.pepperl-fuchs.com<br />

Globaler Rahmenvertrag mit Siemens<br />

Panasonic Factory Solutions, ein Geschäftsbereich von Panasonic<br />

Industry Europe, und Siemens Factory Automation Services, geben ihre<br />

künftige Kooperation bekannt. Panasonic Industry Europe wurde als<br />

Lieferant für die SMD-Produktion der Siemens AG freigegeben. Erste<br />

Anlagen wie der Odd-Shape-Bestücker NPM VF für die Montage von<br />

THT-(Through Hole Technology)-Bauelementen wurden bereits am<br />

Siemens-Standort in Wien integriert. Nils Heininger, Division Director<br />

von Panasonic Factory Solutions, ist erfreut über die neue Kooperation:<br />

„Wir sind stolz darauf, dass unsere Produktions- und Softwarelösungen<br />

Siemens überzeugen konnten.“<br />

www.industry.panasonic.eu


Sensor+Test 2020: Kongresse geben<br />

fundierte Einblicke<br />

Vom 23. bis 25. Juni 2020 wird die Sensor+Test wieder von<br />

zwei Kongressen begleitet: Die SMSI 2020 – Sensor and<br />

Measurement Science International findet dabei zum ersten<br />

Mal statt, während die ettc2020 European Test and Telemetry<br />

Conference bereits zum vierten Mal in Nürnberg zu<br />

Gast ist. Die SMSI 2020 bietet eine internationale Plattform<br />

für den Austausch der neuesten Forschungsergebnisse und<br />

bringt Wissenschaftler und Entwickler aus allen beteiligten<br />

Bereichen zusammen. Anbieter wie Anwender werden<br />

fundierte Einblicke in zukunftsrelevante Forschungsergebnisse<br />

erhalten. Die SMSI 2020 verfolgt dabei einen<br />

ganzheitlichen Ansatz für Sensorik und Messtechnik, der<br />

auch die starken Auswirkungen der laufenden digitalen<br />

Transformation berücksichtigt. Daher wird diese Veranstaltung<br />

Experten aus den Bereichen Sensorik und Instrumentierung,<br />

Messwissenschaft und messtechnische Infrastruktur<br />

zusammenbringen. Unternehmen und Institute können<br />

ab sofort Beiträge einreichen.<br />

www.sensor-test.com<br />

Ein Hidden Champion feiert Jubiläum<br />

Angefangen hat alles 1969 mit der Entwicklung von induktiven<br />

Sensoren. Heute, 50 Jahre später hat sich ifm electronic von<br />

einem kleinen Sensorhersteller zu einem der führenden<br />

Unternehmen der Automatisierungstechnik weltweit etabliert.<br />

Martin Buck (Bild l.) und Michael Marhofer (Bild r.), die<br />

Söhne der Gründer, führen dabei das Unternehmen erfolgreich<br />

in die Zukunft. Um zukunftsgerichtet aufgestellt zu<br />

bleiben, investiert ifm electronic auch in weitere Bereiche. So<br />

wurden am Standort Siegen die fünf zur Gruppe gehörenden<br />

Unternehmern GIB, pmdtechnologies, ifm services, ifm software<br />

und ifm solutions in dem neuen Gebäudekomplex The<br />

Summit gebündelt. Dieser gilt<br />

innerhalb der Unternehmensgruppe<br />

als Software- und Technologieschmiede,<br />

mit dem<br />

Ziel, neue Software-Lösungen<br />

für die intelligente, weltweite<br />

Vernetzung und Kommunikation<br />

zu entwickeln und diese<br />

mit der passenden Hardware<br />

zu vereinen. Das inhabergeführte<br />

Familienunternehmen<br />

beschäftigt aktuell rund<br />

7 000 Mitarbeiter weltweit und<br />

peilt einen Jahresumsatz von<br />

1 Milliarde Euro an.<br />

www.ifm.com


SZENE I KOMMENTAR<br />

Digitalisierung:<br />

Der Mehrwert entscheidet<br />

Karsten Just ist<br />

Chief Marketing Officer<br />

bei Baumer in<br />

Frauenfeld, Schweiz<br />

10 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


KOMMENTAR I SZENE<br />

Der Digitalisierungsboom drängt<br />

den Blick für das Wesentliche zu oft<br />

in den Hintergrund. Denn<br />

Digitalisierung ist kein Selbstzweck,<br />

sondern muss Anwendern einen<br />

konkreten Nutzen bringen, fordert<br />

Karsten Just, CMO beim Schweizer<br />

Sensorspezialisten Baumer.<br />

Überall wird digitalisiert, was das Zeug<br />

hält. Auch die Hersteller von Sensoren<br />

sind aktiv. Wo früher analoge Schnittstellen<br />

Messwerte in Strom oder Spannung ausgaben,<br />

sorgen heute IO-Link oder Ethernet<br />

für schnelle und sichere Verbindung. Und<br />

rund um die Sensoren hat sich ein bunter<br />

Strauß an Connectivity-Produkten etabliert,<br />

vom Ethernet-Kabel bis zum IO-Link-Master.<br />

Das ist alles schön und gut. Aber nicht<br />

ausreichend. Der Digitalisierungsboom hat<br />

mitunter den Blick für das Wesentliche getrübt,<br />

scheint mir. Das Wesentliche beim<br />

Sensor ist seine Primärfunktion: das möglichst<br />

genaue Messen von Drehzahl, Druck,<br />

Distanz und vielem mehr. Und noch wichtiger:<br />

Der Sensor muss dem Anwender einen<br />

Mehrwert bieten, erst recht, wenn er digital<br />

angebunden wird.<br />

Was bietet reale Mehrwerte?<br />

Einfach analog durch digital zu ersetzen,<br />

ist keine ausreichende Motivation<br />

Aus Sicht von Baumer sind es drei Aspekte<br />

von Digitalisierung, die dem Anwender<br />

einen Mehrwert bieten:<br />

n Digitale Zusatzdaten: Ein Anspruch von<br />

Digitalisierung ist es, möglichst viele<br />

Daten und Informationen im Sensor<br />

selbst zu gewinnen, anstatt nur einen<br />

Messwert auszugeben, der in der Steuerung<br />

interpretiert wird. So liefert der<br />

induktive Sensor Alphaprox mit IO-Link<br />

nebst mikrometergenauen Abstandswerten<br />

auch Frequenz- und Zählwerte.<br />

Diese zusätzlichen Messwerte ermöglichen<br />

z. B. eine flexible Steuerung von<br />

Vibrationsförderern bei gleichzeitiger<br />

Entlastung der Steuerung. Darüber<br />

hinaus kann der Sensor Diagnosedaten<br />

ausgeben, etwa seine Gerätetemperatur.<br />

Mit der Digitalisierung bekommen Sensoren<br />

auch ein Gedächtnis. Früher löste<br />

eine Messung einen Vorgang aus und<br />

schon war der Messwert wieder vergessen.<br />

Heute erlaubt die Aufzeichnung der<br />

Messhistorie Anwendungen wie Condition<br />

Monitoring, insbesondere, wenn<br />

weitere Daten wie Umgebungsparameter<br />

mit genutzt werden.<br />

n Digitale Bedienung und Parametrierung:<br />

Früher war die Verbindung des<br />

Sensors zur Steuerung eine Einbahnstraße.<br />

Heute kann der Anwender aus der<br />

Ferne auf den Sensor zugreifen und diesen<br />

flexibel parametrieren. Zum Beispiel<br />

lässt sich die Schallkeule unseres Ultraschallsensors<br />

UR18 zur Füllstandsmessung<br />

auf die Öffnung des Gefäßes einstellen.<br />

Wenn nötig kann man die Schallkeule<br />

sogar bei Rezeptwechsel für Gefäße<br />

unterschiedlichen Durchmessers aufs<br />

Neue anpassen. Damit wird Losgröße 1 –<br />

eines der Versprechen von Industrie 4.0 –<br />

endlich greifbar.<br />

n Digitale Connectivity: Die hochautomatisierte<br />

Fabrik braucht als Sinnesorgane<br />

unzählige vernetzte smarte Sensoren und<br />

Connectivity-Geräte wie IO-Link-Master.<br />

Hier bringt die Digitalisierung eine höhere<br />

Genauigkeit, weil bei der Datenübertragung<br />

keine Wandlungsverluste auftreten,<br />

und eine höhere Robustheit etwa gegen<br />

elektromagnetische Störungen. Gerade<br />

bei vernetzten, sich gegenseitig beeinflus­<br />

senden Sensoren ist die Genauigkeit jedes<br />

einzelnen Sensors unerlässlich. Baumer<br />

bietet seine Sensoren mit einer Vielzahl<br />

von Connectivity-Optionen an wie etwa<br />

den Drehgeber EAL580 mit Profinet oder<br />

die LXG-80 Kameras mit GigE Vision<br />

konformer Schnittstelle und natürlich<br />

IO-Link-Sensoren.<br />

Digitalisierung ist auch eine<br />

Frage der Wirtschaftlichkeit<br />

Die primäre Funktion des Sensors aber<br />

bleibt bestehen. Was aus einer digitalen<br />

Schnittstelle herauskommt ist eben nur so<br />

gut wie der Messwertaufnehmer. Wir digitalisieren<br />

nicht, weil es modern ist und es<br />

alle tun, sondern weil wir unseren Kunden<br />

einen echten Mehrwert verschaffen wollen.<br />

Dazu gehört auch, dass wir die Bedarfe<br />

und Wünsche unserer Kunden kritisch<br />

hinterfragen. Kunden kommen zu<br />

uns und sagen: „Ich brauche einen Sensor<br />

mit IO-Link.“ Den können wir natürlich<br />

liefern. Dennoch fragen wir: „Welche Information<br />

brauchen Sie?“ Das ist nicht nur<br />

sinnvoll, wenn es um die Funktionalität<br />

geht. Es ist auch eine Frage der Wirtschaftlichkeit,<br />

denn Digitalisierung kostet auch<br />

Geld. Einfach analog durch digital zu ersetzen,<br />

ist keine ausreichende Motivation.<br />

Digitalisierung ist dann sinnvoll, wenn sie<br />

Herausforderungen bewältigt, die der Anwender<br />

bisher nicht wirtschaftlich lösen<br />

konnte oder einen Mehrwert darüber<br />

hinaus bietet. Und genau dabei unterstützt<br />

Baumer seine Kunden.<br />

Bilder: Schmuckbild Fotolia, Porträt Baumer<br />

www.baumer.com<br />

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SPS <strong>2019</strong> I MESSE<br />

30 Jahre SPS<br />

Fachmesse für die smarte und digitale Automatisierung feiert Jubiläum<br />

Trotz angespannter Konjunkturlage sind die Aussichten und die<br />

Buchungszahlen für die Messe erneut positiv und bestätigen die<br />

Bedeutung der smarten und digitalen Automatisierung in der Industrie.<br />

Rund 1 650 Anbieter von Automatisierungstechnik aus aller Welt werden<br />

vom 26. bis 28. November <strong>2019</strong> in Nürnberg erwartet. Aktuelle Produkte<br />

und Lösungen aber auch richtungsweisende Technologien der Zukunft<br />

stehen im Fokus der Leistungsschau. Neben zahlreichen Neuheiten bietet<br />

die Messe zudem ein umfangreiches Rahmenprogramm.<br />

Besucher der Messe profitieren von dem<br />

umfassenden Angebot der nationalen<br />

und internationalen Automatisierungsund<br />

Digitalisierungsanbieter und können<br />

sich dennoch innerhalb eines Tages einen<br />

kompletten Marktüberblick verschaffen. So<br />

verzeichnet der Messeveranstalter Mesago<br />

71 % Tagesbesucher auf der Automatisierungsmesse.<br />

7 % der Besucher nehmen für<br />

ihre Technologie-Recherche alle drei Messetage<br />

in Anspruch. Der Anteil internationaler<br />

Besucher lag im vergangenen Jahr bei<br />

27,6 % (18 154 Besucher). 47 546 Besucher<br />

der Vorjahresveranstaltung stammten aus<br />

Deutschland.<br />

Neuer Name: SPS – Smart<br />

Production Solutions<br />

tion Solutions. Der Name der etablierten<br />

Fachmesse hat sich geändert, das bewährte<br />

Konzept und die inhaltliche Ausrichtung<br />

bleiben bestehen und werden fortgeführt.<br />

Der Veranstalter Mesago Messe Frankfurt<br />

GmbH trägt hiermit der digitalen Transformation<br />

der Industrie Rechnung und verspricht<br />

weiterhin Relevanz, Kompetenz und<br />

einen Austausch auf Augenhöhe.<br />

Digitaler Wandel im Mittelpunkt<br />

Die Digitalisierung hat einen großen Einfluss<br />

auf die Automatisierungsbranche.<br />

Zahlreiche Aussteller zeigen aus diesem<br />

Grund vor Ort ihre Lösungsansätze, aber<br />

auch diverse Produkte und Applikationsbeispiele<br />

zur Digitalen Transformation.<br />

Auch IT-Anbieter sind vermehrt auf der SPS<br />

vertreten. Der Charme hierbei ist: IT-Themen<br />

werden stark und fokussiert im Verbund mit<br />

Seit Beginn <strong>2019</strong> trägt die SPS IPC Drives<br />

einen neuen Namen: SPS – Smart Producden<br />

Automatisierern dargeboten. Präsentationen<br />

der Themen wie Big Data, Cloud-<br />

Technologie, 5G und Künstliche Intelligenz<br />

finden oft praxisbezogen in Gemeinschaftsaktionen<br />

und -demos zusammen mit Automatisierungsanbietern<br />

statt. Themenbezogene<br />

Sonderschauflächen und Vorträge auf<br />

den Messeforen tun ihr Übriges zur Darstellung<br />

der Digitalen Transformation in der<br />

fertigenden Industrie.<br />

Von Machine Learning und KI<br />

bis hin zu Industrial Security<br />

Im Rahmen von Guided Tours wird auch in<br />

diesem Jahr Besuchern aus dem In- und<br />

Ausland die Gelegenheit gegeben, in geführten<br />

Touren innovative Aussteller zu<br />

einzelnen Themen zu besuchen. So können<br />

sich die Teilnehmer einen kompakten<br />

Überblick zu den Themen Machine Learning<br />

und Künstliche Intelligenz (KI), Produkt-<br />

und Maschinensimulation, Industrial<br />

Security in der Fertigung, Cloud Ecosysteme<br />

und Predictive Maintenance verschaffen.<br />

Der Fokus der Touren liegt dabei auf echten<br />

Use Cases.<br />

Der im vergangenen Jahr erstmalig<br />

durchgeführte Automation Hackathon fand<br />

großen Anklang. Hier werden im Wettbewerbs-Charakter<br />

nützliche und kreative<br />

Softwarelösungen für die Automatisierungsbranche<br />

programmiert. Aufgrund der<br />

intensiven Planungsvorbereitung wird der<br />

nächste Automation Hackathon in 2020<br />

stattfinden.<br />

12 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


MESSE I SPS <strong>2019</strong><br />

Automation meets IT, AMA,<br />

VDMA und ZVEI informieren<br />

Umfassende Einblicke in spezifische Themen<br />

und die Möglichkeit sich von Anbietern<br />

zu individuellen Anforderungen beraten<br />

zu lassen, erhalten Besucher auf den<br />

Gemeinschaftsständen: „Automation meets<br />

IT“ in Halle 6 und „AMA Zentrum für Sensorik,<br />

Mess- und Prüftechnik“ in Halle 4A.<br />

Die Foren der Verbände VDMA in Halle 5<br />

und ZVEI in Halle 6 sowie die Messeforen in<br />

Halle 3 und 10.1 bieten fachspezifische Vorträge<br />

sowie Podiumsdiskussionen an. Besucher<br />

können sich hier zu branchenaktuellen<br />

Themen informieren und mit<br />

Experten im persönlichen Dialog austauschen.<br />

Weitere Informationen zur Veranstaltung,<br />

Tickets, Reisespecials sowie Tipps<br />

zur Vorbereitung sind auf der Webseite<br />

www.sps-exhibition.com zu finden.<br />

Trendthema 5G im Fokus<br />

Auch in diesem Jahr wird das Thema rund<br />

um die neue Mobilfunktechnologie 5G im<br />

Fokus der Messe stehen. Denn die drahtlose<br />

Kommunikation wird in der Industrie<br />

eine maßgebliche Rolle bei innovativen<br />

Themen wie smarte Produktion, vernetzte<br />

Maschinen, drahtlose Sensorik oder auch<br />

intelligente Mobilität spielen. Bereits im<br />

vergangenen Jahr belegte der Ausstellungsbereich<br />

„Software- und IT in der Fertigung“<br />

neben der Halle 6 auch die Halle 5. Fachbesucher<br />

konnten und können sich auch<br />

in diesem Jahr hier wieder, aber auch auf<br />

der gesamten Messe, u. a. über digitale<br />

Lösungen für die Industrie, Cyber-Security,<br />

Cloud-Dienste und 5G informieren. Beliebte<br />

Anlaufstellen waren in 2018 auch die Gemeinschaftsstände<br />

„Automation meets IT“<br />

und „wireless in automation“, deren<br />

Kernthemen Industrie 4.0 und innovative<br />

Jetzt bewerben: 7. vector award<br />

Energieketten bewegen sich mit hohem Tempo,<br />

führen wildeste Torsionsbewegungen aus oder<br />

finden in den kleinsten Bauräumen Platz.<br />

Und genau nach diesen Anwendungen sucht<br />

die Experten-Jury des vector awards. Bis zum<br />

28. Februar 2020 können sich Entwickler online<br />

bewerben und Texte, Fotos und Videos ihrer<br />

e-Ketten-Anwendungen einreichen. „Beim letzten<br />

vector award vor zwei Jahren haben 187 Teams aus<br />

über 30 Ländern teilgenommen“, sagt Michael Blaß,<br />

Leiter Unternehmensbereich e-Kettensysteme bei<br />

Igus. Informationen unter www.vector-award.de.<br />

Funktechnologien ebenso einen Einfluss<br />

auf die Welt der Automatisierung von morgen<br />

haben.<br />

Trotz angespannter Konjunkturlage sind<br />

sich die Veranstalter sicher: Auch in diesem<br />

Jahr wird die Messe als internationaler<br />

Schauplatz der industriellen Automatisierungsbranche<br />

fungieren und zahlreiche<br />

Fachbesucher nach Nürnberg locken.<br />

Bild: Mesago/Mathias Kutt<br />

www.mesago.com<br />

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01 Die Sicherheitszuhaltung AZM400<br />

verfügt über eine Zuhaltkraft von 10 000 N,<br />

und es gibt sie nun auch mit Bowdenzug<br />

Von sehr klein bis sehr stark<br />

Neue Baureihen und Systeme für die Schutztürüberwachung<br />

Eine Sicherheitszuhaltung hat die<br />

Aufgabe, ein Öffnen der Schutztür<br />

so lange zu verhindern, bis die<br />

gefährliche Maschinenfunktion –<br />

meist eine Nachlaufbewegung –<br />

nicht mehr besteht. Die Schmersal<br />

Gruppe präsentiert auf der SPS <strong>2019</strong><br />

neue Zuhaltungen, die durch<br />

Funktion und Design zusätzliche<br />

Vorteile bieten.<br />

Der Gefahrenbereich von Maschinen<br />

und Anlagen wird häufig durch trennende<br />

Schutzeinrichtungen gesichert, die<br />

den Zugang verhindern und die Maschinenbediener<br />

vor Gefahren schützen sollen.<br />

Der notwendige Zugang zu diesem Bereich<br />

erfolgt im Regelfall durch Schutztüren bzw.<br />

„trennende bewegliche Schutzeinrichtungen“.<br />

Das Öffnen einer solchen Schutztür<br />

oder Schutzeinrichtung muss zu einem<br />

sicheren Zustand der Maschine führen,<br />

sodass Personen den Gefahrenbereich ge-<br />

fahrlos betreten oder in diesen eingreifen<br />

können. Die Sicherheitszuhaltungen von<br />

Schmersal stellen sicher, dass seitlich verschiebbare,<br />

drehbare und abnehmbare<br />

Schutzeinrichtungen wie Gitter, Hauben<br />

oder Türen so lange nicht geöffnet werden<br />

können, bis gefahrbringende Zustände –<br />

z. B. Nachlauf bewegungen von Walzen,<br />

Ketten, Wellen etc. – beendet sind.<br />

Die Schmersal Gruppe hat jetzt ihre umfangreiche<br />

Palette an Sicherheitszuhaltungen<br />

um neue Bauformen erweitert. Ziel bei<br />

den Neuentwicklungen war es, Funktionen<br />

und Design der Zuhaltungen optimal auf<br />

die Anforderungen in unterschiedlichen<br />

Anwendungsbereichen auszurichten.<br />

Schlankes Design – hohe<br />

Codierung<br />

Auf der SPS <strong>2019</strong> präsentiert Schmersal<br />

erstmals die neue Sicherheitszuhaltung<br />

AZM150, die sich durch ein schlankes Design<br />

sowie durch eine Zuhaltekraft von<br />

1 400 N auszeichnet. Aufgrund seines platzsparenden<br />

Designs ist der AZM150 insbesondere<br />

für kleinere Maschinen, aber auch<br />

für Verpackungs- und Werkzeugmaschinen<br />

geeignet. Dabei handelt es sich um eine<br />

elektromechanische Ausführung, die auch<br />

unter wirtschaftlichen Aspekten eine interessante<br />

Lösung darstellt. Gleichzeitig kann<br />

diese Zuhaltung jedoch mit einem hohem<br />

Sicherheitsstandard kombiniert werden:<br />

Die Zuhaltung ist standardmäßig mit einer<br />

niedrigen Codierstufe und optional mit einer<br />

hohen Codierstufe lieferbar. Der Vorteil für<br />

den Anwender: Bei einer hohen Codierung<br />

sind gemäß ISO 14119 weniger zusätzliche<br />

Maßnahmen gegen das Umgehen von Verriegelungseinrichtungen<br />

erforderlich, wie<br />

etwa ein Anbringen außer Reichweite oder<br />

in verdeckter Position. Schmersal ist der<br />

einzige Hersteller, der elektromechanische<br />

Sicherheitsschalter und -zuhaltungen mit<br />

hoher Codierung anbieten kann.<br />

Darüber hinaus ist die neue Sicherheitszuhaltung<br />

AZM150 vielseitig einsetzbar, u. a.<br />

weil sie mit drei unterschiedlichen Betätigern<br />

für verschiedene Anbausituationen<br />

kombiniert werden kann: ein gerader Betätiger<br />

für Schiebetüren, ein gewinkelter<br />

Betätiger für große Drehtüren sowie ein<br />

beweglicher Betätiger für kleinere Drehtüren.<br />

Ein Pluspunkt der Zuhaltung ist der<br />

drehbare Betätigerkopf, der – statt durch<br />

Verschraubung – durch einfaches Aufsetzen<br />

des Deckels arretiert werden kann. Der<br />

14 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


TITEL I SPS <strong>2019</strong><br />

02 Die neue<br />

elektromechanische<br />

Sicherheitszuhaltung<br />

AZM150 zeichnet<br />

sich durch ein<br />

schlankes Design aus<br />

03 Die kleinste<br />

elektronische<br />

Sicherheitszuhaltung<br />

der Welt: AZM40<br />

02 03<br />

drehbare Betätigerkopf mit seinen zwei<br />

Einführschlitzen ermöglicht diverse Montagepositionen<br />

und Anfahrmöglichkeiten.<br />

Eine der kleinsten elektronischen<br />

Sicherheitszuhaltungen<br />

Ebenfalls neu ist die Baureihe AZM40. Die<br />

Sicherheitszuhaltung entspricht den Anforderungen<br />

vieler Anwender, die sich<br />

platzsparende Lösungen wünschen, denn<br />

der Platzbedarf ist in der Produktion ein<br />

entscheidender Kostenfaktor. Mit den Abmessungen<br />

119,5 × 40 × 20 mm ist der<br />

AZM40 die kleinste elektronische Sicherheitszuhaltung<br />

der Welt. Damit ist sie insbesondere<br />

für kleinere Schutztüren und<br />

Klappen geeignet. Dank der 180° Winkelflexibilität<br />

des Betätigers kann dieser<br />

stufenlos zum AZM40 angefahren werden,<br />

sodass die Zuhaltung auch bei Klappen<br />

einsetzbar ist, die nicht im 90°-Winkel<br />

schließen oder bei Klappen, die nach oben<br />

im 45°-Winkel geöffnet werden. Damit trägt<br />

die Winkelflexibilität dazu bei, dass die<br />

Zu haltung auch in beengten und nicht<br />

leicht zugänglichen Bereichen problemlos<br />

verbaut werden kann.<br />

Der Sperrbolzen der Zuhaltung greift<br />

formschlüssig in den Betätiger ein und entwickelt<br />

trotz der kleinen Bauform eine<br />

beachtliche Zuhaltekraft von 2 000 N. Das<br />

ist in der Praxis völlig ausreichend: Ein<br />

(kräftiger) erwachsener Mensch kann<br />

max. 1 300 N aufbringen, wenn er versucht,<br />

eine verschlossene Schutztür zu öffnen.<br />

Auch im Hinblick auf die normativen Empfehlungen<br />

ist der Anwender mit einer Zuhaltekraft<br />

von 2 000 N auf der sicheren Seite<br />

Für schwere Schutztüren<br />

gerüstet<br />

Speziell für schwere Schutztüren und<br />

Werkzeugmaschinen mit schweren Türen<br />

hat Schmersal die Sicherheitszuhaltung<br />

AZM400 (Bild 01) konzipiert. Daher verfügt<br />

sie über eine außerordentlich hohe<br />

Zuhaltekraft von 10 000 N. Sie ist kompakt,<br />

einfach zu installieren und vielseitig verwendbar.<br />

In Kombination mit neuem Zubehör<br />

bietet sie dem Anwender einen noch<br />

höheren Mehrwert. Eine Sperrzange – die<br />

optional auch für den AZM150 geliefert<br />

werden kann – schützt das Bedienpersonal<br />

bei größeren, begehbaren Maschinen und<br />

Anlagen davor, bei Wartungs- und Reparaturarbeiten<br />

irrtümlich eingeschlossen zu<br />

werden. Und für den Fall, dass ein Bediener,<br />

der bspw. Wartungsarbeiten ausführt,<br />

versehentlich in ein Bearbeitungszentrum<br />

oder eine größere Anlage eingeschlossen<br />

wird, gibt es die Zuhaltung AZM400 nun<br />

auch mit Bowdenzug.<br />

Dieses Zubehör kann sich in der Praxis als<br />

sehr nützlich erweisen, denn bei der Auswahl<br />

und Konfiguration von Schutzeinrichtungen<br />

reicht es nicht aus, den Normalbetrieb<br />

der Maschine oder Anlage zu berücksichtigen.<br />

Denn gerade bei der Wartung<br />

und bei der Störungsbeseitigung passieren<br />

überproportional viele Arbeitsunfälle.<br />

Verbesserte Prozesstransparenz<br />

Sicherheitszuhaltungen wie der AZM201 und<br />

der AZM300 – und auch der AZM40 – sind<br />

mit serieller Diagnose künftig erhältlich. Das<br />

„Serielle Diagnose“-Interface wird für die<br />

Übertragung der nicht sicheren Daten bei<br />

einer Reihenschaltung von elektronischen<br />

Sicherheitsschaltgeräten eingesetzt. Sicherheitssensoren<br />

und -zuhaltungen, die mit<br />

SD-Interface ausgestattet sind, können umfangreiche<br />

Diagnosedaten der Einzelgeräte<br />

Durch das Zusammenwirken mit SD-Bus und Safety Fieldbox werden<br />

die neuen Zuhaltungen zu integrierten Sicherheitslösungen<br />

in der Reihenschaltung über das SD-Gateway<br />

und einen Feldbus an eine Steuerung<br />

übertragen. Dazu gehören bspw. Diagnosedaten<br />

oder Fehlermeldungen wie etwa „zu<br />

hohe Temperatur“, „zu niedrige Betriebsspannung“<br />

oder „defekter Betätiger“. So können<br />

Störungen schneller beseitigt werden.<br />

Bei der Sicherheitszuhaltung AZM400 ist<br />

es jetzt in der Kombination mit der neuen<br />

Safety Fieldbox von Schmersal möglich,<br />

mehrere AZM400 in einer Sicherheitskette<br />

an einen Profinet/Profisafe-Knoten anzubinden.<br />

Dank eines zusätzlichen Digital-<br />

Eingangs auf der Safety Fieldbox können<br />

die Diagnosesignale aller angeschlossenen<br />

Sicherheitsschaltgeräte – wie auch des<br />

AZM400 – über diesen Digital-Input zur<br />

Steuerung übertragen werden. Damit stehen<br />

dem Anwender Statusinformationen<br />

zu den Zuhaltungen sowie Fehlermeldungen<br />

zur Auswertung zur Verfügung, bspw.<br />

erhält er bei Türversatz den Hinweis, die<br />

Schutztür neu zu justieren. Damit können<br />

durch Maßnahmen zur vorbeugenden Instandhaltung<br />

Maschinenstillstände vermieden<br />

werden.<br />

So lassen sich im Zusammenwirken mit<br />

dem SD-Bus und der Safety Fieldbox die<br />

neuen Zuhaltungen von Schmersal zu integrierten<br />

Sicherheitslösungen verbinden,<br />

die dem Anwender ein hohes Sicherheitsniveau,<br />

eine verbesserte Prozesstransparenz<br />

und eine höhere Maschinenverfügbarkeit<br />

sowie ein deutliches Einsparungspotenzial<br />

bieten.<br />

Bilder: Schmersal<br />

www.schmersal.de<br />

<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 15


Die piezoresistive<br />

Druckmesstechnik<br />

Stabile und vielseitig einsetzbare Messtechnologie<br />

Die klassische resistive<br />

Druckmessung funktioniert im<br />

einfachsten Fall mit einem<br />

dünnen Metallstreifen, dessen<br />

Widerstandswert sich ändert,<br />

wenn er seine Form ändert.<br />

Ähnlich, jedoch auf Halbleiterbasis,<br />

funktioniert die piezoresistive<br />

Druckmessung. Lesen Sie, warum<br />

sich diese Technologie in der<br />

Druckmesstechnik durchgesetzt hat.<br />

Die piezoresistive Technologie wird oft in<br />

einem Atemzug mit Druckmessung genannt.<br />

Doch was genau ist der piezoresistive<br />

Effekt? Und warum wird diese Technologie<br />

in der Druckmesstechnik angewendet?<br />

Druck als wesentlicher Parameter<br />

in technischen Systemen<br />

Zusammen mit der Temperatur ist der<br />

Druck ein wesentlicher Parameter in vielen<br />

technischen Systemen. Zudem verlangen<br />

zahlreiche industrielle Prozesse nach genau<br />

kontrollierten Druckbedingungen. Daher<br />

ist neben der Temperatur- die Druckmessung<br />

die wichtigste und am häufigsten eingesetzte<br />

Technik zur Überwachung und<br />

Steuerung von Maschinen und Anlagen.<br />

Hierfür stellt der atmosphärische Luftdruck<br />

eine wichtige Umweltgröße dar. Über die<br />

Messung des Schweredrucks der Flüssigkeitssäule<br />

lassen sich z. B. Grundwasserpegel<br />

oder Füllstände ermitteln.<br />

Für die elektronische Druckmessung ist<br />

ein Sensor erforderlich, der den zu messenden<br />

Druck aufnimmt und in ein elektrisches<br />

Signal umwandelt. Bei der resistiven<br />

Druckmessung ist das Herzstück ein elektrischer<br />

Widerstand, dessen Wert sich abhängig<br />

vom zu messenden Druck ändert.<br />

Resistive Druckmessung als<br />

klassische Methode<br />

Die klassische resistive Druckmessung<br />

funktioniert im einfachsten Fall mit einem<br />

dünnen Metallstreifen, dessen Widerstandswert<br />

sich ändert, wenn er seine Form<br />

ändert. Bei Dehnung wird der Streifen länger<br />

und dünner, sodass sein elektrischer<br />

Widerstand steigt; bei Stauchung wird der<br />

Streifen kürzer und sein Querschnitt steigt,<br />

sodass sich sein Widerstand verringert. Um<br />

den zu messenden Druck in eine kontrollierte<br />

mechanische Verformung zu übersetzen,<br />

wird der Dehnungsmessstreifen (DMS)<br />

auf eine elastische Membran aufgebracht.<br />

Normalerweise wird er mit einem Klebstoff<br />

mit der Membran verbunden. Wirkt nun auf<br />

eine Seite dieser Membran ein Druck, verformt<br />

sich diese und führt auf der Membran<br />

zu seiner Stauchung oder Dehnung. Je größer<br />

der Druck ist, desto stärker verformt<br />

sich die Membran. Das Ausmaß der Widerstandsänderung<br />

hängt also direkt vom<br />

Druck ab. Zur genaueren Messung werden<br />

mehrere DMS zu einer Brückenschaltung<br />

zusammengefasst und die Widerstandsänderung<br />

als Spannungssignal erfasst.<br />

Piezoresistive Druckmessung<br />

sorgt für genauere Werte<br />

Das Grundprinzip der piezoresistiven<br />

Druckmessung entspricht im Wesentlichen<br />

dem der resistiven Druckmessung. Auch<br />

hier bewirkt eine Verlängerung oder Verkürzung<br />

eine Änderung des Widerstands.<br />

Zusätzlich verändert die bei Dehnung oder<br />

Stauchung auftretende mechanische Spannung<br />

die elektrische Leitfähigkeit eines<br />

piezoresistiven Materials. Dieser piezoresistive<br />

Effekt beruht auf Verschiebungen<br />

der Atompositionen zueinander, die sich<br />

direkt auf den elektrischen Ladungstransport<br />

auswirken. Die daraus resultierende<br />

Widerstandsänderung kann deutlich größer<br />

ausfallen als jene, die durch reine Verformung<br />

bedingt ist. Typische piezoresistive<br />

Materialien sind Halbleiter, deren elektrische<br />

Leitfähigkeit zwischen der von elektrischen<br />

Leitern und der von Nichtleitern liegt.<br />

Man bezeichnet sie auch als Sensorchips.<br />

Hauchdünne Siliziumscheiben<br />

Grundlage für einen piezoresistiven Sensorchip<br />

sind weniger als einen Millimeter dünne,<br />

kristalline Siliziumscheiben, sogenannte<br />

Wafer. Diese werden dotiert, d. h., in ihre<br />

Oberfläche werden an bestimmten Stellen<br />

Fremdatome eingebracht, die örtlich gezielt<br />

die Leitfähigkeit beeinflussen. Diese dotierten<br />

Gebiete im Silizium bilden die piezoresistiven<br />

Widerstände. In einem nachfolgenden<br />

Dr. Sören Boyn, Sensor-Entwicklung, Keller AG<br />

für Druckmesstechnik, Winterthur, Schweiz<br />

16 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


MESSE I SPS <strong>2019</strong><br />

Isolierter, piezoresistiver Drucksensor für<br />

universelle Anwendungen<br />

Prozessschritt wird der Siliziumwafer örtlich<br />

so abgedünnt, dass Membranen direkt im<br />

Silizium entstehen und die piezoresistiven<br />

Widerstände an bestimmen Positionen liegen.<br />

Wirkt nun auf eine Seite dieser Membran<br />

ein Druck, verformt sich diese und bewirkt so<br />

eine mechanische Spannung in den piezoresistiven<br />

Widerständen. Je nach Position<br />

nimmt der Widerstandswert zu oder ab.<br />

Über die Dicke der verbleibenden Membran<br />

lässt sich die Druckempfindlichkeit des<br />

Sensorchips einstellen. Anschließend wird<br />

die Rückseite des Siliziums noch fest mit<br />

einem Glas verbunden. Dabei entsteht für<br />

Absolutdrucksensoren ein abgeschlossener<br />

Referenzraum unter Vakuum. Für die Messung<br />

eines Relativdrucks enthält das rückseitige<br />

Glas ein Referenzloch. Bei piezoresistiven<br />

Druckmesszellen sind die Mess-<br />

widerstände also im Gegensatz zu DMS in<br />

die Membran integriert. Somit entfällt das<br />

Aufkleben und damit auch die Schwachstelle<br />

dieser Technik: der Klebstoff. Das<br />

ist eine wichtige Voraussetzung für<br />

Alterungs- und Temperaturbeständigkeit<br />

sowie Hysteresefreiheit. Dazu<br />

führt der piezoresistive Effekt zu einer<br />

bis zu 50-fach größeren Widerstandsänderung<br />

als dies mit metallischen<br />

DMS erreicht werden kann.<br />

Warum piezoresistiv in der<br />

Druckmesstechnik?<br />

Aufgrund des großen Ausgangssignals und<br />

der etablierten Herstellungsprozesse hat<br />

sich die piezoresistive Technologie in der<br />

Druckmesstechnik durchgesetzt. Ein weiterer<br />

großer Pluspunkt ist, dass das für die Stabilität<br />

kritische Aufkleben der DMS entfällt.<br />

Das kristalline Silizium des Sensorchips<br />

verformt sich im Betrieb rein elastisch, sodass<br />

auch nach vielen Druckzyklen keine<br />

Ermüdungserscheinungen oder Stabilitätsprobleme<br />

auftreten. Die Sensorchips können<br />

in etablierten Prozessen der elektronischen<br />

Halbleitertechnologie produziert<br />

werden. Die für die Druckmessung relevante<br />

Membran ist in den Sensorchip integriert.<br />

Deshalb können auch kompakte und langzeitstabile<br />

Druckmesszellen hergestellt<br />

werden. Da piezoresistive Druckaufnehmer<br />

keine beweglichen Teile beinhalten, sind<br />

sie robust gegenüber Erschütterungen und<br />

Beschleunigungen. Die wesentlich größere<br />

Änderung des Widerstands in piezoresistiven<br />

Messzellen gegenüber konventionellen<br />

Metall-DMS führt zu einem großen Ausgangssignal<br />

und ermöglicht so eine rauscharme<br />

elektronische Auswertung mit hoher<br />

Auflösung. In Kombination mit analogen<br />

oder digitalen Kompensationslösungen<br />

steht so ein äußerst präzises, temperaturunabhängiges<br />

Drucksignal zur Verfügung.<br />

Die isolierte piezoresistive Druckmesszelle<br />

sticht durch ihre vielseitigen Einsatzmöglichkeiten<br />

hervor: Sie ist mit vielen verschiedenen<br />

Medien kompatibel und deckt<br />

weite Druckbereiche ab. Die gezielte Konstruktion<br />

des Gehäuses erreicht große Flexibilität<br />

für viele industrielle Anwendungen<br />

auch in kritischen Umgebungen. Die Keller AG<br />

für Druckmesstechnik verfügt über das dafür<br />

notwendige Wissen im Entwerfen und<br />

Herstellen von isolierten Messzellen. Dank<br />

45-jähriger Unternehmenserfahrung in der<br />

Die piezoresistive Druckmesszelle ist mit vielen<br />

Medien kompatibel und deckt weite Druckbereiche ab<br />

piezoresistiven Druckmesstechnik kann<br />

das Unternehmen auch Spezialanwendungen<br />

kompetent umsetzen. Die isolierten<br />

piezoresistiven Druckmesszellen der Keller AG<br />

für Druckmesstechnik werden in anspruchsvollen<br />

Industrieanwendungen und in der<br />

Forschung eingesetzt.<br />

Bilder: Aufmacher Shutterstock, Nebenbild Keller AG<br />

www.keller-druck.com


SPS <strong>2019</strong> I MESSE<br />

„Plug-and-Play“-Sensor ohne<br />

weitere Einstellungen bereit<br />

Array-Sensoren erkennen im Reflektorbetrieb<br />

selbst transparente Materialien<br />

Überall dort, wo in Verpackungsprozessen Bahnkanten oder -breiten<br />

mit hoher Präzision zur Prozessregelung und Qualitätssicherung<br />

erkannt werden müssen, bieten sich den Array-Sensoren interessante<br />

und anspruchsvolle Einsatzmöglichkeiten. Die Sensoren erfassen selbst<br />

kleinste Kanten anhand der Grauwertunterschiede im Sichtbereich und<br />

ermöglichen so produkt-, prozess- und zukunftssichere<br />

Automatisierungslösungen.<br />

Mit Funktionen für die Bahnkantensteuerung,<br />

Breiten- und Mittenmessung<br />

und Objektpositionierung löst der<br />

kompakte und bedienfreundliche Array-<br />

Sensor vom Typ AS30 eine Vielzahl anspruchsvoller<br />

Automatisierungsaufgaben –<br />

u. a. in Verpackungsmaschinen. Die Kante<br />

selbst muss dabei gar nicht so deutlich sein,<br />

denn der hochauflösende AS30 erkennt<br />

auch kleinste Grauwert- und Kontrastunterschiede.<br />

Dies gilt selbst für opake oder<br />

Sebastian Berblinger, Product Manager<br />

Registration Sensors, Global Business Center<br />

Presence Detection, Sick AG, Waldkirch<br />

Alles<br />

im Blick<br />

transparente Materialien oder kleinste Objekte<br />

ab 2/10 mm Durchmesser.<br />

Mit zwei Schaltausgängen, einem Analogausgang<br />

und IO-Link ist die neue Produktfamilie<br />

sowohl in der Basisversion Core als<br />

auch der umfangreicher ausgestatteten<br />

Ausführung Prime optimal auf die Integration<br />

in unterschiedlichste Automatisierungsumgebungen<br />

vorbereitet. Entsprechendes<br />

trifft auch auf die mechanische<br />

Maschinenintegration zu: kompakt in der<br />

Bauform, verfügbar für verschiedene Arbeitsabstände<br />

und Sichtfeldbreiten sowie<br />

unterstützt durch passendes Montagezubehör<br />

bietet der Sensor ein hohes Maß<br />

an Einbauflexibilität – auch bei ungünstigen<br />

Platzverhältnissen.<br />

Um den Leistungsanforderungen unterschiedlicher<br />

Applikationen technisch gerecht<br />

zu werden, bietet die Produktfamilie<br />

AS30 zwei Varianten: Core und Prime. Beide<br />

Ausführungen ermöglichen die Wahl zwischen<br />

25 mm Arbeitsabstand bei einem<br />

Sichtfeld von 30 oder 100 mm Arbeitsabstand<br />

mit 50 mm Sichtfeldbreite. Dies<br />

gewährleistet eine flexible, anwendungsgerechte<br />

Sensorauswahl.<br />

Für die zeitsparende und einfache Inbetriebnahme<br />

ist der Sensor als „Plug-and-<br />

Play“-Sensor ohne weitere Einstellungen<br />

einsatzbereit. Ein zusätzliches Kanteneinlernverfahren<br />

erhöht seine Prozesssicherheit<br />

in Grenzbereichen. Darüber<br />

hinaus kann die Konfiguration vom Anwender<br />

auch jederzeit über IO-Link und das<br />

Sick-Engineering-Tool vom Typ Sopas<br />

angepasst werden. Der große Lichtfleck<br />

gewährleistet eine schnelle Ausrichtung<br />

des Sensors auf das Objekt – eine zeitaufwändige<br />

Feinjustage ist aufgrund der<br />

großen Messbereiche nicht erforderlich.<br />

Ebenfalls identisch bei den beiden Varianten<br />

Core und Prime sind zwei Schaltausgänge<br />

und der Analogausgang. Letzterer<br />

versorgt nicht nur die Maschinensteuerung<br />

mit den erforderlichen Regelungsinformationen<br />

im Format 4–20 mA, sondern meldet<br />

auch mit einem 3,5 oder einem 20,5-mA-Signal,<br />

wenn und wo die Kante das Sichtfeld<br />

des Sensors verlässt.<br />

Hohe Wiederholgenauigkeit und<br />

Smart-Task-Fähigkeit<br />

Der AS30 Prime ist der Primus der Produktfamilie<br />

– was sich in verschiedenen Eigenschaften<br />

und Funktionalitäten ausdrückt.<br />

So bietet diese Variante die Möglichkeit,<br />

entweder direkt tastend oder im Reflektorbetrieb<br />

neben opaken auch transparente<br />

Materialien zuverlässig zu detektieren wie<br />

den durchsichtigen Aufreißfaden in Folie<br />

verpackter Tabakprodukte. Die Wiederholgenauigkeit<br />

erreicht dabei 30 µm, sodass<br />

auch anspruchsvolle Prozesse – bis hin zur<br />

hochgenauen Abwicklung von transparenten<br />

oder glänzenden Bahnmaterialien oder<br />

der Rundheitsprüfung von Flaschen – mit<br />

höchster Präzision gesteuert und geregelt<br />

werden können. Funktionstasten sowie das<br />

gut ablesbare TFT-Display des AS30 Prime<br />

vereinfachen die Einstellung am Gerät und<br />

visualisieren wichtige Informationen wie<br />

die Kantenposition, die Prozessqualität,<br />

die Empfindlichkeitseinstellung oder Diagnosedaten<br />

wie Temperaturen oder Betriebsstunden.<br />

Für eine optimale Positionsoder<br />

Breitenüberwachung können zudem<br />

Schaltpunkte individuell erstellt und<br />

konfiguriert werden. Diese und andere<br />

intelligente Edge-Computing-Funktionen<br />

18 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


MESSE I SPS <strong>2019</strong><br />

01 Mit der Funktion „Objektpositionierung“ lässt sich z. B. die Lage<br />

von Papierbögen oder Kartonagen beim Zuführen in eine Maschine<br />

zuverlässig erkennen<br />

02 Der Sensor nutzt eine Lichtzeile, um Kanten anhand von Grauwertunterschieden<br />

zuverlässig zu detektieren – auch bei opaken oder<br />

transparenten Materialien<br />

können sowohl das Kommunikationsals<br />

auch das Automatisierungssystem wirkungsvoll<br />

entlasten.<br />

Voreingestellte Betriebsarten<br />

sorgen für Multifunktionalität<br />

Insgesamt sind vier Modi in den Sensor<br />

integriert. Die Betriebsart „Bahnkantenführung“<br />

detektiert und misst den Kantenlauf<br />

bei der Verarbeitung von Endlosmaterialien<br />

wie Folien, Kartonagen, Papier,<br />

Schlauchbeuteln, Etikettenbahnen oder<br />

Vliesstoffen. Die Erfassung kann dabei sowohl<br />

über die Bahnkante als auch anhand<br />

einer optischen Linie oder Bedruckung auf<br />

dem Material erfolgen. Sollten sich in einer<br />

Aufgabenstellung mehrere Kanten im Sichtfeld<br />

des Sensors befinden, registriert dieser<br />

die absolute Höhe und den Kontrastsprung<br />

der zu überwachenden Kante und blendet<br />

die anderen aus. Dies stellt eine hohe optische<br />

Robustheit sicher.<br />

Interessante Möglichkeiten bietet der AS30<br />

Prime zudem mit der Funktion „Objektpositionierung“:<br />

So lässt sich mithilfe des Array-<br />

Sensors die Lage von z. B. Papierbögen oder<br />

Kartonagen erkennen. Der Anwender hat<br />

dabei die Möglichkeit, über den Analogausgang<br />

des Sensors oder dessen IO-Link-Anbindung<br />

Positionierrampen zum Abbremsen<br />

und Stoppen des Objektes auszugeben.<br />

Darüber hinaus ist es möglich, im Modus<br />

„Breitenmessung“, gleichzeitig zwei Kanten<br />

zu detektieren und dabei ihren Abstand zueinander<br />

zu verifizieren. Ein kontinuierlicher<br />

Materialauftrag, z. B. eine von einem<br />

Leimauftragssystem applizierte Kleberaupe<br />

oder eine Schweißnaht, lässt sich mit höchster<br />

Präzision erkennen, verfolgen und in<br />

ihrer Breite prüfen. Mögliche Auftrags- oder<br />

Prozessfehler lassen sich so frühzeitig identifizieren.<br />

Bei der Funktion „Mittenmessung“<br />

werden ebenfalls zwei Kanten im<br />

Sichtfeld des Sensors erkannt und zugleich<br />

die Mittellinie zwischen diesen berechnet.<br />

AS30 Core: vorgesehen für den<br />

tastenden Betrieb<br />

Die Funktionalitäten des AS30 Core konzentrieren<br />

sich auf die Bahnkantenführung und<br />

die Objektpositionierung bei opaken und<br />

halbtransparenten Materialien. Ausschließlich<br />

vorgesehen für den tastenden Betrieb<br />

auf eine Kante, erreicht der Sensor eine<br />

Wiederholgenauigkeit von 200 µm, wie sie<br />

in zahlreichen verpackungstechnischen Aufgabenstellungen<br />

oft ausreichend sind. Über<br />

seine IO-Link-Anbindung verfügt auch die<br />

Core-Variante über alles, was einen smarten<br />

Sensor ausmacht: besondere Detektionsleistung,<br />

effiziente Kommunikation und Diagnose-Funktionalität.<br />

Ein u. a. abgestuftes<br />

Sensorkonzept stellt optimale Lösungen für<br />

ein breites Applikationsfeld sicher.<br />

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<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 19


Zuverlässig identifizieren<br />

Industrial RFID-Lösung meistert jegliche Herausforderungen<br />

in Abfüll-, Verpackungs- und Förderprozessen<br />

Barcodes sind vielseitig nutzbar,<br />

wenn Güter zu kennzeichnen und<br />

zu identifizieren sind. Das optische<br />

Erkennungs verfahren stößt jedoch<br />

schnell an seine Grenzen, wenn<br />

Etiketten verschmutzen oder<br />

beschädigt werden. Abhilfe schafft<br />

hier der Einsatz einer modernen<br />

Industrial RFID-Lösung.<br />

Die Ferag AG aus Hinwil im Züricher<br />

Oberland zeigt dies anhand einer speziellen<br />

Variante ihres Skyfall-Fördersystems<br />

für das Abfüllen, Sortieren und Verpacken<br />

von Silikon-Kartuschen. Skyfall ist ein besonderes<br />

Fördersystem, welches sich die<br />

Schwerkraft sowie die dritte Dimension zu<br />

Nutzen macht. Über ein einfaches Schienenprofil<br />

mit Rollkörpern werden unterschiedlichste<br />

Artikel bis zu 10 kg von A nach B<br />

gefördert. Mit Leistungen von bis zu sogenannten<br />

12 000 SKUs (stock keeping units)<br />

pro Stunde gehört Skyfall zu den leistungsfähigsten<br />

Materialfluss-Systemen auf dem<br />

Markt. Das Schweizer Familienunternehmen,<br />

spezialisiert auf die Entwicklung und<br />

Herstellung von Förder- und Verarbeitungssystemen,<br />

setzt dabei auf erprobte Industrial<br />

RFID-Technik von Balluff.<br />

Das innovative Fördersystem überwindet<br />

in der Intralogistik längere Wegstrecken<br />

und Höhenunterschiede, verbindet oder<br />

entkoppelt Arbeitsstationen und integriert<br />

auf kleinstem Raum Abfüll-, Kommissionier-<br />

und Verpackungsfunktionen gleichzeitig.<br />

Dabei nutzt das System auf intelligente<br />

Weise die Schwerkraft und bewegt<br />

sich auf Freifallstrecken ohne eigenen Antrieb.<br />

Dies spart Energie und reduziert<br />

die Anzahl der erforderlichen Antriebe.<br />

Dank einer zulässigen Linienführung mit<br />

Streckenradien von 500 mm und Neigungswinkeln<br />

von bis zu 6° benötigt die Anlage<br />

wenig Raum, und so bleibt am Boden viel<br />

Platz für Freiflächen und die Abfüll- und<br />

Verpackungsanlage.<br />

Mit Skyfall den Ausstoß<br />

verdoppeln<br />

Dabei erfüllt die Anlage auch eine besondere<br />

Anforderung des Anwenders: den<br />

bisher bestehenden betriebsbedingten<br />

Flaschenhals zwischen Abfüllstation und<br />

Sammelpackern zu beseitigen. Erreicht<br />

wird dies, indem Skyfall nicht nur für den<br />

Transport der Kartuschen sorgt, sondern<br />

auch als deren Zwischenspeicher arbeitet.<br />

„Auf diese Weise“, so Roberto Fenile, Development<br />

Manager bei Ferag, „können die<br />

voneinander abweichenden Geschwindigkeiten<br />

des Abfüll- und Verpackungsprozesses<br />

ausgeglichen und ein kontinuierlich<br />

hoher Ausstoß der Anlage gewährleistet<br />

werden. Im Vergleich zu einer früheren<br />

Lösung haben wir so die Produktionskapazität<br />

verdoppelt.“<br />

Das Fördersystem arbeitet mit einer Leistung<br />

von 12 000 Kartuschen/h und ist dabei<br />

sehr schnell. Herzstück der in Überkopfbauweise<br />

ausgeführten Anlage ist ein robustes<br />

Schienensystem mit dreidimensionaler<br />

Kinetik und Rollkörpern, den Shuttles. Sie<br />

sind mit den Bausilikon-Kartuschen beladen,<br />

die sich nicht nur äußerlich, sondern<br />

auch in ihren Volumina unterscheiden. Zugeführt<br />

werden die leeren Kartuschen aus<br />

einem Vorratsbunker, um am Ende des Förder-<br />

und Sortierprozesses mit spezifischen<br />

Mengen an Bausilikon befüllt und einem<br />

Dr. Detlef Zienert, Press Relations Manager,<br />

Balluff GmbH, Neuhausen a. d. F.<br />

20 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


MESSE I SPS <strong>2019</strong><br />

Mithilfe RFID erfolgt nicht nur die lückenlose Dokumentation der Abläufe, es werden auch Daten<br />

in Echtzeit zur Steuerung und Automatisierung des kompletten Materialflusses bereitgestellt<br />

Sammelpacker zugeführt zu werden. Die<br />

zuverlässige Identifizierung jedes einzelnen<br />

Shuttles ist für den Prozess ein Muss, und so<br />

hatte sich Ferag für ein Identifikationsverfahren<br />

auf RFID-Basis entschieden. „Es<br />

arbeitet selbst dann noch zuverlässig, wenn<br />

die Datenträger durch Silikonreste verschmutzt<br />

sind“, unterstreicht Rolf Werner,<br />

Vertriebsingenieur bei Balluff.<br />

Die Art des Transportguts ist bei Skyfall<br />

nicht auf die Kartuschen beschränkt, denn<br />

die Adapter der Shuttles lassen sich individuell<br />

konfigurieren und flexibel an die<br />

jeweilige Anwendung anpassen. Außerdem<br />

kann das modular aufgebaute System<br />

jederzeit bei Bedarf mit vorgegebenen<br />

Standard elementen wie Umlaufförderern,<br />

Steig- und Senkförderern, Be- und Entladestationen,<br />

Ein- und Auslaufweichen problemlos<br />

erweitert und an neue Gegebenheiten<br />

angepasst werden.<br />

Mit hoher Taktrate sicher<br />

identifizieren<br />

Die eingesetzte Industrial RFID-Lösung<br />

BIS M von Balluff arbeitet mit einer Frequenz<br />

von 13,56 MHz. „Sie bedient nicht<br />

nur die besonders hohen Anforderungen<br />

hinsichtlich Taktrate und Robustheit, sondern<br />

kann auch in schwieriger metallischer<br />

Umgebung ihre Aufgabe zuverlässig erfüllen“,<br />

erläutert Rolf Werner. In Kombination<br />

mit passiven Datenträgern bietet die HF­<br />

Lösung mittlere Reichweiten von 20 mm.<br />

Damit eignet sich BIS M bestens für die<br />

Teileverfolgung im Nahbereich, Anwendungen<br />

in der Produktionssteuerung oder<br />

zur Rückverfolgung im Qualitätsmanagement.<br />

Bei Ferag ermöglicht das System so<br />

nicht nur eine lückenlose Dokumentation<br />

der Abläufe, sondern liefert auch in Echtzeit<br />

die Daten zur Steuerung und Automatisierung<br />

des kompletten Materialflusses einschließlich<br />

des Abfüll- und Verpackungsprozesses.<br />

Die Art und der momentane Aufenthaltsort<br />

jeder Kartusche sind während<br />

des gesamten Prozesses bekannt. Die Datenverwaltung<br />

erfolgt im zentralen Rechner<br />

der Anlage.<br />

Selbstklebende OnMetal RFID-Tags mit<br />

Abmessungen von 36 × 8 × 5 mm – ähnlich<br />

einem Typenschild – erlauben eine sehr<br />

flache Kennzeichnung der Shuttles. Da die<br />

Datenträger eine fest im Speicher verankerte<br />

Seriennummer tragen, den sogenannten<br />

UID-Code (Unique Identification), können<br />

die Shuttles jederzeit zweifelsfrei erkannt<br />

werden. Die Datenträger entsprechen der<br />

internationalen ISO-Norm 15693 und bieten<br />

auch auf metallischen Untergründen<br />

eine große Lesereichweite von zehn Millimetern.<br />

Das war auch eine der wesentlichen<br />

Anforderungen von Ferag. Somit ist über<br />

den gesamten Materialfluss eine lückenlose<br />

Erfassung der Rollkörper gesichert.<br />

Ausgelesen wird die UID von zylindrischen<br />

M16-Schreib-Leseköpfen BIS0140 des Balluff<br />

Industrial RFID-Systems, die sich an allen<br />

relevanten Stellen der Transport strecke befinden.<br />

Die Datenträger benötigen dabei<br />

keine eigene Stromversorgung, denn sie beziehen<br />

ihre Energie von den Schreib-Lese-<br />

Einheiten. Batterien sind somit unnötig. Elektronik<br />

und Antenne sind im Tag integriert.<br />

Die richtige Lösung finden<br />

„Die große Kunst ist es, das richtige System<br />

und die optimale Kombination von Tag,<br />

Lesekopf und Controller auszuwählen“, so<br />

Roberto Fenile. „Die Größe des Datenträgers<br />

und die Geometrie des Schreib-Lese-<br />

Kopfes spielen eine wichtige Rolle“, erläutert<br />

Willi Brändli. Und er fährt fort: „Das generierte<br />

HF-Feld in der Applikation muss so<br />

groß sein, dass das Tag lange genug im Feld<br />

bleibt, um die Identität auch bei hoher Geschwindigkeit<br />

auslesen zu können. Gleichzeitig<br />

sollte es so klein sein, dass es beim<br />

Er fassungsprozess nicht zu Überlappungen<br />

mit dem folgenden Etikett kommt.“<br />

Roberto Fenile führt weiter aus: „Wir hatten<br />

zuerst versucht, die Lösung mit einem<br />

anderen RFID-Anbieter zu realisieren, was<br />

aber unter diesen komplexen Anforderungen<br />

nicht gelang. Wir haben dann die Systeme<br />

verschiedener Hersteller verglichen<br />

und uns letztendlich für Balluff entschieden,<br />

weil das Unternehmen als Entwickler<br />

und Hersteller seine Produkte bestens kennt<br />

und sich nicht scheut, über die Standardprodukte<br />

hinaus kundenspezifische Varianten<br />

zu entwickeln. Letztendlich konnte das<br />

Projekt sogar mit Standardkomponenten<br />

umgesetzt werden.“<br />

Bilder: Ferag<br />

www.balluff.com<br />

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<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 21<br />

KOMPETENZ, DIE ELEKTRISIERT.


SPS <strong>2019</strong> I MESSE<br />

Den Farbnuancen<br />

auf der Spur<br />

Leistungsstarke Sensoren messen<br />

zuverlässig in der Produktionslinie<br />

In der Herstellung von Kunststoffprodukten spielt die Farbe eine<br />

entscheidende Rolle. Farbtöne müssen daher in verschiedenen<br />

Prozessschritten exakt überwacht werden. Das menschliche Auge<br />

kann diese Aufgabe nicht meistern. Gefordert sind leistungsstarke<br />

Sensoren, die Messungen auf sehr dünnen Folien bis hin zu Kunststoff-<br />

Spritzgussteilen sicher beherrschen.<br />

Im Alltag finden sich zahlreiche Kunststoffprodukte,<br />

ob im Auto, in der Küche oder<br />

im Wohnzimmer. Dabei handelt es sich um<br />

Verpackungsmaterialien, Gebrauchs- oder<br />

komplette Einrichtungsgegenstände. Die<br />

Palette reicht von der Zahnbürste über den<br />

klassischen Dielenboden bis hin zur Frischhaltefolie<br />

und vom Plattenmaterial bis zum<br />

kleinen, speziell nach Kundenwunsch gefertigten<br />

Bauteil. Je nach Produkt müssen<br />

unterschiedliche Qualitätsanforderungen,<br />

Verordnungen und Zertifizierungen beachtet<br />

werden. Ein äußerst wichtiges Qualitätsmerkmal<br />

ist die Farbe, deren Prüfung eine<br />

Herausforderung darstellt und moderne<br />

Sensortechnologie erfordert.<br />

Eine visuelle Farbprüfung der Objekte<br />

durch den Menschen reicht i. d. R. nicht aus.<br />

In der Automobilindustrie wird bspw. ein<br />

Farbabstand Delta-E von < 0,1 gefordert. Die<br />

Wahrnehmungsgrenze beim Menschen liegt<br />

aber je nach Farbe bei einem Delta-E zwischen<br />

0,5 und 1. Während die Genauigkeit<br />

bei der Farbbestimmung durch den Menschen<br />

den natürlichen Gegebenheiten, der<br />

Tagesform und den Lichtverhältnissen<br />

unterliegt, können Farbsensoren feine Farbabgrenzungen<br />

wesentlich schneller und<br />

zuverlässiger detektieren. Ein frühzeitiges<br />

Erkennen fehlerhafter Materialfarben durch<br />

Farbsensoren spart Zeit und Geld, denn<br />

durch das unmittelbare Nachregeln der<br />

Prozessparameter wird unnötiger Ausschuss<br />

auf ein Minimum reduziert.<br />

Warum Farbmessungen nicht<br />

einfach sind<br />

Das Bestimmen, Messen oder Erkennen von<br />

Farben in industriellen Anwendungen ist<br />

eine komplexe Messaufgabe. Denn im Vergleich<br />

zu anderen physikalischen Größen ist<br />

die Definition von Farbe nicht ganz so einfach.<br />

Sie ist vor allem ein individueller, visueller,<br />

durch Licht hervorgerufener Sinneseindruck.<br />

Bei der Farbmessung geht es daher<br />

immer um den Vergleich zwischen der gemessenen<br />

zur eigentlich wahrgenommenen<br />

Farbe durch das menschliche Auge.<br />

Physikalisch gesehen ist Farbe ein reflektiertes<br />

Intensitätsspektrum im sichtbaren<br />

Wellenlängenbereich. Dieses Reflexionsspektrum<br />

ist neben der Farbe des Objekts<br />

abhängig von der Beleuchtung. Für die<br />

Beleuchtung sind verschiedene Lichtquellen<br />

definiert, bspw. Glühlampe, Tageslicht,<br />

Leuchtstofflampen oder kaltweiße LED. Ein<br />

Farbsensor muss in der Lage sein, das reflektierte<br />

Spektrum zu detektieren und sollte dabei<br />

die Funktionsweise des menschlichen<br />

Auges imitieren. Für die Messung wird das<br />

reflektierte Licht in spektrale Anteile zerlegt.<br />

Die einfachste Methode hierzu sind<br />

Filter, die jeweils nur für einen Teil des<br />

Spektrums durchlässig sind. Auf dieser<br />

Methode basieren auch die meisten herkömmlichen<br />

CCD-Kameras, deren Sensor in<br />

grüne, rote und blaue Pixel unterteilt ist. Mit<br />

einem genaueren Prinzip arbeiten Farbsensoren<br />

für industrielle Anwendungen,<br />

Dipl.-Ing. (FH) Joachim Hueber, Produktmanager<br />

Farbsensoren, Micro-Epsilon, Göppingen<br />

22 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


MESSE I SPS <strong>2019</strong><br />

wie die Color Sensor CFO-Serie von Micro-<br />

Epsilon. Die Probe wird mit einer Lichtquelle<br />

beleuchtet – i. d. R. geschieht dies mit<br />

Weißlicht-LED. Das von der Probe reflektierte<br />

Licht trifft auf den Sensor, wo es durch<br />

drei verschiedene Filter auf lichtempfindliche<br />

Sensorelemente trifft. Die Absorptionsspektren<br />

der verwendeten Filter sollten so<br />

gewählt sein, dass sich die Bereiche überlappen.<br />

Die Filter teilen das Licht auf in<br />

lang-, mittel- und kurzwellige Anteile. Die<br />

einzelnen Signale werden dann in Farbwerte<br />

transformiert. Auf diese Weise erhält man<br />

Messwerte, die eine Einordnung der Farbe<br />

entsprechend der Farbwahrnehmung des<br />

menschlichen Auges ermöglichen. Experten<br />

sprechen daher auch von perzeptiven<br />

Farbsensoren oder True-Color-Sensoren.<br />

Farbsortierung mit<br />

True-Color-Farbsensoren<br />

Die Sensoren der Reihe Color Sensor CFO<br />

sind zur Erkennung minimaler Farbabweichungen<br />

konzipiert. Über eine Teach-In-<br />

Funktion kann der Anwender die gewünschte<br />

Farbe einlernen und zusätzlich<br />

eine maximal erlaubte Farbabweichung angeben.<br />

Der Sensor vergleicht im Betrieb die<br />

Farbe der Produkte und signalisiert bspw.<br />

über einen digitalen Ausgang, ob die Farbe<br />

der Probe innerhalb des Toleranzbereichs<br />

liegt. Diese Methode der Farberkennung<br />

wird u. a. in der Kunststoffindustrie bspw.<br />

zur roboter basierten Inline-Sortierung von<br />

Kunststoffkappen oder kunststoffummantelten<br />

Sicherungen verwendet. Der leistungsstarke<br />

True Color Farberkennungssensor<br />

Color Sensor CFO 200 von Micro-Epsilon<br />

arbeitet mit Abtastraten von bis zu 30 kHz,<br />

wodurch eine äußerst schnelle und zuverlässige<br />

Inline-Detektion von bis zu 320 Farben<br />

in 254 Farbgruppen mit höchster Farbgenauigkeit<br />

ermöglicht wird. Die intuitive<br />

Bedienung wird durch das Web interface<br />

möglich. Der Sensor lässt sich überall dort<br />

einsetzen, wo die Erkennung auch geringer<br />

Farbunterschiede notwendig ist.<br />

Vorteile: Farbmesssystem versus<br />

Farbsensor<br />

Mit einem anderen Funktionsprinzip arbeiten<br />

Farbmesssysteme wie das Color Control<br />

ACS 7000 von Micro-Epsilon. Dieses zerlegt<br />

das Spektrum des einfallenden Lichts über<br />

Brechung an einem Gitter in 256 Anteile, die<br />

hinter dem Gitter auf eine CCD-Sensorzeile<br />

abgebildet werden. Damit kann das komplette<br />

sichtbare Spektrum genau mit einer<br />

spektralen Auflösung von 5 nm vermessen<br />

werden. Das Farbmesssystem liefert im Gegensatz<br />

zum Farbsensor nicht nur einen<br />

Vergleich zu Referenzfarben, sondern kann<br />

einzelne Farben eindeutig identifizieren<br />

und als Koordinaten im Farbraum ausgeben.<br />

Möglich werden dadurch auch komplexe<br />

Messaufgaben auf strukturierten,<br />

hochreflektierenden sowie metallisch-glänzenden<br />

Oberflächen, genauso wie Messungen<br />

auf anspruchsvollen Objekten wie<br />

transparente Folien oder Glas.<br />

Transparente Folien stellen hohe<br />

Forderungen an die Farbmessung<br />

Bei der Herstellung transparenter Folien in<br />

Endlosproduktion können sowohl Farbschwankungen<br />

als auch Schlieren auftreten.<br />

Daher muss sichergestellt werden, dass<br />

jeder produzierte Millimeter dieselbe Farbe<br />

hat und sich keine Schlieren auf der Folie<br />

befinden. Da die Folien lichtdurchlässig<br />

sind, wird über einen Transmissionssensor<br />

gemessen. Zur Lösung dieser Aufgabe kann<br />

ebenfalls Color Control ACS 7000 eingesetzt<br />

werden, welches mit dem Transmissions-<br />

Sensorkopf ACS3, bestehend aus einer Sendeund<br />

einer Empfangseinheit, kombiniert<br />

wird. Die Messung erfolgt berührungslos<br />

und traversierend über die gesamte Bandbreite<br />

mit einer Genauigkeit von Delta-E<br />

< 0,1. Dank des Inline-Farbmesssystems<br />

wird die Produktivität um ein Vielfaches gesteigert<br />

und Ausschuss reduziert, da die<br />

Farbprüfung automatisch, kontinuierlich<br />

und zu einem frühen Zeitpunkt im Produktionsprozess<br />

erfolgt.<br />

Auch Kunststoff-Spritzgussteile<br />

sind kein einfaches Unterfangen<br />

Das System Color Control ACS 7000 ermöglicht<br />

eine hundertprozentige und automatische<br />

Inline-Kontrolle von Spritzgussteilen.<br />

Früher war eine exakte Farbbestimmung<br />

wegen der Thermochromie, der Farbänderung<br />

des Bauteils bei unterschiedlichen<br />

Temperaturen, nur am abgekühlten Bauteil<br />

möglich. Das System mit seiner hohen Genauigkeit<br />

detektiert die Farbe bereits direkt<br />

und ohne Zeitverlust in der Produktionslinie,<br />

obwohl der Effekt der Thermochromie<br />

gerade bei roten Farbstoffen ausgeprägt ist.<br />

Komplexe Messtechik, komfortable<br />

Handhabung<br />

Trotz der eher komplexen Materie „Farbmessung“<br />

sind die Sensoren und Farbmesssysteme<br />

von Micro-Epsilon einfach<br />

in der Handhabung. Es sind Teach-In-<br />

Tasten zum Einlernen der Farben vorhanden,<br />

LED am Farbsensor und am Messsystem<br />

signalisieren die Betriebszustände.<br />

In den meisten Fällen geschieht die Konfiguration<br />

über das integrierte Webinterface.<br />

Hier lassen sich einfach alle Einstellungen<br />

für eine perfekte Farberkennung oder<br />

-messung vornehmen.<br />

Bilder: Micro-Epsilon<br />

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SPS <strong>2019</strong> I INTERVIEW<br />

Fit für die Zukunft<br />

„Kommunikationsfähigkeit wird zum Kernbestandteil moderner Stromversorgungen“<br />

01 Jürgen Pfeifer<br />

ist IoT & Cloud<br />

Partnermanager/<br />

Industry Manager<br />

Factory Automation<br />

bei Wago in Minden<br />

02 Klaus Böhmer<br />

ist Wago Sales Director<br />

International/Head of<br />

Business Unit Interface<br />

Electronics bei Wago<br />

in Minden<br />

Die Anforderungen im<br />

Schaltschrankbau steigen<br />

kontinuierlich: alles soll kleiner,<br />

kompakter, leistungsfähiger<br />

und flexibler werden. Doch wie<br />

sieht eine moderne<br />

Stromversorgung 4.0 aus? Wie<br />

begegnen Systemintegratoren<br />

dieser Entwicklung? Ein<br />

Interview schafft Klarheit.<br />

Unsere Arbeitswelt verändert sich ständig.<br />

Ursachen dafür gibt es viele, eine<br />

davon: die fortschreitende Digitalisierung,<br />

die alle Bereiche nachhaltig beeinflusst.<br />

Eine Branche, die das besonders spürt, ist<br />

der Maschinen- und Anlagenbau. Für jedes<br />

Unternehmen bieten Digitalisierung und<br />

Vernetzung große Chancen und die Möglichkeit,<br />

neue Geschäftsmodelle zu integrieren.<br />

Aber was bedeutet es, wenn Produktionsprozesse<br />

immer weiter digitalisiert<br />

werden? Und welche Anforderungen müssen<br />

moderne Stromversorgungen im Zeitalter<br />

von Industrie 4.0 hinsichtlich der<br />

Kommunikation und Datenbereitstellung<br />

erfüllen? – wir haben nachgefragt bei Klaus<br />

Böhmer, Wago Sales Director International/Head<br />

of Business Unit Interface Electronics<br />

und Jürgen Pfeifer, IoT & Cloud<br />

Partnermanager/Industry Manager Factory<br />

Automation bei Wago.<br />

Digitalisierung ist Bestandteil unserer<br />

modernen Welt. Alles wird zunehmend<br />

vernetzter sein. Herr Böhmer, welche<br />

Auswirkungen hat das auf die Kommunikationsfähigkeit<br />

von Stromversorgungen?<br />

Klaus Böhmer: Daten müssen erst<br />

generiert werden, was primär über<br />

Sensoren erfolgt. Diese überwachen<br />

Maschinenzustände und Prozesse. Für die<br />

Automatisierungslandschaft essentielle<br />

Komponenten wie Stromversorgungen<br />

sind normalerweise nicht mitein bezogen.<br />

Dabei sind neben Parametern und Zustandsdaten<br />

auch die Verbrauchsdaten der<br />

Komponenten von wichtiger Bedeutung.<br />

Im zeitlichen Kontext lassen sich Normalverhalten<br />

und Abweichungen feststellen<br />

sowie Maßnahmen ableiten. Kommunikationsfähigkeit<br />

wird also zum Kernbestandteil<br />

moderner Stromversorgungen.<br />

24 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


Ready for Industrie 4.0<br />

Kurz und prägnant: Erklären Sie uns, warum<br />

die Stromversorgung Pro 2 schon heute fit<br />

fürs digitale Zeitalter ist.<br />

Jürgen Pfeifer: Das optional steckbare<br />

Kommunikationsinterface, ausgeführt zum<br />

Beispiel als IO-Link-Schnittstelle, und die<br />

Konfigurations- und Diagnosemöglichkeiten<br />

der Stromversorgung Pro 2 bringen den<br />

Anwender schon heute einen Schritt weiter<br />

in das digitale Zeitalter.<br />

Herr Böhmer, sehen Sie das ähnlich?<br />

Klaus Böhmer: Ja, absolut! Digitalisierung<br />

ist erst dann konsequent umgesetzt, wenn<br />

meine Automatisierungslandschaft aus -<br />

reichend Daten liefert, um quasi ein<br />

virtuelles Abbild errichten zu können. Dazu<br />

liefern unsere Pro-2-Stromversorgungen nun<br />

einen wertvollen Beitrag. Neben den zahl -<br />

reichen konfigurierbaren Optionen, die das<br />

Verhalten der Stromversorgungen in<br />

bestimmten Situationen bestimmen,<br />

erlauben die permanent ermittelten Daten,<br />

Warn- und Fehler meldungen zu generieren,<br />

um Schäden abzuwenden zum Beispiel<br />

durch das Auslösen der eingebauten elektronischen<br />

Sicherung oder über Top- oder<br />

PowerBoost schnell auf kurzzeitige Last -<br />

änderungen zu reagieren. Diese Vorgänge<br />

beschreiben den Zustand des angeschlossenen<br />

Stromkreises und dessen Verbraucher.<br />

Ohne Kommunikation bleibt dem Anwender<br />

diese Welt verschlossen – wäre doch ein<br />

Jammer!<br />

Für jedes Unternehmen bieten Digitalisierung<br />

und Vernetzung große Chancen. Wie<br />

kann die Wago Stromversorgung Pro 2<br />

einen Wettbewerbsvorteil bringen?<br />

Kaus Böhmer: Mit den gerade beschriebenen<br />

Möglichkeiten kann der Anwender sofort und<br />

zielgerichtet reagieren, wenn ein Normal-<br />

zustand verlassen wird. Dies kann enorme<br />

Kosten sparen, da Stillstandzeiten minimiert<br />

oder im besten Fall sogar ganz<br />

vermieden werden können. Vorbeugend<br />

lassen sich Wartungen einleiten – ein<br />

Gewinn an Effizienz und damit kostenund<br />

ressourcenschonend. Da unser<br />

Kommunikationsmodul aufsteckbar ist,<br />

sind dieselben Stromversorgungen für<br />

unterschiedliche Feldbusprotokolle zu<br />

ertüchtigen. Unseren Grundansatz<br />

#openandeasy, welcher für unsere<br />

Steuerungen gilt, haben wir so auf unsere<br />

Stromversorgungen übertragen.<br />

Welche konkreten Herausforderungen<br />

sehen Sie zukünftig für moderne<br />

Stromversorgungen hinsichtlich ihrer<br />

Kommunikationsfähigkeit?<br />

Jürgen Pfeifer: Die Herausforderungen<br />

sind vielfältig und bestehen unter anderem<br />

darin, die SPS von Daten zu entlasten, die<br />

nicht unmittelbar für die Funktion der<br />

Anwendung benötigt werden. Des Weiteren<br />

ist es eine Herausforderung, die Daten auch<br />

mit Bezug auf die Anwendung interpretieren<br />

zu können. Hier können wir mit einem<br />

IoT-Partnernetzwerk und Experten für<br />

Analytics bei Bedarf unterstützen.<br />

Klaus Böhmer: Die Vorteile, welche sich<br />

aus der Kommunikationsfähigkeit ergeben<br />

sind offensichtlich. Unsere Kunden und wir<br />

selbst haben sehr viele Ideen, was noch alles<br />

mit solch intelligenten Stromversorgungen<br />

realisiert werden kann. Eine Spielwiese an<br />

Möglichkeiten, wobei die Herausforderung<br />

darin besteht, die richtigen Prioritäten zu<br />

setzen. Ich betrachte dies als angenehme<br />

Herausforderungen!<br />

Bilder: Schmuckbild stock.adobe.com, sonstige Wago<br />

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der Verbraucher<br />

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Schon heute fit fürs IoT<br />

Das Einsatzgebiet der Stromversorgung Pro 2 richtet sich an<br />

Applikationen mit großem Leistungsbedarf. Der Wettbewerbsvorteil<br />

liegt im aktiven Einbinden der Stromversorgungen<br />

in die Steuerungsumgebung oder alternativ direkt parallel<br />

in die Analytics und ermöglicht damit ein permanentes<br />

Monitoring aktueller Lastzustände. Die jederzeit durch die<br />

Steuerung abrufbaren Zustandsdaten machen ein manuelles<br />

Überprüfen der Ausgangsspannung überflüssig und erlauben<br />

die rechtzeitige Wartung der Stromversorgung sowie aller<br />

angeschlossenen Verbraucher. Kommunika tionsfähigkeit wird<br />

also zu einem Kernbestandteil moderner Stromversorgungen.<br />

Besuchen Sie uns auf der<br />

SPS Nürnberg<br />

vom 26.–28. November <strong>2019</strong><br />

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SPS <strong>2019</strong> I MESSE<br />

Flexibel auf allen Ebenen<br />

Richtungsweisend: Roboter und Automatisierungssystem verschmelzen zu einer Einheit<br />

Roboter und Automatisierung sind auch heute noch häufig<br />

getrennte Welten. Die Forderung nach flexibler Fertigung fordert<br />

allerdings Anlagen- und Maschinenbauer auf, umzudenken und gewohnte<br />

Pfade zu verlassen. Eine Möglichkeit den Herausforderungen von morgen<br />

zu begegnen, zeigte B&R auf seiner Pressekonferenz im Oktober.<br />

ährend Roboter in großen Produktionsstraßen<br />

in der Automobilindus trie<br />

W<br />

seit Jahrzehnten zum Alltag gehören, sind sie<br />

als integraler Bestandteil von Maschinen<br />

bisher nur in Einzelfällen anzutreffen. Der<br />

Grund liegt darin, dass Roboter üblicherweise<br />

bei der Programmierung viel Aufwand<br />

erfordern und schwierig in eine Maschinenautomatisierung<br />

zu integrieren sind.<br />

Aus zwei Welten<br />

Innovative Maschinenbauer haben vor einigen<br />

Jahren begonnen, ihre Maschinen flexibler<br />

zu machen, indem sie Roboter direkt in<br />

den Maschinenprozess integrieren. Der Aufwand<br />

ist jedoch hoch und die erreichbare<br />

Synchronisierung nicht befriedigend. „Ein<br />

Roboter ist ein komplett eigenständiges System“,<br />

erklärt Sebastian Brandstetter, Produktmanager<br />

für integrierte Robotik bei B&R, das<br />

Problem. Es gibt eine eigene Steuerung und<br />

einen eigenen Schaltschrank. Engineering,<br />

Diagnose und Wartung laufen über eigenständige<br />

Systeme. Die Kommunikation mit<br />

der Maschinensteuerung erfolgt über eine<br />

Schnittstelle – häufig sogar hartverdrahtet.<br />

Die Konsequenz liegt auf der Hand: Eine<br />

sinnvolle Integration der Robotik<br />

in eine Maschine ist nur<br />

möglich, wenn diese beiden<br />

Systeme zu einem verschmelzen.<br />

„Wir müssen eine gemeinsame<br />

und einheitliche<br />

Architektur haben“, bringt es<br />

Brandstetter auf den Punkt.<br />

Eine wahre Symbiose<br />

„Wir bieten ABB-Roboter als<br />

integralen Bestandteil unseres<br />

Automatisierungssystems<br />

an“, erklärt Brandstetter. Die Roboter verhalten<br />

sich beim Engineering und im Betrieb<br />

genauso wie jede andere Automatisierungskomponente<br />

von B&R. „Für den Maschinenentwickler<br />

macht es keinen Unterschied, ob<br />

er eine Einzel-Achse oder einen Roboter in<br />

seine Maschine implementiert – die Tools,<br />

die Engineeringumgebung und der Ansprechpartner<br />

bei B&R sind die gleichen.“<br />

Deutlich verkürztes Engineering<br />

Durch die Integration entfällt die Notwendigkeit<br />

für eine eigenständige Robotersteuerung,<br />

einen eigenen Schaltschrank und einen<br />

Spezialisten, der eine spezifische Robotiksprache<br />

beherrscht. Dem Anwender stehen<br />

Für den Maschinenentwickler<br />

macht es in Zukunft keinen<br />

Unterschied, ob er eine Einzel-<br />

Achse oder einen Roboter in<br />

seine Maschine implementiert.<br />

Sebastian Brandstetter, Produktmanager<br />

für integrierte Robotik bei B&R<br />

26 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


Unerreichte Präzision bei der Synchronisierung<br />

von Robotik und Maschinensteuerung<br />

B&R, Teil des ABB-Geschäftsbereichs Robotics & Discrete Automation hat die<br />

Integration von ABB-Robotern in sein Automatisierungsportfolio bekanntgegeben.<br />

Die Verschmelzung von Robotik und Maschinensteuerung ermöglicht eine bisher<br />

unerreichte Flexibilität und Präzision in der Fertigung. Losgröße 1 und individualisierte<br />

Massenproduktion lassen sich einfach umsetzen. Eine große Auswahl an<br />

Knickarm-, Scara-, Delta- und Palettierroboter in unterschiedlichen Größen und mit<br />

unterschiedlichen Nutzlasten stehen zur Verfügung.<br />

sämtliche Methoden zur Verfügung, die er<br />

von der Maschinenprogrammierung kennt,<br />

z. B. Kontaktplan, Strukturierter Text und<br />

C/C++.<br />

Um die Integration von ABB-Robotern in<br />

die Maschinenautomatisierung weiter zu erleichtern,<br />

stellt B&R zudem vorkonfigurierte<br />

Softwarebausteine zur Verfügung. Mit diesen<br />

lassen sich Robotikapplikationen sehr<br />

einfach erstellen: Mapp Robotics umfasst<br />

neben Standardfunktionen zur Steuerung<br />

und Inbetriebnahme auch fortgeschrittene<br />

Funktionen wie Feed Forward, Kompressor<br />

und Arbeitsbereichsüberwachung. So kann<br />

der Anwender komplexe und hochdynamische<br />

Applikationen umsetzen, ohne zahllose<br />

Zeilen Code zu schreiben. Die Entwicklungszeit<br />

wird deutlich verkürzt.<br />

Exakte Synchronisierung<br />

„Das einfachere Handling einer Robotikapplikation<br />

ist ein entscheidender Vorteil<br />

der Verschmelzung von Roboter und Maschine“,<br />

sagt Brandstetter. „Ganz wesentlich<br />

ist jedoch auch die Möglichkeit, Roboter<br />

und restliche Maschinen mit einer bisher<br />

unerreichten Präzision zu synchronisieren.“<br />

Das wird möglich, da es weder getrennte<br />

Hardware noch ein getrenntes Netzwerk<br />

noch getrennte Applikationen gibt.<br />

Die Tatsache, dass sämtliche Achsen und<br />

Sensoren in einem gemeinsamen Netzwerk<br />

kommunizieren, erhöht die Genauigkeit auf<br />

bisher unvorstellbar kurze Zeiträume im<br />

Mikrosekundenbereich. „Dadurch eröffnen<br />

sich völlig neue Möglichkeiten“, schwärmt<br />

Brandstetter.<br />

Gleichzeitige Bearbeitung<br />

Während es bisher üblich war, dass ein Werkstück<br />

– z. B. auf einem Werkstücktisch – in<br />

Position gebracht wurde und erst nach dem<br />

Stillstand des Tisches der Roboter mit der<br />

Bearbeitung begonnen hat, sind nun ganz<br />

andere Vorgehensweisen möglich: Roboter<br />

und Werkstücktisch können sich während<br />

der Bearbeitung bewegen. Die Maschinenapplikation<br />

kann automatisch die optimalen<br />

Bewegungsprofile errechnen, wodurch die<br />

Bearbeitungszeit wesentlich verkürzt werden<br />

kann. Die Produktivität steigt.<br />

„Das gleiche Prinzip gilt natürlich, wenn<br />

ein ABB-Roboter mit einem Track-System<br />

wie Acopo-Strak kombiniert wird“, ergänzt<br />

Brandstetter. Der Roboter bearbeitet ein<br />

Werkstück, während es sich in hohem Tempo<br />

auf dem Track bewegt. Der Track ist einfach<br />

nur eine zusätzliche Achse, die bei der Berechnung<br />

des Bewegungsprofiles mit einbezogen<br />

wird.<br />

Synchronisierung mit Sensoren<br />

Auch die Synchronisierung zwischen Sensoren<br />

und Roboterbewegung wird einfacher.<br />

So kann das Ergebnis einer Qualitätsüberprüfung<br />

mit einer Vision-Kamera von B&R<br />

in weniger als einer Millisekunde in einen<br />

Steuerungsbefehl für den ABB-Roboter umgesetzt<br />

werden. Dieser entfernt gegebenenfalls<br />

ein fehlerhaftes Werkstück aus dem Produktionsprozess<br />

– ohne manuellen Eingriff<br />

oder Verlangsamung des Prozesses. „Dieses<br />

Vorgehen kann die Produktivität einer Maschine<br />

deutlich erhöhen“, sagt Brandstetter.<br />

Selbstverständlich stehen auch die umfassenden<br />

Simulationsmöglichkeiten des<br />

B&R-Systems für die Robotik zur Verfügung.<br />

So kann der Anwender den kompletten Bewegungsablauf<br />

einer Maschine inklusive<br />

Robotik anhand eines Digitalen Zwillings<br />

simulieren und optimieren, bevor die Maschine<br />

überhaupt gebaut wurde. Entwicklungsdauer<br />

und -kosten sinken.<br />

Bilder: B&R<br />

www.br-automation.com


SPS <strong>2019</strong> I MESSE<br />

Tolle Tülle<br />

Flexible Kabeldurchführung mit großem Klemm- und Dichtbereich vereinfacht Montageprozess<br />

Überall, wo eine sichere Verbindung von Maschinen und Anlagen<br />

gefordert wird, kommen Kabeldurchführungen zum Einsatz. Dabei sollte<br />

das Einführen und Positionieren der Leitung so unkompliziert wie möglich<br />

erfolgen. Ein Hersteller von Kabelmanagement-Systemen reagiert darauf<br />

mit flexiblen Kabeldurchführungstüllen, die sich zur Einführung von<br />

Leitungen mit einem großen Dichtbereich eignen. Bedingt durch die<br />

flexible Ausführung der Pyramide wird der Montageprozess vereinfacht.<br />

In der Regel ist für die Versorgungsleitung<br />

ein örtliches Elektrounternehmen zuständig.<br />

Welche Größe die Kabeldurchführung<br />

haben muss, wird oft erst bei der Montage<br />

vor Ort entschieden, da dies vom Kabeldurchmesser<br />

abhängt. Die eingeplante Kabeldurchführung<br />

oder Kabelverschraubung<br />

ist daher oft zu groß oder zu klein und somit<br />

nicht passrecht. Herkömmliche Kabeldurchführungen<br />

lassen wenig bis keinen Bewegungsspielraum<br />

zu. Dieser Umstand lässt es<br />

für den Monteur, der die Maschine anschließen<br />

muss, regelmäßig zur Qual werden, starre<br />

Kabel durch eine exakt positionierte Kabelverschraubung<br />

hindurchzuführen.<br />

Stephan Buchner, Marketing Manager,<br />

Icotek GmbH, Eschach<br />

Großer Spielraum beim<br />

Einführen der Leitung<br />

Icotek, Entwickler und Hersteller verschiedenster<br />

Kabelmanagement-Systeme, hat deshalb<br />

flexible Kabeleinführungen entwickelt.<br />

Hier hat der Mechaniker die Freiheit, eine<br />

Kabeleinführung mit großem Klemm- und<br />

Dichtbereich vorzusehen und somit jedwede<br />

Montageprobleme vor Ort zu vermeiden. Mit<br />

nur sieben unterschiedlichen Baugrößen der<br />

Kabeldurchführungstülle KEL-DPF, führt<br />

man Leitungen mit einem Durchmesser von<br />

3 bis 70 mm zuverlässig ein.<br />

Bei der Größe M63, als Beispiel, erstreckt<br />

sich der Klemm- und Dichtbereich von 27<br />

bis 50 mm Kabeldurchmesser. Die Kabeltülle<br />

besteht aus einem Polyamidkorpus<br />

mit metrischem Gewinde, der mit einer<br />

pyramidenförmigen Tülle aus Elastomer<br />

umspritzt wird. Die flexible Pyramide bietet<br />

dem Monteur beim Einführen der Leitung<br />

einen großen Spielraum. Auch wenn eine<br />

unflexible Leitung im Bogen in die Maschine<br />

oder in den Schaltschrankboden eingeführt<br />

werden muss, passt sich die Tülle der Biegung<br />

des Kabels an und dichtet es mit der<br />

Schutzart IP65, IP66, IP67 und IP68 als auch<br />

Type 4x (Nema 4X) ab.<br />

Die Tülle kann vor Ort entsprechend den<br />

Anforderungen abgeschnitten und bedarfsgemäß<br />

gekürzt werden. Eine Skalierung an<br />

der Oberfläche der Pyramide dient hierbei<br />

als Orientierungshilfe. Als Praxisempfehlung<br />

gilt der tatsächliche Kabeldurchmesser<br />

abzüglich ca. 20 %. An dieser Stelle wird die<br />

Pyramide abgeschnitten und das Kabel ist<br />

nun durchführbar. Erhältlich ist diese Kabeleinführungstülle<br />

in den metrischen Größen<br />

M25, M32, M40, M50, 63, M75 und M85. Für<br />

die Größen M75 und M85 bietet der Hersteller<br />

passendes Montagewerkzeug zum Festziehen<br />

der Kunststoff-Gegenmutter, an.<br />

Kabeldurchführungstüllen für<br />

Leitungen bis 115 mm<br />

Für noch größere Leitungen oder Wellschläuche,<br />

vor allem zur Einführung von<br />

Versorgungsleitungen in Schaltschränken,<br />

hat der Hersteller die Kabeldurchführungstülle<br />

vom Typ KEL-Ultra Flex entwickelt. Sie<br />

28 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


MESSE I SPS <strong>2019</strong><br />

01<br />

01 Diese Kabeldurchführungstülle ist für größere Leitungen<br />

oder Wellschläuche mit einem Durchmesser<br />

von 25 bis 115 mm ausgelegt<br />

02 Muss ein mit Kabelschuh bestückter Kupferleiter<br />

eingeführt und abgedichtet werden, so wird dieser durch<br />

die pyramidenförmige KEL-DPF-Tülle hindurch geschoben<br />

wird für Leitungen mit einem Durchmesser<br />

von 25 bis 115 mm eingesetzt. Bei größeren<br />

Kabelquerschnitten ist es meist so, dass die<br />

Leitungen kaum bis gar nicht versetzt oder<br />

bewegt werden können. Die Kabelverschraubung<br />

muss daher exakt positioniert<br />

werden, andernfalls stellt sich das Anschließen<br />

vor Ort als äußerst komplex dar. Hier<br />

verfügt die Kabeldurchführungstülle über<br />

Spielraum und das Einführen der Leitung<br />

artet somit nicht zum Gewaltakt aus.<br />

Die Tüllen sind hochflexibel, und bewirken<br />

somit eine hohe Dichtigkeit (bis IP68).<br />

02<br />

Zudem ist die Einführung der Leitungen<br />

einfach. Die Tülle lässt sich, dem Kabeldurchmesser<br />

entsprechend, anpassen. Die<br />

Schutzart IP68 und Nema 4X ist zertifiziert.<br />

Die spezielle Geometrie der Kabeleinführung<br />

fängt auch mechanische Kräfte auf,<br />

ohne dass die Schutzart darunter leidet.<br />

Schräges Einfahren unflexibler<br />

Leitungen möglich<br />

Mit einem Presskabelschuh oder Rohrkabelschuh<br />

verpresste Kupferleiter in Gehäuse/Schaltschränke<br />

einführen und abdichten<br />

kann zu einer Herausforderung<br />

werden. Bei einer alternativen Kabelverschraubung<br />

ist ein definierter Klemmbereich<br />

vorgegeben, um den Kupferleiter<br />

abzudichten. Der Kabelschuh baut jedoch<br />

größer als der Kupferleiter und befindet<br />

sich oft oberhalb des angegebenen Klemmbereiches<br />

der Kabelverschraubung, welche<br />

den Kupferleiter abdichten soll.<br />

Muss ein mit Kabelschuh bestückter<br />

Kupferleiter eingeführt und abgedichtet<br />

werden, so wird dieser durch die pyramidenförmige<br />

KEL-DPF-Tülle hindurch geschoben.<br />

Die Pyramide dehnt sich so weit,<br />

dass der Kabelschuh hindurch passt und<br />

der isolierte Kupferleiter selbst abgedichtet<br />

wird obwohl dieser kleiner ist als der Kabelschuh.<br />

Die Befestigung der Kabeldurchführungstülle<br />

selbst geschieht mithilfe einer<br />

Sechskantmutter. Die aus Elastomer bestehende<br />

Pyramidentülle ist so konzipiert, dass<br />

Leitungen auch schräg eingeführt werden<br />

können, ohne dass die Dichtigkeit darunter<br />

leidet. Die Pyramide passt sich auch hier der<br />

Biegung der Leitung weit möglichst an.<br />

Die KEL-DPF ist gemäß IP66, IP67 und<br />

IP68 als auch nach Type Rating Type 12<br />

und Type 4X zertifiziert. Weitere Zertifizierungen<br />

wie Ecolab, Atex und EN45545-2<br />

(Schienenverkehrstechnik) ermöglichen<br />

vielfältige Einsatzmöglichkeiten.<br />

Bilder: Icotek<br />

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Enabler für Industrie-4.0-Konzepte<br />

Das Namur-Prinzip NOA im Engineering schafft die Voraussetzung für digitalisierte Prozesse<br />

Datenbasierte Services wie Predictive Maintenance werden in Zukunft<br />

immer bedeutender. Doch viele Prozesse, die auf Daten beruhen, sind<br />

noch reine Theorie. Aucotec hat zusammen mit der Uni Magdeburg<br />

gezeigt, wie eine Anlage mit ihrem digitalen Zwilling kommunizieren<br />

kann. Voraussetzungen sind ein Disziplin-übergreifendes Datenmodell<br />

und ein universeller Sprachstandard.<br />

Technologiebasierte Geschäftsmodelle<br />

sind immer noch State-of-the-art. In<br />

Zukunft werden sie jedoch abnehmen und<br />

durch digitale Services substituiert. Heute<br />

halten digitale Plattformen Einzug in Unternehmensprozesse<br />

und ermöglichen ein<br />

umfassendes Management von der Entwicklung<br />

und Konstruktion über das Bestellwesen<br />

bis hin zur Fertigung und Logistik.<br />

Die digitale Transformation und damit<br />

die Vernetzung von Prozessen und Objekten<br />

kann für Industrieunternehmen zum entscheidenden<br />

Wettbewerbsvorteil werden.<br />

Johanna Kiesel, Pressereferentin, Aucotec AG,<br />

Hannover<br />

Aktuelle Anlagendaten sind<br />

zwingend<br />

Um datenbasierte Plattformen auch im<br />

Engineering weiter ausbauen und nutzen<br />

zu können, sind aktuelle Daten und Echtzeit-Kommunikation<br />

das A und O. Betrachten<br />

wir Services wie Predictive Maintenance<br />

oder Full-Service-Geschäftsmodelle, bei<br />

denen das Produkt z. B. nicht mehr der<br />

Kompressor ist, sondern die verfügbare<br />

Druckluft, Stichwort Energieeffizienz. Derartige<br />

Webservices sind nur mit verlässlichen<br />

Daten sowie mit deren Erreich- und Auswertbarkeit<br />

möglich. Die meisten Anlagen,<br />

die aktuell betrieben werden, stammen jedoch<br />

noch aus dem 20. Jahrhundert und<br />

wurden seitdem vielfach um- und ausgebaut.<br />

Entsprechend veraltet sehen viele Do-<br />

kumentationen aus. Wo aber kommen die<br />

aktuellen Anlagendaten und Informationen<br />

her, die solche Services möglich machen?<br />

Digital ist nicht genug<br />

Voraussetzung für die IoT-gerechte Nutzung<br />

der aktuellen Engineeringdaten ist<br />

immer, dass sie in einem zentralen Datenmodell<br />

„24/7“ verfügbar sind. Nicht in<br />

Containern von Datenmanagementsystemen,<br />

nicht in Files verschiedener, Disziplinspezifischer<br />

Engineeringtools und auch<br />

nicht als pdf-Dateien, geschweige denn als<br />

Papierplan. So wie ein Navigationsgerät<br />

nichts mit einem Stadtplan in Form einer<br />

pdf-Datei anzufangen weiß. Denn es liefert<br />

weder Informationen über Einbahnstraßen<br />

noch über Verkehrsbehinderungen oder<br />

sonstige Ereignisse.<br />

Und genauso müssen auch Engineeringdaten<br />

separat „anfassbar“ und interpretierbar<br />

sein, und zwar disziplinübergreifend.<br />

Denn die Darstellung einer Pumpe in einem<br />

P&ID (Piping & Instrumentation Diagram)<br />

ist ohne dazugehörige Loops und ohne<br />

Navigierbarkeit bis zu ihrer letzten Klemme<br />

im Schaltschrank kein digitaler Zwilling,<br />

sondern nur ein kleiner Teil davon – und im<br />

Störfall, bei dem es auf Sekunden ankommen<br />

kann, nicht viel wert.<br />

30 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


MESSE I SPS <strong>2019</strong><br />

OPC-UA-Verständnis und Webanbindung sind<br />

Voraussetzungen für die Kommunikation von<br />

Anlage und Engineering-System<br />

Die höchste Ebene der<br />

Digitalisierung<br />

So ein umfassendes Datenmodell als Single<br />

Source of Truth für alle Disziplinen des Anlagendesigns<br />

liegt der Plattform Engineering<br />

Base (EB) des Systementwicklers Aucotec<br />

zugrunde. Es repräsentiert damit die höchste<br />

Ebene der Digitalisierung und ist ein Enabler<br />

für Industrie-4.0-Konzepte rund um den<br />

Betrieb von Maschinen, Anlagen und mobilen<br />

Systemen, kurz für alles, was mit EB projektierbar<br />

ist. Für die Digitalisierung älterer<br />

Anlagen hat Aucotec zudem eine Lösung<br />

entwickelt, die über Mapping und Konfiguration<br />

Bestandsdaten zu EB überträgt, anreichert<br />

und aktualisiert. Doch sobald eine<br />

Anlagendokumentation auf dem neuesten<br />

Stand ist, läuft sie schon wieder Gefahr zu<br />

veralten, denn Veränderung ist eine sichere<br />

Konstante im Lauf eines Anlagenlebens. Daher<br />

liegt ein Fokus bei Aucotec auf Maintenance-Unterstützung.<br />

Service-Fachleute können heute bereits<br />

vor Ort mit mobilen Geräten per App ihre<br />

Änderungen unmittelbar an EB weitergeben.<br />

Im Rahmen eines Workshops mit<br />

dem Institut für Automation und Kommunikation<br />

(ifak) der Otto-von-Guericke­<br />

Universität ging Aucotec noch einen Schritt<br />

weiter: In einem erstmals auf der Namur-<br />

Hauptsitzung Ende 2018 vorgestellten Anwenderfalles<br />

„sprach“ die Anlage selbst mit<br />

der Dokumentation und informierte EB<br />

direkt über die physischen Änderungen, die<br />

ein Service-Profi vorgenommen hatte.<br />

Übernahme einer realen<br />

Handlung in die Dokumentation<br />

„Automatisierte Aktualisierung der Anlagendokumentation“,<br />

so nannte sich einer<br />

von vier Anwendungsfällen, die auf der<br />

Namur-Hauptsitzung in einem Workshop<br />

zum Praxis-Einsatz der Namur Open<br />

Architecture (NOA) vorgestellt wurden.<br />

Er veranschaulichte,<br />

wie das Engineering<br />

vom neutralen<br />

OPC-UA-Format (Open<br />

Platform Communications/Unified<br />

Architecture)<br />

auf Basis<br />

der NOA profitiert.<br />

In einer Live-De monstration<br />

mit Video-<br />

Schaltung in die Anlage<br />

demons trierte der<br />

Initiator des Anwendungsfalls,<br />

Prof. Dr. Christian Diedrich<br />

vom ifak zusammen mit Aucotec-Produktmanager<br />

Martin Imbusch, wie sich das physische<br />

Auswechseln eines Messumformers<br />

unmittelbar in der Anlagen-Dokumentation<br />

niederschlägt.<br />

Webanbindung und durchgängige<br />

Änderungsdokumentation<br />

„Die kooperative Plattform EB ist nicht<br />

nur wegen ihres OPC-UA-Verständnisses<br />

und ihrer Web-Anbindung prädestiniert<br />

mit einer Anlage zu kommunizieren“, erklärt<br />

Martin Imbusch. „Das Datenmodell<br />

zeigt zudem die Änderung eines realen<br />

Objekts in der Anlage automatisch in all<br />

seinen dokumentierten Repräsentanzen<br />

an, wie P&ID, Stromlaufplan, Stückliste<br />

etc.“ Zusätzlich macht EB via Data-Tracking-<br />

Funktion und History-Anzeige nachvollziehbar,<br />

wer was wann geändert hat.<br />

Für die Live-Demonstration wurde die<br />

IGR-Anlage über ihren OPC-UA-Server mit<br />

Aucotecs Cloud verbunden. EB empfing in<br />

bestimmbaren Intervallen über die sogenannte<br />

Datendiode, die nur lesend auf die<br />

Das physische Auswechseln<br />

eines Messumformers ist<br />

unmittelbar in der Anlagen-<br />

Dokumentation sichtbar.<br />

Martin Imbusch,<br />

Produktmanager, Aucotec AG<br />

Anlage zugreift und nur in eine Richtung<br />

kommuniziert, die Live-Daten der Anlage.<br />

In EBs Datenmodell erschienen nach dem<br />

Austausch an jeder Stelle, die den Sensor<br />

in irgendeiner Form darstellt, die Hinweise<br />

zur Änderung. Jeder Bearbeiter jeder<br />

Disziplin weiß daher sofort, ob und welche<br />

Konsequenzen zu ziehen sind. „Damit wird<br />

ein Traum für Betreiber wahr“, so der Produktmanager.<br />

Die Anlage meldet Änderungen<br />

ihres As-built-Stands automatisch, und<br />

die Dokumentation zeigt immer, also 24/7,<br />

den neuesten Stand. „Der Digital Twin bleibt<br />

keine Momentaufnahme“, betont Imbusch.<br />

Bilder: Aufmacher adobe.stock.com, sonstige Aucotec<br />

www.aucotec.com<br />

Denken Sie an Softwareschutz?<br />

Denken Sie an CodeMeter!<br />

■ Lizenzen in HW,SWund Cloud<br />

■ PCs,Mobile,Embedded, SPS<br />

und Mikrocontroller<br />

■ x86, ARM, MIPS und PPC<br />

■ ERP-, CRM- und e-Commerce<br />

Integration<br />

Halle 7, Stand660<br />

+49 721 931720<br />

sales@wibu.com<br />

www.wibu.com


SPS <strong>2019</strong> I MESSE<br />

Intelligenz auf<br />

allen Prozessebenen<br />

Stand-alone-Maschinen komfortabel steuern<br />

und automatisieren<br />

Stand-alone-Maschinen wie Kartonaufrichter, sind in der Lage, ihre<br />

Funktion selbstständig und ohne Anbindung an ein übergeordnetes<br />

System zu erfüllen. Dies macht sie äußerst variabel einsetzbar.<br />

Voraussetzung dafür sind dezentrale Automatisierungslösungen,<br />

die eine autonome Steuerung der Maschine ermöglichen.<br />

Software u-create web: webbasierte<br />

Engineering-Software u. a. für die platt -<br />

formunabhängige Konfiguration von<br />

Steuerungsanwendungen gemäß IEC 61131-3<br />

Mit dem modularen Hardware- und<br />

Softwareportfolio von u-mation lassen<br />

sich dezentrale Steuerungsanwendungen<br />

effizient und komfortabel realisieren. Das<br />

perfekt aufeinander abgestimmte Portfolio<br />

kombiniert modulare Automatisierungshardware<br />

sowie innovative Engineeringund<br />

Visualisierungstools mit durchdachten<br />

Digitalisierungslösungen und ermöglicht so<br />

die intelligente Verbindung aller Prozessebenen<br />

– vom Sensor bis zur Cloud.<br />

Dipl.-Ing. Silke Lödige, Referentin<br />

Fachpresse, Weidmüller Interface GmbH<br />

& Co. KG, Detmold<br />

Nutzung offener<br />

Webtechnologien<br />

Bestandteil des innovativen Portfolios ist<br />

u. a. die Steuerung u-control 2000 web mit<br />

webbasiertem Engineering-Tool. Dieses ermöglicht<br />

es von überall, mit jedem Endgerät,<br />

unabhängig vom Betriebssystem, auf Maschinen<br />

zuzugreifen. Diese Unabhängigkeit<br />

wird durch die Verlagerung der Software<br />

vom PC auf die Steuerung sowie durch die<br />

Nutzung offener Webtechnologien erreicht.<br />

Mit HTML5, CSS3 und JavaScript lässt sich<br />

jede Anlage unabhängig von Betriebssystemen<br />

überwachen und programmieren.<br />

U-control 2000 web wird wie ein u-remote<br />

Koppler, mit Ein- und Ausgangsmodulen<br />

kombiniert. Die Steuerungshardware basiert<br />

auf einem leistungsstarken Dual-Core<br />

ARM A9-Prozessor mit einer Taktfrequenz<br />

von 624 MHz, 512 Mbyte RAM und 4 GB<br />

internem Flash-Speicher. Zusätzlich können<br />

Daten auf einer Micro SD-Speicherkarte<br />

mit bis zu 32 GByte abgelegt werden.<br />

Die Steuerung ist mit einer batteriegepufferten<br />

Echtzeituhr ausgerüstet.<br />

Flexibles Engineering<br />

U-create web ist eine webbasierte Engineering-Software<br />

für Konfiguration, Systemparametrierung<br />

und Programmierung gemäß<br />

IEC 61131-3, der weltweit gültigen Norm für<br />

Programmiersprachen von speicherprogrammierbaren<br />

Steuerungen. Die Software ist<br />

per Webbrowser anwendbar, bedarf keiner<br />

Installation und ist somit unabhängig von<br />

Hardware und Betriebssystem. Dabei sind<br />

die Strukturen und Befehle in der Automatisierungstechnik<br />

bekannt und können sofort<br />

angewendet werden.<br />

Die Steuerung u-control 2000 web von<br />

Weidmüller vereint alle Vorteile einer dezentralen<br />

Stand-alone-Steuerungslösung:<br />

Sie reduziert den anlagenweiten Datenverkehr,<br />

ist unempfindlich gegenüber Störungen<br />

im Netzwerk und erleichtert die Fehlersuche.<br />

Sie eignet sich vor allem für kleine<br />

und mittlere Automatisierungsaufgaben.<br />

Bilder: Schmuckbild Fotolia, sonstige Weidmüller<br />

www.weidmueller.com<br />

32 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


MESSE I SPS <strong>2019</strong><br />

Neue Regler-Funktionen<br />

B&R hat die modellbasierte Regelung für den Servoverstärker<br />

Acopos P3 um drei neue Regler-Funktionen erweitert und im<br />

B&R-Engineering-Tool Automation Studio integriert. Mit einer<br />

modellbasierten Regelung und<br />

virtueller Sensorik lassen sich<br />

elastische Antriebssysteme<br />

präziser regeln. Ein Zustandsregler<br />

reduziert die entstehenden<br />

Schwingungen und kompensiert<br />

externe Störmomente. Die Positioniergenauigkeit<br />

erhöht sich und<br />

die Endposition wird früher erreicht. Damit verbessern sich<br />

Maschinen-Performance und Produktqualität. Mit der intelligenten<br />

Vorsteuerung ergibt sich ein optimaler Geberpositionsverlauf<br />

und die Referenzposition wird exakt eingehalten. Dafür<br />

reicht ein Encoder. Automation Studio erleichtert es, die<br />

optimalen Reglerparameter für die Antriebsstrecke festzulegen.<br />

Per Autotuning werden die Streckenparameter identifiziert und<br />

die Einstellungen des modellbasierten Feedbackreglers ermittelt.<br />

www.br-automation.com<br />

USB-Port sicher aus dem Schaltschrank<br />

führen<br />

Mit dem Gehäusedom CU8210-M001 von Beckhoff ist eine<br />

Wireless-Anbindung des Steuerungsrechners möglich, ohne<br />

dass ein dämpfungsbehaftetes Antennenkabel<br />

eingesetzt werden muss. Über den<br />

Gehäusedom lässt sich der USB-Port eines<br />

Industrie-PC geschützt aus dem Schaltschrank<br />

herausführen. Das für Funk ­<br />

anwendungen geeignete Material ist<br />

äußerst stabil.<br />

www.beckhoff.de<br />

Anschlusstechnikspezialist zeigt<br />

Neuentwicklungen auf der SPS <strong>2019</strong><br />

Der Anschlusstechnikspezialist Escha zeigt auf der dies ­<br />

jährigen Messe SPS zwei Neuentwicklungen: In Halle 10,<br />

Stand 321 des Nürnberger Messegeländes werden erstmals<br />

M12x1-Steckverbinder mit Kunststoffüberwurf zu sehen sein.<br />

Die Kunststoffüberwürfe bieten eine kostengünstige Alternative<br />

zu Edelstahlüberwürfen, sind medien- und temperaturbeständig<br />

und eignen sich vor allem für Applikationen im<br />

Nutzfahrzeugbereich oder im Agrarsektor. Zudem bietet der<br />

Hersteller die Kunststoffüberwürfe<br />

in vier<br />

Farben an: schwarz,<br />

grau, rot und blau.<br />

Dadurch können<br />

Steckverbinder einfach<br />

markiert werden,<br />

wodurch eine schnelle<br />

Zuordnung bzw.<br />

Unterscheidung<br />

möglich ist. Des Weiteren präsentiert das Unternehmen<br />

fünfpolige Varianten seiner L-codierten M12x1-Power-<br />

Steckverbinder. Diese sind aufgrund eines grauen Kontaktträgers<br />

und einer grauen Leitung PNO-konform und er ­<br />

möglichen eine Leistungsübertragung von bis zu 63 V DC<br />

bei einer Strombelastbarkeit von bis zu 16 A. Die fünfpoligen<br />

Anschlusstechnikkomponenten mit L-Codierung werden auf<br />

der SPS als Anschluss- und Verbindungsleitung sowie als<br />

Flansch in unterschiedlichen Ausführungen zu sehen sein.<br />

Alle M12x1-Power-Komponenten sind im verschraubten<br />

Zustand staub- und wasserdicht gemäß den Schutzklassen<br />

IP65, IP67 und IP68. Ihr Design ist so ausgelegt, dass sie<br />

die Anforderungen nach UL2237 erfüllen. Darüber hinaus<br />

zeigt Escha erneut Lösungen aus seinem umfangreichen<br />

Standardprogramm sowie weitere applikationsspezifische<br />

Entwicklungen.<br />

www.escha.net


SPS <strong>2019</strong> I MESSE<br />

Skalierbares Edge-Cloudsystem ebnet den Weg für IIoT-Anwendungen<br />

„Die Lösung Oncite wird inklusive<br />

skalierbarer Edge Cloud<br />

IT-Infrastruktur, einer offenen<br />

IIoT-Plattform sowie Off-Edge<br />

Cloud-Nutzung und Full-Service<br />

angeboten“, erklärt Dr. Sebastian<br />

Ritz, Geschäftsführer der German<br />

Edge Cloud<br />

Was geschieht mit den eigenen Fertigungsdaten, wenn Autokonzerne mit digitalen<br />

Produktionsplattformen neue Anforderungen an die Zuliefererindustrie stellen? Wie<br />

gelingt mittelständischen Unternehmen der Spagat zwischen Datenhoheit und Finanzierbarkeit?<br />

Diese Fragen beantwortet die neue Industrial Edge Cloud Appliance Oncite.<br />

Entwickelt wurde sie im Verbund von German Edge Cloud, ein Unternehmen der<br />

Friedhelm Loh Group, Bosch Connected Industry, IoTOS und Rittal. Mit dieser „All in<br />

One“-Lösung können produzierende Unternehmen konkrete Wertschöpfung aus ihren<br />

Produktionsdaten ziehen. Anforderungen gibt es bereits: Automobilhersteller wie<br />

Volkswagen oder BMW haben digitale Plattformen wie die Volkswagen Industrial Cloud<br />

oder die Open Manufacturing Platform gestartet. Die echtzeitfähige Oncite basiert auf<br />

einem hochverfügbaren Edge Cloud-Rechenzentrum, das vor Ort in der Fabrik steht. Die<br />

Daten werden daher zeit- und ortsnah erfasst, gespeichert, verarbeitet und ausgewertet.<br />

Das skalierbare Edge-Cloudsystem kann Maschinenmassendaten erfassen und so maschinenübergreifend<br />

harmonisieren, dass KI-basierte Produktionsoptimierungen angewendet<br />

werden können. Dadurch werden Qualitätsverbesserung sowie Kosten- und Durchsatzoptimierung<br />

in der Fertigung erreicht. Die Edge-Technologie ermöglicht minimale Latenzzeiten<br />

– diese sind für die Umsetzung vieler Industrie 4.0- und IIoT-Anwendungen<br />

erforderlich.<br />

www.gec.io<br />

www.rittal.de<br />

Applikationsorientierte Sensor- und<br />

Steuerleitungen<br />

Neue Lösungen aus dem Bereich Kabel und Leitungen stehen bei<br />

Coroplast dieses Jahr im Mittelpunkt der Messe SPS, insbesondere<br />

im Hinblick auf die komplexen Anforderungen der Automatisierungstechnik.<br />

Präsentiert werden zahlreiche Entwicklungen der<br />

Coroflex-Reihe wie Coroflex Sensor, Cleanroom und Food &<br />

Beverage-Lösungen. Zu den Besonderheiten zählen hierbei vor<br />

allem der Verzicht auf Talkum als Trenn- und Gleitmittel, die<br />

lange Abmantelung bis zu 1,5 m (im Vergleich zu 0,3 m bei<br />

herkömmlicher Meterware) und die keimabweisende Oberfläche<br />

der Leitungen sowie ausgezeichneten EMV-Eigenschaften.<br />

Vorgestellt werden zudem spezielle<br />

Hochtemperaturleitungen der Serie<br />

Corotherm, die sich für den Einsatz<br />

in heißen Umgebungen eignen.<br />

www.coroplast.de<br />

Prozesskalibrator – stark in Ex-Bereichen<br />

Wika hat für seinen portablen Prozesskalibrator CPH7000 die<br />

Atex-Zulassung erhalten, der damit seine Stärken nun auch in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen zum Einsatz bringen kann. Er<br />

ermöglicht eine flexible<br />

Vor-Ort-Kalibrierung von<br />

Drucktransmittern und<br />

Manometern. Eine Höchstdruckausführung<br />

prüft selbst<br />

Messbereiche bis 10 000 bar. In<br />

dem tragbaren Multifunktionsgerät<br />

sind ein Elektronikmodul,<br />

eine Handpumpe zur Erzeugung<br />

von Prüfdrücken bis 25 bar und ein leistungsstarker Datenlogger<br />

integriert. Aufgrund seiner Ausstattung lassen sich mit ihm<br />

auch Prüfaufgaben für die Messgrößen Temperatur, Spannung<br />

und Strom realisieren.<br />

www.wika.de<br />

WinMOD®<br />

SPS smart production solution Halle 6Stand 420<br />

Mewes&Partner GmbH<br />

winmod@mewes-partner.de<br />

www.winmod.de<br />

DasSystem<br />

für die Produktions- und Prozess-Automation<br />

• Mit dem Digitalen Zwilling für die virtuelle Inbetriebnahme<br />

(VIBN) von der Planung bis zum Betrieb.<br />

• Mit WinMOD-IQU für die digitale Bildung zur Automation.<br />

Vorsicht – Busmonitor lauscht mit<br />

Mit dem ibaBM-ENetIP hat die iba AG die Konnektivität ihres<br />

Mess- und Analysesystems zu Automatisierungsgeräten und<br />

Feldbustechniken erweitert: Das neu entwickelte EtherNet/IP-<br />

Messmodul ibaBM-ENet/IP dient zur Erfassung des zyklischen<br />

Datenaustauschs zwischen EtherNet/IP Scannern (Master) und<br />

Adaptern (Slaves). Der Busmonitor ibaBM-ENetIP lässt sich mit<br />

seiner TAP-Schnittstelle rückwirkungsfrei in einem EtherNet/IP-<br />

Netzwerk betreiben. Als Sniffer hört das Gerät den zyklischen<br />

Datenaustausch der IO-Daten (implicit messaging) zwischen<br />

EtherNet/IP-Scanner (Master) und Adaptern (Slave) mit. Die<br />

Kommunikation kann zusätzlich auf einen Monitor-Port gespiegelt<br />

und von einem externen Netzwerkanalysetool aufgezeichnet werden.<br />

www.iba-ag.com<br />

34 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong><br />

WM_Anzeige_<strong>2019</strong>-Industrielle_Automation-90x60_V1.indd 1 30.10.<strong>2019</strong> 11:37:54<br />

Mewes.indd 1 30.10.<strong>2019</strong> 13:58:02


MESSE I SPS <strong>2019</strong><br />

Sicherheitsschalter für erhöhte Anlagenverfügbarkeit<br />

Euchner präsentiert neue Produkte auf dem Gebiet der Sicherheitstechnik, darunter den Schalter<br />

CES-C07 und das Modul ESM-CB. Diese Teamplayer sind prädestiniert, Stillstandzeiten bei<br />

kleineren Anlagen zu verkürzen. Die Kommunikation erfolgt auf Industrie-4.0-Niveau, indem der<br />

Sicherheitsschalter CES-C07 prozessrelevante Parameter in Echtzeit liefert. So lassen sich nicht nur<br />

akute Probleme identifizieren, sondern auch Informationen für die präventive Wartung gewinnen.<br />

Die Sensoren messen z. B. relevante Umgebungsparameter und signalisieren, wenn sich ein Maschinenausfall<br />

abzeichnet. Auch Manipulationsversuche werden gemeldet. In Kombination mit dem<br />

Sicherheitsmodul ESM-CB werden diese Informationen automatisch von jedem Schalter in der Kette<br />

abgefragt und via IO-Link der Steuerung übermittelt. Eine aufwändige Verursachersuche entfällt.<br />

Die kombinierte Anwendung erfüllt Anforderungen bis zur Sicherheitsfunktion Kategorie 4 und<br />

Performance Level e (PLe).<br />

www.euchner.de<br />

Funktionale Sicherheit flink realisiert<br />

Funktionale Sicherheit ist das A und O. Um deren Integration zu<br />

vereinfachen und zu beschleunigen, hat Kendrion die zertifizierte<br />

Sicherheitssteuerung FIO Safety PLC inklusive neuer EtherCAT-<br />

E/A-Module entwickelt. Bei ihren<br />

speicherprogrammierbaren Steuerungen,<br />

Panel-Steuerungen und<br />

Motion Controllern setzt die<br />

Kendrion Kuhnke Automation auf<br />

den gebündelten Funktionsumfang<br />

von Codesys, sodass keine weitere<br />

Software oder Hardware erforderlich<br />

ist. Um auch Antriebe mit Safety over<br />

EtherCAD-Anbindung dynamisch<br />

steuern zu können, stellt die SIL 3-Sicherheitssteuerung ein mehr<br />

als 1 KByte großes FSoE-Prozessabbild zur Verfügung. FIO Safety PLC<br />

entspricht den Anforderungen der Maschinenrichtlinie, EN/<br />

ISO 13849, IEC 62061 bzw. IEC 61508 und ist nach PLCopen für<br />

den bestimmungsgemäßen Einsatz zertifiziert.<br />

www.kuhnke.kendrion.com<br />

Individualisierte Elektronikgehäuse ab<br />

Losgröße 1<br />

Der Gehäusespezialist Bopla<br />

richtet den Fokus auf sein Dienstleistungsangebot<br />

rund um die<br />

Bearbeitung, Montage und<br />

Prüfung. Dabei übernimmt der<br />

Hersteller auf Wunsch über die<br />

Entwicklung applikationsrechter<br />

Gehäuse inklusive Bedruckung<br />

und Bestückung hinaus den Einbau der Eingabeeinheiten, die<br />

Installation der Elektronik sowie die abschließende Funktionsprüfung.<br />

Kunden haben somit einen Ansprechpartner von der<br />

Beratung über Produktion, Bearbeitung und Einbau der Eingabeeinheiten<br />

bis hin zu Komplettmontage, sachgerechten Verpackung<br />

und Auslieferung. Zudem erfolgen sämtliche Fertigungsschritte<br />

unter dem Dach eines Unternehmens. Dank flexibler<br />

Fertigung sind kurze Lieferzeiten möglich.<br />

www.bopla.de<br />

<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 35


SPS <strong>2019</strong> I MESSE<br />

Pick-&-Place-Prozesse kostengünstig<br />

automatisieren<br />

Für große Arbeitsräume hat Igus ein neues Linien- und<br />

Raumportal entwickelt, das einen risikoarmen Einstieg in die<br />

Automation ermöglicht. Mit den zwei Kinematiken lassen sich bis<br />

zu fünf Kilogramm bewegen. Die Roboter bestehen aus vorkonfigurierten<br />

Linearmodulen, Linearachsen aus Aluminium und<br />

Nema-Schrittmotoren sowie Encodern. Mit einer Geschwindigkeit<br />

bis 1 m/s bewegt das neue<br />

Linearportal Lasten bis 50 N auf<br />

einem 800 × 500 mm großen<br />

Arbeitsraum. „Das Investitionsrisiko<br />

mit 2 100 Euro für das Linienportal<br />

ist überschaubar, sodass wir in<br />

unseren hauseigenen automatisierten<br />

Pick-&-Place-Anwendungen<br />

für Montageaufgaben einen Return on Investment deutlich unter<br />

einem halben Jahr erzielen“, sagt Alexander Mühlens, Leiter<br />

Automatisierungstechnik. Mit dem neuen Raumportal lassen sich<br />

zudem mit bis zu 0,5 m/s Lasten bis 50 N auf einer Fläche von<br />

800 × 800 × 500 mm transportieren. Zwei ZLW-Zahnriemen- und<br />

eine GRR-Zahnstangenachse sorgen für eine präzise Führung und<br />

einen schmierfreien Lauf.<br />

www.igus.de<br />

Konturmessung in neuer Dimension<br />

Mit dem CMS 700i bringt Leuze Electronic ein neues 3D-Kontur-<br />

Messsystem auf den Markt, welches auf den messenden Lichtvorhängen<br />

vom Typ CML 730i basiert und applikationsspezifisch<br />

angepasst werden kann. Das Komplettsystem beinhaltet unter<br />

einer Artikelnummer alle Komponenten, den Schaltschrank,<br />

Befestigungselemente und Verbindungstechnik und misst im<br />

Durchlauf die Kontur und die Lage beliebiger Objekte –<br />

unabhängig von deren Form und Oberflächenbeschaffenheit.<br />

Die Mindestmaße für Höhe, Breite und Länge liegen bei<br />

5 × 50 × 50 mm 3 . Die Objektinformationen erlauben z. B. die<br />

Beladung einer Palette oder die Optimierung des Wareneingangs.<br />

Zeitgleich werden Ausbauchungen oder Überstände des Objekts<br />

prozesssicher erkannt, die bei der automatisierten Einlagerung zu<br />

Problemen oder zum<br />

Anlagenstillstand führen<br />

könnten. Damit erhöht das<br />

CMS 700i die Verfügbarkeit<br />

und Wirtschaftlichkeit der<br />

Anlage. Dank der Ethernet<br />

TCP/IP- oder Profinet-Schnittstelle<br />

ist eine zügige Integration<br />

des 3D-Kontur-Messsystems<br />

gewährleistet.<br />

www.leuze.de<br />

Sicherheit wird sichtbar<br />

Für das Monitoring von Sicherheitsbremsen bietet Mayr-Antriebstechnik mit dem<br />

Roba-brake-checker eine Lösung, die sensorlos arbeitet. Das Modul erkennt durch die<br />

Analyse von Strom und Spannung die Bewegung der Ankerscheibe und weiß, in welchem<br />

Zustand sich die Bremse befindet. Da das Modul auch die Zugweg- oder Zugkraftreserve<br />

überwacht, werden somit mehr Parameter als mit Mikroschaltern und Initiatoren abgebildet.<br />

Mit der neuen Ausführung können Bremsengrößen ab einem Bremsmoment von 2 Nm<br />

versorgt und kontrolliert werden.<br />

www.mayr.com<br />

SIKA.<br />

DIE HABEN<br />

MIR GERADE<br />

NOCH GEFEHLT.<br />

Rolf Binder<br />

Produktmanager<br />

Besuchen Sie uns<br />

auf der<br />

SPS IPC DRIVES<br />

in Nürnberg<br />

26. - 28.11.<strong>2019</strong><br />

Halle 8<br />

Stand 8-308<br />

Hochwertige Durchflusssensoren ohne bewegte Teile, gefertigt aus<br />

robustemMessing oder Edelstahl. Die neuen SIKA Vortex VVX mit<br />

Nennweiten DN 32 und DN 40 zeichnen sich durch ihre Stabilität,<br />

Langlebigkeit und ihre optimierteTemperaturmessung aus. Als<br />

zuverlässige In-Line-Geräte eignen sie sich perfektfür den Einsatz<br />

z. B. in Großwärmepumpen und Industrieanlagen.<br />

Weitere Informationen finden Sie unter www.sika.net


Offene und interoperable Software-<br />

Plattform schließt IT/OT-Lücken<br />

Schneider Electric gab anlässlich des Innovation Summits <strong>2019</strong><br />

in Barcelona die Verfügbarkeit seiner neuen „EcoStruxure Plant<br />

Performance Advisor“-Lösung bekannt. Die Softwareplattform<br />

unterstützt Unternehmen u. a. aus den Branchen<br />

Lebensmittel und Getränke, Wasser und Abwasser sowie<br />

andere Industrieunternehmen dabei, ihre Daten aus der<br />

industriellen Automatisierung zur Steigerung der betrieblichen<br />

Rentabilität zu nutzen. EcoStruxure Plant Performance<br />

Advisor, eine spezialisierte<br />

Serie von<br />

Smart-Manufacturing-Anwendungen<br />

und digitalen Dienstleistungen,<br />

bietet<br />

datengetriebenen<br />

Herstellern leicht<br />

verständliche<br />

Echtzeitanalysen<br />

für schnelle Entscheidungen. Der modulare und skalierbare<br />

Implementierungsansatz bietet eine wirtschaftliche Lösung,<br />

welche die von Anlagen produzierten Daten schnell in<br />

aussagekräftige Erkenntnisse umwandelt. „Die Vision der<br />

digitalen Transformation wird für den Industriebetrieb<br />

lebendig“, betont Sophie Borgne, Senior Vice President,<br />

Schneider Electric Digital Plant. „Industrie 4.0 hat sich der<br />

Digitalisierung verschrieben, muss sich aber jetzt aus dem<br />

Pilotenstatus weiterentwickeln und den Umfang der Digitalisierung<br />

erhöhen. Die modularen EcoStruxure Plant Performance<br />

Advisors machen die Modernisierung für Anlagen<br />

jeder Größenordnung einfach.“<br />

www.se.com<br />

TÜV zertifizierter<br />

PROFIsafe-Neigungssensor<br />

Der TÜV hat TWKs PROFIsafe-Neigungssensor NBT/S3 nach den<br />

Normen EN61508 und ISO13849 zertifiziert. Er erreicht die<br />

Einstufung nach SIL2 bzw. PLd. Damit kann er direkt an einer<br />

sicheren Steuerung betrieben werden. Er liefert einen sicheren<br />

Neigungswinkel mit einer Auflösung von 0,01°. Die Version mit<br />

einer Messachse besitzt einen<br />

Messbereich von ± 90°, die<br />

2-Achs-Version misst in einem<br />

Bereich von ± 20° für beide<br />

Achsen. Zur Berechnung der<br />

Sicherheitsfunktion mit Tools wie<br />

Sistema steht eine VDMA-Kennwertbibliothek<br />

zum Download zur<br />

Verfügung. Die Standard-Version des Sensors besitzt M12-Stecker<br />

für die Versorgung und für zwei PROFINET-Ports. Damit lässt sich<br />

der Neigungssensor einfach in das vorhandene PROFINET-<br />

Netzwerk einbinden. LEDs für Versorgungsspannung, Link und<br />

Status erleichtern die Inbetriebnahme und Fehlersuche. Der<br />

Sensor besitzt ein robustes Aluminium- oder Edelstahlgehäuse<br />

und ist mit Schutzarten bis IP69K verfügbar.<br />

SICHERHEIT FÜR MENSCH UND MASCHINE<br />

In ständigem Dialog –<br />

Kommunikation auf<br />

Industrie 4.0-Niveau<br />

u CES-C07: Reihenschaltbarer Sensor<br />

u ESM-CB: Auswertegerät, Sicherheitsrelais<br />

und IO-Link-Device in einem<br />

u Prozessrelevante Daten in Echtzeit<br />

via IO-Link<br />

u Informationen zur präventiven Wartung<br />

SPS Nürnberg<br />

INDUSTRIE<br />

26.-28.11.<strong>2019</strong> · Halle 7/Stand 280<br />

NEU<br />

www.tkw.de<br />

www.euchner.de


SPS <strong>2019</strong> I MESSE<br />

RFID-Sicherheitssensor in Ex-Ausführung<br />

Die Schmersal Gruppe stellt einen RFID-basierten Sicherheitssensor<br />

vor, der nach der ATEX-Richtlinie 2014/34/EU konstruiert<br />

ist. Damit vereint der in den Ex-Zonen 2 (Gas-Ex, Kategorie 3G)<br />

und 22 (Staub-Ex, Kategorie 3D) einsetzbare EX-RSS16 zwei<br />

wesentliche Eigenschaften für die Sicherheit von Anlagen: die<br />

Funktionale Sicherheit nach ISO 13849 und den Explosionsschutz.<br />

Zudem erfüllt der Sensor durch die Zündschutzarten<br />

Ex ec und Ex tc die vor Explosion<br />

schützende Funktion, ohne dass<br />

ein weiteres energiebegrenzendes<br />

Gerät benötigt wird. Der<br />

verschleißfreie Sicherheitssensor<br />

ist für die Stellungsüberwachung<br />

von Schutzeinrichtungen verschiedenster<br />

Art geeignet – ob für die<br />

Überwachung von Türen, die Positionsüberwachung von<br />

Maschinenachsen oder anderer drehbarer, seitlich verschiebbarer<br />

oder abnehmbarer Schutzeinrichtungen. Drei verschiedene<br />

Betätigungsrichtungen ermöglichen zudem eine flexible<br />

Wahl der Einbaulage. Der EX-RSS16 ist mit und ohne Rastung<br />

erhältlich. Die Variante mit magnetischer Rastung sorgt bspw.<br />

dafür, dass auch im spannungslosen Zustand eine Tür geschlossen<br />

bleibt. Aufgrund der integrierten RFID-Technologie<br />

ermöglicht der EX-RSS16 individuell codierte Varianten mit<br />

Codierstufe „hoch“ gemäß ISO 14119 und bietet damit höchsten<br />

Manipulationsschutz.<br />

www.schmersal.com<br />

Automation Unlimited<br />

Komponenten. Maschinen. Fabriken.<br />

Flexibler Lösungsbaukasten für CNC, SPS & Motion<br />

Safety nahtlos integriert<br />

IoT Connectivity Optionen (MQTT, OPC UA …)<br />

Digital Twin für die smarte Digitalisierung<br />

Machine Management System schafft Transparenz<br />

an der Maschine<br />

FactoryWare® vernetzt Materialfluss & Produktion<br />

Die Lösung macht den Unterschied!<br />

Besuchen Sie die Eckelmann Gruppe.<br />

www.eckelmann.de/sps19 Halle 7-314<br />

Automatisierungsplattform für verkürzte<br />

Time-to-Market<br />

Um die klassischen Grenzen<br />

zwischen Maschinensteuerung, IT<br />

und dem Internet der Dinge<br />

aufzuheben, hat Bosch Rexroth<br />

die neue Automatisierungsplattform<br />

ctrlX Automation entwickelt.<br />

Sie basiert auf einer neuen<br />

Generation von Multicore-Prozessoren<br />

und ermöglicht eine flexible Gestaltung von zentralen und<br />

dezentralen Automatisierungs-Topologien. Durch vorgefertigte,<br />

selbst erstellte und erstellbare Apps sind Softwarefunktionen<br />

nahezu beliebig kombinierbar. Die Apps lassen sich in einer<br />

Vielzahl von Programmiersprachen wie C++, Skriptsprachen wie<br />

Python oder neuen grafischen Sprachen wie Blockly entwickeln.<br />

Mit ctrlX Automation können Anwender künftig selbst<br />

entschieden, ob sie klassisch nach IEC 61131, PLCopen oder<br />

G-Code oder in Hoch- bzw. Internetsprachen programmieren.<br />

www.boschrexroth.com<br />

Smart Factory mit IoT: Igus entwickelt<br />

Smart Plastics App<br />

Vernetzung ist derzeit das zentrale Stichwort, wenn es um<br />

Predictive Maintenance und Industrie 4.0 geht. Hierzu<br />

kommen industrielle IoT-Plattformen zum Einsatz. Eine<br />

solche Plattform hat jetzt der Automatisierungsspezialist<br />

Fanuc entwickelt: Das Intelligent Edge Link & Drive System<br />

(kurz: Field), mit dem sich Produktionsmaschinen mit -<br />

einander vernetzen lassen. Darüber hinaus kann es sowohl<br />

„on premise“ oder zukünftig via Cloud-Anbindung arbeiten.<br />

Das System sammelt<br />

und analysiert die<br />

Maschinendaten vor<br />

Ort. So können die<br />

Betriebsdaten sowie<br />

auch Sensordaten der<br />

Maschinen über nur<br />

einen Server zentral<br />

gesammelt und<br />

abgerufen werden.<br />

Durch die Offenheit<br />

der Plattform sind alle Maschinen an das System anschließbar;<br />

Apps für die Nutzung werden von Fanuc oder Dritt -<br />

anbietern zur Verfügung gestellt. Auch der Motion-Plastics-<br />

Spezialist Igus hat eine App entwickelt, mit der sich die<br />

Field-Plattform aktiv nutzen lässt: So können z. B. Instandhalter<br />

den Zustand ihrer Igus-Komponenten wie Energieketten<br />

und Leitungen überwachen und eine Wartung<br />

rechtzeitig planen. Unter dem Namen Isense führt Igus<br />

Sensoren unterschiedlichster Art, die den Zustand der<br />

Igus-Komponenten erfassen. Diese messen u. a. im<br />

laufenden Betrieb den Verschleiß und geben Alarm, sobald<br />

eine Reparatur oder ein Austausch erforderlich ist. Das<br />

Kommunikationsmodul Icom.plus stellt die Daten anschließend<br />

über einen integrierten OPC-UA-Server bereit.<br />

www.igus.de<br />

38 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong><br />

Eckelmann.indd 1 24.10.<strong>2019</strong> 12:09:44


MESSE I SPS <strong>2019</strong><br />

Smarter<br />

Maschinen bau im<br />

Mittelpunkt<br />

Mit dem webbasierten<br />

„Wittenstein Service Portal“<br />

bietet Wittenstein alpha<br />

erstmals ein mehrwertorientiertes<br />

Dienstleistungs -<br />

angebot, das individuell auf<br />

die Bedürfnisse von<br />

Anwendern und Serviceingenieuren<br />

zugeschnitten ist.<br />

Dort können alle relevanten<br />

Produktinformationen wie<br />

technische Daten, Video-<br />

Tutorials, Dokumentationen,<br />

E-CAD-Plattform der neuesten Generation<br />

WSCAD präsentiert erste Funktionen seiner künftigen E-CAD-Lösung<br />

Suite X Plus. Kernstück ist ein neuer Editor, der auf verbesserte<br />

Performance ausgelegt und kompatibel zu DXF- und DWG-Daten ist.<br />

Pläne, die im DXF- bzw. DWG-Format vorliegen, lassen sich im<br />

Original-Datenformat bearbeiten. Die bislang erforderliche Konvertierung<br />

und der damit verbundene Import entfallen. Mit der App<br />

„Building AR“ für mobile Endgeräte lassen sich Räume abscannen,<br />

sodass elektronische Grundrisse direkt in WSCAD Suite X Plus zur Verfügung stehen. Bestandteil ist<br />

zudem die in „Cabinet AR“ umbenannte Augmented-Reality-App für Verdrahtung und Instandhaltung,<br />

die ebenfalls im Apple-Store und bei Google Play erhältlich ist. Auch der Cloud-Speicher<br />

wurde erweitert: Neben Microsoft OneDrive und Dropbox werden nun auch Google Drive und<br />

Apple iCloud als mögliche Ablageorte für die mit der WSCAD Suite erzeugten Pläne und<br />

Unterlagen unterstützt. Modifiziert wurde darüber hinaus die Search-Engine.<br />

www.wscad.com<br />

Anbau- und Zubehörkomponenten,<br />

Nachfolgeprodukte<br />

und viele weitere Dienstleistungen<br />

von Wittenstein alpha,<br />

Wittenstein cyber motor und<br />

dem Start-up Galaxie<br />

abgerufen werden.<br />

www.wittenstein.de<br />

Contact und<br />

Mitsubishi Electric<br />

werden IoT-Partner<br />

Contact Software ist neues<br />

Mitglied der e-F@ctory Alliance<br />

von Mitsubishi Electric. Dieses<br />

Partnernetzwerk unterstützt den<br />

Geschäftsbereich Factory<br />

Automation von Mitsubishi<br />

Electric dabei, seinen Kunden<br />

maßgeschneiderte Komplettlösungen<br />

für die intelligent<br />

vernetzte Fertigung zu liefern.<br />

Mitsubishi Electric liefert seinen<br />

Kunden nicht nur Roboter,<br />

Steuerungs- und Antriebstechnik,<br />

sondern begleitet auch<br />

deren Industrie-4.0-Vorhaben.<br />

Dazu setzt der Geschäftsbereich<br />

Factory Automation Emea künftig<br />

auch auf Contact Elements for<br />

IoT, um Produktionsstätten<br />

intelligent zu vernetzen und in<br />

einer Plattform zu bündeln.<br />

www.contact-software.com


SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

Mit „Jupiter“ in die digitale Zukunft<br />

Hard- und Softwareplattform ermöglicht Integration neuer Technologien<br />

Die Digitalisierung stellt die Automatisierungsbranche immer wieder vor<br />

Herausforderungen. Neben neuen Geschäftsmodellen steigen auch die<br />

Anforderungen der zukünftigen Betreiber. Ein Hersteller von Mess-,<br />

Regel- und Automatisierungstechnik hat darauf reagiert: Eine neue<br />

Hard- und Softwareplattform kombiniert mit einer modernen Software-<br />

Architektur soll die Integration neuer Technologien in vorhandene Geräte<br />

ermöglichen und so für eine Verkürzung der Innovationszyklen sorgen.<br />

Jupiter, das ist je nach Lesart entweder der<br />

römische Göttervater, zuständig für Blitz,<br />

Donner und Luft, oder der größte und<br />

schwerste Planet unseres Sonnensystems –<br />

ein Gigant aus Gas mit faszinierenden physikalischen<br />

Eigenschaften. Eine Hard- und<br />

Softwareplattform mit diesem Namen<br />

weckt also zu Recht hohe Erwartungen. Für<br />

Jumo ist das Jupiter-System der gegenwärtige<br />

technologische Höhepunkt einer Entwicklungsgeschichte,<br />

die im Jahr 2011 mit<br />

der Vorstellung des Jumo Mtron T-Systems,<br />

dem ersten selbstentwickelten Automatisierungssystem,<br />

begann.<br />

Ziel war es damals, ein vielfältiges, flexibles<br />

und einfach zu bedienendes System für<br />

alle Anwender zu entwickeln, die für ihre<br />

Prozesse nicht unbedingt auf eine große,<br />

Michael Brosig, Pressesprecher, Jumo GmbH &<br />

Co. KG, Fulda<br />

umfangreiche SPS-Lösung angewiesen<br />

sind. Diese Grundgedanken sind auch in<br />

die Entwicklung der Jupiter-Plattform<br />

eingeflossen. Zusätzlich wurde das Projekt<br />

um die Idee eines „modularen Querbaukastens“<br />

ergänzt. Ein Konzept, das im<br />

Auto mobilbau Verwendung findet und die<br />

Entwicklung einer Vielzahl unterschiedlicher<br />

Modelle auf einer zentralen Plattform<br />

ermöglicht.<br />

Plattform muss variabel und<br />

skalierbar sein<br />

Die Jupiter-Plattform sollte also als modularer<br />

Querbaukasten die Grundlage für alle<br />

zukünftigen Jumo-Produkte aus den Bereichen<br />

„Regeln“, „Registrieren“, „Automatisieren“<br />

und „Überwachen“ dienen. Die Bandbreite<br />

reicht hier von Bildschirmschreibern<br />

über Prozess- und Programmregler bis zu<br />

Sicherheitsbegrenzern.<br />

Durch das modulare Konzept können neue<br />

Technologien durchgängig in vorhandene<br />

Geräte integriert werden – und das bei<br />

einem überschaubaren Entwicklungsaufwand.<br />

Die Innovationszyklen werden<br />

dadurch kürzer. Das bedeutet, dass die<br />

neue Plattform variabel und skalierbar sein<br />

muss. Die Flexibilität beginnt bereits bei der<br />

Hardware, bei der ein 800-MHz-Prozessor<br />

je nach Anwendung als Single-, Dual- oder<br />

Quad-Core-Variante eingesetzt werden<br />

kann. Das CPU-Modul ist steckbar; Leistungsstärkere<br />

oder leistungsschwächere<br />

Prozessoren lassen sich damit applikationsspezifisch<br />

verwenden.<br />

Der Arbeitsspeicher kann zwischen 8 und<br />

32 GB groß sein. Der modulare Gedanke zeigt<br />

sich auch bei der Konnektivität. Bis zu 11 externe<br />

und 5 interne Schnittstellen sind auf der<br />

Plattform möglich. Dabei wurden alle derzeit<br />

gängigen Standards wie Ethernet, CAN, USB,<br />

HDMI, I2C oder Sata berücksichtigt.<br />

Linux-System ermöglicht freie<br />

Gestaltung<br />

Da sich im Zuge der Digitalisierung auch<br />

die Software-Anforderungen immer schneller<br />

ändern, kommt bei der Jupiter-Plattform<br />

eine Linux-Umgebung zum Einsatz.<br />

Durch die bei Unix-Systemen konsequente<br />

Trennung von Benutzer- und Administrator-Konten<br />

und durch die geringe Verbreitung,<br />

gilt das System als sicherer und weniger<br />

anfällig gegen Schadprogramme als<br />

40 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

z. B. eine Windows-Umgebung. Dazu kommen<br />

die enormen Freiheitsgrade, die die<br />

Open-Source-Software ermöglicht. Da das<br />

eigentliche Linux nur aus einem Systemkern<br />

(Kernel) und wenigen Basisprogrammen<br />

besteht, können Anwender das System<br />

komplett frei gestalten. Die Software<br />

ermöglicht weiterhin eine optimale Skalierbarkeit<br />

der Performance, der Speicher<br />

und Schnittstellen. Darüber hinaus wurde<br />

die komplette Software-Architektur modularisiert<br />

angelegt, wobei ein Schwerpunkt<br />

auf die Themen „Kryptographie“ und „Internet-Security“<br />

gesetzt wurde. So ist z. B.<br />

eine Benutzerverwaltung per LDAP möglich.<br />

Ferner wurde die Anforderung einer<br />

stabilen Bedienung mit Mobilgeräten wie<br />

Smartphones oder Tablets im industriellen<br />

Umfeld berücksichtigt.<br />

Komplett überarbeitet wurde auch das<br />

Setup-Programm für das Jumo-Automatisierungssystem.<br />

In dieses wurde ein applikationsspezifischer<br />

Konfigurations- und<br />

Prozess-Dateneditor integriert. Der Endanwender<br />

kann somit die Benutzeroberfläche<br />

mithilfe eines Web-Portals weitgehend<br />

nach seinen Anforderungen gestalten. Das<br />

betrifft z. B. verschiedene Sprachvarianten<br />

und reicht bis zu kompletten Bedienstruktur.<br />

Das Prinzip der größtmöglichen Konnektivität<br />

wurde ebenfalls bei der Gestaltung<br />

der Software weiterverfolgt. Neben<br />

WLAN und Bluetooth lassen sich auch<br />

moderne Cloud- Lösungen problemlos<br />

realisieren, da die Anforderungen des<br />

MQTT und OPC UA berücksichtigt wurden.<br />

Integration aller wichtigen<br />

Feldbussysteme<br />

Dem Thema „Benutzerfreundlichkeit“ wurde<br />

u. a. dadurch Rechnung getragen, dass die<br />

Jupiter-Plattform mit allen modernen Displays<br />

kommunizieren kann. So lassen sich<br />

intuitive Bedienkonzepte, animierte Bildübergänge<br />

oder eine Multigestensteuerung<br />

realisieren.<br />

Die Plattform kommt erstmals im Jumo<br />

Varitron 500 zum Einsatz: die Zentraleinheit<br />

des Nachfolgemodells des Automatisierungssystem<br />

Jumo Mtron T. In das<br />

System können mehrere Bedienstationen<br />

via Codesys-Remote-Target- oder Web-<br />

Visualisierung sowie bis zu 64 intelligente<br />

Anschaltmodule integriert werden. Für die<br />

individuelle Bedienung stellt der Hersteller<br />

seine Visualisierungsbibliotheken bereit.<br />

Des Weiteren wird die Flexibilität auch<br />

durch die Integration aller wichtigen Feldbussysteme<br />

per Codesys wie Modbus RTU<br />

oder TCP Master und Slave, Profinet-IO-<br />

Controller, Ethercat-Master sowie OPC-UA-<br />

Server ermöglicht. Über eine Profinet-<br />

IO-Device-Schnittstelle ist zukünftig eine<br />

Anbindung an übergeordnete Steuerungssysteme<br />

alternativ via Modbus TCP möglich.<br />

In der Folgezeit sollen weitere Jumo-<br />

Geräte wie die Bildschirmschreiber der<br />

Logoscreen-Serie, die Aquis-Touch-Mehrkanalmessgeräte<br />

für die Flüssigkeitsanalyse<br />

oder der Prozess- und Programmregler vom<br />

Typ Dicon Touch mit der Jupiter-Plattform<br />

ausgestattet werden. Alle Produkte können<br />

so zukünftig von kürzeren Startzeiten, höheren<br />

Prozessorgeschwindigkeiten und einer<br />

gestiegenen Flexibilität profitieren. Darüber<br />

hinaus sollen sich zukünftig weitere<br />

Funktionalitäten und Technologien kurzfristig<br />

in die Jupiter-Plattform integrieren<br />

und somit branchenspezifische Lösungen<br />

effizient realisieren lassen.<br />

Bilder: Aufmacher stock.adobe.com + Jumo,<br />

Nebenbild Jumo<br />

www.jumo.net<br />

HYGIENIC<br />

DESIGN.<br />

DERPMS<br />

AUSEDEL-<br />

STAHL.<br />

PMS<br />

Besuchen<br />

Sie uns auf der<br />

SPS IPC Drives<br />

in Nürnberg.<br />

Halle 7A,<br />

Stand 7A-401<br />

Der neue Ultraschallsensor pms aus<br />

Edelstahl ist mit seinem intelligenten<br />

Hygienic Design prädestiniert für anspruchsvolle<br />

Aufgaben inder Lebensmittel- und<br />

Pharmaindustrie.<br />

+ 4Tastweiten:<br />

von 20–1.300 mm<br />

+ 3Ausgangsstufen: Push-Pull-Schaltausgang<br />

mit IO-Link oder Analogausgang<br />

+ 2Gehäusevarianten: D12-Adapterschaft<br />

und D12-Bajonettverschluss<br />

Die Zentraleinheit des Automatisierungssystems überzeugt durch ein<br />

hohe Skalierbarkeit und flexible Bedienphilosophie<br />

<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 5/<strong>2019</strong> 41<br />

microsonic.de/pms


SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

Pyrometer mit Kühlgehäuse<br />

und zusätzlicher<br />

Optik-Luftspülung<br />

Positionssicher<br />

Digitale Kompaktpyrometer mit Motorfokus zur berührungslosen Temperaturmessung<br />

Pyrometer kommen heute in<br />

vielfältigen Anwendungen in der<br />

Prozessmesstechnik zum Einsatz.<br />

Doch wie verhält es sich unter<br />

schwierigen Einbaubedingungen<br />

oder bei sehr hohen Temperaturen?<br />

Motorisch fokussierbare<br />

Variooptiken meistern diese<br />

Herausforderungen mit Bravour.<br />

Jedes Objekt sendet eine natürliche<br />

elektro magnetische Strahlung aus, die<br />

von seiner Temperatur, der Wellenlänge<br />

und seinem Emissionsvermögen abhängt.<br />

Durch die Messung dieser ausgesandten<br />

Strahlung kann die Temperatur des Messobjektes<br />

berührungslos gemessen werden.<br />

Die Strahlung gelangt im Pyrometer über<br />

eine Optik auf den Infrarotsensor, in dem<br />

sie in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt<br />

wird. In der nachfolgenden Pyrometerelektronik<br />

erfolgt dann meist digital<br />

die Umrechnung der strahlungsproportionalen<br />

Sensorausgangssignale in Temperaturwerte.<br />

Diese Temperaturwerte werden<br />

über elektrische Schnittstellen ausgegeben<br />

und oft am Pyrometer direkt angezeigt.<br />

Die Vielfalt der Optiken<br />

Als Optiken werden in den Pyrometern sowohl<br />

Fest- als auch Variooptiken verwendet.<br />

Die Festoptik hat bei einem vorgegebenen<br />

Messabstand ihren Scharfpunkt und<br />

ermöglicht dort einen minimalen Messfelddurchmesser.<br />

Bei Messabständen außerhalb<br />

des Scharfpunktes ergeben sich größere<br />

Messfelddurchmesser. Variooptiken<br />

ermöglichen eine Verschiebung des Scharfpunktes<br />

und gestatten somit minimale<br />

Messfelddurchmesser über größere Messabstandsbereiche.<br />

Das ist wichtig, wenn<br />

sich bspw. im Produktionsprozess die<br />

Messabstände durch Produktumstellungen<br />

ändern. Ein weiterer Vorteil von Vario ­<br />

optiken besteht auch in der Nutzungsmöglichkeit<br />

von Visierhilfen wie Durchblickvisier<br />

oder Video-Kamera.<br />

Temperaturmessung unter schwierigen<br />

Umgebungsbedingungen<br />

Üblicherweise werden Variooptiken am<br />

Pyrometer bisher manuell eingestellt. Was<br />

passiert aber, wenn sich das Pyrometer<br />

bspw. wegen kritischer Umgebungstemperaturen<br />

in einem Kühlgehäuse befindet<br />

oder im Fertigungsprozess an schwer zugänglicher<br />

Stelle fest montiert ist? Für solche<br />

Einsatzfälle hat Dias Infrared die neue<br />

Pyrometerserie Pyrospot 55 mit einer motorisch<br />

fokussierbaren Variooptik entwickelt<br />

und auf den Markt gebracht.<br />

Die neuen digitalen Kompaktpyrometer<br />

im IP65-Edelstahl-Rundgehäuse mit einem<br />

Daniel Wagner, Vertriebsingenieur und<br />

Produktmanager, Dias Infrared GmbH, Dresden<br />

42 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


Die Pyrometer eignen sich beispielsweise für Anwendungen<br />

in der Stahl-Metallindustrie, im Ofenbau, in Löt- und<br />

Schweißanlagen sowie in der Keramikindustrie<br />

Durchmesser von 50 mm sind speziell für<br />

den industriellen Dauereinsatz, besonders<br />

unter rauen Bedingungen konzipiert. Sie<br />

eignen sich für Temperaturmessungen<br />

u. a. an Metallen, Graphit oder Keramik.<br />

Da keine äußeren bewegten Teile an der<br />

Variooptik vorhanden sind, werden die<br />

statio näre Montage und die Integration in<br />

Kühlgehäuse signifikant erleichtert. Sind<br />

die Geräte an schwer zugänglichen Stellen<br />

eingebaut, kann der Anwender die Fokussierung<br />

bequem per Schnittstelle und<br />

Software anpassen.<br />

Auf der Rückseite des Gerätes befindet<br />

sich ein gut lesbares OLED Display zur<br />

Anzeige der Messtemperatur und weiterer<br />

Parameter. Zur exakten Ausrichtung der<br />

Pyrometer auf das Messobjekt stehen ein<br />

integriertes Laserpilotlicht, eine integrierte<br />

Farb-Video-Kamera oder ein Durchblickvisier<br />

zur Auswahl.<br />

Komfortable Integration und<br />

Parametrierung<br />

Dank des temperaturlinearen Standardausgangssignals<br />

von 0/4 bis 20 mA können<br />

die Pyrometer problemlos in bestehende<br />

Mess- und Regelsysteme integriert werden.<br />

Die Geräte verfügen weiterhin über<br />

eine galvanisch getrennte RS-485-Schnittstelle,<br />

sind somit busfähig und verwenden<br />

das Modbus RTU Protokoll. Eine Ethernet-<br />

Interface-Box unterstützt die Verbindung<br />

in lokale Netzwerke.<br />

Zur Parametrierung der Pyrometer wird<br />

die digitale Schnittstelle genutzt. Alternativ<br />

können Motorfokus und der Parameter<br />

Emissionsgrad bzw. Quotientenkorrektur<br />

auch direkt am Gerät über Tasten und Display<br />

eingestellt werden.<br />

Die Geräte Pyrospot DS 55N und DG 55N<br />

sind für Temperaturmessungen von 550 bis<br />

3 000 °C im Spektralbereich 0,8 bis 1,1 µm<br />

bzw. 200 bis 2 500 °C im Spektralbereich 1,5<br />

bis 1,8 µm geeignet. Für Temperaturmessungen<br />

von 75 bis 2 200 °C im Spektral bereich<br />

von 2,0 bis 2,6 µm ist das Pyrometer Pyrospot<br />

DGE 55N geeignet. Das Quotientenpyrometer<br />

Pyrospot DSR 55N misst Temperaturen<br />

von 500 bis 3 000 °C in zwei eng beieinanderliegenden<br />

Spektralbereichen zwischen 0,7<br />

und 1,1 µm und ermöglicht eine nahezu<br />

emissionsgradunabhängige Temperaturmessung.<br />

Mit dieser neuen Serie stehen kompakte<br />

sta tionäre Präzisionspyrometer mit integriertem<br />

Motorfokus zur Verfügung, die Einbau<br />

und Parametrierung auch unter schwierigen<br />

äußeren Bedingungen ermöglichen.<br />

Bilder: Aufmacher Dias Infrared / Hintergrund<br />

Stahl-Zentrum, 01 Dias Infrared / Hintergrund<br />

adobe.istock.com<br />

www.dias-infrared.de<br />

Wir machen Ihre<br />

Maschine sicher<br />

Die neue Safety Fieldbox<br />

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Für die einfache „Plug & Play“-<br />

Installation von bis zu 8 Sicherheitsschaltern<br />

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Universelle M12-Gerätesteckplätze,<br />

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Halle 9, Stand 460.<br />

Das digitale Kompakt-Pyrometer ist mit Motorfokus,<br />

Display und verschiedenen Visierhilfen ausgestattet


SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

INDUSTRIE<br />

4.0<br />

Teamwork<br />

Mit Machine Vision und KI-basierten Deep-Learning-Technologien auf dem Weg zur Industrie 4.0<br />

Industrie 4.0 stellt neue<br />

Anforderungen an die<br />

Wertschöpfungsketten in der<br />

industriellen Fertigung. Eine davon<br />

ist ein hoher Grad an Flexibilität.<br />

Möglich wird dies durch hoch<br />

automatisierte und durchgängig<br />

vernetzte Prozesse. Eine<br />

Schlüsselrolle kommt hierbei der<br />

industriellen Bildverarbeitung zu<br />

und damit gewinnen innovative<br />

Verfahren wie Deep Learning<br />

zunehmend an Bedeutung.<br />

Ein bisher nicht gekanntes Ausmaß an<br />

Automatisierung, Digitalisierung und<br />

Vernetzung kennzeichnet das Geschehen<br />

in den Montagehallen in Zeiten von Industrie<br />

4.0. Die Robotik erlebt einen wahren<br />

Boom: smarte, kompakte und mobile Roboter,<br />

die sogenannten Collaborativen Robots<br />

(Cobots), arbeiten eng mit Menschen zusammen<br />

und übernehmen teilweise sogar<br />

deren Aufgaben. Dabei sind alle Akteure<br />

der digitalen Fertigung wie Maschinen,<br />

Roboter, Handling- und Transfersysteme<br />

sowie weitere Komponenten durchgängig<br />

miteinander verknüpft und tauschen über<br />

Netzwerke Daten aus.<br />

Machine Vision in der<br />

automatisierten Fertigung<br />

Eine tragende Rolle in diesem Szenario<br />

spielt die industrielle Bildverarbeitung<br />

(Machine Vision). Sie überwacht Fertigungsprozesse<br />

zuverlässig und lückenlos.<br />

Über Kameras oder Scanner werden digitale<br />

Bilddaten vom Geschehen aufgenommen<br />

und in der integrierten Machine-Vision-<br />

Software verarbeitet. Die Ergebnisse stehen<br />

dann für vielfältige Anwendungen in der<br />

industriellen Wertschöpfungskette bereit:<br />

So ist das System in der Lage, Gegenstände<br />

verlässlich zu erkennen und Werkstücke<br />

präzise auszurichten. Dies trägt zu mehr<br />

Effizienz und Sicherheit in der automatisierten<br />

Fertigung bei. Überdies können<br />

fehlerhaft gefertigte Produkte mithilfe von<br />

Machine Vision eindeutig detektiert und<br />

aussortiert werden, was Bildverarbeitungstechnologien<br />

für den Einsatz in der Qualitätssicherung<br />

prädestiniert.<br />

Johannes Hiltner, Produktmanager Halcon,<br />

MVTec Software GmbH, München<br />

44 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

Auswertung durch<br />

selbstlernende Algorithmen<br />

Viele moderne Bildverarbeitungsverfahren<br />

kommen heute nicht mehr ohne Künstliche<br />

Intelligenz (KI) aus. Bedeutsam ist in diesem<br />

Zusammenhang insbesondere Deep<br />

Learning, eine Technologie basierend auf<br />

Convolutional Neural Networks (CNNs).<br />

Deep Learning ist in der Lage, große Mengen<br />

an digitalen Bilddaten mittels selbstlernender<br />

Algorithmen auszuwerten.<br />

Im Mittelpunkt steht ein Trainingsprozess,<br />

in dessen Rahmen die Software spezifische<br />

Besonderheiten und Merkmale von<br />

bestimmten Objektklassen automatisch<br />

lernt. Auf diese Weise lassen sich neue Bildinformationen<br />

und die darauf abgebildeten<br />

Objekte präzise einer spezifischen Klasse<br />

zuordnen – Objekte werden so zuverlässig<br />

und robust erkannt. Überdies lassen sich<br />

Deep-Learning-Algorithmen nutzen, um<br />

Objekte und Defekte exakt zu lokalisieren.<br />

Vortrainierte<br />

Deep-Learning-Netze<br />

Deep-Learning-Technologien sind innerhalb<br />

der industriellen Bildverarbeitung vor<br />

allem für die Klassifizierung, Objektdetektion<br />

und semantische Segmentierung geeignet.<br />

MVTec bietet hierfür in der aktuellen<br />

Version 19.05 der Machine-Vision-Standardsoftware<br />

Halcon hilfreiche Funktionen<br />

an. Darüber hinaus hat der Hersteller vortrainierte<br />

Deep-Learning-Netze in seine<br />

Software integriert. Deren besonderer Vorteil<br />

besteht darin, dass sie bereits mit rund<br />

einer Million lizenzfreier Bilder mit Motiven<br />

aus dem industriellen Umfeld trainiert<br />

wurden. Unternehmen benötigen dadurch<br />

nur noch eine geringe Anzahl eigener<br />

Bilder, um die Netze entsprechend ihrer<br />

Anforderungen und spezifischen Anwendungen<br />

zu trainieren. Auf diese Weise<br />

können Firmen das Training vereinfachen,<br />

den Aufwand auf ein Minimum reduzieren<br />

und Kosten einsparen. Überdies sind<br />

sie hinsichtlich der Bildrechte auf der<br />

sicheren Seite.<br />

Bildverarbeitung und SPS<br />

wachsen zusammen<br />

Bei der durchgängig vernetzten Kommunikation<br />

der Industrie-4.0-Komponenten<br />

erlangt neben der industriellen Bildverarbeitung<br />

auch die speicherprogrammierbare<br />

Steuerung (SPS) eine wichtige Bedeutung.<br />

Diese beiden „Welten“ wachsen heute<br />

dank der Entwicklung gemeinsamer Normen<br />

und Standards immer enger zusammen.<br />

Insbesondere die plattformunabhängige,<br />

service-orientierte Architektur Open<br />

Platform Communications Unified Architecture<br />

(OPC UA) spielt hierbei eine herausragende<br />

Rolle. Mit diesem Standard lassen<br />

sich über verschiedene Plattformen und<br />

Hersteller hinweg Daten austauschen. Dank<br />

einer semantischen, kontextbezogenen Beschreibung<br />

können Maschinen diese Informationen<br />

eigenständig lesen und verstehen.<br />

Deep-Learning-Technologien sind vor allem für die Klassifizierung,<br />

Objektdetektion und semantische Segmentierung geeignet<br />

Resümee<br />

Für die Umsetzung hochgradig automatisierter,<br />

durchgängig vernetzter und<br />

digitalisierter Wertschöpfungsprozesse<br />

benötigt die Industrie 4.0 innovative Begleittechnologien.<br />

Insbesondere die industrielle<br />

Bildverarbeitung trägt maßgeblich<br />

dazu bei, die Produktion in diesem<br />

Kontext sicherer und effizienter zu gestalten.<br />

Darin integrierte, KI-basierte Deep-<br />

Learning-Technologien sorgen zudem<br />

dank selbstlernender Algorithmen für<br />

besonders hohe Erkennungsraten. Außerdem<br />

ermöglichen Kommunikationsstandards<br />

wie OPC UA eine stetig bessere Kommunikation<br />

bzw. Vernetzung von Hardund<br />

Software.<br />

Bilder: Fotolia<br />

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Intelligent ergänzt<br />

Entwicklungsdienstleister erweitert Sensor2Cloud-Portfolio um Line-Image-Sensoren<br />

Die Bildverarbeitung ist ein wesentlicher Aspekt<br />

zahlreicher industrieller Anwendungen. Und dabei<br />

spielen Bildsensoren keine unerhebliche Rolle:<br />

Sekundenschnell und zuverlässig erkennen sie Details<br />

und erfüllen somit eine wichtige Treiberfunktion im<br />

Zeitalter von Industrie 4.0. Ein Entwicklungsdienstleister<br />

aus Düsseldorf hat sein Sensor2Cloud-<br />

Portfolio um weitere Line-Image-Sensoren ergänzt.<br />

Damit lassen sich neue Anwendungen realisieren.<br />

Petra Adamik, freie IT-Journalistin, München<br />

In den vergangenen Jahren haben Bildsensoren eine rasante Weiterentwicklung<br />

durchlaufen. Auf diese Weise konnten zahlreiche<br />

Lösungen für unterschiedliche Branchen optimiert werden. Bildverarbeitungssensoren<br />

kommen für das Barcode-Scanning, z. B. in<br />

der Warenwirtschaft ebenso zum Einsatz, wie in der Verkehrsüberwachung,<br />

z. B. für die Erkennung von Kennzeichen. Aber auch die<br />

Führung von Robotern in der smarten Fabrik ist ohne Bildsensoren<br />

nicht denkbar. Auch im Bereich Machine Vision, der visuellen Bildverarbeitung,<br />

kommen die Komponenten zum Einsatz. Intel ligente<br />

Haushaltshelfer, wie der Saugroboter, verwenden ebenfalls Bildsensoren,<br />

um ihren Weg durch die Räume zu finden und ganz<br />

speziell um Hindernissen auszu weichen.<br />

Die Sensoren mit visuellen Eigenschaften gelten auch als Element<br />

für zahlreiche Einsatzszenarien im Umfeld von Industrie 4.0 sowie<br />

IoT. So kommen Bildsensoren vielfach bei Applikationen zum Einsatz,<br />

die im Umfeld des Edge-Computing genutzt werden, das als<br />

Architekturkonzept für das IoT gilt. Dafür werden Computer-Anwendungen,<br />

Daten und Dienste vom zentralen Rechenzentrum an<br />

den äußeren Rändern eines Netzwerks verlagert. Das ermöglicht es,<br />

Daten ressourcenschonend an Endgeräten vor Ort zu verarbeiten<br />

und von dort aus in die Cloud zu übertragen. Intelligente Sensoren<br />

und Sensornetze sind dabei ein wichtiges Grundelement, um die<br />

46 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

problemlose Erfassung, Verarbeitung und<br />

den Transport der ermittelten Messwerte<br />

und Daten sicherzustellen. Egal welche Anwendung<br />

– jede hat ihre spezifischen Anforderungen<br />

an die eingesetzten Bildsensoren.<br />

So verlangen einige Einsatzfelder eine<br />

hohe Bildwiederholrate, andere wiederum<br />

eine hohe Lichtempfindlichkeit. Manche<br />

Anwendungen verlangen höchste Detailgenauigkeit,<br />

weshalb in diesem Umfeld<br />

Bildsensoren mit hoher Auflösung erforderlich<br />

sind.<br />

Sensor2Cloud-Portfolio<br />

erweitert<br />

Unitronic verfügt bereits seit geraumer Zeit über ein Sensor2Cloud-<br />

Portfolio, das ein breites Anwendungsspektrum abdeckt. Ihre Lösungspalette<br />

haben die Düsseldorfer jetzt um den NSI3000 von Newsight<br />

Imaging erweitert. „Hierbei handelt es sich um einen neuartigen<br />

Line-Image-Sensor für Anwendungen, welche die Welt in ganz anderer<br />

Perspektive erfassen soll“, klassifiziert Eduard Schäfer, Leiter der<br />

Sensorabteilung bei Unitronic das neue Produkt. „Dieses stellt einen<br />

Wendepunkt bei den Vision-Lösungen für die Automobilindustrie,<br />

die Robotik sowie Drohnen, aber auch für Industrie 4.0 dar.“<br />

Der Sensor basiert auf der CMOS-Technologie und arbeitet mit<br />

hochempfindlichen Pixeln. Dem Hersteller zufolge ist der Bildsensor<br />

für programmierbare Abtastgeschwindigkeiten mit einer hohen<br />

Bildrate von bis zu 40 000 Frames Per Second (FPS) ausgelegt. Das<br />

verbessert Analysen und Reaktionen auf Ereignisse in unterschiedlichen<br />

Einsatzfeldern. Der NSI3000 wurde speziell für Lidar-<br />

Anwendungen entwickelt. Diese Lösungen sind z. B. essenziell für<br />

das autonome Fahren und unterstützen Fahrzeuge dabei, Hindernisse<br />

zuverlässig er kennen zu können. So geht eine Studie des<br />

Beratungsunternehmens Frost & Sullivan davon aus, dass zahlreiche<br />

Automobilhersteller auf Lidar als zentrale Komponente für<br />

das automatisierte Fahren setzen. In der Studie „Automotive Lidar<br />

Market for Adas and Automated Driving, Global 2016“ prognostizieren<br />

die Analysten, dass bis zum Jahr 2025 das kontaktlose, bzw. das<br />

Solid-State-Lidar flächendeckend in den Markt drängt. Die Nachfrage<br />

nach 3D-Mapping und Bildgebung, einer verbesserten Gesamtleistung,<br />

automatisierter Verarbeitung von graphischer Datenerfassung<br />

und autarken Sensoren mit Höchstleistungen in der Dämmerung<br />

seien Faktoren, welche die Entwicklung und Annahme von<br />

Lidar-Sensoren in Sensor einheiten von Fahrerassistenzsystemen für<br />

automatisierte Fahrzeuge vorantreiben, heißt es in der Studie.<br />

Hohe Auflösungen integriert<br />

Das neue Produkt der Sensor2Cloud-Familie von Unitronic ist für<br />

dieses Aufgabengebiet prädestiniert. Der Bildsensor verwendet acht<br />

Zeilen mit jeweils 2 048 Pixeln, die aus vier Zeilen mit 4 × 8 µm Pixeln<br />

und vier Zeilen mit 4 × 4 µm Pixeln bestehen. Der Container aus<br />

großen Pixeln sorgt für eine hohe Empfindlichkeit, während die<br />

kleinen Pixel ein feines Signal mit einer effektiven Auflösung von<br />

bis zu 8 192 Pixel bei geringer Verlustleistung und kompakter Größe<br />

liefern können. Der Sensor verfügt über eine kon figurierbare synchronisierte<br />

10 bis 12 Bit Pa rallelausgangsschnittstelle sowie eine<br />

proprietäre und I2C-Schnittstellen. Darüber hinaus verfügt der<br />

Sensor über ein integriertes CDS zur Rauschunterdrückung bei<br />

festen Mustern, Umgebungslicht-Subtraktion sowie über einen<br />

Onboard-Testmodus. Das optimiert die Erfassung von Messwerten<br />

und führt zu besseren Analysen.<br />

Anwendungsbereiche für den Sensor liegen im Bereich von<br />

Machine Vision-Applikationen, wie Roboter-Lidar, Barcodeleser,<br />

Industrie 4.0 und Automotive. Die hohe Zahl der Pixel ermöglicht<br />

eine detailreiche Auflösung von Messwerten. Der NSI3100 Bildsensor<br />

unterstützt programmierbare Datenübertragungsgeschwindigkeiten<br />

mit einer hohen Bildrate und liefert zudem<br />

eine automatische Belichtungssteuerung. Damit wird bei nahen<br />

Objekten eine Sättigung ver mieden, während sich die Empfindlichkeit<br />

gegenüber entfernten Objekten erhöht. Auf diese Weise<br />

lassen sich realitätsnahe und praxisorientierte Werte in einem<br />

breiten Radius ermitteln. Die automatische Spitzenerkennung für<br />

die Triangulation und die Konfiguration pro Bild ermöglicht zudem<br />

eine spontane Reaktion auf Ereignisse. Aufgrund dessen<br />

können mit dem NSI3100 zahlreiche Lösungen im Bereich des<br />

autonomen Fahrens, aber auch in der Logistik oder bei intelligenten<br />

Haushaltshelfern realisiert werden.<br />

Bilder: Unitronic<br />

www.unitronic.de<br />

Lidar-Sensor-Module senden<br />

Laserimpulse aus und detektieren<br />

das zurückgestreute Licht<br />

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LED Beleuchtungen<br />

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<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 47<br />

Falcon.indd 1 06.02.2018 14:45:58


SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

René Buß, Bereichsleiter Marketing,<br />

Produkt management und Vertrieb,<br />

Sensitec GmbH, Lahnau<br />

Dynamisch und smart<br />

TMR-Sensoren eröffnen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten dank Tunneleffekt<br />

Als einer der wenigen Hersteller<br />

beherrscht der Sensorhersteller<br />

Sensitec die drei aktuell industriell<br />

genutzten magnetoresistiven (MR-)<br />

Technologien AMR, GMR und TMR<br />

und setzt deren Vorteile in neuen<br />

Produkten um. Was sie auszeichnet<br />

und welche Messungen dadurch<br />

erst möglich werden, lesen Sie hier.<br />

MR-Sensoren beruhen auf verschiedenen<br />

physikalischen Prinzipien, die<br />

alle gemeinsam haben, dass sich der elektrische<br />

Widerstand des Sensors unter dem<br />

Einfluss eines Magnetfeldes ändert. Ob<br />

AMR- (anisotrop magnetoresistive), GMR-<br />

(giant magnetoresistive) oder TMR- (tunnelmagnetoresistive)<br />

– allen gemein sind<br />

die hohen Messgenauigkeiten, die erzielt<br />

werden können, und der hohe Grad der<br />

Integrationsmöglichkeit im Gesamtsystem.<br />

Weiterhin sind die Sensoren sehr tolerant<br />

gegenüber Justagetoleranzen und erlauben<br />

große Arbeitsabstände. Dies sind Vorteile,<br />

die bei der Konzeption und der Auslegung<br />

von Sensorsystemen zum Tragen kommen.<br />

AMR-Sensoren zeichnen sich durch höchste<br />

Messgenauigkeit aus, während die GMR-/<br />

TMR-Varianten eine höhere Empfindlichkeit<br />

und ausgezeichnete Energie effizienz<br />

bieten. AMR- und GMR-Sensoren haben<br />

sich schon seit langem als leistungsfähige<br />

Alternative zu Hall-Sensoren auf dem Markt<br />

etabliert, nun rückt auch die „jüngste“ Generation<br />

in Form der TMR-Sensoren zunehmend<br />

in den Vordergrund. Ihre Stärken<br />

liegen insbesondere in den hohen Signalamplituden,<br />

geringem Driftverhalten<br />

über Temperatur sowie der Möglichkeit<br />

durch ein hochohmiges Design nur sehr<br />

wenig Energie zu benötigen.<br />

Der Einfluss eines Magnetfeldes<br />

MR-Sensoren werden typischerweise so<br />

konzipiert, dass ein rotierendes, externes<br />

Magnetfeld in ein sinusförmiges Signal umgewandelt<br />

wird, das den Winkel des externen<br />

Magnetfeldes abbildet. Zur Drehrichtungserkennung<br />

werden weitere Sensorelemente<br />

auf einem Chip so angeordnet,<br />

dass ebenfalls ein 90° phasenverschobenes<br />

Signal entsteht. Dabei ändert sich grundsätzlich<br />

der elektrische Widerstand, wenn<br />

das Sensorelement einem magnetischen<br />

Feld ausgesetzt wird. Die Ursprünge aller<br />

MR-Technologien sind in der Festplattenindustrie<br />

zu finden, wobei eine immer<br />

höhere Datendichte und somit kompaktere<br />

Bauformen angestrebt wurden.<br />

Was bedeutet der sogenannte<br />

Tunneleffekt?<br />

Der TMR-Effekt (Tunnel MagnetoResistive)<br />

basiert, vergleichbar mit dem GMR-Effekt,<br />

auf der Kombination von dünnen Schichten,<br />

die in einem Stapel (Stack) übereinander<br />

aufgebracht werden. Bild 01 zeigt,<br />

stark vereinfacht, neben AMR- und GMRauch<br />

den Aufbau eines TMR-Elements. Die<br />

wesentliche Schicht ist hierbei die Barrier-<br />

Layer. Diese stellt eine sehr dünne Isolationsschicht<br />

für den Stromfluss dar. Mit nur<br />

wenigen Nanometern Dicke gerade so, dass<br />

abhängig von der Orientierung der sich im<br />

externen Magnetfeld frei drehbaren Free-<br />

Layer, einige Elektronen die Schicht passieren<br />

und damit für einen magnetfeldabhängigen<br />

Stromfluss sorgen. Diesem sogenannten<br />

„tunneln“ verdankt der Effekt auch seinen<br />

48 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


You CAN get it...<br />

Hardware und Software<br />

für CAN-Bus-Anwendungen…<br />

01 Prinzipieller Schichtaufbau verschiedener MR-Technologien (MagnetoResistive)<br />

Namen. Dieser Vorgang ist mithilfe der<br />

klassischen Physik nicht erklärbar und ist<br />

daher ein rein quantenmechanisches Phänomen.<br />

Steht ein äußeres Magnetfeld parallel<br />

zur Ausrichtung der Magnetisierung der<br />

fixierten Pinned-Layer des Schichtstapels,<br />

so ist die Wahrscheinlichkeit, dass Elektronen<br />

durch die Isolationsschicht hindurch<br />

tunneln größer als bei antiparalleler Ausrichtung<br />

des externen Magnetfeldes zur<br />

Pinned-Layer. Damit variiert der elektrische<br />

Widerstand des Stapels (∆R/R) in Abhängigkeit<br />

vom externen Magnetfeld.<br />

Den Tunnelwiderstand nutzen<br />

Der Widerstand eines TMR-Sensors ergibt<br />

sich durch die Fläche der Tunnelverbindung<br />

sowie der Schichtdicke bzw. dem Flächenwiderstand<br />

der Barriere. Der typische<br />

Flächenwiderstand einer Al2O3 Barrier-<br />

Layer liegt bei 10 MΩ/µm 2 . Gestaltet man<br />

eine Tunnelbarriere von 100 µm 2 Fläche, so<br />

ergibt sich ein Widerstand von 100 kΩ aus<br />

einem einzigen Tunnelelement. So lassen<br />

sich mit kleineren Tunnelelementen höhere<br />

Widerstände realisieren und es können mit<br />

sehr geringem Platzbedarf wesentlich hochohmigere<br />

Sensoren erstellt werden, als es<br />

mit AMR- oder GMR-Elementen möglich ist.<br />

Bei gleicher Fläche kann dadurch mit der<br />

TMR-Technologie der Leistungsverbrauch<br />

eines Sensors um einen Faktor 100 bis 1 000<br />

reduziert werden. Ebenfalls anders als beim<br />

AMR- und GMR-Effekt, wo der Stromfluss<br />

parallel zu den MR-Schichten erfolgt, fließt<br />

beim TMR-Effekt der Strom senkrecht durch<br />

den Schichtstapel hindurch.<br />

Von der Technologie zum Sensor<br />

Ein einzelnes TMR-Element stellt natürlich<br />

noch keinen vollständigen Sensor für die<br />

Positionsmessung dar. Übliche Ausgangssignale<br />

eines Sensors wären z. B. differenzielle<br />

Sinus- und Kosinussignale für eine<br />

Richtungserkennung aufgrund ihres Phasenbezugs.<br />

Diese werden typischerweise<br />

durch die Anordnung einzelner Sensorelemente<br />

in zwei vollständige Wheatston’sche<br />

Messbrücken realisiert. Diese Messschaltung<br />

sollte möglichst frei von Offsetspannungen<br />

sein und auch möglichst keinen<br />

Temperatureinfluss über den Arbeitstemperaturbereich<br />

haben. Die Amplitude sollte<br />

hoch, das Rauschen gering und der Phasenbezug<br />

ideal bei 90° liegen. Hier beginnt die<br />

Entwicklungsarbeit der Sensordesigner und<br />

Prozessingenieure.<br />

Ein Großteil der Parameter steht in Abhängigkeit<br />

zueinander und auch der<br />

Schichtaufbau hat einen deutlichen Einfluss<br />

auf die Parameter. Die vielen Abhängigkeiten<br />

stellen eine große Herausforderung<br />

dar, bieten zugleich aber auch<br />

Potenzial für mehr Flexibilität und neue<br />

Möglichkeiten bei der Sensorumsetzung.<br />

Der Einfluss auf die Messperformance<br />

durch das Sensordesign zeigt sich gut an<br />

dem Beispiel der Oberwellenfilterung.<br />

Diese wurde direkt auf dem Sensorchip<br />

im Design der Sensorelemente integriert.<br />

Bild 02 zeigt die Ausgangsignale und die<br />

Winkelgenauigkeit eines Sensors ohne<br />

(Standard) sowie mit (Filter) Oberwellenfilterung.<br />

Der Winkelfehler des Sensors mit<br />

integrierter Oberwellenfilterung ist deutlich<br />

geringer. Die Signalform der Ausgangssignale<br />

zeigt ebenfalls den deutlichen Einfluss<br />

von geraden Oberwellenanteilen bzw.<br />

eine sehr sinusnahe Form bei verwendetem<br />

Design mit Oberwellenfilter.<br />

PerfectWave Design optimiert<br />

nicht nur die Signalqualität<br />

Betrachtet man das Sensordesign des TMR<br />

FreePitch-Sensors mit integrierter Oberwellenfilterung,<br />

erkennt man auf der<br />

Oberfläche des Chips, auf dem sich die<br />

Alle Preise verstehen sich zzgl. MwSt., Porto und Verpackung. Irrtümer und technische Änderungen vorbehalten.<br />

PCAN-MicroMod FD<br />

Universelles Einsteckmodul mit I/O-<br />

Funktionalität und CAN-FD-Interface.<br />

Erhältlich mit Evaluation-Board für die<br />

Entwicklung eigener Anwendungen.<br />

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CAN-FD-Interface für M.2-Steckplätze.<br />

Erhältlich als Ein-, Zwei- und Vierkanalkarte<br />

inklusive Software, APIs<br />

und Treiber für Windows ® und Linux.<br />

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Konfigurierbares Einbaudisplay zur<br />

Visualisierung von CAN-Daten mit<br />

zwei High-Speed-CAN-Kanälen.<br />

Optional auch im Gehäuse erhältlich.<br />

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SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

02 03<br />

02 Einfluss der Oberwellenfilterung: der Winkelfehler<br />

des Sensors mit integrierter Oberwellenfilterung ist<br />

deutlich geringer<br />

03 FreePitch Sensor basierend auf dem Tunnel<br />

MagnetoResistiven (TMR) Effekt TA9903: Winkelfehler<br />

kompensiert im Vergleich zu unkompensiert<br />

in Dünnschichttechnik aufgebrachten Sensorstrukturen<br />

befinden, gekrümmte Brückenelemente.<br />

Da sich ein Brückenelement aus<br />

vielen TMR-Elementen zusammensetzt,<br />

kann durch diese geometrische Anordnung<br />

der einzelnen Elemente innerhalb der Sensorschaltung<br />

eine Dämpfung der Oberwellenanteile<br />

erreicht werden. Diese Designtechnologie<br />

wird bei Sensitec als Perfect-<br />

Wave Design bezeichnet. Hierdurch wird<br />

nicht nur der absolute Fehlerbeitrag durch<br />

die Oberwellen drastisch reduziert, sondern<br />

– wie in Bild 02 zu erkennen ist – wird<br />

die Abhängigkeit des Winkelfehlers durch<br />

unterschiedliche Magnetfeldstärken des zu<br />

messenden Magneten faktisch eliminiert<br />

und gewinnt für die Anwendungsentwicklung<br />

zusätzliche Freiheitsgrade in der<br />

Magnetsystemauslegung. Das genannte<br />

Beispiel vermittelt einen Eindruck über die<br />

vielfältigen Möglichkeiten, aber auch die<br />

Komplexität, den Schichtaufbau und das<br />

Schaltungsdesign für eine spezielle Funktion,<br />

angepasste Eigenschaften oder eine komplett<br />

individuelle Chiplösung einzusetzen.<br />

Hieraus ergeben sich dementsprechende<br />

Optionen zur Schaffung eines breiten Sensorportfolios<br />

für unterschiedlichste Anwendungsbereiche<br />

und Anforderungen.<br />

Breites Sensorspektrum, auch für<br />

Industrie-4.0-Anwendungen<br />

Mit der TMR-Technologie werden nicht nur<br />

für neue und bisher schwer zu erreichende<br />

Anwendungen Sensorlösungen kreiert,<br />

sondern auch bei bekannten Anwendungen<br />

Optimierungen ausgelotet und Verbesserungen<br />

erzielt. So liefert z. B. der Free-<br />

Pitch-Sensor TA903 im Vergleich zu einem<br />

typischen AMR FreePitch-Sensor eine 360°<br />

absolute Signalinformation. Hiermit kann<br />

mit nur einem Sensorchip ein Singleturn-<br />

Absolutgeber mit einem Dipolmagneten<br />

am Wellenende realisiert werden, wo hingegen<br />

bei einer AMR-Lösung weitere Sensoren<br />

notwendig sind. Die Ausgangssignale<br />

des Sensors sind differenzielle Sinus- und<br />

Kosinussignale mit Amplituden von<br />

100 mV/V und es ergibt sich bereits ohne<br />

weitere Kompensationen eine gute Messgenauigkeit<br />

des Winkels. Werden die Sensorsignale<br />

in Bezug auf Offset, Amplituden-<br />

Synchronität und Phasenversatz noch weiter<br />

korrigiert, lässt sich der Fehler eines<br />

solchen Messsystems auf unter 0,2° reduzieren<br />

(Bild 03).<br />

Eine weitere beispielhafte Anwendung<br />

resultiert aus Messanforderungen aus dem<br />

Bereich der Zustandsüberwachung der<br />

Industrie-4.0-Aktivitäten. Endlagen in<br />

Zylindern sollen nicht mehr nur als binäre<br />

Schaltinformation der Steuerung zugeführt<br />

werden, sondern zusätzlich auch Informationen<br />

liefern, aus denen sich bspw. Verschleiß<br />

ableiten lässt. Der TF952 als Sensor<br />

zur Messung von Magnetfeldern eignet sich<br />

hierzu besonders gut, da er über eine lineare<br />

Kennlinie im Messbereich von ± 20 mT verfügt<br />

– und damit passend ist zu den üblichen<br />

Magneten, die in Pneumatikzylindern<br />

Verwendung finden.<br />

TMR-Technologie – wenn es<br />

komplex werden soll<br />

Deutlich komplexere Sensoren sind aufgrund<br />

der kompakten TMR-Technologie<br />

ebenfalls möglich. So wurde innerhalb des<br />

BMBF-geförderten Forschungsprojekts<br />

KaLiPso (Kabellose Linearführungssysteme<br />

mit integrierter Positionsmessung) in<br />

Zusammenarbeit mit NTN-SNR, dem Institut<br />

für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen<br />

an der Universität Hannover<br />

und Sensitec gezeigt, wie ein kabelloses<br />

Absolut-Längenmesssystem auf TMR-Basis<br />

in einer Linearführung zukünftig aussehen<br />

Schichtaufbau und Schaltungsdesign ermöglichen viele Optionen<br />

für ein breites Sensorportfolio für unterschiedlichste Anwendungen<br />

und funktionieren könnte. Dieses wird für<br />

den Betrieb mittels eines berührungslosen<br />

induktiven Verfahrens mit Energie versorgt.<br />

Die Primärspule ist in die Führungsschiene<br />

integriert und die Sekundärspule<br />

befindet sich im Schlitten. Innerhalb des<br />

Projektes wurde ein TMR Sensor-Array<br />

entwickelt, welches eine magnetische<br />

Absolut-Codierung ausliest, die in einem<br />

Mikrocontroller zusammen mit der Information<br />

eines TMR FixPitch-Sensor, der<br />

lediglich eine abwechselnd mit Nord- und<br />

Südpolen magnetisierte Spur ausliest, eine<br />

hochauflösende und hochgenaue Positionsinformation<br />

ergibt. Im Zuge der TMR-<br />

Entwicklung ist somit ein Portfolio an Sensoren<br />

für unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten<br />

entstanden. Dieses wird<br />

sukzessive ausgebaut und die Sensoren als<br />

Produkte in die Serienfertigung überführt.<br />

TMR-Muster und -Evaluationkits sind auf<br />

An frage erhältlich.<br />

Bilder: Sensitec<br />

www.sensitec.com<br />

50 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

Streifenlicht-Farbscanner für komplexe Oberflächen<br />

Faro führt die Cobalt Design-Produktfamilie<br />

für Structured Light Scanners ein.<br />

Bei der Streifenlichtscan-Technologie<br />

werden projizierte Lichtmuster mit<br />

einem Kamerasystem kombiniert, um<br />

große Bereiche gleichzeitig zu erfassen.<br />

Das führt zu schnelleren und besseren<br />

Ergebnissen. In Kombination mit der<br />

RevEng-Softwareplattform ist Cobalt<br />

Design eine integrierte, umfassende<br />

digitale Designlösung, mit der kleine bis<br />

mittelgroße Objekte präzise und in Farbe<br />

mit verschiedenen Auflösungsstufen<br />

gescannt werden können. Dabei handelt es sich um den ersten Streifenlicht-Farbscanner<br />

von Faro, der speziell für Designanwendungen entwickelt wurde. Er eignet sich zum<br />

Scannen komplexer Oberflächen, vor allem von hochgradig detaillierten organischen<br />

Formen.<br />

www.faro.com<br />

Präzise Qualitätsprüfung mit Wärmebildern<br />

Einen Ansatz zur visuellen Prüfung von Spritzgussteilen per Wärmebildkamera hat<br />

Vision + Control entwickelt. ThermoInspection ist zeitsparender und präziser als die<br />

Prüfung mit konventioneller Beleuchtung.Unmittelbar nach dem Spritzen nimmt ein<br />

Roboter das Bauteil aus der Form und<br />

hält es in verschiedenen Positionen vor<br />

die Wärmebildkamera. So können z. B.<br />

die letzte Füllstelle, Rastnasen, der<br />

Einspritzpunkt oder andere funktionsrelevante<br />

Details genauestens inspiziert<br />

werden. Als Kamera kommt entweder die<br />

FLIR A35 (IR-Auflösung 320 × 256 Pixel)<br />

oder die FLIR A65 (IR-Auflösung<br />

640 × 512 Pixel) zum Einsatz. Die Bild -<br />

verarbeitung übernimmt das Mehr -<br />

kamerasystem vicosys 5400. Das<br />

eingesetzte Betriebssystem webHMI ist kompatibel zu allen gängigen Browsern und<br />

Steuerungsoberflächen in der Fertigung. Die Methode, die der Bildverarbeitungsspezialist<br />

zusammen mit Industriethermografie Schweiger entwickelt hat, eignet sich<br />

besonders für die Automobilindustrie.<br />

www.vision-control.com<br />

Betriebskritische Anlagen effizient inspizieren<br />

Die Wärmebildkamera Flir T860 ist das erste Modell des Herstellers, das mit einer<br />

integrierten Inspection Route-Software ausgestattet ist. Damit lassen sich betriebskritische<br />

Anlagen effizienter inspizieren. Basis für die T860<br />

ist die bewährte Flir-T-Series-Kameraplattform. Die<br />

T860 verfügt über ein ergonomisches Gehäuse, ein<br />

leuchtstarkes LCD-Touchscreen-Display, das sich auch<br />

aus flachen Blickwinkeln einfach ablesen lässt, sowie<br />

über einen integrierten Farbsucher für Arbeiten in<br />

grellem Sonnenlicht. Die Kamera bietet eine Auflösung<br />

von 640 × 480 Pixeln und ist neben der Bildverarbeitungstechnologie<br />

Flir Advanced Vision Processing mit<br />

den Bildoptimierungstechnologien MSX und UltraMax<br />

ausgestattet. Damit liefert sie schärfere Bilder, deren Bildrauschen gegenüber den<br />

Vorgängermodellen um 50 % reduziert ist.<br />

www.flir.de<br />

Qualifizieren.<br />

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Akkreditiertes und unabhängiges<br />

Prüf- und Zertifizierungsinstitut.<br />

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SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

IO-Link-Integration auf Sensorebene<br />

Der Kopftransmitter TH-TIO ist eines der ersten Geräte mit<br />

IO-Link-Schnittstelle aus der IO-Link-Produktserie von Müller<br />

Industrie-Elektronik. Er misst Temperaturen einkanalig mit PT100<br />

3-Leiter oder Thermoelement. Mit dem Transmitter lassen sich<br />

z. B. analoge Temperaturschalter<br />

kostengünstig<br />

ersetzen. Mit<br />

seiner integrierten<br />

IO-Link-Schnittstelle<br />

kann die Gerätekonfiguration<br />

via IO-Link<br />

einfach vorgenommen<br />

werden. So lassen sich<br />

in der Planung analoge<br />

Bauteile durch<br />

IO-Link-fähige Varianten in Maschinen und Anlagen für die<br />

Automatisierungstechnik sukzessive ersetzen und fit machen<br />

für Industrie-4.0-Anwendungen. Weiterer Vorteil der IO-Link-<br />

Integration auf Sensorebene ist die durchgängige, standardisierte<br />

Kommunikation zu jedem IO-Link-fähigen Sensor und Aktor und<br />

die Generierung zusätzlicher Sensordaten. Die Verfügbarkeit von<br />

Maschinen und Anlagen lässt sich mit den Sensoren durch die<br />

Reduzierung von Stillstandzeiten und schnellere Wiederanläufe<br />

erhöhen.<br />

www.mueller-ie.com<br />

Systemintelligenz optional weiter<br />

ausbaufähig<br />

Die Sicherheitslichtgitter OY32 (Finger- und Handschutz) und<br />

OY36 (Körperschutz) von IPF Electronic lassen sich ab sofort<br />

optional mit einer Mutingfunktion ausstatten. Auch ein<br />

Nachrüsten ist möglich. Über diese Applikation wird die Schutzfunktion<br />

eines Sicherheitslichtgitters kurzfristig deaktiviert,<br />

sodass Waren innerhalb eines Zyklus ungehindert in einen<br />

abgesicherten Bereich<br />

weitergeführt werden<br />

können. Zur Verfügung<br />

stehen das Relais<br />

AO98A980 sowie Muting-<br />

Sensoren. Mit diesem<br />

Zubehör lässt sich sowohl<br />

ein sequenzielles als auch<br />

Kreuz-Muting realisieren. Beim sequenziellen Muting werden<br />

mehrere hintereinander geschaltete Sensoren vom Fördergut<br />

innerhalb des Schutzfeldes sukzessive aktiviert. Für das Kreuz-<br />

Muting sind nur zwei Sensoren erforderlich, deren Erfassungsbereich<br />

kreuzförmig angeordnet ist. Die maximal zulässige Dauer<br />

des Vorgangs ist in zehn Stufen von zehn Sekunden bis unendlich<br />

einstellbar. Der Mutingzyklus der Lichtgitter wird über eine<br />

Leuchte signalisiert.<br />

www.ipf.de<br />

Neigungsmessung im industriellen<br />

Umfeld leicht gemacht<br />

Mit einer Winkelgenauigkeit von bis zu ≤ 0,04° sind Neigungssensoren<br />

der Reihe inertialSensor INC5701 von Micro-Epsilon<br />

prädestiniert für herausfordernde Messaufgaben in der<br />

Fertigungsüberwachung. Die INC5701-Sensoren erfassen dabei<br />

einen Messbereich von bis zu 360° und liefern auch bei schwankenden<br />

Umgebungstemperaturen<br />

ein stabiles<br />

Messsignal. Gegen elektromagnetische<br />

Strahlung<br />

wird der INC5701 durch<br />

ein robustes Aluminium-<br />

Druckguss-Gehäuse<br />

geschützt.<br />

www.micro-epsilon.com<br />

Messungen mit sehr hoher Genauigkeit<br />

Der EE600 von E+E Elektronik misst<br />

den Differenzdruck mit einer Genauigkeit<br />

von ± 0,5 % vom Endwert. Er ist für<br />

HLK-Anwendungen entwickelt und<br />

eignet sich für Luft sowie alle nicht<br />

brennbaren und nicht aggressiven<br />

Gase. Mit dem EE600 lassen sich<br />

zuverlässige Differenzdruckmessungen<br />

in Lüftungs- und Klimakanälen durchführen<br />

sowie Filter sicher überwachen.<br />

Der Sensor ist in zwei Varianten erhältlich: Für Drücke bis 1 000 Pa<br />

und bis 10 000 Pa. Per DIP-Schalter sind jeweils vier Druckmessbereiche<br />

einstellbar (0…250 / 500 / 750 / 1 000 Pa oder 0…2 500 /<br />

5 000 / 7 500 / 10 000 Pa). Das piezoresistive Drucksensorelement<br />

arbeitet ohne Gasdurchfluss.<br />

www.epluse.com<br />

Messverfahren<br />

Festelektrolyt-Potentiometrie<br />

NDIR-Sensoren<br />

Wärmeleitfähigkeit<br />

Elektrochemische Sensoren<br />

Keidel-Zellen<br />

Gasanalytik für die Prozessmesstechnik<br />

www.zirox.de<br />

ZIROX Sensoren und Elektronik GmbH | Am Koppelberg 21 | 17489 Greifswald | Tel.: +49(0)3834-83 09 00 | Fax: +49(0)3834-83 09 29 | E-Mail: info@zirox.de<br />

Zirox.indd 1 22.09.2017 11:05:04<br />

52 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

Neue Optosensoren mit größerem Detektionsbereich und höherer Leistung<br />

Omrons neue LCR (Light Convergent Reflective)-Sensoren des<br />

Typs B5W erkennen Zielobjekte sehr zuverlässig. Auch reflektierende,<br />

transparente, diffuse oder<br />

schwarze Oberflächen sind kein<br />

Hindernis. Der konvergente Lichtstrahl<br />

des Sensors lässt sich genau einstellen,<br />

um genau auf den Zielbereich zu<br />

fokussieren. Omrons neue<br />

B5W-LB LCR-Sensoren sind leistungsstärker<br />

als die vorhandenen B5W-LA-<br />

Komponenten und werden in miniaturisierter<br />

und ultraminiaturisierter<br />

Bauform angeboten. Die Miniatur-<br />

versionen B5W-LB2101 und LB2112 mit den Maßen<br />

40 × 8,4 × 15,9 mm verfügen über analogen oder digitalen<br />

Ausgänge für Erfassungsbereiche von<br />

10 bis 55 mm oder 10 bis 40 mm. Die<br />

Superminiaturversion B5W-LB1112 ist<br />

nur 26 × 8,4 × 13 mm klein und bietet<br />

Leseabstände von 2 bis 10 mm oder 3<br />

bis 8 mm. Die digitalen Bauelemente<br />

gibt es mit der Schaltfunktion „Licht<br />

an“ oder „Licht aus“. Sie sind nach<br />

IP50 gekapselt.<br />

www.components.omron.eu<br />

Tageslichttaugliche<br />

3D-Kamera<br />

Die Basler blaze Kamera ist<br />

eine industrielle 3D-Kamera<br />

auf Basis des Time-of-Flight-<br />

Prinzips. Ausgestattet mit<br />

neuester Laserdioden-Technologie<br />

(VCSEL), arbeitet die<br />

Kamera im Nah-Infrarot-<br />

Spektrum (Wellenlängenbereich<br />

um 940 nm) und ist<br />

auch für den Einsatz unter<br />

Tageslichtbedingungen<br />

geeignet. Mit einem Multipart-Bild<br />

und einer Bildrate<br />

Precision<br />

Perfekte Bilder bei hohen Geschwindigkeiten<br />

von 30 fps generiert sie<br />

3D- Punktwolken und<br />

2D-Graubilder in Echtzeit<br />

innerhalb der Kamera. Der<br />

integrierte Sony DepthSense<br />

IMX556PLR-C-Sensor mit<br />

CAPD (Current Assisted<br />

Photonic Demodulator)<br />

Pixelstruktur ermöglicht im<br />

Zusammenspiel mit der<br />

Back-Illuminated<br />

CMOS-Sensorarchitektur ein<br />

deutlich präziseres und<br />

sensitiveres Abtasten des<br />

reflektierten Lichts. Mit der<br />

Basler blaze 3D-Kamera ist<br />

annähernd millimetergenaues<br />

optisches Messen über einen<br />

Messbereich von bis zu zehn<br />

Metern möglich – unabhängig<br />

von Licht und Kontrast und<br />

mit einer Auflösung von<br />

640 × 480 Pixeln.<br />

www.rauscher.de<br />

Präzision bei hohen Geschwindigkeiten.<br />

Fürpräzise Formationssprünge gibt es Extremsportler –für präzise<br />

Inspektionen beihohen Geschwindigkeitendagegen die LXT-Kameras.<br />

Dank Sony ® Pregius Sensorenund 10 GigESchnittstelle profitieren<br />

Sievon hoher Auflösung, ausgezeichneter Bildqualität,hoherBandbreite<br />

und kostengünstiger Integration.<br />

Erfahren Sie mehr:<br />

www.baumer.com/cameras/LXT<br />

Baumer.indd VT-40_Precision-LXT-cameras_135x195_191008.indd 1 1 24.10.<strong>2019</strong> 08.10.19 12:06:28 13:55<br />

<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 53


SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

NIR-Spektrometer für beschleunigte Zuckermessung<br />

Mit dem Beetrometer kündigt der Pflanzenzüchter KWS Saat ein neues Analysesystem<br />

an, das innerhalb von 20 s. den Zuckergehalt von Rüben bestimmt. Das integrierte<br />

Nah-Infrarot-Spektrometer stammt von Polytec. Nach mehrjährigem Einsatz im<br />

Züchtungsumfeld wird das Beetrometer nun erstmalig bei einem Zuckerproduzenten in<br />

den USA implementiert. Es ersetzt chemische Analysen im Labor und ist sowohl für den<br />

stationären Einsatz in Fabriken als auch für den mobilen Gebrauch im Feld konzipiert.<br />

Bei der Inline-Messung werden die gehäckselten Rüben beleuchtet. Die Oberfläche<br />

absorbiert einen Teil des Lichts und reflektiert auf den NIR-Spektrometer. So lässt sich<br />

der Zuckergehalt durch die Lichtintensität ermitteln, die aus verschiedenen Wellenlängenbereichen<br />

zurückgestrahlt wird. Folge dieser vollautomatischen, berührungsfreien<br />

ist ein hoher Probendurchsatz bei verringertem Personalaufwand. Darüber hinaus ist<br />

keine chemische Vorbehandlung erforderlich.<br />

www.polytec.de<br />

Bessere Oberflächengüten durch<br />

Schwingungsdämpfung<br />

Bei der Zerspanung treten häufig Schwingungen auf, die zu einer<br />

dynamischen Instabilität des Systems führen können. Um diese<br />

Schwingungen zu minimieren, hat Mapal ein System zur Schwingungsdämpfung<br />

im Werkzeugschaft entwickelt. Das in sich<br />

geschlossene System aus Hilfsmasse und mehreren Stahlfederpaketen<br />

wirkt der Auslenkung des Grundkörpers entgegen und<br />

minimiert diese. Trotz langer<br />

Auskragung wird so ein ruhiger,<br />

stabiler Lauf erreicht. Dadurch<br />

kann mit höheren Schnittgeschwindigkeiten<br />

gearbeitet und<br />

das Zeitspanvolumen erhöht<br />

werden. Darüber hinaus werden<br />

aufgrund der Schwingungsdämpfung<br />

bessere Oberflächengüten<br />

erreicht. Beim Fräsen von Einsatzstahl (16MnCr5) z. B. mit<br />

einer 250 mm langen Kombination aus Fräseraufsteckdorn und<br />

fünfschneidigem Fräser mit ISO-Wendeschneidplatten (Durchmesser<br />

50 mm), wurde bei einem Materialabtrag ae von 18 mm<br />

und ap von 3 mm im Vergleich zum selben Werkzeugsystem ohne<br />

Schwingungsdämpfung der Rz-Wert von 7,8 auf 3,9 µm halbiert.<br />

Das System ist auf die Steifigkeit aller gängigen Maschinentypen<br />

abgestimmt.<br />

www.mapal.com<br />

High-end-Wärmebildkamera<br />

Mit der ImageIR 9500 stellt Infratec seine High-End-Wärmebildkamera<br />

für den mittelwelligen Infrarotbereich vor. Sie ist<br />

besonders für Wissenschaft und Forschung interessant.<br />

Die ImageIR 9500 besitzt einen gekühlten FPA-Photonendetektor.<br />

Dieser basiert auf hochempfindlichem Quecksilber-Cadmium-<br />

Tellurid (MCT) und verfügt mit 1 280 × 720 IR-Pixeln über ein<br />

16:9 HD-Format.<br />

Die Kombination<br />

mit einem<br />

Hochleistungs-<br />

mikroskop-<br />

Objektiv macht<br />

es möglich,<br />

Strukturen mit<br />

einer Größe bis<br />

1,5 μm abzubilden.<br />

Mit der MicroScan-<br />

Funktion lässt sich die geometrische Auflösung zusätzlich auf<br />

3,7 Megapixel im Vollbild steigern. Darüber hinaus verfügt die<br />

Kamera über eine thermische Auflösung von bis zu 0,025 K, die<br />

das Aufspüren sehr kleiner Temperaturabweichungen an Mess -<br />

objekten und damit rauschfreie Thermografiebilder ermöglicht.<br />

IR-Bildfrequenzen bis zu 1,5 kHz im Viertelbildformat und sehr<br />

kurze Integrationszeiten erlauben die Analyse sehr schnell<br />

ablaufender thermischer Prozesse.<br />

www.infratec.de<br />

Intelligent Testing<br />

Für Ihre sicheren Verbindungen<br />

www.zwickroell.com<br />

ProLine bis 100 kN<br />

Kabel, Stecker und Schalter müssen oft Jahrzehnte lang<br />

zuverlässig funktionieren. Die ProLine ist speziell für<br />

standardisierte Prüfungen an Materialien und Bauteilen<br />

konzipiert und dabei besonderes einfach zu bedienen.<br />

Sensor- und Messtechnik für die<br />

industrielle Digitalisierung<br />

Althen hat zwei neue Sensor- und Messtechnik-Produkte herausgebracht:<br />

den LCB-Messverstärker für Wiegezellen mit integriertem<br />

Analog-/Digitalwandler und das mobile Digitalanzeigegerät<br />

TD-01 Portable. Mit dem Messverstärker wird das analoge Mess -<br />

signal eines DMS-Sensors in ein digitales umgewandelt – und ist<br />

damit IoT-tauglich. So kann bei einer nachträglichen Digitalisierung<br />

einer Messkette die Wiegezelle weiterhin verwendet werden. Das<br />

Anzeigengerät TD-01 lässt sich mit DMS-basierten Sensoren<br />

verbinden und kann Eingangssignale von Sensoren als Grafik oder<br />

Funktion anzeigen. Eingesetzt wird das Gerät u. a. zur Kraftmessung<br />

beim Widerstandsschweißen oder für Pressverbindungen.<br />

www.althen.de<br />

54 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong><br />

ZwickRoell.indd 1 08.10.<strong>2019</strong> 15:09:04


SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />

Hochauflösend und besonders<br />

NIR-empfindlich<br />

Die exo428xU3 aus der EXO-Industriekamerafamilie von<br />

SVS-Vistek hat eine Auflösung von 7,1 MP und ein USB3-Interface.<br />

Diese Auflösung und ein Seitenverhältnis von nahezu 3:2<br />

(3 208 × 2 200 Pixel) macht sie zur CMOS-Alternative zum ICX695<br />

CCD-Sensor. Bei voller Auflösung liefert sie eine Framerate von<br />

51,4 fps. Die empfindlichen, 4,5 × 4,5 µm großen Pixel ermöglichen<br />

durch das niedrige Ausleserauschen und die Quanteneffizienz<br />

der Sony Pregius-Reihe der 3. Generation eine sehr hohe<br />

Bildqualität. Die Pixelgröße sorgt für eine hohe Sättigungskapazität,<br />

aus der ein beeindruckender Dynamikumfang resultiert.<br />

Die Kamera verfügt über einen Global Shutter und weist gegenüber<br />

dem ICX695 eine verbesserte NIR-Empfindlichkeit auf.<br />

Zu den Features gehören z. B. 8- und<br />

12-Bit Farbtiefe, ROI, Binning, Offset<br />

und Look-up-Tables. Die Kamera<br />

eignet sich z. B. für Einsätze in der<br />

Metrologie, Mikroskopie, Biometrie,<br />

Automatisierung und in der Lebensmittelproduktion.<br />

Vision Sensor für lange Reichweiten<br />

Der kompakte Vision Sensor CS 50<br />

von Di-Soric für Prüf-, Mess- und<br />

Inspektionsaufgaben ist jetzt auch<br />

als Long-Range-Variante erhältlich.<br />

Auf bis zu 2 m Entfernung<br />

erfasst der Sensor sowohl Details<br />

bis zu 10 mm als auch größere<br />

Objekte komplett in einem Bild.<br />

Mit einer variablen Flüssiglinse fokussiert er Gegenstände im<br />

Bereich zwischen 75 und 1 200 mm mit größtmöglicher Tiefenschärfe.<br />

Mit einem digitalen Click-Zoom simuliert die optische<br />

16-mm-Linse verschleißfrei die Brennweite einer 32-mm-Linse.<br />

Das Haupt-Aufgabenfeld des Sensors ist das Zählen, Prüfen und<br />

Messen auf Pixel-Basis, vorwiegend in Robotik-Anwendungen<br />

und Qualitätsprüfungen. Mit bis zu 2 500 Prüfvorgängen pro<br />

Minute kann der Sensor eine praktisch unbegrenzte Anzahl an<br />

Jobs speichern.<br />

www.di-soric.com<br />

www.svs-vistek.com<br />

MFP-Prüfgerät auf Top-Leistung getrimmt<br />

Feinmess Suhl stellt eine Version seines Messuhren- und<br />

Fein zeigerprüfgeräts mit Bildverarbeitung vor. Anwender des<br />

neuen MFP 50 BV profitieren von einer verbesserten Ausleuchtung<br />

und verkürzten Prüfzeiten. Wie der Vorgänger MFP 30 BV<br />

dient auch MFP 50 BV der Abnahme von Messuhren, Feinzeigern<br />

und Fühlhebelmessgeräten, Induktivtastern, inkrementalen<br />

Längenmesstastern und<br />

Zweipunktinnenmessgeräten.<br />

Mit einer Positioniergeschwindigkeit<br />

von<br />

2 mm/s verfährt es<br />

allerdings doppelt so<br />

schnell wie das MFP 30 BV.<br />

Aufgrund des größeren<br />

Arbeitsbereichs von<br />

50 mm (bei gleicher<br />

Baugröße) sinken parallel die Prüfzeiten. Die Positioniergenauigkeit<br />

beträgt < 0,1 µm und kann bei Bedarf noch genauer eingestellt<br />

werden. Kennzeichnend ist ferner eine neue Einheit aus Kamera<br />

und Beleuchtungsring.<br />

www.feinmess-suhl.de<br />

Niederdrucksensoren<br />

für die Medizintechnik<br />

www.amsys.de<br />

Amsys.indd 1 21.10.<strong>2019</strong> 15:20:48<br />

Clever für die Zukunft testen<br />

Luftspaltsensoren mit IO-Link<br />

SMC baut ihr Sortiment weiter mit IO-Link aus. Jetzt können auch<br />

die Luftspaltsensoren der Serie ISA3#L bidirektional mit übergeordneten<br />

Steuerungseinheiten kommunizieren. Diese Technologie<br />

ist vor allem für Maschinenanwender mit hohem Automatisierungsgrad<br />

interessant, denn die dadurch entstehende Transparenz<br />

führt zu einer besseren Prozessbeherrschung. Die Sensoren<br />

dienen der berührungslosen Abstandsüberwachung und Auflagekontrolle<br />

in Maschinen. Anders als die induktiven und kapazitiven<br />

Sensoren erfassen sie die Werkstücke unabhängig vom Material.<br />

www.smc.de<br />

Schwingungs- &Stoßerreger<br />

für Qualitätssicherung in der Sensorherstellung<br />

und MEMS-Sensor-Tests<br />

Prüfen mikromechanischer Bauelemente<br />

Ermüdungstest<br />

unter praxisnahen Einsatzbedingungen<br />

Wir machen Sie fit für die Zukunft –Fachseminare bei SPEKTRA:<br />

Schulungsdetails unter seminar@spektra-dresden.com<br />

<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 55<br />

Spektra.indd 1 30.10.<strong>2019</strong> 13:55:12


STEUERN UND ANTREIBEN<br />

Technologiesprung<br />

Was Hollow Shaft-Montagekits mit energieautarker<br />

Multiturn-Fähigkeit alles leisten<br />

Hohlwellengeber und Multiturn<br />

beim Motorfeedback. Was lange<br />

nicht oder nur extrem schwer<br />

funktionierte, ist mit den neuen<br />

Hohlwellen-Kits von Posital ein<br />

Kinderspiel. Dank Energy<br />

Harvesting per Wiegand-Effekt<br />

kommt die integrierte<br />

Zählelektronik ohne Batterien oder<br />

aufwändige Getriebe aus – und ist<br />

komplett wartungsfrei.<br />

Das Design der Hohlwellen-Einbau-Kits prädestiniert sie für<br />

viele Anwendungen in der Positionssteuerung<br />

Die Multiturn-Auslegung der neuen<br />

Hollow Shaft-Serie sorgt für einen Technologiesprung<br />

bei Hohlwellengebern. Da<br />

die richtige Multiturn-Technologie bislang<br />

einfach nicht existierte, gab es klassische<br />

Durchgangsgeber nahezu ausschließlich<br />

als Singleturn-Lösung. Genau diese Lücke<br />

schließt nun der Sensorhersteller Posital<br />

mit seinen neuen kapazitativen Hollow<br />

Shaft-Kits. Sie verfügen über einen integrierten<br />

Rotationszähler, der jede einzelne<br />

Umdrehung erfasst und dokumentiert. Clou<br />

des Multiturn-Systems ist, dass die Zählelektronik<br />

ohne externe Stromversorgung,<br />

wartungsanfällige Batterien oder aufwändige<br />

Getriebe auskommt. Ein von Posital<br />

seit Jahren bei Vollwellen-Gebern eingesetzter<br />

Wiegand-Harvester, der Rotationsbewegungen<br />

in elektrische Impulse umsetzt<br />

und mit viel Aufwand für das Hohlwellen-<br />

Design fit gemacht wurde, sorgt für komplett<br />

energieautarken Betrieb.<br />

Roboter im Fokus<br />

Zu den bevorzugten Einsatzfeldern der<br />

neuen Hollow Shaft-Kits zählen Roboter –<br />

Jörg Paulus, General Manager Sales Europe,<br />

Posital Fraba, Köln<br />

vom klassischen 6-Arm-Knickroboter für<br />

Industrieeinsätze bis zu deutlich leichteren<br />

und agileren Cobots, die schon länger für<br />

besonderen Hype sorgen. Punkten können<br />

die Durchgangsgeber auch überall, wo es<br />

um die direkte Montage auf der Achse eines<br />

Motors geht. Was die neuen Hohlwellen-<br />

Kits in der Praxis draufhaben, lässt sich am<br />

besten an typischen Robotik-Einsätzen<br />

zeigen. Installiert sind sie hier direkt in den<br />

Gelenken, von wo sie die dreidimensionalen<br />

Bewegungsabläufe der einzelnen Roboterarme<br />

exakt überwachen und steuern.<br />

Wie hoch die Messlatte hier in Sachen<br />

Präzision liegt, wird daran deutlich, dass<br />

moderne Industrieroboter mit Wiederholgenauigkeiten<br />

von bis zu 0,1 mm arbeiten.<br />

Im Handumdrehen installiert<br />

In Cobots wie in klassischen Robotern wird<br />

die zentrale Bohrung der Hohlwellen-Kits<br />

(wahlweise 30 und 50 mm) elegant für die<br />

Führung von Kabeln und Medienschläuchen<br />

innerhalb des Robotergehäuses genutzt.<br />

Das schlanke Design (gerade mal<br />

17,8 mm Tiefe bei einem Außendurchmesser<br />

von 80 mm) und das geringe Gewicht<br />

(mit 110 g wiegt das gesamte Assembly<br />

kaum mehr als eine Tafel Schokolade) sorgen<br />

für einfache Montage und schnelle<br />

Inbetriebnahme. Ein paar Handgriffe und<br />

Schrauben genügen und das Mess-System<br />

ist voll einsatzfähig – ganz ohne schwierige<br />

Kalibrierung.<br />

Wie groß das Sparpotenzial in der Robotik<br />

ist, zeigt ein Blick auf die Ist-Situation. Während<br />

für die Drehzahlüberwachung und<br />

Positionssteuerung bislang zwei parallel<br />

arbeitende Singleturngeber – plus Getriebe<br />

für die Synchronisation – nötig sind, schafft<br />

der neue Kit-Encoder dies im Alleingang.<br />

Aus zwei mach eins – lautet die Devise.<br />

Kapazitative Messtechnik –<br />

präzise und robust<br />

Während Posital bei Drehgebern seit Jahren<br />

den Switch von optischer zu magnetischer<br />

Messtechnik forciert, wurde bei der Hollow<br />

Shaft-Serie gezielt ein anderer Weg gewählt.<br />

Da sich magnetische Systeme nur sehr<br />

schwer in Hohlwellen-Designs umsetzen<br />

Hollow Shaft kompakt<br />

n einfache Installation, keine<br />

Kalibrierung<br />

n Multiturn – energieautark und<br />

wartungsfrei<br />

n kapazitative Messtechnik – robust<br />

und resistent gegen Schmutz und<br />

Feuchtigkeit<br />

n direkt auf Antriebswellen<br />

montierbar<br />

n Open Source-Schnittstellen<br />

56 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


STEUERN UND ANTREIBEN<br />

02<br />

01<br />

lassen, gab man der kapazitativen Messtechnik<br />

den Vorzug. Auch sie steht für Zuverlässigkeit<br />

und Präzision – zu moderaten<br />

Kosten. Dies zeigt sich in Performancedaten<br />

wie einer elektronischen Auflösung<br />

von 18 Bit für die Singleturn-Abtastung –<br />

gepaart mit einer Genauigkeit von ± 0,02°.<br />

Key-Komponenten der kapazitativen Kits<br />

sind die mit unterschiedlichen Mustern gestalteten<br />

leitfähigen Oberflächen von Rotor<br />

und Stator. Sie erzeugen elektrische Hochfrequenzsignale,<br />

die über ASIC-Prozessoren<br />

gescannt und ausgelesen werden. Dabei<br />

werden die aktuellen Weg- und Winkelparameter<br />

als eindeutiger Positionswert über<br />

die Open Source-Schnittstellen SSI oder<br />

BiSS C an die zentrale Steuerung gegeben.<br />

Da beim Scannen immer die komplette<br />

Oberfläche erfasst wird, lassen sich die<br />

neuen Kits auch von punktuellen Verschmutzungen<br />

nicht irritieren.<br />

Energy Harvesting dank<br />

Wiegand-Effekt<br />

Herzstück des autarken Multiturn-Systems<br />

ist ein spezieller Energy Harvester, der als<br />

SMD-bestückbare Komponente von Posital<br />

industriell gefertigt wird. Hier sorgen Impulse<br />

aus einem aufwändig konditionierten Wiegand-Draht<br />

für die Energie-Ernte. Während<br />

der klassische Wiegand-Harvester beim<br />

Vollwelleneinsatz mit einem zentralen<br />

Permanentmagnet operiert, musste für das<br />

Hohlwellen-Design ein komplett neues<br />

Setup gefunden werden. Über Feldtests und<br />

intensive Magnetfeldsimulation wurde eine<br />

zuverlässige Lösung mit vier Diametralmagneten<br />

entwickelt, die gleichmäßig im Rotor<br />

platziert wurden. Die vier Magnete garantieren<br />

ein stabiles Magnetfeld, das der im Stator<br />

installierte Wiegand-Sensor detektieren<br />

und nutzen kann. Mit jeder 360°-Rotation<br />

des externen Magnetfeldes erzeugt der<br />

haarfeine, in eine Kupferspule eingebettete<br />

Wiegand-Draht einen Spannungsimpuls. Er<br />

versorgt die Zählelektronik, die jede einzelne<br />

Umdrehung exakt erfasst. Der Multiturn-<br />

Zähler verfügt über einen 43-Bit-Speicher,<br />

der für einen Messbereich von fast neun<br />

Billionen Umdrehungen ausgelegt ist.<br />

Die Bemusterung mit den neuen Hollow<br />

Shaft-Kits läuft seit einigen Monaten. „Schon<br />

Jährlich eine Million Wiegand-Sensoren<br />

01 Rotor und Stator – die kapazitative<br />

Messtechnik setzt auf verschieden gestaltete<br />

leitfähige Oberflächen<br />

02 ‚Mini-Kraftwerke’ – Die Wiegand-<br />

Sensoren sorgen für den energieautarken<br />

Multiturn-Betrieb<br />

jetzt ist die Resonanz groß, wobei wir<br />

mit einem Schub vor allem bei Neuentwicklungen<br />

rechnen, die im Roboter geschäft in<br />

immer kürzeren Intervallen anstehen“, so<br />

CEO und Mehrheitsgesellschafter Christian<br />

Leeser.<br />

Bilder: Posital Fraba<br />

www.posital.com<br />

Beim Wiegand-Effekt handelt es sich um Energy Harvesting pur. Die magnetisch<br />

induzierte Energie kommt direkt aus der Rotation. Herz des Wiegand-Systems ist<br />

ein haarfeiner Draht aus Vicalloy. Am Ende eines komplexen Fertigungsprozesses<br />

mit Kaltumformung und Tempern verfügt er über einen weichmagnetischen Kern<br />

und einen hartmagnetischen Mantel. Der Clou dieser Kombination: Bei der<br />

Ummagnetisierung des Wiegand-Drahts durch ein äußeres Magnetfeld entsteht<br />

ein Impuls, der sich in Energie umwandeln lässt. Praktisch umgesetzt wird der<br />

spezielle Effekt in kompakten Wiegand-Sensoren, von denen Posital jährlich eine<br />

Million Stück fertigt.<br />

Datenanalyse- und Grafiksoftware<br />

Weil ein Bild mehr sagt als tausend Worte<br />

Mit Origin schnell und einfach aussagefähige,<br />

publikationsreife Grafiken und Reports aus Ihren<br />

Datenanalysen erhalten.<br />

www.additive-origin.de


STEUERN UND ANTREIBEN<br />

Ein wahrer Allrounder<br />

Sanftstarter bieten effizientes Schalten und zahlreiche intelligente Funktionen<br />

Den Leitungsdruck von ca. 300 bar erzeugen<br />

zwei geregelte Axialkolbenpumpen, die<br />

von 45-kW-Drehstrom-Asynchronmotoren<br />

1LE1 von Siemens mit Energieeffizienzklasse<br />

IE4 angetrieben werden. Otto erläutert:<br />

„Ohne Systemdruck steht die komplette<br />

Anlage, was gerade in einem Dreischichtbetrieb<br />

zu spürbaren Produktionsunterbrechungen<br />

führen kann; die Strommessung<br />

liefert wichtige Hinweise, damit es zu solchen<br />

Situationen erst gar nicht kommt.“<br />

Stromanstieg direkt am<br />

Sanftstarter ablesbar<br />

Herkömmliche Schalttechnik<br />

erzeugt bei jedem Ein- oder<br />

Ausschaltvorgang einen Verschleiß<br />

der Schaltkontakte. Das entfällt bei<br />

der Hybridschalttechnik: Durch die<br />

Anlaufstromreduzierung der<br />

Halbleiterkomponenten werden die<br />

Belastungen der Schaltkontakte so<br />

minimiert, dass die mechanischen<br />

Komponenten eine höhere<br />

Schaltlebensdauer erreichen. So<br />

auch bei den neuen Sanftstartern<br />

mit integrierter Strommessung von<br />

Siemens, die das Geräteportfolio<br />

für Standardanwendungen als<br />

auch im High-Performance-<br />

Segment erweitern.<br />

Michael Zumann, Smart Infrastructure (SI)<br />

im Bereich Promotion, Siemens AG, Köln<br />

Inperfektion ist ein Start-up-Unternehmen,<br />

das moderne Lösungen für Engineering,<br />

Automatisierung und Robotik für<br />

unterschiedliche Branchen entwickelt. Der<br />

Blick richtet sich dabei auf technisch ausgefeilte<br />

Produkte sowie einen durchgängig<br />

digitalen Workflow. Beides hat der verantwortliche<br />

Projektleiter Tom Otto in besonderer<br />

Weise für eine Bandstahl Binde- und<br />

Verpackungslinie der Tilgert Walzwerksmaschinenbau<br />

GmbH genutzt. Dabei spielte<br />

der neue Sanftstarter Sirius 3RW52 von<br />

Siemens eine zentrale Rolle. „Selbst bei einfachen<br />

Anwendungen wie dem Betrieb von<br />

Hydraulikpumpen sind Condition-Monitoring-Informationen<br />

von unschätzbarem<br />

Wert für eine hohe Betriebssicherheit sowie<br />

Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen“,<br />

weiß Otto. Als Praktiker setzt er seit<br />

vielen Jahren seine Berufserfahrung zur<br />

Realisierung großer Kundenprojekte ein<br />

und ist dabei stets auf der Suche nach optimalen<br />

Lösungen. Eine solche Lösung ist in<br />

seinen Augen der neue Sanftstarter Sirius<br />

3RW52 von Siemens mit integrierter Strommessung.<br />

Otto: „Durch dieses integrierte<br />

Feature erhalten Anwender ohne Mehraufwand<br />

einen deutlichen Mehrwert.“<br />

So geschehen in einer ca. 80 m langen<br />

Bandstahl Binde- und Verpackungsanlage<br />

für das Handling schwerer Blechcoils, die<br />

der Betreiber für seine Kunden in ganz<br />

Europa gebaut hat. In der Anlage versorgt eine<br />

Zentralhydraulik den Großteil der hydraulisch<br />

betriebenen Handhabungsstationen.<br />

Die neuen Sanftstarter Sirius 3RW52 in<br />

Hybrid-Schalttechnik mit 3-phasiger Motorsteuerung<br />

messen die aktuellen durchschnittlichen<br />

Phasenströme für L1, L2 und<br />

L3. Zur Ergänzung: Durch die Ansteuerung<br />

aller drei Phasen eignen sich die neuen<br />

Geräte auch bei Retrofit-Projekten, bei<br />

denen ein Stern-Dreieck-Motoranlauf<br />

modernisiert werden soll. Auftretende<br />

Überströme können aufgrund der integrierten<br />

Strommessung im Bereich von 0 bis<br />

700 % des eingestellten Nennstroms abgebildet<br />

werden. Hierzu lassen sich die Sanftstarter<br />

mit einem entsprechenden HMI<br />

ausstatten, das je nach Aufgabenschwerpunkt<br />

eine kleine Digitalanzeige oder ein<br />

größeres Display mit Bedientastenfeld sein<br />

kann. „Dadurch kann das Betriebspersonal<br />

Veränderungen direkt an der Zentralhydraulik<br />

ablesen und entsprechende Maßnahmen<br />

einleiten“, erklärt Otto.<br />

Die Sirius Sanftstarter gibt es in drei<br />

Produktreihen: Basic, General sowie High<br />

Performance für einen Leistungsbereich<br />

zwischen 5,5 und 1 200 kW. Über einen<br />

Analogausgang können die gemessenen<br />

Stromwerte (4 – 20 mA) bzw. Spannungswerte<br />

(0 – 10 V) zur Steuerung geführt werden.<br />

Für die Anlage nach Tschechien hat<br />

sich diese einfache Schaltungsvariante<br />

ange boten, während die Sanftstarter auch<br />

die Kommunikationsmöglichkeit über Profinet,<br />

Profibus, Industrial Ethernet und<br />

Modbus bieten. Wer den Motorstrom über<br />

die Buskommunikation ausliest, kann den<br />

Analogausgang wahlweise auch für einen<br />

Thermistor Motorschutz einsetzen.<br />

Otto ergänzt: „Der lokale Betrieb über<br />

das Display zeigt aber auch an anderer<br />

Stelle praktische Vorteile.“ So schätzt der<br />

Praktiker die Möglichkeit, die Parametrierung<br />

direkt am Gerät optimieren bzw. die<br />

Inbetriebnahme bzw. eine Vor-Inbetriebnahme<br />

losgelöst von der Steuerung durch-<br />

58 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


Ein Plus<br />

an Performance:<br />

Kleinservoantriebssystem<br />

weitergedacht.<br />

Konnektivität<br />

führen zu können. Die Parametrierung wird<br />

über entsprechende Potentiometer an der<br />

Gerätefront vorgenommen, während die<br />

eingestellten Werte gut sichtbar am optionalen<br />

Display angezeigt werden.<br />

Digital von der Planung bis zur<br />

Inbetriebnahme<br />

Inperfektion hat das komplette Elektro-<br />

Engineering für die Binde- und Verpackungslinien<br />

großer Bandstahl-Coils von Tilgert<br />

übernommen und dafür die kompletten<br />

Schaltschränke und Bedienpulte, bis hin<br />

zur Montage und Inbetriebnahme vor Ort,<br />

geliefert. Dabei spielt auch die Datenkennte<br />

eine wichtige Rolle. Otto: „Durchgängige<br />

Datenhaltung und Datennutzung in Verbindung<br />

mit modernen Konstruktions-,<br />

Auslegungs- und Programmiertools gewinnen<br />

zunehmend an Bedeutung.“ Das hat<br />

auch das Projekt „Bandstahl Binde- und<br />

Verpackungslinie“ für Tilgert bestätigt.<br />

Die Hardwareplanung und Komponentenauswahl<br />

für die Bereiche SPS, Schaltgeräte<br />

und Stromversorgung, führte der Elektrotechnik-Spezialist<br />

mit dem Planungstool<br />

„TIA Selection Tool“ (TST) von Siemens<br />

durch. Ein deutlicher Mehrwert ist, dass die<br />

relevanten Bauteildaten im Programm hinterlegt<br />

sind und vom Bediener komfortabel<br />

ausgewählt und verglichen werden können.<br />

„Diese Art der Datenhaltung inklusive 3D-<br />

Konstruktionsdaten können in diesem<br />

riesigen Umfang nur wenige Unternehmen<br />

anbieten“, versichert Otto. Die Software<br />

liefert wichtige Hinweise, welche Bauteile<br />

zur Auswahl mit dazu gehören und für eine<br />

richtige Konfiguration unbedingt mitbestellt<br />

werden müssen. Der am Ende erzeugte<br />

Warenkorb kann direkt in die Siemens Mall<br />

importiert werden und die notwendigen<br />

Bestellungen somit ganz einfach ausgelöst<br />

werden. Otto: „Das verkürzt die Engineering-Zeit<br />

gegenüber dem früheren Wälzen<br />

von Katalogen erheblich; außerdem wird so<br />

das Risiko von Konstruktions- bzw. Bestellfehlern<br />

auf ein Minimum reduziert.“<br />

Neue Dimension des „Digitalen<br />

Zwillings“<br />

Anschließend wurden alle relevanten Informationen<br />

in das Engineering Tool „Eplan<br />

Electric P8“ von Eplan übernommen, mit<br />

dem die normgerechte Hardwareplanung,<br />

die Netzwerkplanung sowie die Prozesssignale<br />

erzeugt werden. Von dort ging es<br />

dann direkt in das TIA Portal von Siemens,<br />

Der Sanftstarter spielt in der Binde- und<br />

Verpackungslinie von Blechcoils eines<br />

Walzwerksmaschinenherstellers eine<br />

zentrale Rolle<br />

das Engineering-Framework für Programmierung,<br />

Parametrierung, Visualisierung<br />

und Diagnose. Ottos Resümee: „Durch die<br />

umfassende und durchgängige Datenhaltung,<br />

ausgehend vom elektronischen<br />

Cax-Katalog, bis zur Steuerungssoftware<br />

gewinnt der vielbeschworene Digitale<br />

Zwilling eine vollkommen neue Dimension<br />

innerhalb der Elektrokonstruktion.“<br />

Im vorliegenden Projekt betrifft das<br />

eben nicht nur die Sanftstarter Sirius<br />

3RW52, sondern alle Schalt- und Steuerungsgeräte<br />

von Siemens wie die Anlagensteuerung<br />

Simatic S7-1500 F-T, die<br />

dezentralen Peripherieeinheiten Simatic<br />

ET 200SP sowie Schutzschalter Sentron<br />

3VA, Leistungsschalter Sirius 3RV,<br />

Sicherungen 5SY, Schütze Sirius 3RT,<br />

Frequenzumrichter Sinamics S120 u. v. a.<br />

Otto weiß aus seiner täglichen Praxis, dass<br />

sich durch diesen Workflow Zeit einsparen<br />

lässt und gleichzeitig Fehlerquellen<br />

vermieden werden können. So lassen sich<br />

im einfachsten Fall die Daten direkt aus<br />

dem TST-Planungstool in das TIA Portal<br />

übernehmen – oder aber über Eplan.<br />

Das komplette elektrische Engineering<br />

rund um die Schaltschränke wurde in 3D<br />

mit Eplan ProPanel erstellt, was eventuelle<br />

maßtechnische Kollisionen sofort ans<br />

Licht gebracht hätte bzw. den Platzbedarf<br />

im Schaltschrank realitätsnah darstellte.<br />

Unterstützung leistete Siemens durch die<br />

umfangreiche Bereitstellung von 3D-Konstruktionsdaten<br />

über den Cax-Katalog<br />

oder aus den Daten, die im Eplan Dataportal<br />

zur Verfügung gestellt werden.<br />

Bilder: Siemens<br />

www.siemens.com<br />

Kompaktheit<br />

Dynamik<br />

Die nächste Generation unseres industrietauglichen<br />

Kleinservoantriebssystems setzt<br />

wieder einmal Maßstäbe:<br />

+ Multi-Ethernet-Schnittstelle<br />

für maximale Konnektivität<br />

+ Um 30 %kompaktere Servoregler<br />

+ Kompakt-Antriebssystem für die Feldebene<br />

+ Dezentrale Intelligenz<br />

+ Miniaturisierter Multiturn Encoder<br />

+ Optional: Haltebremse, Getriebe,<br />

Spindeltrieb u.v.m.<br />

Dies eröffnet Ihnen neue Freiheiten bei der<br />

Maschinenkonzeption.<br />

Besuchen Sie uns auf der SPS <strong>2019</strong><br />

in Halle 4, Stand 4-221<br />

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Flexibilität<br />

Präzision<br />

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STEUERN UND ANTREIBEN<br />

Klangvolle Welt<br />

Formenbau, Spritzguss und Robotik bilden einen perfekt aufeinander<br />

abgestimmten Automationsprozess in der Medizintechnik<br />

Bei Toolcraft laufen die Filtersysteme<br />

vollautomatisiert vom Band<br />

Das ist wahre Teamarbeit: Experten<br />

aus Formenbau, Spritzguss und<br />

Robotik haben die Produktionsprozesse<br />

bei einem Medizintechnik-<br />

Spezialisten nahezu in Schwung<br />

gebracht. Ein Teil der Herstellung<br />

und Verpackung eines<br />

Cerumenfilterschutzes für<br />

Hörgeräte erfolgt jetzt in einer<br />

Anlage – vollautomatisch und<br />

wirtschaftlich.<br />

Sonova zählt zu einem der führenden<br />

Anbieter von modernen Lösungen rund<br />

um das Thema Hören. Zur Herstellung und<br />

Verpackung eines Cerumenfilterschutzes<br />

für Hörgeräte steht Sonova nun eine Komplettlösung<br />

von Toolcraft zur Verfügung.<br />

Das Unternehmen stellt das ganze Spendersystem<br />

inklusive acht Filter her.<br />

„Das Spendersystem besteht aus den<br />

Außenteilen Bottom, Top und Label. Im<br />

Bottom sind die Filter eingesetzt. Zusätzlich<br />

gibt es noch einen Massenspeicher. Hier<br />

sind ebenfalls Filter eingesetzt, die in der<br />

Montagelinie bei Sonova zur Erstbestückung<br />

des Hörgerätes verwendet werden“,<br />

beschreibt Thomas Lender, Leiter Spritzguss<br />

bei der Toolcraft GmbH, die das Projekt realisiert<br />

hat. Der verwendete Filter kann vom<br />

Hörgeräteträger selbstständig ausgetauscht<br />

werden. Somit erhöht sich die Langlebigkeit<br />

des Hörgerätes, die Hörakustik wird gesteigert<br />

sowie die Handhabung erleichtert.<br />

Das erste Design der Cerumenfilter und<br />

des Spendersystems musste hinsichtlich<br />

Herstellbarkeit und Verarbeitung in der<br />

Automation in enger Abstimmung mit dem<br />

Kunden überarbeitet werden. Neben der<br />

vollautomatisierten Produktion stand auch<br />

die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Bei<br />

der Konzipierung und dem Bau der Anlagen<br />

lag der Fokus auf einer hohen Genauigkeit<br />

und Präzision der einzelnen Komponenten.<br />

Kleinstteile groß herausbringen<br />

„Die größte Herausforderung lag in der<br />

Herstellbarkeit des Werkzeuges sowie im<br />

Handling der Filter während der Fertigung“,<br />

sagt Thomas Lender. Dafür waren die lang-<br />

Die Bauteilprüfung mittels Kamera erforderte<br />

weitreichende Kenntnisse in der Prozessentwicklung<br />

sowie Kamera- und Lasertechnik<br />

jährige Erfahrung und Expertise der Ingenieure<br />

erforderlich. „Die Konzipierung der<br />

Automation stellte eine besondere Anforderung<br />

bezüglich des Greifens und Handlings<br />

der Teile dar. Die Bauteilprüfung mittels<br />

Kamera und Lasermikrometertechnik sowie<br />

die Belaserung der Verpackungsbauteile in<br />

der vorgegebenen Taktzeit erforderte weitreichende<br />

Kenntnisse in der Prozessentwicklung<br />

sowie Kamera- und Lasertechnik“,<br />

erläutert Markus Bengel, stv. Bereichsleiter<br />

Engineering und Robotik bei Toolcraft.<br />

Nachdem das Projektteam aus Formenbau,<br />

Robotik und Spritzguss zusammengestellt<br />

war, stand die Machbarkeitsstudie der<br />

Kunststoffbauteile in Bezug auf Werkzeug,<br />

Spritzgießen, Greiftechnik sowie Vereinzelung<br />

im Automationsprozess im Fokus. Es<br />

folgten Design-Abstimmungen mit dem<br />

Kunden und die Optimierung der Geometrie.<br />

Nach der Konzepterstellung für Produktion,<br />

Entnahme und Handling der Bauteile<br />

wurden die Werkzeuge konstruiert und<br />

gleichzeitig mit dem Bau der Automation<br />

begonnen. Schließlich fand die Zusammenführung<br />

der einzelnen Komponenten<br />

und Inbetriebnahme der Anlagen statt.<br />

Stichprobenartige CT-Vermessungen der<br />

Teile sorgten für eine kontinuierliche Qualitätssicherung.<br />

Seither laufen die Filtersysteme<br />

bei Toolcraft vollautomatisiert vom<br />

Band und sorgen im neuen Hörgerätesystem<br />

für eine klangvolle Welt.<br />

Bilder: Toolcraft<br />

www.toolcraft.de<br />

60 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


STEUERN UND ANTREIBEN<br />

Neues Fachbuch für die Automatisierungstechnik<br />

Für alle, die mit der speicherprogrammierbaren Steuerung Simatic S7-1500<br />

arbeiten, gibt es ein neues Fachbuch. Es beschreibt die Hardware-Komponenten<br />

des Automatisierungssystems S7-1500, seine Konfiguration und<br />

Parametrierung. Eine fundierte Einführung in Step 7 Professional V15<br />

veranschaulicht die Grundlagen der Programmierung und Störungssuche.<br />

Einsteigern vermittelt es die Grundlagen der Automatisierungstechnik mit<br />

Simatic S7-1500, Umsteiger von anderen Simatic-Steuerungen erhalten die<br />

dafür erforderlichen Kenntnisse. Das Buch umfasst 935 Seiten und ist zu<br />

einem Preis von 89,90 EUR über die ISBN-Nr. 978-3-89578-485-9 erhältlich.<br />

www.siemens.com<br />

Mensch-Maschine-Kooperation abgesichert<br />

Roboter, die bei Annäherung langsamer werden, rechtzeitig anhalten und selbstständig weiterarbeiten,<br />

sobald die Person den Arbeitsbereich verlassen hat: Das ermöglicht das Sicherheitssystem<br />

sBot Speed von Sick. Die sicher überwachte Reduzierung der Geschwindigkeit bedeutet gegenüber<br />

einem vollständigen Stopp und Prozessstillstand mehr<br />

Produktivität und Verfügbarkeit bei optimierter<br />

Mensch-Roboter-Interaktion. Das Sicherheitssystem ist<br />

eine integrationsfertige Komplettlösung aus einem Sicherheits-Laserscanner<br />

S300 mini und einer Sicherheitssteuerung<br />

FlexiSoft. Sie bietet neben vorkonfigurierten und<br />

geprüften Automatisierungs- und Sicherheitsfunktionen<br />

einen vollständigen Verdrahtungsplan, der eine einfache<br />

und reibungslose Systemintegration in Robotersteuerungen<br />

ermöglicht. Die Variante sBot Speed-UR ist auf die Robotermodelle UR3, UR5 und UR10 von<br />

Universal Robots abgestimmt – weitere Varianten mit anderen Roboter-Herstellern sind in<br />

Vorbereitung.<br />

www.sick.com<br />

Die neue EMV-KVT<br />

Teilbare<br />

EMV-Verschraubung<br />

mit doppelter<br />

Absicherung<br />

Ideal für Leitungen mit Stecker<br />

Schirm- und feldgebundene<br />

Störungen werden abgeleitet<br />

Kontaktierung über 360°<br />

Integrierte Zugentlastung<br />

Anwendungsspektrum der kollaborativen Robotik erweitert<br />

Universal Robots stellt seine nächste Innovation und das neueste Mitglied<br />

seiner Cobot-Familie vor: den UR16e. Seine Tragkraft von 16 kg, eine<br />

Reichweite von 900 mm und eine Wiederholgenauigkeit von ± 0,05 mm<br />

machen ihn zu einer geeigneten Lösung für die Automatisierung von<br />

Aufgaben mit schweren Lasten ohne Schutzzaun, z. B. in der Handhabung<br />

oder Maschinenbestückung. Damit deckt der UR16e den bestehenden Bedarf<br />

an einem kollaborierenden Roboter ab, der auch Aufgaben mit hoher Traglast<br />

zuverlässig und effizient ausführt. Applikationen dieser Art wurden laut<br />

Unternehmen vom Cobot-Markt bislang noch nicht abgedeckt. Ermöglicht<br />

wird der Fortschritt durch die Modellreihe e-Series, welche Universal Robots<br />

letztes Jahr eingeführt hat. Auf ihrer Basis wurde auch der UR16e entwickelt.<br />

IP54<br />

www.universal-robots.com/de<br />

Mobile Plattformen für flexibilisierte Fertigungsprozesse<br />

Ein Unternehmen der Automobilindustrie hat Kuka mit der Lieferung von 22 mobilen Plattformen<br />

beauftragt. Aufgabe der KMP 1500 wird zukünftig sein, den Materialnachschub in der Produktion zu<br />

organisieren. Um in der Linienfertigung den Karosserie-Rohbau mit<br />

Bauteilen versorgen zu können, sind auf den omnidirektionalen,<br />

mobilen Plattformen Behälter montiert. Die Kuka-Steuerungssoftware<br />

SmartProduction_control koordiniert dabei den gesamten<br />

Fuhrpark. Intelligente Algorithmen verarbeiten die Daten fortlaufend<br />

und generieren einen auf die aktuelle Situation abgestimmten Ablauf.<br />

www.kuka.com<br />

SPS Nürnberg | 26. – 28.11.19<br />

Stand 9-568 | Stand 3-207<br />

www.icotek.com


STEUERN UND ANTREIBEN<br />

Digitales Ökosystem<br />

Robotik: modernste Automatisierungs- und Fertigungslösungen<br />

stärken ABB’s Position in China<br />

In der neuen Fabrik in China<br />

werden modernste Fertigungsprozesse<br />

einschließlich<br />

selbstlernender Maschinen und<br />

digitaler sowie kollaborativer<br />

Lösungen zum Einsatz kommen<br />

China ist der größte Markt für<br />

Robotik weltweit. Kein Wunder<br />

also, dass ABB hier mit einer<br />

Investition von 150 Millionen<br />

US-Dollar in eine neue Produktionsund<br />

Forschungsstätte für Robotik<br />

investiert. Anfang 2021 soll der<br />

Betrieb aufgenommen werden, in<br />

einer der am höchsten<br />

automatisiertesten Fabriken des<br />

globalen Robotiksektors.<br />

Flexibilität ermöglicht als ein traditionelles,<br />

lineares Produktionssystem. Fahrerlose<br />

Transportsysteme (FTS) beliefern die Produktionsroboter<br />

zur richtigen Zeit mit den<br />

notwendigen Teilen. Gleichzeitig sorgen<br />

moderne Kollaborationstechnologien dafür,<br />

dass Mensch und Roboter sicher Seite<br />

an Seite arbeiten können.<br />

Die Fabrik ist als komplettes digitales<br />

Produktions-Ökosystem konzipiert. Alle<br />

physischen Objekte – Maschinen, Roboter,<br />

autonome Transporteinheiten, aber auch<br />

das Fabrikgebäude – werden durch sogenannte<br />

Digitale Zwillinge repräsentiert.<br />

Fertigungsprozesse werden ebenfalls zuerst<br />

digital simuliert, bevor sie umgesetzt<br />

Die Fabrik in Kangqiao bei Shanghai wird<br />

auf einer Fläche von 67 000 m² moderne<br />

Fertigungsprozesse umsetzen, einschließlich<br />

selbstlernender Maschinen und digitaler<br />

sowie kollaborativer Lösungen. In dem<br />

sehr flexiblen und hoch automatisierten<br />

Werk stellen Roboter Roboter her. Das Projekt<br />

verfügt zudem über ein Forschungsund<br />

Entwicklungszentrum, in dem Innovationen<br />

in der Künstlichen Intelligenz vorangebracht<br />

werden. In einem Showroom wird<br />

ABB außerdem eng mit Kunden zusammenarbeiten,<br />

um gemeinsam Automationslösungen<br />

zu entwickeln, die passgenau<br />

auf die Bedürfnisse der Kunden<br />

zugeschnitten sind.<br />

Auch Innovationen in der Künstlichen Intelligenz<br />

sollen hier vorangebracht werden<br />

Das Unternehmen beliefert in Asien Automobilhersteller,<br />

insbesondere im Bereich<br />

der Elektromobilität, sowie produzierende<br />

Unternehmen in der Elektronikbranche,<br />

der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie,<br />

der Pharmaindustrie, der Logistikautomation<br />

und weiteren Sektoren.<br />

ABB geht davon aus, dass der globale<br />

Umsatz mit Robotern von heute 80 auf<br />

130 Mrd. US-Dollar im Jahr 2025 steigen<br />

wird. China ist der größte Markt für Robotik<br />

der Welt: 2017 wurde jeder dritte Roboter<br />

nach China verkauft.<br />

„Die Errichtung der neuen Roboterfabrik<br />

ist ein Meilenstein in der Entwicklung von<br />

ABB in China und festigt unsere Führungsstellung<br />

auf dem größten Robotikmarkt der<br />

Welt“, sagt Peter Voser, Verwaltungsratspräsident<br />

und CEO von ABB.<br />

Mehr Individualisierung<br />

und Flexibilität<br />

An Stelle von fixen Fertigungslinien wird die<br />

Produktion überwiegend an Automationsinseln<br />

erfolgen. Auf diese Weise können sich<br />

die Roboter frei von Station zu Station bewegen,<br />

was mehr Individualisierung und<br />

werden. Die Vorteile sind eine deutlich<br />

höhere Planungssicherheit, verkürzte Produktanlaufzeiten<br />

und damit geringere<br />

Kosten. Mithilfe eines Systems, das auf<br />

maschinellem Lernen beruht, wird ABB<br />

die Roboter noch während der Montage<br />

prüfen und damit hohe Qualitätsstandards<br />

ermöglichen.<br />

Bilder: ABB<br />

www.abb.com<br />

62 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


STEUERN UND ANTREIBEN<br />

Kabel einfach am Roboter befestigen<br />

Mit B-Flex P3 bietet Leoni eine flexible, rutschhemmende Lösung<br />

zur Befestigung von Kabeln an Industrierobotern, etwa für<br />

Kommissionierungs-, Verpackungs- und Palettierungsanwendungen.<br />

Das B-Flex P3 besteht aus zwei Komponenten: dem<br />

Klettband und den flexiblen runden oder flachen Haltern. Damit<br />

wird das Schlauch- und<br />

Kabelpaket am Roboter<br />

angebracht. Dazu zieht der<br />

Anwender das Klettband<br />

durch die Öffnungen an den<br />

Montage-Halterungen.<br />

Anschließend positioniert er<br />

diese an der gewünschten<br />

Stelle am Roboter, führt das<br />

Schlauchpaket zwischen<br />

Klettband und Halterung<br />

hindurch, zieht das Klettband fest und schließt es. Diese schnelle<br />

und einfache Montage erfordert keine Werkzeuge. Leoni<br />

B-Flex P3 kann auf verschiedenen Oberflächen, Profilen und<br />

Umfängen verwendet werden, ohne dass ein Verrutschen<br />

befürchtet werden muss. Die Befestigungslösung ist leicht und<br />

weist dank ihrer flachen Bauhöhe nur minimale Störkonturen auf.<br />

Leoni B-Flex P3 ist absolut wartungsfrei.<br />

www.leoni.com<br />

Cobot übernimmt Kleinserienprüfung<br />

im Labor<br />

ZwickRoell stellt den robo Test N für die automatisierte Klein ­<br />

serienprüfung vor. Speziell im Labor entlastet der kollaborierende<br />

Roboter die Mitarbeiter von monotonen oder auch zeitaufwändigen<br />

Arbeiten. Mit dem roboTest N kündigt ZwickRoell das erste<br />

kollaborierende Robotersystem für Material- und Werkstoffprüfungen<br />

an, mit dem ab sofort auch kleine Serien vollautomatisch<br />

abgearbeitet werden können. Der Cobot ist in die Automatisierungssoftware<br />

autoEdition 3 integriert. Er lässt sich ohne Bedienterminal<br />

nutzen und beansprucht keine spezifischen Programmierkenntnisse.<br />

Die Integration firmeneigener Probenmagazine,<br />

die etwa im 3D-Druckverfahren hergestellt wurden, unterstreicht<br />

laut ZwickRoell die Anpassungsfähigkeit des Systems und ver ­<br />

längere den Arbeitstag bei Bedarf um die Magazinkapazität. Dank<br />

seiner kompakten Bauweise<br />

lässt sich der<br />

Cobot an vorhandenen<br />

Maschinen nachrüsten.<br />

Ergänzende Vorkehrungen<br />

zum Personenschutz<br />

müssen nicht<br />

getroffen werden.<br />

www.zwickroell.com<br />

Neue Vierachs-Roboterfamilie ante portas<br />

Die neue Vierachs-Baureihe TS2 von Stäubli verspricht kurze Zykluszeiten und ein neues<br />

Hygienedesign, das erweiterte Einsatzmöglichkeiten in sensitiven Umgebungen bietet. Die<br />

Roboter mit JCS-Antriebstechnik und integriertem Werkzeugwechselsystem sind modular<br />

aufgebaut und kommen ohne außenliegende Leitungen aus. Angeboten werden Ausführungen<br />

mit Arbeitsradien von 460, 620, 800 und 1 000 mm. Wie Stäubli weiter mitteilt, wiegt der neue<br />

SCARA TS2-60 nur 38 kg im Vergleich zu den 55 kg des Vorgängers TS60. Kennzeichnend sind<br />

zudem 30 % weniger Platzbedarf sowie verlängerte Serviceintervalle. In Kürze sollen auch<br />

Sonderausführungen für Pharma-, Medical- und Food-Einsätze verfügbar sein.<br />

www.staubli.com<br />

Hochdynamisch, robust und präzise:<br />

Der neue Wegaufnehmer TF1<br />

Der innovative Linearsensor<br />

für die anspruchsvolle<br />

Positionsmessung −<br />

auch unter rauen Umgebungsbedingungen.<br />

• verschleißfreie, berührungslose<br />

Messung<br />

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10 kHz Update Rate<br />

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<strong>INDUSTRIELLE</strong> KOMMUNIKATION<br />

Erfassen – verwalten – auswerten<br />

IIoT-Anwendungen generieren realen Mehrwert aus der virtuellen Welt<br />

sind die ersten auf dem Markt mit diesem<br />

Ansatz“, hebt Christophe Pujol, Leiter des<br />

Produktmanagements für Serviceprodukte<br />

bei Endress+Hauser, hervor.<br />

Vorausschauende Wartung<br />

bietet messbaren Nutzen<br />

Welche Chancen die Digitalisierung der Prozessindustrie bietet und wie<br />

sich die heutigen Möglichkeiten der Vernetzung und des Datenaustauschs<br />

am besten nutzen lassen wissen die „People for Process Automation“ bei<br />

Endress+Hauser: Das Unternehmen hat eine Digitalisierungsstrategie<br />

entwickelt, um mit IIoT-Anwendungen Informationen über Anlagen<br />

und die darin installierte Basis zu erfassen und auszuwerten. Der Vorteil:<br />

Möglichkeiten zur Prozessoptimierung und Instandhaltung werden<br />

aufgezeigt – jederzeit und überall.<br />

Im privaten Bereich geht heute nichts mehr<br />

ohne das weltumspannende Netz. In der<br />

Industrie, vor allem im Prozessbereich, hält<br />

man sich hinsichtlich der Vernetzung von<br />

Geschäfts- und Produktionsprozessen bisher<br />

eher zurück. Zwar verfügen 90 % der weltweit<br />

installierten Messgeräte von Endress+Hauser<br />

über eine Feldbusschnittstelle wie Hart, Profibus,<br />

Foundation Fieldbus, Modbus, RS485,<br />

EtherNet/IP oder Profinet; wirklich genutzt<br />

Reinhard Huschke, freier Fachredakteur,<br />

Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG<br />

wird diese Fähigkeit zur digitalen Kommunikation<br />

aber nur bei 3 % der Feldgeräte.<br />

Doch ein Wandel ist absehbar, und das<br />

Unternehmen möchte von Anfang an dabei<br />

sein, um seinen heutigen und künftigen Anwendern<br />

dieses brachliegende Potenzial zu<br />

erschließen und sich dabei als führender<br />

Anbieter im Industrial Internet of Things<br />

(IIoT) zu positionieren. Die Digitalisierungsstrategie<br />

setzt dabei auf mehreren<br />

Ebenen an: in den messtechnischen Produkten,<br />

bei der Nutzung der von den Feldgeräten<br />

zur Verfügung gestellten Daten sowie<br />

in der Interaktion mit Anwendern. „Wir<br />

Auf der ersten Ebene, der Konnektivität der<br />

Messgeräte, sind die Voraussetzungen bereits<br />

gegeben, denn praktisch alle neueren<br />

Feldgeräte verfügen über die für die Vernetzung<br />

und den Datenaustausch erforderliche<br />

Ausstattung. Ein Beispiel: Die Durchflussmessgeräte<br />

der aktuellen Baureihe<br />

Proline 300/500 bringen nicht nur eine<br />

große Vielfalt an Signalausgängen und<br />

Feldbusprotokollen mit, sondern auch<br />

einen integrierten WLAN-Webserver. Über<br />

diese Schnittstellen lassen sich neben verschiedenen<br />

Prozessgrößen – in diesem<br />

Falle z. B. Massefluss, Volumenfluss, Dichte,<br />

Konzentration, Viskosität und Temperatur –<br />

auch viele weitere Sensor- und Prozessdaten<br />

erfassen und abfragen.<br />

Diese zusätzlichen Daten, die Aufschluss<br />

über den Zustand von Feldgeräten und Prozessen<br />

geben, stehen bei der Digitalisierung<br />

im Mittelpunkt des Interesses, denn sie eröffnen<br />

neue Möglichkeiten im Bereich der<br />

Instandhaltung und Prozessoptimierung.<br />

Ganz konkret im Blick ist dabei die vorausschauende<br />

Wartung, die einen messbaren<br />

Nutzen in Form einer höheren Anlagenverfügbarkeit<br />

und -effizienz hätte. Bevor sich<br />

ein entsprechender Mehrwert aus den<br />

Daten generieren lässt, müssen diese allerdings<br />

erst einmal in konsistenter Form vorliegen.<br />

Dies ist heute oftmals nicht der Fall:<br />

In vielen Betrieben sind Feldgeräte unterschiedlichen<br />

Alters und unterschiedlicher<br />

Hersteller installiert, zu denen nicht immer<br />

detaillierte Informationen verfügbar sind.<br />

Dies führt spätestens dann zu Problemen,<br />

wenn Ersatzteile für ein obsoletes Gerät<br />

fehlen und eine hektische Ersatzbeschaffung<br />

gestartet werden muss.<br />

Digitale Anwendung: Klar und<br />

übersichtlich strukturiert<br />

An dieser Stelle setzt die digitale Anwendung<br />

Netilion Analytics von Endress+Hauser<br />

an. Mithilfe des Programms lassen sich die<br />

Daten aller verbauten Feldgeräte in einheitlicher<br />

Form erfassen und in eine passwortgeschützte<br />

Cloud übertragen. Dort werden<br />

sie mit der Gerätedatenbank des Herstellers<br />

abgeglichen und fehlende Daten ergänzt.<br />

64 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


<strong>INDUSTRIELLE</strong> KOMMUNIKATION<br />

01 Das Industrieunternehmen<br />

hat das StarAudit-Zertifikat von<br />

EuroCloud erhalten<br />

02 Die Daten werden für<br />

Anwender übersichtlich und<br />

graphisch ansprechend<br />

dargestellt<br />

Neben Geräten von Endress+Hauser können<br />

auch die Geräte anderer Hersteller<br />

erfasst und in der Anwendung dargestellt<br />

werden. Die so erstellten „digitalen<br />

Zwillinge“ der Feldgeräte sind dann für<br />

Befugte von beliebigen Endgeräten aus<br />

einsehbar – zur Darstellung wird lediglich<br />

ein Internet-Browser benötigt.<br />

Die Erhebung der Daten im Feld kann auf<br />

zweierlei Art geschehen: entweder durch<br />

einen Scan der Typenschilder mithilfe einer<br />

speziellen App oder vollautomatisch durch<br />

einen im Feldbus-Netzwerk installierten<br />

Schnittstellenbausteins, dem Edge Device.<br />

Darüber hinaus reduziert sich mithilfe der<br />

Software der Zeitaufwand für eine Bestandsaufnahme.<br />

Sind die Daten online,<br />

entfällt der Weg ins Feld künftig. Die<br />

Gerätedaten lassen sich dann einfach per<br />

Mausklick einsehen.<br />

Doch der Nutzen der online verfügbaren<br />

Daten besteht nicht nur in dem gewonnenen<br />

Komfort und der gesparten Zeit. Der<br />

Hersteller liefert Anwendern zusätzliche<br />

Wartungsinformationen. „Unser Servicepersonal<br />

berät die Kunden hinsichtlich<br />

kritischer Messpunkte. Wir identifizieren<br />

Obsoleszenzrisiken und Migrationsprioritäten.<br />

Dadurch erhalten unsere Anwender<br />

ein klares Verständnis für die Möglichkeiten<br />

der Standardisierung, einschließlich Empfehlungen<br />

für einen schnellen Gerätetausch<br />

und eine optimierte Ersatzteillagerung.<br />

Ausfallrisiken werden somit auf der Anlage<br />

weitgehend minimiert“, sagt Pujol. Es gebe<br />

somit keine versteckten Risiken mehr, das<br />

komplette Feld werde transparent.<br />

Weitere digitale Anwendung<br />

in Planung<br />

Das Netilion-IIoT-Ökosystem richtet sich sowohl an<br />

Anlagenbauer als auch an Betreiber bestehender Anlagen<br />

Wurden die Daten mithilfe von Netilion<br />

Analytics erhoben und komplettiert, eröffnen<br />

sich weitere Möglichkeiten. Ein Beispiel<br />

ist die bereits angesprochene vorausschauende<br />

Wartung. Hierfür entwickelt das<br />

Unternehmen eine Anwendung namens<br />

Netilion Predict. Die Software wird es erlauben,<br />

Kalibrier- und Wartungsintervalle<br />

an die realen Bedürfnisse des Betriebs<br />

anzupassen. Starre, auf Erfahrungswerten<br />

beruhende Intervalle gehören damit der<br />

Vergangenheit an – der Digitale Zwilling<br />

des Messgeräts weiß jetzt selbst, wie lange<br />

noch sicher produziert werden kann und<br />

wann eine Rekalibrierung nötig ist. Die<br />

Anlagenverfügbarkeit steigt und Wartungsmanager<br />

sparen Zeit für unnötige Einsätze.<br />

Netilion Analytics und Netilion Predict<br />

sind grundlegende Anwendungen, die<br />

für alle Bereiche der Prozessindustrie<br />

relevant sind. Darüber hinaus ist eine Vielfalt<br />

von branchenspezifischen digitalen<br />

Services denkbar.<br />

Zertifizierung durch EuroCloud<br />

All dies kommt einem aus dem privaten Bereich<br />

vertraut vor, aber in der Prozessindustrie<br />

ist man beim Thema Digitalisierung<br />

doch eher zurückhaltend. „Wir haben es in<br />

der Regel mit den IT-Abteilungen der Betriebe<br />

zu tun“, berichtet Pujol. Ein zentraler,<br />

immer wieder nachgefragter Aspekt sei<br />

deshalb die Datensicherheit, an die man in<br />

der Prozessindustrie natürlich ganz andere<br />

Anforderungen stelle als ein Privatanwender,<br />

der sich eine neue Fitness-App herunterlädt.<br />

„Bis die IT-Spezialisten überzeugt<br />

sind, ist es oft eine lange Reise.“<br />

Dabei kann er seinen Ansprechpartnern<br />

versichern, dass in puncto Datensicherheit<br />

nichts dem Zufall überlassen wurde. „Das<br />

Netilion Ökosystem von Endress+Hauser<br />

wurde von der unabhängigen Organisation<br />

EuroCloud zertifiziert, mit vier Sternen für<br />

besonders schützenswerte Daten.“<br />

Fotos: Endress+Hauser<br />

www.endress.com<br />

<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 65


„Referenzprojekte schaffen“<br />

Wie Maschinenbau und Software-Unternehmen den digitalen Wandel voranbringen<br />

Anlässlich der 111. O+P-Gespräche<br />

stellte sich die Kernfrage, wer und<br />

wie bei Industrie 4.0 bzw. der<br />

Digitalisierung der Industrie<br />

welchen Part erfolgreich<br />

übernehmen oder wer verlieren<br />

könnte. Eventuell entwickeln sich<br />

Softwarehäuser und klassische<br />

Maschinenbauer auch<br />

partnerschaftlich zum Nutzen des<br />

Anwenders – mit Mehrwerten bei<br />

neuen Geschäftsideen und<br />

-modellen?<br />

Dr. rer. nat. Monika A.I. Schumacher,<br />

Inhaberin, Integral Dr. Schumacher, Marl<br />

Eine hochkarätige Expertenrunde diskutierte<br />

unter Moderation von Rainer Glatz<br />

vom VDMA. Dabei waren Microsoft, SAP,<br />

Bosch, Bosch Rexroth, Schaeffler, Siemens,<br />

Aventics, B&R, Schwäbische Werkzeugmaschinen,<br />

VDMA Fluidtechnik, Festo, Sick<br />

und GFOS. Anders formuliert – in der<br />

Runde waren Digitalisierer, Automatisierer,<br />

Maschinenbauer, Komponenten-Zulieferer<br />

und Gesamtanbieter.<br />

Bereits bei der Frage, wie die Gesprächsteilnehmer<br />

Industrie 4.0 definieren, zeigten<br />

sich Unterschiede. Automatisierer fokussieren<br />

Vernetzung als Basis für den Datenaustausch<br />

zwischen Maschinen, namentlich<br />

die Kommunikationstechnologie OPC UA<br />

TSN. Stichworte hierbei: Standardisierung,<br />

Transparenz, Konvergenz, sehr kurze Latenzzeiten,<br />

hohe Datenmengen und Knotenanzahl<br />

sowie Durchgängigkeit vom Feldbis<br />

zur ERP-Ebene. Die Datennutzung solle<br />

kein Selbstzweck sein, es gelte die Daten<br />

zielbringend zu nutzen, so etwa um die Produktivität<br />

und Effektivität zu steigern, also<br />

Predictive Maintenance, vorausschauende<br />

Wartung und neu entwickelte Geschäftsmodelle.<br />

Auch Komponenten-Zulieferer<br />

und Gesamtanbieter wollen OPC UA auf<br />

die Feldebene bringen, denn nur offene<br />

Standards gestatten die Vernetzung, wie sie<br />

künftig erforderlich sein wird.<br />

Der Nutzen der Industrie 4.0<br />

ist noch wenig wertschöpfend<br />

Alle Parteien arbeiten daran, dementsprechend<br />

die Produktivität zu steigern, sie flexibler<br />

zu gestalten und neue Optionen auszuloten.<br />

Anhand von Prototypen, aufgerüsteten<br />

eigenen Werken oder im Selbsttest lernen<br />

sie, wo die neuralgischen Punkte sitzen. Im<br />

Proof of Concept, bei Leuchtturmprojekten<br />

oder in Kundengesprächen wird auch praktisch<br />

evaluiert: Welcher Nutzen lässt sich generieren,<br />

zu welchem Benefit und welche<br />

Maßnahmen kommen in welche Reihenfolge.<br />

Seit dem Startschuss zu Industrie 4.0 im Jahr<br />

2011 hat nahezu jedes größere deutsche<br />

Unternehmen Projekte initiiert. Gleichwohl<br />

fehlt es an offenen Standards, außerdem<br />

66 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


<strong>INDUSTRIELLE</strong> KOMMUNIKATION<br />

sind Komponenten oder Maschinen nicht<br />

frei kombinierbar. Das heißt der Nutzen ist<br />

noch wenig wertschöpfend oder in Einsparungen<br />

umsetzbar. Kurz: „Der Hype um<br />

das Buzzword Industrie 4.0 ist abgeebbt und<br />

jetzt geht es an die Kernarbeit“.<br />

Nun soll sich Industrie 4.0 beweisen, also<br />

Losgröße 1 bzw. bei der flexiblen Umstellung<br />

von Maschinen und in der Produktion.<br />

Dies umfasst Themen wie Datensammlung,<br />

Vernetzung, Visualisierung der Daten, Data<br />

Analytics, Machine Learning und Künstliche<br />

Intelligenz. Neben Fortschritten in der<br />

Produktivität und der Transformation durch<br />

Digitalisierung gehören Mitarbeiter und<br />

Kunden mit in die digitale Welt.<br />

Ausbau der digitalen Kompetenz<br />

ist die Herausforderung<br />

Hierbei spielt Software eine außerordentliche<br />

Rolle. Für Digitalisierer ist Software<br />

gleichsam das Backbone, auf dem Industrie<br />

4.0 realisiert wird. Sie stellen bei Mittelständlern<br />

banale Gründe fest, woran es bei<br />

der Digitalisierung hapert: Prall gefüllte<br />

Auftragsbücher, mangelnde Experten und/<br />

oder Verständnis für Algorithmen oder Prognosen<br />

sowie Detailarbeit, also in welchen<br />

Schritten digitalisiert werden soll.<br />

Dem widerspricht ein Anwender, Disruption<br />

sei beim Endkunden weniger willkommen.<br />

Anwender präferieren eher einen<br />

kontinuierlichen Verbesserungsprozess. Industrie<br />

4.0 kann für ihre Kunden eine bessere,<br />

schnellere Hardware bedeuten oder eine<br />

Kombination aus Dienstleistung und Hardware<br />

in Form eines neuen Geschäftsmodells.<br />

Anwender sind unsicher, ob sie<br />

mittelfristig noch Maschinen mit diversen<br />

Zusatzpaketen wie Predictive Maintenance<br />

Wir sind nur dann erfolgreich, wenn unsere<br />

Kunden erfolgreich sind und dafür ist<br />

gegenseitiges Vertrauen das A und O<br />

Sebastian Seutter, Director Manufacturing Industries,<br />

Microsoft<br />

verkaufen oder ob Geschäftsmodelle wie<br />

etwa Pay per Use gefordert sind.<br />

Softwarehäuser betrachten den Maschinenbau<br />

als Enabler für weitere Industrien,<br />

etwa die Konsumgüter- oder Automobilindustrie.<br />

Überall dort wo Massenprodukte<br />

individualisiert werden müssen, brauche es<br />

Industrie-4.0-fähige Maschinen. Und den<br />

Trend zu neuen Geschäftsmodellen greifen<br />

Softwarefirmen gerne auf – Stichwort Maschine<br />

oder Flotte as a service. Ebenso bieten<br />

ihnen Technologien – wie Künstliche<br />

Intelligenz, Mixed Reality und IoT – ebenso<br />

wie ihren Kunden und Partnern, völlig neue<br />

Geschäftsoptionen und digitale Wertschöpfungsketten.<br />

Die Großen der Softwareunternehmen<br />

verstehen sich bei der digitalen<br />

Transformation als Partner der Industrie.<br />

So auch beim Thema Cloud.<br />

Wer sind die neuen Player bei<br />

Software?<br />

Bei aller Gemeinsamkeit bleibt „die Angst<br />

der Zulieferer, dass große IT-Konzerne in<br />

der digitalisierten Welt sich als Daten kraken<br />

zwischen Zulieferindustrie und deren Kunden<br />

setzen und ihnen künftig das Geschäft<br />

vermiesen“, wie der Moderator ausführt.<br />

Die angesprochenen Softwarehäuer widersprechen,<br />

sie verstünden sich als Datentreuhänder.<br />

Nicht maschinennahe Daten,<br />

sondern Datensätze wie „Meine Maschinenflotte<br />

hat im letzten Monat folgende<br />

Leistung generiert“ seien in anonymisierter<br />

Form von Interesse. Hieraus ließen sich<br />

über Kunden- und Maschinenherstellergrenzen<br />

hinweg neue Erkenntnisse ableiten.<br />

Der Unterscheidung zwischen Ma-<br />

Es braucht eine Möglichkeit,<br />

über verschiedene Cloud-Lösungen hinweg<br />

unabhängig zu kommunizieren<br />

Markus Sandhöfner, Geschäftsführer, B&R<br />

schinen- und Unternehmensdaten stimmen<br />

Komponentenhersteller zu. Auch<br />

seien bei Applikationen wie ERP und MES<br />

die Daten bei den „Software-Giganten“ gut<br />

aufgehoben. Komplettanbieter ergänzen:<br />

Wenn dem Maschinenbauer zunehmend<br />

Mehrwertdienste angeboten werden, gelte<br />

es zu diskutieren, wie ein „fair share“ entsteht.<br />

Konkurrenz der Softwarehäuser seien<br />

vorrangig die Automatisierer – danach<br />

kämen die Maschinenbauer. Softwarehäuser<br />

„kommen von oben, von der<br />

Geschäftsebene, und enden auf der OPC-<br />

UA-Schnittstellen-Ebene“.<br />

Wem gehören die Daten?<br />

Dazu die Softwareseite: „Die Daten gehören<br />

dem, der sie erzeugt, außer es ist vertraglich<br />

anders geregelt.“ Umstritten ist die Trennung<br />

zwischen Zustandsdaten der Maschine<br />

und Prozessdaten, die das ureigene<br />

Domänenwissen des Betreibers beinhalten.<br />

Gleiches gelte für die Datenspeicherung.<br />

Dies sei eine Frage von Partnerschaft und<br />

Vertrauen; aktuell gäbe es im Multi-Stakeholder-Modell<br />

aber noch keinen Ansatz,<br />

wie dieser Konflikt zu lösen wäre.<br />

Resümee<br />

Die Diskutanten ziehen ein Fazit zu den<br />

111. O+P-Gesprächen: „ Es braucht den Mut,<br />

einfach mal Dinge zu machen. Weniger diskutieren,<br />

mehr Referenzprojekte schaffen.“<br />

Wichtig sei es, Projekte umzusetzen, die den<br />

Kunden wirklichen Mehrwert und gleichzeitig<br />

Investitionssicherheit bieten. Auch<br />

können die Großen den Mittelstand mitziehen<br />

und als deutsche Industrie voranschreiten.<br />

Es solle nicht irgendwann heißen<br />

„Deutschland ist der Erfinder der Industrie<br />

4.0, heute ist es ein Technik-Museum“.<br />

Kurz – bei der Cloud-Kommunikation sollten<br />

alle die Schwierigkeiten mit Insellösungen<br />

gar nicht erst aufkommen. Es gelte künftig an<br />

den Use Cases zu arbeiten, und so herstellerunabhängig<br />

zu Standards kommen. z<br />

<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 67


<strong>INDUSTRIELLE</strong> KOMMUNIKATION<br />

Vom Sensor bis zum Leitsystem<br />

Mit Machine Management deutliche Einsparpotenziale in der CNC-Fertigung erschließen<br />

Herausforderung Schnittstellen<br />

Noch immer sind viele Lösungen im Bereich der Digitalisierung für die<br />

mittelständische Industrie überdimensioniert. Nun hat ein Anbieter für<br />

CNC-Automatisierungslösungen ein Machine Management System auf<br />

den Markt gebracht und geht damit klar in Richtung Digitalisierung.<br />

Durch die Nutzung herstellerunabhängiger Datenaustauschformate<br />

wie OPC UA lassen sich Kernfunktionen wie Betriebsdatenerfassung<br />

und Echtzeitmeldungen wirtschaftlich nutzen.<br />

Welche Ziele verfolgen mittelständische<br />

Industrieunternehmen mit der<br />

Digitalisierung? Wie eine repräsentative<br />

Befragung von 1 157 Unternehmen durch<br />

Ernst & Young 1 im Jahr 2018 ergab, standen<br />

drei Themen ganz oben auf der strategischen<br />

Agenda: Flexibler auf die veränderten<br />

Anforderungen reagieren zu können<br />

(48 %), eine schnellere Anpassung an<br />

Nachfrageschwankungen (44 %) und eine<br />

Senkung der Produktionskosten (36 %).<br />

Nur fünf Prozent der Unternehmen gaben<br />

an, dass ihre Produktion bereits weitgehend<br />

oder vollständig digital vernetzt sei.<br />

Echtzeit Überwachung von<br />

Produktionsprozessen am Tablet<br />

„Für eine erfolgreiche digitale Transformation<br />

ist darum mehr denn je fundiertes<br />

Verständnis für die Shopfloor-Prozesse<br />

erforderlich. Nur was man kennt, kann<br />

man verbessern“, sagt Dipl.-Ing. Arno<br />

Dewald, Leiter Systementwicklung bei der<br />

Eckelmann AG. Das Unternehmen als<br />

klassischer CNC/SPS-Komplettausrüster<br />

und zugleich erfahrener Systemintegrator<br />

für große industrielle Produktionsanlagen<br />

wie Werften oder Stahlwerke kann hier<br />

seine Erfahrung aus beiden Domänen in<br />

nutzenorientierte Lösungen für die smarte<br />

Fertigung einbringen.<br />

Ob Maschinenbau, Metall erzeugung- und<br />

Bearbeitung oder Nahrungsmittelindustrie<br />

– komplexe Fertigungsprozesse sind<br />

heute anspruchsvoller denn je. Es ist daher<br />

wichtig, die komplexen Abhängigkeiten<br />

zwischen Materialfluss- und Auftragsplanung,<br />

Produktion sowie Wartung- und<br />

Instandhaltung zu kennen.<br />

In Branchen wie der Blechbearbeitung<br />

schätzen Experten, dass bis zu 70 % der<br />

Stillstandzeiten von Maschinen allein auf<br />

eine unzureichende Auftrags- und Fertigungsplanung<br />

zurückzuführen sind. Ein<br />

weiterer Knackpunkt ist das Materialmanagement:<br />

Durch automatische Schachtelung<br />

von Aufträgen auf vorhandene Restplatten<br />

ließe sich der Einsatz von Ressourcen<br />

deutlich optimieren und Materialkosten<br />

sparen. Hierfür müssen jedoch alle Restwerkstücke<br />

systematisch digital erfasst werden<br />

und dafür fehlen häufig die nötigen<br />

Schnittstellen, um die Daten mit den eingesetzten<br />

CAD/CAM-Tools und Nesting-Software<br />

bidirektional auszutauschen.<br />

Daten zwischen Produktionsplanung<br />

und Maschinen papiergebunden oder per<br />

USB-Stick auszutauschen, wie es immer<br />

noch häufige Praxis ist, sollte in Zeiten der<br />

Digitalisierung längst obsolet sein.<br />

Auf dem Weg zur kontinuierlichen<br />

Prozessverbesserung<br />

Um Prozesse optimieren zu können, müssen<br />

Verantwortliche jedoch zuerst einmal<br />

wissen, was auf dem sogenannten Shopfloor,<br />

d. h. in der Produktion los ist, und<br />

zwar am besten in Echtzeit. Wie lange läuft<br />

der Produk tionsauftrag noch auf Maschine X?<br />

Wann kann die Maschine für den nächsten<br />

Auftrag umgerüstet werden? Wann muss<br />

ein bestimmtes Verschleißteil voraussichtlich<br />

gewechselt werden? Wann sind bestimmte<br />

Betriebsmittel zu erneuern? Wie<br />

ist die Auslastung der Maschinen? Dies<br />

sind nur einige Fragen, auf die es bei einem<br />

effizienten Shopfloor Management (SFM)<br />

ankommt und die eine kontinuierliche<br />

Prozessverbesserung hervorbringen. „Antworten<br />

darauf kann es aber nur mit einer<br />

durchgängigen Informationstransparenz<br />

über den gesamten Wertschöpfungspro­<br />

Dipl.-Ing. Matthias Schad, Leiter Vertrieb<br />

Maschinenautomation, Eckelmann AG,<br />

Wiesbaden<br />

68 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


<strong>INDUSTRIELLE</strong> KOMMUNIKATION<br />

Bestens integriert<br />

Maschinen mit der aktuellen Generation der<br />

E°EXC 89-Steuerungen können direkt an das<br />

neue Machine Management System MMS<br />

angebunden werden, da sie über einen<br />

OPC-UA-Server verfügen. Auch lassen<br />

sich Bestandsmaschinen nach einem<br />

Upgrade einfach integrieren. Dank<br />

OPC-UA-Integrationsmodulen und<br />

-Schnittstellen können zudem<br />

beliebige andere Maschinen<br />

und Steuerungen nahtlos mit<br />

dem MMS kommunizieren.<br />

Per Push-Nachrichten erfährt der<br />

Bediener sofort, ob eine Störung vorliegt<br />

zess im Unternehmen geben“, so Dipl.-Ing.<br />

Arno Dewald.<br />

Einstieg in die Vernetzung<br />

Dass es mit modernen IoT-Technologien<br />

auch ohne ein kostspieliges, maßgeschneidertes<br />

MES geht, beweist Eckelmann mit<br />

seinem Machine Management System<br />

(MMS). Das Konzept stößt daher vor<br />

allem bei mittelständischen Unternehmen<br />

auf großes Interesse, da es schon für<br />

fertigende Betriebe mit nur drei bis fünf<br />

Maschinen einen angemessenen Einstieg<br />

in die Vernetzung und Digitalisierung der<br />

Anlagen ermöglicht. Aber auch für größere<br />

Unternehmen mit mehreren Produktionsstandorten<br />

ist es interessant, da sie damit<br />

die Daten mehrerer Standorte zentral mit<br />

einem System aggregieren und analysieren<br />

können, um Produktionsprozesse standortübergreifend<br />

zu koordinieren und zu<br />

optimieren.<br />

Das MMS abstrahiert die Maschinen-<br />

Ebene in einem digitalen Layer. Seine Stärke:<br />

Es weiß, was auf der Maschinenebene<br />

wirklich los ist und versteht sich gleichzeitig<br />

mit überlagerten MES- oder ERP-Systemen.<br />

Über OPC UA lassen sich Steuerungen und<br />

Maschinen beliebiger Hersteller in das<br />

MMS einbinden. So entsteht ein digitales<br />

Echtzeit-Abbild aller angebundenen Maschinen<br />

und Anlagen – ein digitaler Zwilling. Das<br />

System erfasst, analysiert und visualisiert<br />

die Daten, um maschinennahe Managementaufgaben<br />

zu realisieren. Hierzu zählen<br />

u. a. die Betriebsdatenerfassung (BDE), das<br />

Auftrags- und Materialmanagement sowie<br />

eine Real-Time-Intelligence zur laufenden<br />

Prozessoptimierung und vorausschauenden<br />

Instandhaltung.<br />

Mit OPC UA flexible digitale<br />

Services für Maschinen realisieren<br />

Das MMS setzt auf OPC UA. Das moderne<br />

Datenaustauschformat ermöglich standardisierte<br />

Lösungen für die M2M-Kommunikation<br />

und die Kommunikation mit beliebigen<br />

produktionsnahen IT-Systemen (HMI,<br />

ERP, MES, Cloud-Diensten etc.). Es eignet<br />

sich daher besonders, um flexible digitale<br />

Dienste für Maschinen zu realisieren.<br />

Die Stärke von OPC UA liegt darin, dass<br />

nicht nur Daten transportiert, sondern auch<br />

kontextbezogene Informationen ausgetauscht<br />

werden. Ein sogenanntes OPC-UA-<br />

Informationsmodell enthält das relevante<br />

Wissen über Zusammenhänge, Strukturen<br />

und Semantik der Daten. Dies macht<br />

OPC UA als offenen Standard so interessant<br />

für die durchgängige Integration und Einbeziehung<br />

verschiedenartiger Datenquellen,<br />

von der Sensorik über die CNC / SPS bis hin<br />

zu überlagerten Systemen.<br />

Darüber hinaus ist OPC UA eine Bereicherung<br />

für menschenzentrierte, adaptive<br />

Interaktionskonzepte in smarten Produktionsumgebungen.<br />

1<br />

Ernst & Young: Industrie 4.0 im deutschen<br />

Mittelstand. Befragungsergebnisse 2018<br />

Bilder: Eckelmann<br />

www.eckelmann.de<br />

Aktuelle Nachrichten rund um neueste<br />

Entwicklungen, Trends und Veranstaltungen<br />

aus dem gesamten Bereich der<br />

Mess- und Automatisierungstechnik.<br />

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<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 69<br />

INA_EA_Newsletter_1-4-quer_<strong>2019</strong>_03.indd 1 12.03.<strong>2019</strong> 16:18:37


<strong>INDUSTRIELLE</strong> KOMMUNIKATION<br />

Wertvolle<br />

Chargen<br />

Gerstenmalzhersteller steigert<br />

Produktivität durch intelligente<br />

Zustandsüberwachung<br />

Munton‘s ist einer der größten<br />

britischen Hersteller von gemälzter<br />

Gerste, die u. a. zur Herstellung von<br />

Bier und Spirituosen verwendet<br />

wird. Jede Charge ist wertvoll. Ein<br />

modernes Condition Monitoring<br />

System schützt daher den<br />

Produktionsprozess vor<br />

ungeplanten Ausfallzeiten.<br />

Silvia von Dahlen, Referentin Marketing<br />

Communication, Mitsubishi Electric Europe B.V.,<br />

Ratingen<br />

tet, wobei die wichtigsten Prozesse auf eine<br />

kontinuierliche Zufuhr von Blasluft angewiesen<br />

sind. Die gewählte SCM (Smart Condition<br />

Monitoring)-Installation bietet Zustandsüberwachung<br />

für zwei große 315-kW-Lüfteraggregate<br />

und einen 90-kW-Lüfter. Sensoren<br />

überwachen den Elektromotor, die Kraftübertragungskupplung<br />

und die Lagerung der<br />

Hauptlüfterwelle an jedem Lüftersatz.<br />

Betriebsingenieur Michael Plawecki sagt:<br />

„Wir haben jetzt ein klares Bild vom Zustand<br />

der Ventilatorsätze und eine Vorwarnung<br />

bei erforderlichen Wartungsarbeiten.<br />

Die Fernüberwachung und die schnelle<br />

Diagnose bei Störungen haben uns sensibel<br />

gemacht, wenn die von uns festgelegten<br />

Grenzwerte für die Betriebsparameter erreicht<br />

werden sollen.“<br />

Ein effektives Analyse- und<br />

Warnsystem<br />

Die SCM-Lösung von Mitsubishi Electric<br />

umfasst intelligente Sensoren, die an Lagergehäusen,<br />

Getrieben, Pumpen und Motoren<br />

angebracht werden können. Sie erkennen,<br />

wann das Gerät aufgrund von Verschleiß<br />

außerhalb seines normalen Einsatzbereichs<br />

zu arbeiten beginnt. Es bietet ein ausgeklügeltes<br />

Frühwarnsystem für kritische<br />

Teile der rotierenden Anlagenausrüstung.<br />

Schwingungsfrequenzen und Temperaturanzeigen<br />

werden kontinuierlich überwacht<br />

und über ein industrielles Ethernet-Netzwerkkabel<br />

an eine Mitsubishi Electric SPS<br />

der L-Serie zurückgeführt. Die SPS bietet<br />

eine einfache Integration in andere Hard-<br />

Malzgerste wird zur Herstellung von<br />

Bier, Spirituosen und einer Reihe gängiger<br />

Lebensmittel verwendet. Jede Charge<br />

ist äußerst wertvoll, sodass sich Muntons<br />

proaktiv um die Wartung und Instandhaltung<br />

seiner Geräte kümmert. Wie in vielen<br />

Lebensmittelindustrien sind die Prinzipien<br />

des Gerstenmälzereiprozesses immer noch<br />

durchaus traditionell. Nichts desto trotz<br />

geht Munton‘s mit der Zeit und setzt stark<br />

auf moderne Automatisierung, elektromechanische<br />

Ausrüstung und Sensoren, um<br />

eine Feinsteuerung von Luftstrom, Wärme<br />

und Feuchtigkeit zu gewährleisten. Denn<br />

Ventilatoren und Motoren sind entscheidend<br />

für den Betrieb. Bei Munton‘s werden<br />

viele Tonnen Produkte zeitgleich verarbeiund<br />

Softwareplattformen des Netzwerksystems<br />

und integriert sich in diesem Fall nahtlos<br />

in das Scada-System von Munton‘s Malt.<br />

Die vom Lagerexperten Schaeffler entwickelten<br />

Sensoren überwachen Veränderungen<br />

in den komplexen Schwingungsmustern,<br />

die für die Art der Anlage, an der sie angeschlossen<br />

sind, spezifisch sind. Die Software<br />

vergleicht diese Daten mit hoch entwickelten<br />

Datenmodellen aus Tausenden früherer<br />

Installationen und bietet dem Anwender<br />

ein effektives Analyse- und Warnsystem.<br />

Flexibel einsetzbar<br />

Live-Informationen und alle Alarme werden<br />

auf einem HMI der Mitsubishi Electric GOT<br />

Serie angezeigt, das am Steuergehäuse montiert<br />

ist. Das System kann unabhängig von<br />

jeder anderen Automatisierung arbeiten,<br />

wobei mehrere Sensoren durch eindeutige<br />

IP-Adressen lokalisiert und erkannt werden.<br />

Bei Munton‘s konnten die visuellen Informationen<br />

und die erzeugten Alarme einfach in<br />

die bestehende Automatisierungssoftwareplattform<br />

eingebunden werden.<br />

„Wir sind uns bewusst, dass sich die Investition<br />

in Automatisierung und vorausschauende<br />

Instandhaltung sehr schnell<br />

auszahlt, indem ungeplante Ausfallzeiten<br />

vermieden werden, aber auch zur Steigerung<br />

der betrieblichen Effektivität und Produktivität<br />

genutzt werden können.“<br />

Bilder: Mitsubishi Electric Europe B.V.<br />

de3a.mitsubishielectric.com<br />

70 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


<strong>INDUSTRIELLE</strong> KOMMUNIKATION<br />

Funkanlagen für den kanadischen Markt<br />

rüsten<br />

Die Anzahl an Funkkomponenten und das zunehmend dichtere<br />

Funkspektrum erfordert die Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen<br />

an Funkprodukte. Nun wurde Phoenix Testlab als erste<br />

deutsche Stelle nach den Anforderungen von Innovation Science<br />

and Economic Development<br />

Canada (ISED)<br />

von der Deutschen<br />

Akkreditierungsstelle<br />

DAkkS nach DIN EN<br />

ISO/IEC 17065 akkreditiert.<br />

Dies ist Grundlage<br />

für die Zertifizierung<br />

von Funkanlagen in Kanada. Das neue Handelsabkommen<br />

zwischen der EU und Kanada (CETA) fordert diese Akkreditierung,<br />

um Funkanlagen für den kanadischen Markt bereits in<br />

Europa als Foreign Certification Body (FCB) zertifizieren zu<br />

dürfen. Phoenix Testlab bietet als unabhängiges und akkreditiertes<br />

Funklabor einen kompletten Service von der Projektierung<br />

bis hin zur weltweiten Markteinführung z. B. von Keyless-Entry-,<br />

WLAN-, Bluetooth-, PMR-, RFID- und Remote Control-Produkten.<br />

www.phoenix-testlab.de<br />

Leistungsstarke und robuste Panel-PC:<br />

Die Archmi-Serie von Aplex<br />

Die Vorteile eines PCs in direkter Kombination mit einem Display,<br />

ohne zusätzliche Verkabelung, liegen zu Recht im Trend, denn die<br />

digitale Performance wird unmittelbar am Ort des Geschehens<br />

positioniert. Die Panel-PC der Archmi-Serie von Aplex sind für<br />

den Einsatz in der Industrie und vergleichbaren Umgebungen<br />

konzipiert. Die Geräte sind wahlweise mit resistivem oder<br />

projiziert-kapazitivem<br />

Touch in den Bilddiagonalen<br />

von 7 bis 32"<br />

lieferbar. Sie verfügen<br />

über ein lüfterloses<br />

Aluminium-Druckgussgehäuse<br />

der Schutzklasse<br />

IP66. Die Panel-PC<br />

können in Schaltschränken,<br />

an Schalttafeln<br />

und Pulten oder frei – mithilfe von VESA-Halterungen – montiert<br />

werden. Das Single-Board-Platinendesign ist hoch integriert –<br />

ideale Voraussetzungen für einen robusten und langlebigen<br />

Panel-PC. Das hochwertige Gehäuse schließt bündig an der<br />

Frontscheibe ab; somit ist eine Reinigung problemlos möglich.<br />

Durch die hohe Vielfalt an Schnittstellen und Prozessoroptionen<br />

ist die Archmi-Serie für fast jede Anwendung geeignet. Zur<br />

Auswahl des optimalen Gerätes für die jeweilige Applikation steht<br />

das Team der Anwendungsberatung des deutschen Distributors<br />

Wachendorff Prozesstechnik zur Seite: http://www.wachendorffprozesstechnik.de/panel-pc.<br />

Condition-Monitoring-System als IoT<br />

Ready-to-use<br />

Eine leistungsfähige Zustandsüberwachung aus der Ferne von<br />

industriellen Anlagenkomponenten ist aktuell eines der<br />

häufigsten Geschäftsmodelle im Kontext von IIoT bzw.<br />

Industrie 4.0. Hier bietet das Dataeagle Condition Monitoring<br />

System von Schildknecht die<br />

erforderliche Hard- und Software.<br />

Realisiert wird diese Lösung durch<br />

eine Kooperation mit der Bosch<br />

Connected Devices and Solutions<br />

GmbH, wobei Bosch seine<br />

Multisensor-Einheit CISS in das<br />

Komplettsystem einbringt. Der<br />

Multisensor ist gezielt auf die<br />

Überwachung von Maschinen und<br />

deren Betriebsumgebung ausge -<br />

richtet und wird auf der Maschinenoberfläche<br />

befestigt. Dort kann sie bis zu acht, für den sicheren<br />

Betrieb einer Maschine aussagekräftige physikalische Größen wie<br />

Temperatur, Feuchte, Druck oder Vibration, aber auch Geräusche,<br />

Helligkeit, Beschleunigungswerte oder Lageänderungen<br />

detek tieren. Vom CISS werden die ermittelten Werte dann per<br />

Bluetooth an das Schildknecht-IoT-Gateway Dataeagle 2730<br />

übertragen. Dort erfolgt dann die Weiterverarbeitung der Daten,<br />

bis hin zur Datenanalyse samt Ergebnisdarstellung.<br />

www.schildknecht.ag<br />

1994 -<br />

<strong>2019</strong><br />

•breites Produktspektrum an Steckverbindern<br />

• Bauteile in fertigungsgerechten<br />

Verpackungsformen<br />

•gesamte Bandbreite an möglichen<br />

Rastermaßen und Montagearten<br />

•Entwicklung<br />

kundenspezifischer<br />

Sonderlösungen<br />

•Werkzeugbau<br />

•Kabelkonfektionierung<br />

•Design-In<br />

www.wachendorff-prozesstechnik.de<br />

www.industrielle-automation.net<br />

www.wppro.com<br />

<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 71<br />

WundP.indd 1 26.09.<strong>2019</strong> 14:31:06


Stress – locker wegstecken!<br />

Leitungen für bewegt-dynamische Anwendungen<br />

beweisen sich in schwierigen Lagen<br />

Schleppketten- und Robotereinsätze sind Stress pur – auch für die<br />

eingesetzten Kabel. Wegstecken müssen sie heftige Bewegungen in<br />

alle Richtungen – auf engstem Raum und unter oft extremen<br />

Umgebungsbedingungen. Gefordert sind stressfeste Spezialkabel,<br />

die gezielt auf Agilität und Robustheit getrimmt sind.<br />

Kabel und Leitungen finden sich überall,<br />

wo bewegte Maschinen- und Anlagenteile<br />

störsicher mit Energie und Information<br />

versorgt werden. Kabel sind ‚die’ Nabelschnüre.<br />

Sie liefern alles, was für die angeschlossenen<br />

Systeme nötig ist. Neben Energie<br />

und Daten können dies auch Medien wie<br />

Luft oder Flüssigkeiten sein. Während bei<br />

Hybridleitungen verschiedenste Funktionselemente<br />

platzsparend in Rund- oder Flachkabeln<br />

integriert sind, haben sich bei der<br />

Führung von dauerbewegten Leitungen vor<br />

allem dicht gepackte Schleppketten oder<br />

Schlauchpakete als feste Größe etabliert.<br />

Packungsdichte als<br />

entscheidende Größe<br />

Funktionieren müssen die gestressten<br />

Kabel auf immer weniger Platz. Packungsdichte<br />

und Miniaturisierung – bei wachsendem<br />

Funktionsumfang – geben hier<br />

den Takt vor. Standhalten müssen sie<br />

immer höheren Beschleunigungen bzw.<br />

Geschwindigkeiten, abrupten Bewegungsabläufen<br />

und Vibrationen. Weder millionenfache<br />

Biegewechsel noch heftige Torsion<br />

dürfen ihnen was anhaben. Überleben<br />

müssen sie trotz oft unwirtlicher Bedingungen,<br />

wobei das Spektrum von extremen<br />

Temperaturen bis zu Schweißspritzern<br />

reicht. Sind leistungsstarke Power- und<br />

sensible Datenleitungen nebeneinander<br />

verlegt, gilt es elektromagnetische Störungen<br />

auszuschließen.<br />

„Hier mit einfachen Standardkabeln zu<br />

agieren, wäre grob fahrlässig! Auf der sicheren<br />

Seite ist man bei ‚Stress pur’ mit Leitungen,<br />

die von A bis Z auf ihren tatsächlichen<br />

Einsatz zugeschnitten sind“, so Sven Seibert,<br />

Leiter Produktmanagement bei TKD Kabel.<br />

„Während der Anwender bei einer Reihe<br />

von Schleppketten- oder Robotereinsätzen<br />

auf etablierte Spezialkabel-Portfolios wie<br />

unseren seit Jahren bewährten Kaweflex-<br />

Baukasten setzen kann, gibt es zunehmend<br />

Bedarf nach echten Individuallösungen.<br />

Maßarbeit steht hoch im Kurs.“<br />

Fitnessprogramm – exakt<br />

kalkuliert<br />

Bei Spezialkabeln werden sämtliche Register<br />

gezogen. Über eine Vielzahl von Parametern<br />

– etwa Leiterauswahl, Kabelaufbau<br />

und Verseilung, Schirmung, Isolations- und<br />

Mantelwerkstoffe – können Konstrukteure<br />

die Fitness ihrer Kabel präzise einstellen.<br />

Gezielt lassen sich Parameter wie Biegeradien,<br />

Flex-Performance, Torsionsfestigkeit,<br />

thermische bzw. chemische Resistenz<br />

oder EMV-Sicherheit umsetzen.<br />

Voraussetzung für Langlebigkeit ist<br />

Schlankheit. „Je geringer Gewicht und<br />

Durchmesser, umso besser ist es um die<br />

Agilität der jeweiligen Leitung bestellt“, so<br />

Seibert. Mit dem passenden ‚Diätprogramm’<br />

– etwa dem Aufspüren der richtigen<br />

Litzentypen und Kupferqualitäten<br />

oder des optimalen Verseilaufbaus – sind<br />

alternative Konstruktionen möglich, bei<br />

denen der Platzbedarf im Vergleich zu<br />

konventionellen Kabeln um 30 bis 40 %<br />

reduziert werden kann. „Cleverness,<br />

Know-how und praktische Erfahrung sind<br />

gefragt“, meint Sven Seibert. „Alles kommt<br />

auf den Prüfstand: Manchmal reicht eine<br />

simple Maßnahme wie das Streichen einer<br />

Bandierung, um ein Kabel um den letzten<br />

Christian Hohnen, Marketingleiter,<br />

TKD Kabel GmbH, Nettetal<br />

72 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


SPECIAL I ANSCHLUSSTECHNIK<br />

01 Energieführungsketten sind immer<br />

dichter bestückt und häufig gibt es die dabei<br />

eingesetzten Spezialleitungen als<br />

Plug-&-Play-Komponenten<br />

02 Kabelparade: Aus einer Vielzahl von<br />

Parametern kann gewählt werden, etwa<br />

Leiterauswahl, Kabelaufbau und Verseilung,<br />

Schirmung, Isolations- und Mantelwerkstoffe<br />

01<br />

Millimeter abzuspecken und dem geforderten<br />

Anforderungsprofil gerecht zu werden.“<br />

Hochdynamische Einsätze sicher<br />

meistern<br />

Seit Jahrzehnten bietet TKD unter dem<br />

Kaweflex-Markendach ein dicht bestücktes<br />

Sortiment mit Spezialleitungen, das gezielt<br />

für hochdynamische Einsätze ausgelegt ist.<br />

„Vorläufer unsere Kaweflex-Serie waren die<br />

weltweit ersten Schleppkettenleitungen, bei<br />

denen wir gezielt den Polyesterelastomer-<br />

Werkstoff Pelon als Aderisolation einsetzten<br />

– und damit einen Standard schufen,<br />

der bis heute bei anspruchsvollen Highflex-<br />

Kabeln greift“, so Seibert.<br />

Über die Kaweflex Familie abrufbar sind<br />

standardisierte Spezialleitungen, die etwa<br />

für Beschleunigungen bis 100 m/s², Verfahrwege<br />

bis 400 m und millionenfache<br />

Biegezyklen ertüchtigt sind. Das Portfolio<br />

beginnt bei robusten Leitungen in PVC-<br />

Ausführungen. Hoch im Kurs stehen TPE-<br />

Compounds. Mäntel aus TPE enthalten<br />

Additive, die das endgültige Profil (z. B.<br />

Härte, chemische Beständigkeit, Entflammbarkeit,<br />

Abriebfestigkeit) ausbilden. Favorit<br />

bei mechanisch gestressten Leitungen ist<br />

Polyurethan (PUR). Mäntel aus PUR bestechen<br />

durch Flexibilität bei großer Zähigkeit<br />

– und das über einen breiten Temperaturbereich.<br />

Wegen seiner Beständigkeit gegen<br />

Kühlflüssigkeiten, Fette und Schmierstoffe<br />

ist PUR ideal für den Maschinenbau.<br />

Auch Sonderformen gibt es: Hierzu zählen<br />

etwa vernetzte Isolationsmaterialien, die<br />

Schutz vor Schweißspritzern bieten.<br />

„Königsklasse“ – Roboterkabel<br />

Die Königsklasse unter den dauerbewegten<br />

Leitungen bilden spezielle Roboterkabel,<br />

die auf Performance und Langlebigkeit bei<br />

extremen Bewegungsabläufen im dreidimensionalen<br />

Raum ausgelegt sind. Höchste Torsionsfestigkeit<br />

lautet hier die zentrale Vorgabe.<br />

Für dieses Highend-Segment bietet TKD im<br />

Rahmen des Kaweflex-Portfolios spezielle<br />

3D-Baugruppen, die sich durch besondere<br />

kinematische Eigenschaften und höchste<br />

Agilität auszeichnen. „Das 3D-Programm<br />

ist unsere Antwort auf die Anforderungen<br />

im schnell wachsenden Robotermarkt“, so<br />

Seibert. „Im Umfeld von Industrie 4.0 ist<br />

die Robotik – bis hin zu den handlichen<br />

Cobots – rasant auf dem Vormarsch.“<br />

Das Einsatzgebiet der adhäsionsarmen<br />

Roboterleitungen reicht von Pick-&-Placeund<br />

Handlingrobotern bis zu automatisierten<br />

Fertigungssystemen. Bei den 3D-Baugruppen<br />

sind Torsionswinkel von bis zu<br />

+ 360° je Meter Kabellänge (+ 180°/m für<br />

Je geringer Gewicht und Durchmesser konzipiert sind,<br />

desto agiler sind die jeweiligen Leitungen<br />

geschirmte Varianten) zulässig. Die auf<br />

minimale innere Friktion getrimmte Anordnung<br />

der einzelnen Kabelelemente sowie<br />

der Einsatz von Gleitbewicklungen sorgen<br />

für höchste Agilität und Stabilität.<br />

„Klar, dass auch die jüngsten 3D-Lösungen<br />

nicht das Ende der Fahnenstange sind,“<br />

so Seibert. „Die Automation schreitet unaufhaltsam<br />

weiter und stellt immer wieder<br />

neue Anforderungen an die Kabelmacher.<br />

Stress pur, dem wir uns gerne stellen!“<br />

Bilder: TKD Kabel<br />

www.tkd-kabel.de<br />

02<br />

<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 73


ANSCHLUSSTECHNIK I INTERVIEW<br />

„Auf Kernkompetenzen konzentrieren“<br />

Ein Interview mit Christian Gieseler, Entwicklungsleiter der EKS Engel Gruppe<br />

„Das Leben sicherer machen“ – mit diesem Slogan<br />

wirbt EKS Engel auf seiner Website und steht seit<br />

den 1980er-Jahren mit dem Angebot intelligenter<br />

Produkte und Dienstleistungen für eine sichere<br />

industrielle Vernetzung. Vor zwei Jahren hat sich das<br />

inhabergeführte Familien unternehmen neu strukturiert<br />

und operiert seitdem in einer neuen Konstellation. Was<br />

es mit der Umstrukturierung auf sich hat und warum<br />

gerade kundenspezifische Lösungen eine große<br />

Rolle spielen, erklärt uns Christian Gieseler,<br />

Entwicklungsleiter der EKS Engel Gruppe, im Interview.<br />

Herr Gieseler, erst zwei Jahre sind vergangen, da haben Sie das<br />

Unternehmen neu strukturiert. Was hat Sie seinerzeit zu diesem<br />

Schritt bewogen, bzw. welche Intension steckte dahinter?<br />

Wir sind vor allem für industrielle Netzwerkgeräte wie etwa<br />

Feldbuskonverter und Ethernet-Switches bekannt. Unser<br />

Leistungsspektrum ist jedoch wesentlich breiter. So haben wir von<br />

Beginn an nicht nur Standardprodukte angeboten, sondern auch<br />

kundenspezifische Hard- und später auch Softwareentwicklungen<br />

durchgeführt. Zudem bieten wir seit mehreren Jahren Livestreaming-<br />

Systeme für die Videokollaboration an. Um uns eindeutiger im<br />

Markt zu positionieren, lag es nahe, die unterschiedlichen Aktivitäten<br />

in eigenständigen Unternehmen zusammenzufassen, die<br />

sich voll und ganz auf ihre jeweiligen Kernkompetenzen konzentrieren<br />

können.<br />

Warum haben Sie gerade die Bereiche „Kundenspezifische<br />

Lösungen“ und „Livestreaming“ ausgegründet?<br />

Eigentlich haben wir nicht nur diese beiden Bereiche ausgegründet.<br />

Denn auch den Bereich „Lichtwellenleitersysteme“, der<br />

ausschließlich Standardprodukte entwickelt und vermarktet, gab<br />

es in der heutigen Form vorher nicht. Da diese Gesellschaft<br />

jedoch übergreifend für die Fertigung, das Marketing und den<br />

Vertrieb zuständig ist, hat sie sicherlich die größte Schnittmenge<br />

mit dem ursprünglichen Unternehmen. Vorrangiges Ziel der<br />

Umstrukturierung war es, uns stärker als Entwicklungspartner zu<br />

positionieren, mit dessen Know-how die Kunden ihre Produkte<br />

schneller auf den Markt bringen können. Außerdem ging es<br />

darum, unsere Kompetenz auf dem Gebiet des Live streaming,<br />

sozusagen dem jüngsten Kind der Unternehmensgruppe, zu<br />

unterstreichen. Denn mit unserer Remote-Support-Plattform<br />

lassen sich die Kosten für Instandhaltungsmaßnahmen<br />

reduzieren und künftig auch Aspekte wie Predictive Maintenance<br />

und Augmented Reality umsetzen.<br />

Gibt es neue Produkte, die ihr Portfolio seit der<br />

Umstrukturierung ergänzen?<br />

Ja, beispielsweise das vorkonfigurierte Outdoor-Glasfaserverkabelungssystem<br />

„PE-Light“, das aus einem Ethernet-Switch, einer<br />

Spleißkassette, einem Netzteil, Sicherungen und<br />

Klemmen für den Anschluss der Versorgungsleitung<br />

besteht. Da die Komponenten in einem kompakten und<br />

robusten Gehäuse untergebracht sind, kann dieses<br />

System in nahezu alle Masten wie etwa die millionenfach<br />

vorhandenen Standardausführungen für die Straßenbeleuchtung<br />

montiert werden, wodurch es sich einfacher<br />

installieren und warten lässt als klassische Lösungen.<br />

Gehen wir noch einmal ins Detail: In Zukunft werden<br />

immer mehr Feldgeräte mit Ethernet-Anschluss in<br />

Netzwerkstrukturen eingebunden. Was bedeutet dies für<br />

Ihre Produktentwicklung?<br />

Der schmale Gigabit-Switch E-Light-4G-M mit einer Breite von<br />

nur 30 mm unterstützt Profinet und erlaubt im Schaltschrank<br />

eine hohe Packungsdichte<br />

74 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


escha.net<br />

Unsere Netzwerkgeräte werden sowohl immer höhere<br />

Datenraten unterstützen als auch Technologien wie TSN und<br />

OPC UA. Denn die Digitalisierung der Fabrik führt dazu, dass IT<br />

und OT, also das Unternehmens- und das Automatisierungsnetzwerk,<br />

zusammenwachsen. Die beiden genannten Technologien<br />

sind offene, miteinander kompatible Standards, wobei das auf<br />

Ethernet basierende TSN eine für die Fertigung deterministische<br />

Datenübertragung in Echtzeit ermöglicht und OPC UA als<br />

Schnittstelle zur Cloud dient.<br />

Sie haben jüngst die neue Gigabit-Ethernet-Switch-Familie<br />

„E-Light-4G“ auf den Markt gebracht. Gehen Sie damit den<br />

nächsten Schritt in Richtung gestiegener Anforderungen an<br />

Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit?<br />

Diese breit aufgestellte Produktfamilie ist ein gutes Beispiel<br />

für das, was ich soeben ausgeführt habe. Im vergangenen Jahr<br />

sind wir zunächst mit einem unmanaged Gerät an den Start<br />

gegangen, das sowohl mit elektrischen als auch mit optischen<br />

Ports erhältlich ist. Auf der diesjährigen Messe SPS in Nürnberg<br />

werden wir eine Version mit umfangreichen Managementund<br />

Redundanzfunktionen vorstellen. Nächste Schritte werden<br />

dann Ausführungen sein, die PoE, TSN und schließlich auch<br />

OPC UA unterstützen.<br />

Welche Zielgruppen adressieren Sie mit Ihrem Angebot?<br />

Zunächst zielen wir auf unsere klassischen Kunden aus der<br />

Fabrik- und Prozessautomatisierung sowie dem Maschinenbau.<br />

Aber wir schauen natürlich auch über den Tellerrand hinaus.<br />

Beispielsweise ist die Home Automation für uns eine interessante<br />

Branche, da auch dort immer häufiger Netzwerke eingesetzt<br />

werden, etwa zur Steuerung der Heizung oder der Rollläden. Das<br />

A und O für die Umsetzung von Entwicklungsprojekten ist eine<br />

umfassende Beratung der Kunden und große Flexibilität. So<br />

bieten wir ihnen etwa ein Komplettpaket aus Entwicklung und<br />

Fertigung an, sie können aber ebenso die vollständigen<br />

Fertigungsunterlagen und Quellcodes von uns bekommen und<br />

das Gerät dann in eigener Regie herstellen.<br />

Herr Gieseler, lassen Sie uns noch einmal zu dem Bereich der<br />

„Kundenspezifischen Lösungen“ zurückkehren: Applikationsspezifisch<br />

zu produzieren ist heute keine Seltenheit mehr.<br />

Warum haben Sie diesen Geschäftsbereich erst seit Kurzem so<br />

stark im Fokus und wie grenzen Sie sich in diesem Segment von<br />

Wettbewerbern ab?<br />

Wie bereits eingangs erwähnt, gehören kundenspezifische<br />

Lösungen seit jeher zu unserem Leistungsspektrum. Mit der<br />

Ausgründung hat dieses Geschäftsmodell bei uns nur einen noch<br />

höheren Stellenwert bekommen. Während es bei großen Her -<br />

stellern industrieller Netzwerktechnik normalerweise erst bei<br />

mehreren hundert oder gar tausend Geräten beginnt, sind bei uns<br />

auch Entwicklungsprojekte mit kleinen Serien oder – wenn das<br />

Preis-Leistungs-Verhältnis für den Kunden stimmt – sogar ab<br />

Stückzahl Eins möglich. Die Wachstumsraten liegen heute<br />

natürlich vor allem im Ethernet- und Wireless-Bereich. Dennoch<br />

stehen wir mit unserem Know-how nach wie vor auch als<br />

Entwicklungspartner für klassische Feldbusgeräte und Schnittstellen<br />

wie RS232 und RS485 bereit, da diese noch lange nicht<br />

vom Markt verdrängt sind.<br />

Bilder: EKS Engel<br />

PNO-konform<br />

grauer Kontaktträger<br />

5-polig | L-codiert<br />

16A | 63VDC<br />

SPS Nürnberg 10.0 | 321<br />

Das Interview führte Marie Krueger, Redakteurin, <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong><br />

www.eks-engel.de


Um bei der Futtermittelherstellung Energie<br />

zu sparen, bietet sich der Einsatz eines<br />

Energiemanagementsystems an, wie es die<br />

Atcetera Gruppe bereitstellt. Dazu müssen<br />

an den Maschinen und Anlagen, welche für<br />

die unterschiedlichen Prozesse erforderlich<br />

sind, Komponenten installiert werden, die<br />

eine effiziente und transparente Energieauswertung<br />

ermöglichen.<br />

Vernetzung der Zähler per Funk<br />

Energiemanagement in<br />

der Futtermittelindustrie<br />

Radioline-Funksystem senkt die Installationskosten<br />

Um landwirtschaftliche Erzeugnisse<br />

in großen Mengen herstellen zu<br />

können, kommen in der<br />

Agrarwirtschaft industriespezifische<br />

Verfahren zum Einsatz.<br />

Für die Produktion von<br />

Futtermitteln muss z. B. Energie<br />

aufgewendet werden. Wird der<br />

Verbrauch erfasst und ausgewertet,<br />

lässt sich die Energieeffizienz meist<br />

deutlich erhöhen. Dort, wo der<br />

Aufwand für die Verlegung<br />

entsprechender Leitungen zu groß<br />

ist, bietet sich eine Funklösung als<br />

wirtschaftliche Alternative an.<br />

Die Agrarwirtschaft stellt international eine<br />

der wichtigsten Wachstums- und Zukunftsbranchen<br />

dar. Angesichts der steigenden<br />

Weltbevölkerung und begrenzter fossiler<br />

Energiequellen nimmt ihre Bedeutung<br />

für eine verlässliche Lebensmittelversorgung<br />

und Energiegewinnung aus nachwachsenden<br />

Rohstoffen weiter zu. Etwa die Hälfte<br />

der Fläche der Bundesrepublik wird derzeit<br />

für landwirtschaftliche Zwecke genutzt.<br />

Neue Technologien mit modernem Pflan­<br />

zenschutz und nachhaltiger Mineraldüngung<br />

sichern den größten Anteil der landwirtschaftlichen<br />

Produktion Deutschlands.<br />

Hier stellen rund 1,25 Millionen Menschen<br />

jährlich Güter im Wert von 40 Milliarden<br />

Euro her. Bei agrarindustriellen Betrieben<br />

handelt es sich grundsätzlich um Großbetriebe,<br />

die weitläufige Flächen bewirtschaften<br />

und auf Masse ausgelegt sind. Dafür<br />

benötigen sie u. a. Futter-, Dünge- und Pflanzenschutzmittel<br />

sowie Saaten.<br />

Installation von Erfassungsgeräten<br />

notwendig<br />

In nahezu allen Mischfutterwerken finden<br />

sich vergleichbare Abläufe und Prozesse. Je<br />

nach logistischen Gegebenheiten erfolgt<br />

die Anlieferung der Rohwaren per Schiff,<br />

Bahn oder Lkw. Danach werden sie gefördert,<br />

gewogen, gereinigt und eingelagert.<br />

Abhängig vom Mischfuttertyp schließt sich<br />

dann das erneute Abwiegen und Dosieren<br />

der jeweiligen Bestandteile an. Damit die<br />

Tiere die Nährstoffe bestmöglich aufnehmen<br />

können, ist ein optimierter Zerkleinerungsgrad<br />

für jede Mischfuttersorte notwendig.<br />

Zu diesem Zweck werden Mühlen,<br />

Siebeinrichtungen und Walzen verwendet.<br />

Gemäß der vorgegebenen Rezeptur gelangen<br />

die vermahlenen Komponenten im<br />

nächsten Schritt in den Hauptmischer.<br />

Anschließend wird das Mischfutter getrocknet,<br />

konditioniert und gepresst, denn 80 %<br />

kommt als Pellets auf den Markt.<br />

Die Atcetera Gruppe wurde 1999 von Ole<br />

Neumann gegründet. Das in Malsch nahe<br />

Karlsruhe ansässige Dienstleistungsunternehmen<br />

unterstützt seine Kunden bei der<br />

Etablierung eines nachhaltigen Energiemanagements<br />

gemäß ISO 50001. Hierfür<br />

wurde das flexible und modulare System<br />

Manage Energy entwickelt, das neben der<br />

Energieberatung und Begleitung von Entwicklungsprozessen<br />

auch die Lieferung von<br />

bewährten Geräten sowie die Konzeption<br />

und Fertigung individueller Komponenten<br />

umfasst. Das Portfolio beinhaltet ein Energiecontrolling-System<br />

speziell für die Futtermittelbranche.<br />

Nachdem die relevanten<br />

Daten über die Sensorik erfasst worden<br />

sind, werden sie ausgelesen, in der Datenbank<br />

gespeichert, numerisch und grafisch<br />

visualisiert sowie analysiert.<br />

Zur Aufnahme der Daten bauen die<br />

Atcetera-Mitarbeiter Stromzähler und<br />

Energiemessgeräte in die Anlagen ein. Bei<br />

einem Kunden konnten mehrere in den<br />

Produktionshallen montierte Modbusbasierte<br />

Energiezähler über das vorhandene<br />

Prozessleitsystem in das Energiecontrolling-System<br />

integriert werden. „Eine<br />

größere Herausforderung stellten einige auf<br />

dem weitläufigen Unternehmensgelände<br />

verbaute Zähler dar“, berichtet Atcetera­<br />

Geschäftsführer Neumann. Wegen der<br />

großen Entfernungen war eine Anbindung<br />

der Geräte per Leitung nicht möglich. Der<br />

Verkabelungs- und Installationsaufwand<br />

hätte die Kosten deutlich in die Höhe<br />

getrieben. Deshalb hatte Neumann die<br />

Idee, die Zähler per Funk zu vernetzen.<br />

„Doch hier trat gleich das nächste Problem<br />

auf, denn normalerweise erfordern Funksysteme<br />

eine Sichtverbindung, damit sie<br />

zuverlässig funktionieren.“ Bei der Recherche<br />

nach einer machbaren Lösung stieß<br />

Neumann auf das Radioline-System von<br />

Phoenix Contact. Da sich mehrere Gebäude<br />

und Wände zwischen den einzelnen Wireless-Komponenten<br />

befinden, kamen die<br />

im 868-MHz-Band funkenden Radioline-<br />

Module zum Einsatz (Bild 01).<br />

Benjamin Fiene, Produktmanagement<br />

Communication Interfaces, Phoenix Contact<br />

Electronics GmbH, Bad Pyrmont<br />

76 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


SPECIAL I ANSCHLUSSTECHNIK<br />

Festlegung der Übertragungsrate<br />

gemäß Applikationsanforderung<br />

Die Energiemessgeräte werden per Zweidrahtleitung<br />

an die RS-485-Schnittstelle der<br />

Radioline-Funkmodule angeschlossen. Das<br />

Funksystem überträgt das Modbus-Protokoll<br />

dann an die Leitzentrale. Mit der flexibel<br />

nutzbaren Wireless-Lösung lassen sich<br />

abgesehen von den seriellen Daten ebenfalls<br />

I/O-Signale weiterleiten – und das<br />

lizenzfrei, also ohne Folgekosten. Die auf<br />

der Grundlage der robusten Technologie<br />

Trusted Wireless 2.0 arbeitenden Module<br />

sind insbesondere für den Austausch von<br />

Signalen über große Entfernungen entwickelt<br />

worden. Bei freier Sicht können Distanzen<br />

von mehreren hundert Metern bis<br />

zu 20 km zwischen zwei Funkteilnehmern<br />

überbrückt werden. Die im 868-MHz-Band<br />

sendenden Geräte kommunizieren die<br />

Daten sicher und zuverlässig über einige<br />

hundert Meter, sogar wenn viele Hindernisse<br />

auf der Funkstrecke liegen.<br />

Neben dem 868-MHZ-Frequenzbereich<br />

funkt Trusted Wireless 2.0 ebenso im 900-<br />

MHz- und 2,4-GHz-Band. Die Technologie<br />

zeichnet sich durch hohe Robustheit und<br />

Zuverlässigkeit aus. Um selbst große Entfernungen<br />

überwinden zu können, lässt sich<br />

die Datenrate der Funkschnittstelle individuell<br />

festlegen und so die Empfängerempfindlichkeit<br />

erhöhen. Bei einer niedrigen<br />

Datenrate wird eine wesentlich größere<br />

Reichweite überbrückt als bei einer hohen<br />

Übertragungsgeschwindigkeit. Der Anwender<br />

passt die Geräte folglich optimal an die<br />

jeweilige Applikation an.<br />

Trusted Wireless 2.0 überzeugt<br />

zudem durch gute<br />

Diagnosemöglichkeiten sowie<br />

die Koexistenz zu anderen<br />

im gleichen Frequenzband<br />

sendenden Systemen.<br />

Je nach Anforderung stellt<br />

die Technologie verschiedene<br />

Einstelloptionen zur<br />

Verfügung. Von der einfachen<br />

Punkt-zu-Punkt-<br />

Verbindung bis zu selbst<br />

heilenden Mesh-Netzwerken<br />

können auf diese Weise beliebige Netzwerkstrukturen<br />

aufgebaut werden, sodass<br />

sich ergänzend zum seriellen Kabelersatz<br />

und der I/O-Kommunikation auch I/O-Module<br />

direkt in eine Modbus/RTU-Steuerung<br />

integrieren lassen.<br />

Erkennung von<br />

Einsparpotenzialen<br />

Ein zielführendes<br />

Energiemanagementsystem<br />

stellt eine<br />

Investition in die<br />

Zukunft dar.<br />

Ole Neumann,<br />

geschäftsführender Inhaber<br />

der Atcetera Gruppe<br />

Kontinuierlich erfasste Energieflüsse bilden<br />

die Grundlage für ein zielführendes<br />

Energiemanagementsystem. Die von der<br />

Atcetera Gruppe in der Futtermittelherstellung<br />

umgesetzte Lösung zeigt, dass sich<br />

der Energieverbrauch transparent ermitteln<br />

lässt. Dazu werden die an den energetischen<br />

Brennpunkten montierten Messgeräte<br />

der Produktfamilie EMpro von<br />

Phoenix Contact mit der zuverlässigen<br />

Funkübertragung auf Basis des Radioline-<br />

Systems und dem übergeordneten Energiecontrolling-System<br />

Manage Energy<br />

kombiniert. Mögliche Energiesparpotenziale<br />

lassen sich also mit geringem Installationsaufwand<br />

erkennen und die Auslastung<br />

der Anlagen optimieren.<br />

Darüber hinaus erhält der Atcetera-Kunde<br />

Daten für eine genaue Kalkulation der Herstellkosten,<br />

vorausschauende Wartung sowie<br />

den zeitgerechten Austausch von Maschinen<br />

und die Dokumentation des Verbrauchs im<br />

Rahmen von energieinten siven Prozessen.<br />

Die Realisierung des beschriebenen Erfassungssystems<br />

stellt somit eine Investition in<br />

die Zukunft dar, in der die Nachweis- und<br />

Optimierungspflichten aufgrund der Energiewende<br />

weiter steigen werden. „Im Zusammenspiel<br />

mit unserem Energiecontrolling-System<br />

sind die Komponenten von<br />

Phoenix Contact jederzeit ausbaufähig und<br />

erweiterbar. Daher werden sie in zukünftigen<br />

Anwendungen ebenfalls als Gesamtlösung<br />

zum Einsatz kommen“, schließt Ole<br />

Neumann ab.<br />

Bilder: Aufmacher Andrei Dubadzel@Shutterstock.com,<br />

Statement Atcetera Gruppe, sonstige Phoenix Contact<br />

www.phoenixcontact.de<br />

Die Energiemessgeräte werden per Zweidrahtleitung an die<br />

RS--Schnittstelle der Radioline-Funkmodule angeschlossen


ANSCHLUSSTECHNIK I SPECIAL<br />

CC-Link: Leoni lässt Konformität prüfen<br />

Leoni lässt sein Kabelsortiment für CC-Link IE und CC-Link durch die CC-Link<br />

Partner Association (CLPA) auf Konformität prüfen und zertifizieren. Auch die<br />

feuerfesten Kabel sollen zertifiziert werden. Als Anbieter von Lichtwellenleitern,<br />

Kabeln, konfektionierten Systemen, intelligenten Produkten und smarten Services<br />

versorgt Leoni Branchen wie Automobilbau, Medizintechnik, Transport, Prozessindustrie<br />

und Fabrikautomatisierung. Nun zertifiziert Leoni alle seine CC-Link<br />

IE- und CC-Link-Kabel nach CLPA-Spezifikation. Da die CC-Link-Familie der<br />

offenen Netzwerktechnologien in Asien Industriestandard ist, hat die Gewährleistung<br />

der Konformität für alle auf den asiatischen Märkten aktiven Unternehmen<br />

hohe Bedeutung. Zudem finden CC-Link IE und CC-Link in Amerika und Europa<br />

immer weiter Verbreitung. Leoni plant zudem, das Angebot an CC-Link<br />

IE-kompatiblen Produkten zu erweitern. Demnächst sollen die feuerfesten und<br />

explosionsgeschützten Kabel zertifiziert werden.<br />

eu.cc-link.org/de<br />

Steckverbinder gewinnt German<br />

Innovation Award<br />

Die Harting Technologiegruppe ist für ihren Steckverbinder<br />

ix Industrial mit dem German Innovation Award <strong>2019</strong><br />

ausgezeichnet worden. In der Kategorie „Excellence in Business<br />

to Business“ überzeugte der Steckverbinder den Rat für Formgebung.<br />

Die Mehrwerte:<br />

Eine Steckverbindung,<br />

die klein und robust ist,<br />

gleichzeitig aber eine<br />

Cat.-6A-Performance<br />

für 1/10 Gbit/s<br />

Ethernet in der<br />

Steuerungsebene<br />

sicherstellt. Im Indus -<br />

trial Ethernet (Typ A)<br />

sowie bei Signalen und<br />

seriellen Bus-Systemen (Typ B) zeigt die Schnittstelle des neuen<br />

Steckverbinders ihr Können: Eine im Vergleich zum Steckverbinder<br />

vom Typ RJ45 um 70 % verringerte Baugröße der Buchsen<br />

erlaubt Geräteherstellern einen Einsatz in kleineren Geräten. Für<br />

die Geräte-Integration steht eine robuste Buchse mit fünf<br />

THR-Schirmkontakten für höchste Stabilität auf der Leiterplatte<br />

bereit. Die ix-Steckverbinder verfügen über eine stabile Verrastung<br />

über zwei Metallhaken und garantieren zusammen mit der<br />

neuen Buchse eine sichere und vibrationsfeste Verbindung – vom<br />

Kabel bis auf die Leiterplatte.<br />

www.harting.com<br />

FutureLab zeigt smarte<br />

Verbindungstechnik<br />

Die vorausschauende Wartung, oder Predictive Maintenance, ist<br />

eines der großen Versprechen von Industrie 4.0.: Die Analyse<br />

großer Datenmengen soll Defekte erkennen, bevor sie passieren,<br />

und teure Ausfällen vermeiden. Die Entwickler bei Lapp präsentieren<br />

im eigenen FutureLab, wie man den Zustand eines Datenkabels<br />

überwachen kann. Im Unterschied zu bisherigen Lösungen<br />

erfordert das Konzept<br />

des Unternehmens<br />

keinerlei Änderungen an<br />

der Leitung, z. B. keine<br />

zusätzlichen Adern oder<br />

Drähte, die vom<br />

Anwender eigens<br />

angeschlossen werden<br />

müssen. Stattdessen<br />

überwacht ein elektronisches<br />

Gerät laufend die<br />

von der Leitung über -<br />

tragenen Signale und analysiert deren Qualität und berechnet<br />

daraus den Lapp-Predictive-Indicator. Fällt dieser unter einen<br />

kritischen Wert, schlägt die Elektronik Alarm; dann kann ein<br />

Austausch während ohnehin geplanter Wartungsarbeiten<br />

veranlasst werden. Diese Predictive-Maintenance-Lösung für<br />

Datenkabel ist ein Entwicklungsprojekt bei Lapp; die Marktreife<br />

ist für die nahe Zukunft geplant.<br />

www.lappkabel.de<br />

Schutzschalter mit hoch entwickelter Abdichtung<br />

www.schukat.com<br />

Mit dem K 3120-N von E-T-A hat Schukat einen Kombi-Schutzschalter ins Programm aufgenommen. Dieser<br />

verfügt über eine neuartige Faltenbalg-Abdichtung, die zahlreichen Negativeinflüssen standhält. Bei dem<br />

3120-N handelt es sich um einen 1- oder 2-poligen thermischen bzw. thermisch-magnetischen (optional)<br />

Schutzschalter, der gleichzeitig als Ein-/Ausschalter dient. Nach einer Überstromauslösung lässt er sich<br />

direkt wieder einschalten, sodass ein Sicherungswechsel entfällt. Die Angaben zufolge weltweit einzigartige<br />

Faltenbalg-Abdichtung (IP65) verhindert durch Feinstaub oder Strahlwasser verursachte Maschinenschäden.<br />

Eine umlaufende Gummilippe schützt ergänzend die Einbauöffnung. Im Gegensatz zu PVC-<br />

Schutzkappen soll die neue Silikon-Abdichtung auch resistent gegen Ozon, UV-Licht und den meisten Ölen<br />

und Säuren sein. Um Schaltvorgänge auch bei Anwendung von Arbeitshandschuhen zu erleichtern, ist die<br />

Wippe frei zugänglich ausgeführt.<br />

78 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


SPECIAL I ANSCHLUSSTECHNIK<br />

Schirmklammer gemäß Profinet-Montagerichtlinien<br />

www.icotek.com<br />

Die Schirmklammer vom Typ LF2ZM von Icotek verfügt über eine zweifache Zugentlastung<br />

und entspricht den Profinet-Montagerichtlinien. Bei Schirmklammern des<br />

Herstellers erfolgt die Zugentlastung über den Kabelaußenmantel und nicht über das<br />

sensible, freigelegte Schirmgeflecht. Das Profinet-Kabel wird vor und nach der Schirmauflegung<br />

fixiert, um einen entsprechenden Schutz vor Biegen und Knicken sicherzustellen.<br />

Durch einen konstant gleichbleibenden Druck auf den Kabelschirm entfällt das<br />

Nachstellen des Federdrucks. Darüber hinaus ist die Schirmklammer vibrationssicher<br />

und wartungsfrei. Mit einer Gesamtlänge von 51 mm benötigt die LF2Z-M/MSKL<br />

wenig Platz und ist flexibel einsetzbar. Der schmale Aufbau bleibt auch bei voller<br />

Bestückung erhalten. Die Baubreite und -höhe sind vergleichsweise gering (z. B.<br />

LF2ZM|MSKL 3 – 12 mit eingelegtem 12 mm Leitungsschirm: Breite 26,25 mm). Die<br />

LF2ZM wird für Schirmdurchmesser mit 3 bis 12 bzw. 8 bis 18 mm angeboten.<br />

W+P: Kataloge zum 25-jährigen Jubiläum<br />

W+P, Spezialist für Leiterplattensteckverbinder, feiert in diesem<br />

Jahr sein 25-jähriges Bestehen. Pünktlich zum Jubiläum hat das<br />

Unternehmen zwei Kataloge neu aufgelegt. Während die<br />

Shortform-Variante alle Produkte mit Foto und Kurzbeschreibung<br />

zeigt, fungiert der Gesamtkatalog mit 540 Seiten als Nachschlagewerk.<br />

In ihm sind alle 483 Serien mit technischen Informationen,<br />

Foto, Zeichnung und Leiterplattenlayout dargestellt. Ein Auswahlcode<br />

und die Angabe der passenden Gegenstecker sollen die<br />

Bestellung erleichtern. Zuwachs im Programm gibt es bei den<br />

Serien rund um SMT-Stiftleisten, Power-Steckverbinder und im<br />

Wire-to-Board-Bereich. Diese wurden u. a. durch Direktkontakte<br />

in Crimp-Rast-Technologie ergänzt. Die neuen Board-In-<br />

Varianten werden direkt in die Leiterplatte gelötet. Eine Crimp-<br />

Einzelkontakt-Serie komplettiert<br />

das Board-In-Angebot. Einsatzgebiete<br />

von Board-In-Lösungen<br />

finden sich z. B. in den Bereichen<br />

LED-Beleuchtung oder<br />

Stromversorgung.<br />

www.wppro.com<br />

Produktprogramm ausgebaut<br />

Der Anschlusstechnikspezialist Escha erweitert sein<br />

M12x1-Produktprogramm für die Leistungsübertragung. Neben<br />

den bereits erhältlichen Anschluss- und Verbindungsleitungen<br />

sowie Verteilerbausteinen sind ab sofort auch Geräteschnittstellen<br />

verfügbar. Die neuen Flansche wurden in vier unterschiedlichen<br />

Codierungen<br />

aufgelegt. Die Kombination<br />

aus Steckverbindern,<br />

Verteilerbausteinen und<br />

Geräteschnittstellen<br />

ermöglicht vom Schaltschrank<br />

bis zum Endgerät<br />

eine durchgehende,<br />

dezentrale und strukturierte<br />

Verkabelung der Energieversorgung ähnlich einer Busverdrahtung.<br />

Ergänzend zu dem bereits erhältlichen Angebot an<br />

Verbindungsleitungen in umspritzter und selbstkonfektionierbarer<br />

Ausführung sowie zu den T-, H- und h-Verteilern sind<br />

Geräteschnittstellen in verschiedenen Varianten erhältlich.<br />

www.escha.net<br />

Wo versteckt sich der<br />

Schneller ... Leiser ... Stabiler ...<br />

e-kette ®<br />

E2.1: Der neue Standard für den mittleren Lastenbereich. 50% schneller motion plastics ®<br />

... for longer life<br />

montieren. Um die Hälfte leiser durch neue Linsenbremse. 20% höhere Zusatzlast.<br />

Auch mit intelligenter Verschleißüberwachung. Alle Ergebnisse aus Forschung<br />

und Tests hier:<br />

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<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 79


ANSCHLUSSTECHNIK I SPECIAL<br />

IoT-IP-Netzwerk schafft Verbindung zur Cloud<br />

Ein intelligentes Mesh-Netzwerk ist das RIIM von Radiocraft. Es ermöglicht durchgängige<br />

IP-Kommunikation, um Sensoren und Aktoren direkt zu adressieren. Unitronic hat es in sein Sensor-<br />

2Cloud-Portfolio integriert. Das<br />

RIIM (Radiocrafts Industrial<br />

IP Mesh) basiert auf IEE802.15.4 g/e. Über ICI kann man mit ihm<br />

eine Applikation direkt im Funkmodul abbilden. Die Verwendung<br />

des 868/915 MHz ISM-Bandes sorgt für eine Reichweite bis 700 m<br />

zwischen den Knoten im städtischen Umfeld und bis 20 km im<br />

Freifeld. Durch die Mesh-Funktion können auch große Gebäude und<br />

ungünstige topografische Gegebenheiten mit bis zu 1 000 Knoten<br />

vernetzt werden. Das Netzwerk wurde für anspruchsvolle industrielle<br />

Anforderungen entwickelt und wird mit dem Modul RIIM sowie<br />

dem Border-Router RIIM-IPM-BR aufgebaut. RIIM kann Daten über<br />

CoAP ohne Medienbruch zwischen Sensoren, Aktoren und Serverapplikationen<br />

austauschen. Dadurch eignet es sich dafür,<br />

Anwendungen mit Cloud-Diensten zu verbinden.<br />

www.unitronic.de<br />

Energiekettenserie für lange und<br />

gleitende Verfahrwege<br />

Murrplastik Systemtechnik hat mit der MP 420 Evochain eine<br />

neue Energiekettenserie vom Typ Evoline entwickelt. Das Produkt<br />

zeichnet sich durch seine Montagefreundlichkeit, Langlebigkeit<br />

und Geräuschdämpfung<br />

aus und eignet sich für<br />

lange und gleitende<br />

Verfahrwege bei hoher<br />

Dynamik und Zuladung.<br />

Die Voraussetzungen für<br />

diese Eigenschaften<br />

basieren auf der<br />

Verwendung des<br />

zeitsparenden<br />

Rahmensteg-Verriegelungssystems<br />

vom Typ Evolock sowie dem Dämpfungsschuh bzw.<br />

Außendämpfer vom Typ Evo-Shox. Darüber hinaus kommt das<br />

Evolock-System zum Einsatz, ein Gleitschuh mit Verschleißkontrollsystem.<br />

Da Evolock von oben und unten zu öffnen ist, ist die<br />

Belegung mit Leitungen und Schläuchen von beiden Seiten<br />

möglich. Darüber hinaus ist der Verriegelungsstatus durch eine<br />

akustische und optische Kontrolle erkennbar.<br />

www.murrplastik.de<br />

Eines für alle – Neues Relais aus der<br />

Smart Safety Reihe<br />

Mit dem SCR P kündigt Bernstein ein Sicherheitsrelais an, das den<br />

Einsatz weiterer Geräte zur Absicherung von Maschinen und<br />

Anlagen überflüssig macht. Anwender sparen Platz, Zeit und<br />

Kosten. Das neu entwickelte, programmierbare SCR P kombiniert<br />

mehrere Sicherheitsrelais in nur einem Tool und ergänzt die<br />

Smart Safety Reihe rund um den RFID<br />

Sensor SRF, den elektronischen Not-Halt<br />

SEU und die Sicherheitsauswertung SCR DI.<br />

Dank der unabhängig schaltbaren Freigabepfade<br />

lassen sich auch größere Maschinen<br />

zonenabhängig abschalten. „Zum einen<br />

können Kosten für Hardware eingespart<br />

werden. Zum anderen ist der Verdrahtungsaufwand<br />

für die Kunden wesentlich<br />

geringer, was eine erhebliche Zeitersparnis<br />

mit sich bringt“, sagt Produktmanager Philip<br />

Aumann. Zudem nehme das neue SCR P<br />

deutlich weniger Platz im Schaltschrank ein<br />

und die Programmierung sei aufgrund der intuitiv bedienbaren<br />

Software problemlos möglich. Insgesamt lassen sich mit dem<br />

SCR P bis zu fünf Sicherheitskreise bis PL e absichern.<br />

www.bernstein.eu<br />

Verbindungstechnik für die Konnektivität von morgen<br />

www.fischerconnectors.com<br />

Mit seiner FreedomTM Serie hat Fischer Connectors sein Produktportfolio<br />

umfassend erweitert. Sie erlaubt es Entwicklungsingenieuren mehr Technologie<br />

und Benutzerkomfort in fest installierte, mobile sowie am Körper tragbare Geräte<br />

und Wearables zu installieren. Die Serie eignet sich daher für Anwendungen in<br />

der Medizintechnik, der Mess- und Regelungstechnik, der Industrie sowie für das<br />

Internet der Dinge. Sie basieren auf der modularen Verbindungstechnik des<br />

Steckverbinders Fischer LP360TM, dem ersten Produkt der Serie mit Plug-&-Use-<br />

Technologie. Diese sorgt zum einen für unkomplizierte 360°-Steckmöglichkeiten<br />

dank fehlender Kodierung und einer nicht magnetischen Schnellverriegelung.<br />

Die Produkte sind flach in ihrem Aufbau und lassen sich durch eine effiziente<br />

Funktionsweise einfach integrieren.<br />

80 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


SPECIAL I ANSCHLUSSTECHNIK<br />

Datenaustausch in Echtzeit<br />

Im Bereich M16 hat Binder seine Steckverbinder nach dem<br />

AISG-Standard geprüft und ausgelegt – eine Voraussetzung für<br />

den 5G-Netzausbau. Die AISG (Antenna Interface Standards<br />

Group) legt Standards für die Steuerung und Überwachung von<br />

Antennenleitungsgeräten<br />

in der Funkindustrie<br />

fest. Die<br />

M16-Steckverbinder<br />

der Serien 423 und<br />

723 sind in der<br />

8-poligen DIN-<br />

Variante, von denen<br />

vier bis fünf Kontakte<br />

verwendet werden, verfügbar. Erhältlich sind die AISG C485-<br />

konformen Produkte sowohl als Kabelstecker wie auch als<br />

Kabeldose – ebenso als Flanschversionen – in einer geschirmten<br />

Variante. Die Steckverbinder, die für alle Funknetze verwendet<br />

werden können, erfüllen im verbundenen Zustand die Anforderungen<br />

der Schutzart IP68 und bieten dadurch auch bei widrigen<br />

äußeren Bedingungen höchste Zuverlässigkeit.<br />

www.binder-connector.de<br />

Hohe Performance im Feld<br />

Der AS-i LWL-Repeater (Aktuator-Sensor-Interface (AS-i)) von ifm<br />

ermöglicht die Umsetzung von AS-Interface Signalen über ein<br />

optisches Medium und umgekehrt über eine Leitungslänge von<br />

bis zu 3,2 km. Jeder Repeater verfügt über zwei voneinander<br />

unabhängige Kanäle, die aus einem Sendeund<br />

Empfangsteil bestehen. Sie besitzen eine<br />

galvanische Trennung und überzeugen<br />

durch eine hohe Ausfallsicherheit. Die<br />

Spannungsversorgung dieser Geräte erfolgt<br />

aus dem AS-Interface System. Wegen der<br />

optischen Übertragung existieren keine<br />

Störstrahlungen oder Masseprobleme.<br />

Entfernungsbedingte Verluste durch Induktivitäten,<br />

Kapazitäten und Widerständen<br />

treten nicht auf. Das schafft hohe Ausfallsicherheit<br />

und trägt somit zu einer erhöhten<br />

Anlagenverfügbarkeit bei. Mit dem Einsatz<br />

dieses Repeaters vom Typ AC3227 lassen sich zusätzliche<br />

LWL-Netzwerk-Topologien (Linientopologie, Sterntopologie)<br />

realisieren.<br />

www.ifm.com<br />

Schräge Bauform spart zusätzlich Platz<br />

Mehrstockklemmen von Phoenix Contact erhöhen bei knappen Platzverhältnissen die Verdrahtungsdichte.<br />

Nun gibt es die mehrstöckigen Reihenklemmen auch in schräger Bauform. Diese sind nur 3,5 mm breit.<br />

Dazu sorgt diese Bauform für eine benutzerfreundliche Kabeleinführung. Der Anschluss der Reihenklemmen<br />

PTS 1,5 erfolgt über einen werkzeuglosen Push-in-Schnellanschluss. Für eine übersichtliche Kennzeichnung sorgt<br />

die zentrale Markierungsfläche auf jeder Etage. Über den doppelten Brückenschacht ist eine einfache Potenzialverteilung<br />

möglich. Die Klemmen sind bis zu einem Querschnitt von 1,5 mm 2 erhältlich. Alle Mehrstockklemmen<br />

haben ein integriertes Kodiersystem und eine Standard-Combi-Steckzone.<br />

www.phoenixcontact.de<br />

IMPRESSUM<br />

erscheint <strong>2019</strong> im 32. Jahrgang, ISSN: 2194-1157<br />

Redaktion<br />

Chefredakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke,<br />

Tel.: 06131/992-350, E-Mail: n.steinicke@vfmz.de<br />

(verantwortlich für den redaktionellen Inhalt)<br />

Redakteurin: Dipl.-Medienwirtin (FH) Marie Krueger<br />

(MK), Tel.: 06131/992-359, E-Mail: m.krueger@vfmz.de<br />

Redaktionsassistenz: Ulla Winter,<br />

Tel.: 06131/992-347, E-Mail: u.winter@vfmz.de,<br />

Doris Buchenau, Angelina Haas,<br />

Melanie Lerch, Petra Weidt<br />

(Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />

Gestaltung<br />

Sonja Daniel, Anette Fröder, Anna Schätzlein,<br />

Mario Wüst<br />

Chef vom Dienst<br />

Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer<br />

Anzeigen<br />

Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262,<br />

E-Mail: o.jennen@vfmz.de<br />

Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206,<br />

E-Mail: a.zepig@vfmz.de<br />

Heike Rauschkolb, Anzeigenverwaltung<br />

Tel.: 06131/992-241, E-Mail: h.rauschkolb@vfmz.de<br />

Anzeigenpreisliste Nr. 32: gültig ab 1. Oktober <strong>2019</strong><br />

Leserservice<br />

vertriebsunion meynen GmbH & Co. KG,<br />

Große Hub 10, 65344 Eltville, Tel.: 06123/9238-266<br />

Bitte teilen Sie uns Anschriften- und sonstige Änderungen<br />

Ihrer Bezugsdaten schriftlich mit<br />

(Fax: 06123/9238-267, E-Mail: vfv@vertriebsunion.de).<br />

Lieferbedingungen:<br />

Einzelheftpreis: € 12,50 (zzgl. Versandkosten)<br />

Jahresabonnement: Inland: € 62,- (inkl. Versandkosten)<br />

Ausland: € 68,- (inkl. Versandkosten)<br />

Abonnements verlängern sich automatisch um ein<br />

weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor<br />

Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden.<br />

Verlag<br />

Vereinigte Fachverlage GmbH<br />

Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz<br />

Postfach 100465, 55135 Mainz<br />

Tel.: 06131/992-0, Fax: 06131/992-100<br />

E-Mail: info@vfmz.de,<br />

www.vereinigte-fachverlage.de<br />

Ein Unternehmen der Cahensly Medien<br />

Handelsregister-Nr. HRB 2270, Amtsgericht Mainz<br />

Umsatzsteur-ID: DE 149063659<br />

Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen<br />

Verlagsleiter: Dr. Michael Werner, Tel.: 06131/992-401<br />

Gesamtanzeigenleiterin: Beatrice Thomas-Meyer,<br />

Tel.: 06131/992-265, E-Mail: b.thomas-meyer@vfmz.de<br />

(verantwortlich für den Anzeigenteil)<br />

Vertrieb: Sarina Granzin, Tel.: 06131/992-148,<br />

E-Mail: s.granzin@vfmz.de<br />

Druck und Verarbeitung<br />

WEISS-DRUCK GmbH & Co. KG<br />

Hans-Georg-Weiss-Straße 7, 52156 Monschau<br />

Datenspeicherung<br />

Ihre Daten werden von der Vereinigte Fachverlage GmbH<br />

gespeichert, um Ihnen berufsbezogene, hochwertige Informationen<br />

zukommen zu lassen. Sowie möglicherweise von<br />

ausgewählten Unternehmen genutzt, um Sie über berufsbezogene<br />

Produkte und Dienstleistungen zu informieren.<br />

Dieser Speicherung und Nutzung kann jederzeit schriftlich<br />

beim Verlag widersprochen werden (vertrieb@vfmz.de).<br />

Die Zeitschrift sowie alle in ihr enthaltenen Beiträge und<br />

Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Mit der Annahme<br />

des redaktionellen Contents (Texte, Fotos, Grafiken<br />

etc.) und seiner Veröffentlichung in dieser Zeitschrift<br />

geht das umfassende, ausschließliche, räumlich, zeitlich<br />

und inhaltlich unbeschränkte Nutzungsrecht auf den Verlag<br />

über. Dies umfasst insbesondere das Recht zur Veröffentlichung<br />

in Printmedien aller Art sowie entsprechender<br />

Vervielfältigung und Verbreitung, das Recht zur Bearbeitung,<br />

Umgestaltung und Übersetzung, das Recht zur<br />

Nutzung für eigene Werbezwecke, das Recht zur elektronischen/digitalen<br />

Verwertung, z. B. Einspeicherung und<br />

Bearbeitung in elektronischen Systemen, zur Veröffentlichung<br />

in Datennetzen sowie Datenträger jedweder Art,<br />

wie z. B. die Darstellung im Rahmen von Internet- und Online-Dienstleistungen,<br />

CD-ROM, CD und DVD und der Datenbanknutzung<br />

und das Recht, die vorgenannten Nutzungsrechte<br />

auf Dritte zu übertragen, d. h. Nachdruckrechte<br />

einzuräumen. Eine Haftung für die Richtigkeit des<br />

redaktionellen Contents kann trotz sorgfältiger Prüfung<br />

durch die Redaktion nicht übernommen werden. Signierte<br />

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dar. Für unverlangt eingesandte Manuskripte kann<br />

keine Gewähr übernommen werden. Grundsätzlich dürfen<br />

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anderer Stelle zur Veröffentlichung eingereicht oder bereits<br />

veröffentlicht wurden.<br />

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Es gelten die allgemeinen Geschäftsbedingungen.<br />

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zur Feststellung der Verbreitung von<br />

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<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 81


Ein Unternehmen fertigt<br />

vernetzbare Sensoren für<br />

eine digitalisierte Industrie<br />

Geschäftsführer<br />

Dr. Mathias Klenner<br />

(links) und<br />

Dr. Axel Hülsmann,<br />

Technischer Direktor,<br />

Ondosense GmbH<br />

Ob im Bereich der Füllstandmessung in der Chemie-<br />

und Pharmabranche, oder im Rahmen der Regelungstechnik<br />

in der Stahlproduktion: Das Freiburger<br />

Startup-Unternehmen Ondosense realisiert<br />

hoch genaue, vernetzbare Sensorlösungen auf Basis<br />

innovativer Radartechnologie in Kombination mit<br />

smarter Software. Mit einer Messpräzision von<br />

wenigen Mikrometern erschließt die Sensorik neue<br />

Einsatzbereiche in der Überwachung und Steuerung<br />

von Produktionsanlagen und Maschinen in der<br />

verstärkt digitalisierten Industriewelt.<br />

Der Nahfeldsensor vom Typ Proxi ist optimal an den<br />

Nahbereich von 10 bis 55 mm angepasst<br />

Die robuste Radartechnik von Ondosense bietet einen entscheidenden<br />

Mehrwert: Sie arbeitet auch in schmutzigen und lauten<br />

Industrieumgebungen mit Dampf, Rauch oder Feuer verlässlich:<br />

„Stahlwerke sind zum Beispiel für Laser- oder Ultraschallsensoren<br />

ein komplexes Terrain. Aber Radarwellen sind unempfindlich gegen<br />

Schmutz oder Lärm und brauchen kein Licht. Mit Radarsensorik ist<br />

auch in rauen Umgebungen jederzeit eine hochgenaue und schnelle<br />

Dimensionsmessung, Objektpositionierung, Prozesssteuerung oder<br />

Qualitätskontrolle möglich“, erläutert Dr.-Ing. Mathias Klenner, Geschäftsführer<br />

von Ondosense.<br />

Gemeinsam mit Dr.-Ing. Axel Hülsmann forschte Klenner bis<br />

2018 an den Fraunhofer-Instituten in Freiburg an hochgenauen<br />

Radarsensoren auf Basis des Halbleitermaterials Galliumarsenid.<br />

„Unsere Industriepartner waren von unserer Sensorik begeistert.<br />

Bei der Frage nach den lieferbaren Stückzahlen und Kosten der<br />

Sensoren wurde uns bald klar, dass wir unbedingt ein Startup<br />

gründen mussten“, erzählt Hülsmann, Technischer Direktor von<br />

Ondosense. Auf die gemeinsame Unternehmensgründung im Jahr<br />

2018 folgte die Entwicklung eines hochpräzisen und vernetzbaren<br />

Radarsensors aus herkömmlichen Silizium-Komponenten. Inzwischen<br />

haben die Ondosense-Sensoren die Marktreife erreicht und<br />

sind bereits bei neun Unternehmen im Einsatz. Mit diesen Kunden<br />

in Einsatzbereichen wie Regelungstechnik und Materialanalyse in<br />

der Stahlbearbeitung, Qualitätskontrollen in der Plastikindustrie<br />

oder Flüssigkeitsanalysen in der Chemie strebt das derzeit achtköpfige<br />

Startup ein starkes Wachstum in den nächsten Jahren an.<br />

Auch der Einstieg in die Mensch-Roboter-Kollaboration ist geplant:<br />

„Unsere hochpräzisen Radarsensoren sind ideal geeignet, um auch<br />

bei schlechter Sicht Kollisionen zwischen Menschen und Robotern<br />

verlässlich zu verhindern“, so Hülsmann.<br />

Ein weiterer Einsatzbereich sind Blockheizkraftwerke (BHKWs):<br />

Dabei überwachen Radarsensoren die in BHKW genutzten Ottomotoren<br />

auf Verschleiß, um Ausfallzeiten zu verringern. Der Hintergrund:<br />

Beim Ausfall von kritischen Motorenbauteilen droht ein<br />

Totalschaden mit langwierigen Reparaturkosten im sechsstelligen<br />

Bereich. Diese Bauteile werden aus diesem Grund regelmäßig auf<br />

Verschleiß untersucht. Dafür muss ein Techniker anreisen, den<br />

Motor öffnen und inspizieren, was jährlich vier bis acht Tage Ausfallzeit<br />

bedeutet. Die Sensorlösung prüft die Motorenkomponenten<br />

dagegen im laufenden Betrieb auf Verschleiß. Dafür werden bleistiftgroße<br />

Messköpfe des Ondosense Nahfeldsensors vom Typ Proxi<br />

direkt im Motor verbaut und miteinander vernetzt. Die Algorithmen<br />

der Sensorsoftware überwachen den Zustand, z. B. das Spiel,<br />

der kritischen Bauteile und informieren den Betreiber in Echtzeit,<br />

ob eine Wartung notwendig ist oder ein Ausfall droht.<br />

Bilder: Ondosense<br />

www.ondosense.com<br />

82 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong>


VORSCHAU<br />

IM NÄCHSTEN HEFT: 1/2020<br />

ERSCHEINUNGSTERMIN: 18. 02. 2020 • ANZEIGENSCHLUSS: 03. 02. 2020<br />

01<br />

02<br />

03<br />

04<br />

01 Bicolor-LED statt aufwändige Signalanlage: Einfache visuelle Lösung<br />

kennzeichnet Rohmaterialbehälter<br />

02 Re-discover Art: Schweizer Unternehmen nutzt Vision-Systeme um<br />

neue Einblicke in die Welt der Kunst zu eröffnen<br />

03 Automatischer Maschinenschutz: Sensoren in Werkzeugmaschinen<br />

sollen ungeplante Stillstände vermeiden<br />

Der direkte Weg<br />

Internet:<br />

www.industrielle-automation.net<br />

E-Paper:<br />

www.engineering-news.net<br />

Redaktion:<br />

Redaktion@industrielle-automation.net<br />

WORLD OF INDUSTRIES:<br />

www.world-of-industries.com<br />

04 Digitale Erfolgsgeschichten: Unternehmen erhalten in Mittelstand-<br />

4.0-Kompetenzzentren Unterstützung bei Digitalisierungsfragen<br />

(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)<br />

<strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 6/<strong>2019</strong> 83


KOLIBRI Cloud<br />

Backend<br />

KOLIBRI Cloud<br />

WebApp<br />

KOLIBRI Cloud<br />

API<br />

KELLER unlimited!<br />

keller-druck.com<br />

All pressure measurement data available in one place<br />

Daten strukturiert abgelegt, jederzeit und<br />

von jedem Gerät zugreifbar via Browser.<br />

Daten können von mehreren Usern<br />

gleichzeitig von überall angeschaut werden.<br />

«State of the Art»-Sicherheit.<br />

Gespeicherten Daten in der KOLIBRI Cloud<br />

visualisieren und anschauen.<br />

LoRa &GSM-Daten direkt in der KOLIBRI Cloud.<br />

Es braucht keine PC-Software (Datenmanager)<br />

und keine Wartung.<br />

Flexibler Zugang über Standard-<br />

Schnittstellen zuihren Cloud-Services<br />

oder lokalen Datenbanken.<br />

Die KOLIBRI Cloud als Datenablage benutzen.<br />

LoRa &GSM-Geräte werden ausgeliefert,<br />

Kunde greift auf die Daten zu, ohne etwas<br />

konfigurieren oder installieren zu müssen.<br />

Unterstützt verschiedene KELLER IoT-Produkte<br />

und IoT-Protokolle: GSM, ARC, LoRa, KOLIBRI<br />

Mobile App und Desktop App.<br />

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mit ausführlicher Dokumentation.<br />

Geräte und Systemalarme einstellen<br />

und empfangen.<br />

«EINE SOFTWARE» –Keine Installation,<br />

Daten in Browser dargestellt.<br />

sps ipc drives <strong>2019</strong> IHalle 7A IStand 641<br />

84 <strong>INDUSTRIELLE</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 1/2015<br />

kolibricloud.ch


Magazin<br />

Neuheiten, Trends und Anwendungen aus Industrie 4.0<br />

Ausgabe 2 | <strong>2019</strong><br />

DIREKTER<br />

DATENZUGRIFF<br />

PROFINET und OPC UA für die Praxis<br />

Bild: istock.com/baranozdemir<br />

ROBUSTE KOMBINATION:<br />

NETZWERKE FÜR IT/OT<br />

KABELLOS AUF DER<br />

LETZTEN MEILE<br />

PROFINET FÜR DIE<br />

PROZESSAUTOMATISIERUNG


IP67<br />

TSN<br />

WAGO<br />

I/O SYSTEM<br />

FIELD<br />

ERWEITERTE<br />

KONNEKTIVITÄT<br />

Modulare Maschinen zukunftssicher<br />

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EDITORIAL<br />

von Karsten Schneider<br />

„WIE VERÄNDERN<br />

SIE DIE ZUKUNFT?“<br />

INHALT<br />

4 Titelthema: Direkter Datenzugriff mit<br />

PROFINET und OPC UA<br />

6 Aktualisierte Richtlinien helfen<br />

bei der Planung<br />

Mit der Digitalisierungswelle hat sich die Rolle<br />

von PI verändert. Ging es früher darum, den<br />

Feldbus zu etablieren und zu standardisieren,<br />

müssen heute Informationsmodelle für bestimmte<br />

Anwendungen geschaffen werden.<br />

Entscheidend für den Anwender ist, dass diese<br />

über Jahre Bestand haben. Zudem wird eine<br />

neue Technologie immer vom Anwender und<br />

seinen Problemen in der Praxis getrieben.<br />

Im Augenblick stammen viele Aufgaben aus<br />

dem Asset Management oder dem Predictive<br />

Maintenance. Häufig werden gar nicht<br />

so viele Informationen benötigt, um einen<br />

möglichen Ausfall zu erkennen. So kann z. B.<br />

ein Anstieg der Vibration in einem Antriebsstrang<br />

auf sich abnutzende Lager hinweisen.<br />

Diese Informationen, bzw. die Daten, so aufzubereiten,<br />

dass sie in der Praxis verwendbar<br />

sind, ist jedoch häufig schwierig. Genau hier<br />

setzen die PI-Technologien an.<br />

OPC UA, TSN oder FDI bieten interessante<br />

Möglichkeiten, um besser und schneller an<br />

die entscheidenden Informationen zu gelangen.<br />

Allerdings können diese Technologien<br />

allein die Daten nicht bereitstellen. Die rund<br />

30 Millionen Geräte im Feld, die über eine<br />

PROFINET-Schnittstelle verfügen, können<br />

dies aber sehr wohl. Jetzt gilt es, diese beiden<br />

Welten zusammenzuführen und dies hat sich<br />

PI zur Aufgabe gemacht. Durch die Offenheit<br />

von PROFINET können Sensoren mit OPC UA-<br />

Interface hinzugefügt werden, die ihre Werte<br />

direkt an Cloud-Dienste oder Edge-Gateways<br />

schicken, ohne die Automatisierungslösung<br />

mühsam umbauen zu müssen.<br />

Aber die Technik allein ist nicht alles! Man darf<br />

nicht vergessen, dass diese neu entstehenden<br />

Informationsmodelle auch gepflegt werden<br />

müssen und dies über viele Jahre, wenn nicht<br />

sogar Jahrzehnte, hinweg. Trotz des Booms<br />

bei den Ethernet-Technologien verfügt immer<br />

noch ein Drittel aller neu in den Markt gebrachten<br />

Geräte über eine PROFIBUS-Schnittstelle,<br />

die von PI zwar nicht weiter entwickelt,<br />

aber an die Anforderungen der Anwender immer<br />

wieder angepasst wird.<br />

Nicht nur die Offenheit der PI-Technologien<br />

hat sich bewährt, auch die Zusammenarbeit<br />

mit anderen Organisationen – so ist PI in den<br />

vergangenen Jahren wichtige Kooperationen<br />

eingegangen, um im Zusammenspiel mit<br />

eCl@ss, der FieldComm Group, OPC Foundation<br />

oder ODVA eine gute Lösung für den<br />

Anwender zu finden. Im vergangenen Jahr<br />

konnten wir zeigen, dass die Kombination aus<br />

PROFINET mit TSN funktioniert, und zwar so,<br />

wie wir und die Anwender sich das vorstellen<br />

– und das selbst bei hohen Netzlasten.<br />

Und noch einen Aspekt sollte man nicht vernachlässigen:<br />

Die beste Technik wird sich nicht<br />

durchsetzen, wenn der Anwender sie nicht<br />

versteht. Auch damit hat PI viel Erfahrung. Wir<br />

verfügen über die Infrastruktur für Trainings,<br />

Workshops sowie über Competence Center<br />

und Prüflabore, die die Qualität sichern. Dadurch<br />

wird der Einstieg in die Digitalisierungswelt<br />

erheblich erleichtert und auch umgesetzt.<br />

Mit anderen Worten: Wir bieten bereits heute<br />

einen pragmatischen Ansatz, die neuen<br />

Technologien zu nutzen, ohne die bewährten<br />

aufzugeben. Möchten Sie mehr darüber<br />

wissen? Dann besuchen Sie uns auf der SPS<br />

(Halle 5, Stand 210)! Wir haben ein neues<br />

Kommunikations-Konzept entwickelt, das<br />

Ihnen die spannenden Möglichkeiten der<br />

PI-Technologien aufzeigt.<br />

6 Industrie 4.0 Technologie-Workshop<br />

8 Robuste Kombination: Netzwerke für IT/OT<br />

10 Volle Kraft voraus mit Wireless PROFINET<br />

12 Kabellos auf der letzten Meile mit<br />

IO-Link Wireless und 5G<br />

14 PROFINET für die Prozessautomatisierung<br />

16 Moderne Lösungen mit IO-Link Safety<br />

17 PI-Gemeinschaftsstand auf der SPS <strong>2019</strong><br />

18 IODDfinder: Gewusst wo!<br />

18 Einfacher Austausch von IO-Link Daten<br />

20 PROFINET-Integration in PA<br />

Ihr<br />

Karsten Schneider,<br />

Vorstandsvorsitzender von PI (PROFIBUS<br />

und PROFINET International)<br />

21 Hintergrundwissen: Systemredundanz<br />

22 Produktnews / Impressum<br />

PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong><br />

3


Bild: Audi AG<br />

PROFINET und OPC UA für die Praxis<br />

DIREKTER<br />

DATENZUGRIFF<br />

Audi A8: Einbau der CFK-Rückwand<br />

am Standort Neckarsulm<br />

Predictive Maintenance ist in aller Munde. Wenn es jedoch an die Umsetzung<br />

in die Praxis geht, scheitern viele Anwender häufig, weil nicht die richtigen<br />

Daten zur Verfügung stehen. Dies gelingt jedoch mit der Kombination aus<br />

PROFINET und OPC UA, wie ein Beispiel aus der Praxis bei Audi zeigt.<br />

„90 Prozent der Daten im Karosseriebau werden<br />

nicht genutzt oder man kommt nicht<br />

dran“, so die Erfahrung von Mathias Mayer,<br />

Fertigungsplanung Automatisierungstechnik<br />

bei Audi in Neckarsulm. Die Konsequenz daraus<br />

ist, dass meist ein zusätzlicher Sensor gefordert<br />

wird. Kein Weg, den Mayer einschlagen<br />

wollte. Die bessere Nutzung der vorhandenen<br />

Daten ist für ihn die wichtigste Voraussetzung,<br />

um weniger Stillstandzeiten zu haben und effektiver<br />

zu arbeiten. Dies wird umso entscheidender,<br />

da in naher Zukunft die Komplexität<br />

der Produktionsprozesse und der Automatisierungsgrad<br />

weiter steigen. Doch warum ist<br />

die Datenerhebung so schwierig? Ein Blick in<br />

den Karosseriebau am Standort Neckarsulm<br />

zeigt die Herausforderung. Dort werden die<br />

Modelle A4, A6, A7, A8, R8 und das A5 Cabrio<br />

gebaut – rund 2.500 Industrieroboter sind hier<br />

im Einsatz. Jede einzelne Anlage wird über<br />

eine SPS gesteuert. „Wir sehen die SPS immer<br />

als Puppenspieler, der bis zu zehn Roboter<br />

tanzen lässt“, beschreibt Mayer die Situation in<br />

seinem Bereich. Deshalb ist der Zugriff auf die<br />

Daten des Roboters so immens wichtig.<br />

Neben der großen Anzahl der Anlagen erschweren<br />

auch die verschiedenen Fertigungsverfahren<br />

den Datenzugriff und die<br />

Auswertung. Ein Beispiel: Eine Gewichtsreduzierung<br />

bei höchster Robustheit lässt sich<br />

nur über die Kombination von unterschiedlichen<br />

Materialen erreichen. Das bedeutet<br />

den Einsatz von verschiedenen Verbindungstechniken.<br />

Das reicht von verschiedensten<br />

Schweißverfahren über Klebungen<br />

zum Nieten. Kommt es hier zu einem Stocken<br />

in der Produktion, sind Experten für<br />

jedes einzelne dieser Verfahren gefragt. Und<br />

dies ist angesichts eines Dreischicht-Betriebs<br />

extrem aufwendig, da man viele Mitarbeiter<br />

schulen und qualifizieren müsste.<br />

Von den bewährten Prozessen abzuweichen,<br />

kommt für Mayer jedoch nicht in Frage:<br />

„Unser Qualifizierungsprozess ist sicher<br />

sehr aufwendig, aber unsere Kunden erwarten<br />

auch höchste Qualität.“ Zudem kann<br />

eine reine Betrachtung durch unterschiedliche<br />

Mitarbeiter verschiedene Ergebnisse<br />

haben – im Gegensatz zu den gelieferten<br />

Daten, die immer gleich sind. „Genau diese<br />

Daten müssen wir nutzen, um die Produktion<br />

und den Prozess zu optimieren“, ist Mayer<br />

überzeugt. Dafür müssen die Prozesse<br />

datentechnisch so aufgearbeitet werden,<br />

dass auch ein „Nichtexperte“ beispielsweise<br />

einen Reibschweißprozess wieder ans Laufen<br />

bringt.<br />

Doch wie kann das in der Praxis funktionieren?<br />

Die zukünftige Prozesskette im Karosseriebau<br />

sieht so aus, dass die entsprechenden<br />

Daten von den Geräten direkt – also<br />

ohne zusätzliche Gateways, schließlich haben<br />

die Roboter genug Kapazitäten – erfasst,<br />

integriert und visualisiert werden. Am<br />

Ende steht ein Mitarbeiter, der den Prozess<br />

versteht und gegebenenfalls eingreifen<br />

4 PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong>


kann. Diese Arbeitsteilung ist nach Auffassung<br />

von Mayer der Schlüssel zum Erfolg.<br />

In der Audi-Architektur wird OPC UA und<br />

MQTT als Transportmittel für die Daten genutzt.<br />

Diese werden zu einem Edge-Layer<br />

geleitet, über dem eine Big Data-Plattform<br />

sitzt. Darauf können Applikationen wie Diagnostic<br />

Analytics für das Condition Monitoring<br />

oder Predicitive Analytics für Condition<br />

Based Maintenance aufgesetzt werden.<br />

Ein Weg, der auch in der PROFINET OPC UA<br />

Companion Spezifikation vorgegeben wird.<br />

„Für uns ist ein Roboter einfach ein unterlagertes<br />

Device von der SPS. Und natürlich möchten<br />

wir den Durchgriff auf die Daten ganz<br />

nach unten, aber wir wollen kein separates<br />

Netzwerk legen“, so Mayer, der die pragmatische<br />

Erklärung gleich hinterher liefert. „Wenn<br />

man an über 2.000 Robotern ein Extra-Kabel<br />

legen muss, funktioniert das einfach nicht.<br />

Außerdem haben wir nicht nur einen Hersteller<br />

beim Roboter, sondern greifen – je nach<br />

Anwendung – auf unterschiedliche Hersteller<br />

zurück.“ Noch ist die Umsetzung von OPC<br />

UA nicht bei allen Herstellern angekommen.<br />

Gerade bei den wichtigsten Technologien im<br />

Karosseriebau wie das Punktschweißen, Bolzenschweißen,<br />

Kleben oder Nieten mangelt<br />

es noch. Dagegen sind die Roboter-Hersteller<br />

schon einen guten Schritt weiter ebenso wie<br />

die RFID-Hersteller. Den Grund für die noch<br />

zögerliche Einführung sieht Mayer auch darin,<br />

dass Audi dies bislang nicht eingefordert<br />

hat. In den nächsten Ausschreibungen wird<br />

dies jedoch nachgeholt.<br />

In der praktischen Umsetzung wird eines<br />

deutlich: In den Anwendungen, in denen<br />

die Kombination aus PROFINET und OPC UA<br />

bereits eingeführt wurde, kamen die Vorteile<br />

schnell zum Tragen. Ein gutes Beispiel am Audi-Standort<br />

Neckarsulm ist das Inline-Messsystem<br />

bei der Zuführung von Nieten über einen<br />

hochflexiblen Schlauch von der Einfüllung bis<br />

zum Nietwerkzeug am Roboterarm. Die Herausforderung<br />

liegt in der Geschwindigkeit des<br />

Nietenschießens, die mit 20 m/s relativ hoch<br />

ist. Irgendwann zwischen der 500.000 und<br />

1 Millionsten Niete muss der Schlauch getauscht<br />

werden. Nun sollte der Schlauch nicht<br />

mehr während der Produktion, sondern zu<br />

einem günstigeren Zeitpunkt ersetzt werden,<br />

da bei jedem Wechsel der Prozess für 20-30<br />

Minuten angehalten werden musste.<br />

Daraufhin erstellte das Team eine Zeitreihenanalyse<br />

zur Detektion des Verschleißes<br />

im Nietzuführschlauch. Die Umsetzung war<br />

relativ einfach – es strömt mehr Luft durch<br />

den Schlauch, sobald kleinste poröse Stellen<br />

entstehen. Diese Ergebnisse werden erfasst,<br />

über OPC UA parallel zu PROFINET weitergeleitet<br />

und visualisiert.<br />

Ausblick: Für die Zukunft wünscht sich<br />

Mayer, dass Spezifikationen schneller von<br />

den Geräteherstellern umgesetzt werden.<br />

Dabei mahnt er gleichzeitig an, dass man<br />

auch als Anwender nicht zu lange warten<br />

sollte: „Man muss sich frühzeitig mit diesen<br />

Themen beschäftigen, wenn man einen Benefit<br />

in der Produktion erreichen möchte. Industrie<br />

4.0 ist aus meiner Sicht schon längst<br />

in der Praxis angekommen, wir müssen es<br />

nur noch umsetzen.“<br />

Sabine Mühlenkamp<br />

DIGITALISIERUNG<br />

BRAUCHT DATEN<br />

Sensorik und Automationslösungen von Balluff<br />

PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong> 5<br />

Besuchen Sie uns auf der SPS in Nürnberg, 26. – 28. November <strong>2019</strong>, Halle 7A, Stand 303 oder unter www.balluff.com


Anschluss<br />

verpasst?!<br />

Bild: PNO<br />

Nicht mit dem<br />

profichip<br />

ANTAIOS<br />

von<br />

Aktualisierte Richtlinien<br />

ORIENTIERUNGSHILFE<br />

BEI DER PLANUNG<br />

Die Planungs-, Montage- und Inbetriebnahme-Richtlinien für PROFIBUS<br />

und PROFINET wurden nun überarbeitet. Besonderes Augenmerk lag dabei<br />

auf der Dokumentation.<br />

Neu hinzugekommen zu den Richtlinien ist<br />

jeweils ein Kapitel für die Dokumentation<br />

von PROFIBUS- und PROFINET-Netzwerken<br />

im Anhang der Planungs- und Inbetriebnahme-Richtlinien.<br />

Prof. Dr. Niemann, der Leiter des Arbeitskreises,<br />

in dem die Richtlinien erstellt wurden,<br />

erklärt dazu: „Wir folgen mit der Ergänzung<br />

eines Vorschlages zur Dokumentation einem<br />

Wunsch vieler Betreiber, die gerne<br />

eine Orientierung für ihre Dienstleister und<br />

ihr eigenes Personal haben möchten, wie<br />

Netze adäquat dokumentiert werden können.“<br />

Weiterhin wurde das Kapitel Erdung<br />

und Schirmung aus den Richtlinien stark<br />

reduziert. Hier gibt es seit dem Jahr 2018<br />

eine separate Richtlinie mit dem Titel „Funktionspotentialausgleich<br />

und Schirmung für<br />

PROFIBUS und PROFINET“.<br />

Alle aktualisierten Richtlinien stehen in<br />

deutscher und englischer Sprache unter<br />

https://profibus.com/downloads/ im Abschnitt<br />

„Installation Guides“ zum Download<br />

bereit.<br />

INDUSTRIE 4.0 TECHNOLOGIE-WORKSHOP<br />

PI-Experten haben am 23. Oktober in einem ausgebuchten Workshop den Status, die Inhalte<br />

und die PI-Roadmap der Industrie 4.0-Technologien vorgestellt. Auf dieser Basis können<br />

Geräte- und Systemhersteller, aber auch Anwender mit der Planung ihrer eigenen Roadmaps<br />

starten und mit der Entwicklung von Produkten beginnen. Schwerpunktthemen im<br />

Workshop waren TSN, OPC UA und Security. Hervorzuheben war die offene und konstruktive<br />

Diskussion im Workshop. Dies ist die Grundlage für eine kontinuierliche Optimierung der<br />

Standardisierung und der zugehörigen Supports, Aufbereitung, Dokumentation.<br />

Aufgrund der großen Nachfrage wird der Workshop am 12. Februar 2020 wiederholt.<br />

Weitere Informationen zu dieser Veranstaltung und zur Online-Anmeldung finden Sie<br />

auf www.profinet.com.<br />

www.profichip.com<br />

6 PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong>


Port<br />

Job Name: MyJob<br />

Date Tested: January 12 <strong>2019</strong><br />

Time Tested: 16:25<br />

Line Rate<br />

Duplex<br />

IPv4<br />

IPv6<br />

Info 1: Motion 6<br />

Info 2: Cabinet 6<br />

Info 3: Building ER4<br />

Info 4: 27 Harrison road<br />

Info 5: Warwick<br />

Info 6: CV37 9HR<br />

Info 7: UK<br />

Info 8: 01926 562980<br />

Auto<br />

Auto<br />

Auto<br />

Setup<br />

RJ45<br />

100 Mb/s<br />

Full Duplex<br />

Owner: JOHN SMITH<br />

Company: Automation Ltd<br />

Address 1: Wed Industrial Estat<br />

Address 2: George Street<br />

City: Manchester<br />

State:<br />

Zip: M50 7FG<br />

Country: UK<br />

Phone1: 01490 67890<br />

Phone2: 0750052321<br />

Static Assigned 192.168.1.20<br />

Disabled<br />

Setup<br />

Results<br />

Nodes<br />

4<br />

System Name:<br />

System Description:<br />

Switch IP Address:<br />

Port Address:<br />

Port Description:<br />

Status<br />

Capabilities:<br />

VLAN:<br />

PoE Power (W):<br />

ESN: 001606-887FF5<br />

Siemens SIMATIC NET SCALANCE XB208 6GK5 208-0BA<br />

192.168.1.19<br />

20:87:56:64:C3:E1<br />

port-001 Siemens SIMATIC NET Ethernet Port X1 P<br />

B<br />

-<br />

Results<br />

Name of Station MAC Address IP Address NetMask Gateway<br />

Node Network et200sp50 28:63:36:e3:82:a8 192.168.1.50 255.255.255.0 0.0.0.0<br />

switch 20:87:56:64:c3:e0 192.168.1.19 255.255.255.0 0.0.0.0<br />

et200sp2 28:63:36:e3:83:2f 192.168.1.3 255.255.255.0 0.0.0.0<br />

s7-1200plc 28:63:36:fa:fe:2f 192.168.1.4 255.255.255.0 192.168.1.4<br />

Name of Station Type of Station Device Role Vendor Name Device ID System Description<br />

Node Details et200sp50 ET200SP 1 xxxx (002a) 0313 Siemens, SIMATIC S7, IM155-6PN BA<br />

Detected Tagged VLAN IDs<br />

-<br />

switch SCALANCE XB-200 1 xxxx (002a) 0a06 Siemens, SIMATIC NET, SCALANCE XB208<br />

et200sp2 ET200SP 1 xxxx (002a) 0313 Siemens, SIMATIC S7, IM155-6PN BA<br />

s7-1200plc S7-1200 2 xxxx (002a) 010d Siemens, SIMATIC S7, CPU-1200<br />

Name of Station Serial Number Firmware Version Hardware Version Order ID<br />

Node Hardware et200sp50 S C-J9SD02092017 3.2.2 3. 0. 0 6ES7 155-6AR00-0AN0<br />

switch SVPJD150047 02.00.02 2 6GK5 208-0BA00-2AB2<br />

et200sp2 S C-J9SD03082017 3.2.2 3. 0. 0 6ES7 155-6AR00-0AN0<br />

s7-1200plc S C-K1LL1636 4.2.1 6 6ES7 211-1AE40-0XB0<br />

Name of Station Link Description Link Status Link Up Time Link Speed (Mb/s) MTU Link Type<br />

Port Details et200sp50 Siemens, SIMATIC S7, internal, X1 Up 7 days, 5:33:51.30 100 1,518 ethernetCsmacd<br />

et200sp50 Siemens, SIMATIC S7, Ethernet Port, X1 P1 Up 3 days, 21:27:42.70 10 1,518 ethernetCsmacd<br />

et200sp50 Siemens, SIMATIC S7, Ethernet Port, X1 P2 Down - 100 1,518 ethernetCsmacd<br />

switch<br />

Siemens, SIMATIC NET, Ethernet Port, X1 Up 0 days, 0:0:15.3 100 1,500 ethernetCsmacd<br />

P1<br />

switch<br />

Siemens, SIMATIC NET, Ethernet Port, X1 Up 0 days, 0:38:43.54 100 1,500 ethernetCsmacd<br />

P2<br />

switch<br />

Siemens, SIMATIC NET, Ethernet Port, X1 Up 0 days, 0:38:43.78 100 1,500 ethernetCsmacd<br />

P3<br />

switch<br />

Siemens, SIMATIC NET, Ethernet Port, X1 Up 0 days, 0:38:43.71 100 1,500 ethernetCsmacd<br />

P4<br />

switch<br />

Siemens, SIMATIC NET, Ethernet Port, X1 Up 0 days, 0:38:43.12 10 1,500 ethernetCsmacd<br />

P5<br />

switch<br />

Siemens, SIMATIC NET, Ethernet Port, X1 Down - 100 1,500 ethernetCsmacd<br />

P6<br />

switch<br />

Siemens, SIMATIC NET, Ethernet Port, X1 Down - 100 1,500 ethernetCsmacd<br />

P7<br />

switch<br />

Siemens, SIMATIC NET, Ethernet Port, X1 Up 0 days, 0:0:24.65 100 1,500 ethernetCsmacd<br />

P8<br />

switch Siemens, SIMATIC NET, L3 VLAN, VLAN1 Up 0 days, 0:38:43.77 1,000 1,500 l3ipvlan<br />

switch Siemens, SIMATIC NET, loopback Up 0 days, 0:38:52.5 1,000 1,500 softwareLoopback<br />

et200sp2 Siemens, SIMATIC S7, internal, X1 Up 4 days, 3:13:34.40 100 1,518 ethernetCsmacd<br />

et200sp2 Siemens, SIMATIC S7, Ethernet Port, X1 P1 Up 0 days, 0:0:30.40 100 1,518 ethernetCsmacd<br />

et200sp2 Siemens, SIMATIC S7, Ethernet Port, X1 P2 Down - 100 1,518 ethernetCsmacd<br />

s7-1200plc Siemens, SIMATIC S7, internal, X1 Up 7 days, 5:33:38.80 100 1,500 ethernetCsmacd<br />

s7-1200plc Siemens, SIMATIC S7, Ethernet Port, X1 P1 Up 0 days, 0:38:54.60 100 1,500 ethernetCsmacd<br />

Created: January 12 <strong>2019</strong> 17:12 Page 6 of 13<br />

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Prüfungen<br />

• Lokalisierung von verborgenen Geräten durch Blink-Funktion<br />

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© <strong>2019</strong> IDEAL INDUSTRIES Networks Limited.<br />

Alle Rechte vorbehalten. IDEAL AnyWARE,<br />

IDEAL NETWORKS, und die NaviTEK-Logos sind<br />

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PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong><br />

7


Einheitliche Netzwerke für IT/OT<br />

ROBUSTE KOMBINATION<br />

TSN ist zwar in aller Munde, tatsächlich kennen viele Anwender den Begriff nur<br />

vom Hörensagen. Dabei eröffnen sich neue Möglichkeiten, insbesondere lassen<br />

sich damit einheitliche Netzwerke für IT- und OT-Anwendungen schaffen.<br />

Viele Anwender stellen sich derzeit die Frage,<br />

warum TSN (Time-Sensitive Networking)<br />

die Kommunikationsplattform für zukünftige<br />

Automatisierungsaufgaben ist. Die<br />

wichtigste Antwort für den Anwender ist,<br />

dass TSN unter anderem das Ziel verfolgt,<br />

die konvergente und robuste Nutzung<br />

eines Ethernet-Netzwerks für IT- und OT-<br />

Anwendungen zu ermöglichen. PI hat sich<br />

daher schon frühzeitig mit dem Thema auseinandergesetzt.<br />

Das Ergebnis: Schon heute<br />

können Anwender in die TSN-Technologie<br />

einsteigen, ohne jedoch die installierte<br />

Technologiebasis zu vernachlässigen.<br />

Bei TSN handelt es sich um einen Oberbegriff<br />

für eine Sammlung von IEEE-Standards<br />

zur Verbesserung der Robustheit und Latenz<br />

von Ethernet. Diese Standards sind deshalb<br />

wichtig, weil in vielen Anlagen heute mehr<br />

Bandbreite benötigt wird. Mittlerweile werden<br />

in einer Anlage viele zusätzliche Komponenten<br />

integriert, z. B. PCs, deren Festplatten<br />

regelmäßig gesichert werden. Die<br />

Folge: Solche zusätzlichen Aktionen stressen<br />

das Netzwerk, da das Standard-Ethernet<br />

(TCP/IP) sehr große Datenpakete enthält<br />

und nicht echtzeitfähig ist.<br />

Derzeit wird z. B. in PROFINET die Situation<br />

so gelöst, dass Real-Time-Daten gegenüber<br />

TCP/IP-Daten bevorzugt behandelt werden.<br />

Dadurch sind Buszykluszeiten im Bereich<br />

von wenigen Millisekunden erreichbar. Auch<br />

Isochronous-Real-Time (IRT) kann mit solchen<br />

Situationen umgehen. Insbesondere<br />

für Netze mit hohen Anforderungen, wie sie<br />

etwa in Druckmaschinen benötigt werden,<br />

bei denen eine Vielzahl von Antrieben mit<br />

hoher Präzision synchron laufen müssen,<br />

wird daher IRT verwendet.<br />

Es gibt aber Netzwerke, in denen die Situation<br />

anders aussieht. Liegen größere TCP/IP-Datenpakete<br />

vor, blockieren diese den Kommunikationsweg<br />

und es ist für Realtime-Datenpakete<br />

nicht möglich, diese zu überholen. Dies verzögert<br />

nicht nur die Auslieferung der Datenpakete<br />

in jedem Switch, sondern es kommt<br />

regelrecht zu einem Stau im Gerät. Es kann in<br />

Zukunft Szenarien geben, wo man eine bedingungslose<br />

Bandbreitenreservierung benötigt<br />

– und hier kommt TSN ins Spiel.<br />

OFFEN FÜR DIE ZUKUNFT<br />

Der Vorteil von PROFINET ist, dass es auf<br />

den IEEE 802-Mechanismen basiert. In den<br />

vergangenen Jahren wurden innerhalb der<br />

IEEE 802 die unter TSN zusammengefassten<br />

Mechanismen nachgerüstet, die die zuvor<br />

notwendigen Erweiterungen von PROFINET<br />

ersetzen können. Inzwischen ist die Entwicklung<br />

und Integration der entsprechenden<br />

TSN-Mechanismen zur Nutzung in der heutigen<br />

Automatisierungswelt recht weit. Wichtige,<br />

also für die industrielle Automatisierung<br />

relevante Funktionen, wurden bereits in die<br />

Standards aufgenommen und – oder werden<br />

demnächst – in Standardchips integriert.<br />

Damit eröffnen sich neue Anwendungsbereiche<br />

und Hardware-Designs für Controller; zudem<br />

können Feldgeräte flexibler mit diesen<br />

Standardchips realisiert werden.<br />

Bild: Adobe Stock<br />

PI hat sich frühzeitig Gedanken über Mechanismen<br />

gemacht, wie man beide Technologien,<br />

also PROFINET und TSN, miteinander<br />

auf einfache Weise verbinden kann. So wurden<br />

Überlegungen gestartet, wie die zukünftige<br />

Netzwerkplanung und -konfiguration<br />

aussehen könnte, vor allem damit diese<br />

viele Jahre Bestand hat. Über die Network<br />

Management Engine (NME) können Topologieerfassung,<br />

Pfadplanung und Netzwerkkonfiguration<br />

erledigt werden, wobei diese<br />

einfach dem PROFINET-Controller hinzugefügt<br />

wird. Der Umgang mit den bekannten<br />

Engineering Tools ändert sich nicht, aber die<br />

Planung wird erheblich erleichtert.<br />

Das gesetzte Ziel von PI, TSN als zusätzliche<br />

Layer-2-Technik in die PROFINET-Architektur<br />

zu integrieren, ist mit der aktuellen PROFINET-<br />

Spezifikation V2.4 erreicht. Die Spezifikationsarbeiten<br />

sind, soweit die Standards das<br />

erlauben, abgeschlossen und liegen zum<br />

Download auf der PI-Webseite bereit. Damit<br />

können sowohl Hersteller als auch Anwender<br />

die Vorteile von TSN, wie zukunftssichere<br />

IEEE-Ethernet-Technik mit höherer Bandbreite,<br />

Deterministik, flexible Netzwerkkonfigu-<br />

SMART IST EINE SCHNELLERE<br />

INBETRIEBNAHME DANK<br />

INTEGRIERTEM SMART<br />

SENSOR PROFIL<br />

ODS 9, optischer<br />

Distanzsensor<br />

8 PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong><br />

www.leuze.de<br />

SPS <strong>2019</strong>, Halle 7A, Stand 230


PROFINET Controller<br />

PROFINET Application Relation<br />

PROFINET Network Configuration<br />

Network Management<br />

Engine (IEC/IEEE 60802)<br />

PROFINET Device<br />

(Bridge)<br />

PROFINET Device<br />

(Endstation)<br />

Netzwerkplanung und -konfiguration bei TSN durch den PROFINET-Controller.<br />

lässt sich bereits mit den von PI entwickelten<br />

Mechanismen arbeiten. Eine bewährte Vorgehensweise<br />

bei PI - so wird den Anwendern<br />

der Einstieg in die neue Technologie erleichtert<br />

und sie können sich frühzeitig mit der<br />

Materie auseinandersetzen.<br />

Mirko Funke,<br />

PROFINET-Technology-Promotor von PI<br />

ration und große Chipvielfalt, interoperabel<br />

umsetzen. Wichtig für die Zukunft ist die<br />

Netzwerkkonvergenz, damit beliebige Protokolle<br />

parallel laufen können. Allerdings kann<br />

die TSN-Spezifikation erst dann finalisiert<br />

werden, nachdem die Arbeiten an der IEEE/<br />

IEC 60802 abgeschlossen wurden.<br />

Diese Spezifikationen sind für die Hersteller<br />

von Basistechnologie für Hard- und Firmware<br />

notwendige Grundlagen. TSN als nativer<br />

Support in den Standardchips kann mit<br />

PROFINET direkt genutzt werden. Die Hersteller<br />

eines PROFINET-Feldgerätes bedienen sich<br />

dann einfach der entsprechenden Bausteine<br />

und Stacks oder fertiger Technologiemodule,<br />

müssen also – wie bisher – nicht die Details<br />

verstehen oder gar selbst implementieren.<br />

Damit können Gerätehersteller einfach ihr<br />

PROFINET-Portfolio um TSN ergänzen.<br />

ASi-5<br />

AUTOMATISIERUNG<br />

NEU GEDACHT.<br />

IHR WEG IN<br />

DIE DIGITALE<br />

ZUKUNFT.<br />

Die PROFINET-Spezifikation V2.4 definiert<br />

auch für den Use-case Brownfield, wie ein<br />

Zusammenspiel aus heute verfügbaren und<br />

zukünftigen Geräten mit PROFINET über<br />

TSN möglich sein wird. So bleibt die Anwenderschnittstelle<br />

unverändert, also etwa die<br />

Nutzung von IO-Daten, Diagnose und Parametrierung,<br />

da die neuen TSN-Mechanismen<br />

im Wesentlichen in den unterlagerten Kommunikationsschichten<br />

wirken. Obwohl die<br />

IEC/IEEE 60802 noch nicht abgeschlossen ist,<br />

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PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong> 9


Bilder: Schildknecht AG<br />

Die „Super-large Slurry Shield Borring Machine“ setzt für die<br />

Datenübertragung vom Schneiderad zur Steuerung auf drahtlose<br />

Kommunikation mit PROFINET.<br />

Wireless PROFINET steuert Tunnelbohrmaschine<br />

VOLLE KRAFT VORAUS!<br />

Tunnelbohrmaschinen sind hochautomatisierte und fahrbare Fabriken.<br />

Eine besondere Herausforderung bildet dabei die Übermittlung betriebsrelevanter<br />

Sensordaten vom rotierenden Schneiderad am Maschinenkopf<br />

zur weiter hinten liegenden Steuerung. Ein chinesischer Bohrmaschinen-<br />

Hersteller setzt dafür auf Wireless PROFINET.<br />

Sie gehören zu den größten derzeit bekannten<br />

Maschinen und sind – genau genommen<br />

– eher besonders kompakte Produktionsanlagen,<br />

welche alle Stufen eines Fertigungsprozesses<br />

in einem Durchlauf ausführen.<br />

Gemeint sind Tunnelbohrmaschinen (Tunnel<br />

boring machines, TBM), welche heute weltweit<br />

im Rahmen von Infrastrukturprojekten<br />

für den Straßen- und Bahnverkehr eingesetzt<br />

werden. Der mechanische Aufbau der<br />

Maschinen umfasst das Schneiderad mit<br />

seinen Werkzeugen für den eigentlichen<br />

Bohrvorgang direkt vor dem Bohrkopf mit<br />

Antriebs- und Steuerelementen. Dahinter<br />

folgen Einrichtungen für den automatischen<br />

Abtransport des Abraums und schließlich die<br />

Vorrichtungen zur Montage vorgefertigter<br />

Tunnelwandelemente (Tübbings) am Ende<br />

der Maschine; diese hinterlässt auf diese Weise<br />

einen im Rohbau bereits fertigen Tunnel!<br />

Die größten Maschinen kommen heute auf<br />

eine Länge von 200 m und mehr und auf<br />

einen Durchmesser der gebohrten Strecke<br />

von bis zu 18 m, was für vier parallele Fahrspuren<br />

ausreicht! Je nach Beschaffenheit des<br />

Untergrundmaterials werden unterschiedliche<br />

TBM-Varianten eingesetzt, u.a. die Slurry-<br />

Shield TBM zum Einsatz in sandigem, oft stark<br />

wasserhaltigem Grund.<br />

Die Zahl der heute weltweit eingesetzten<br />

Tunnelbohrmaschinen geht in die Tausende,<br />

allein in China sind Schätzungen zufolge<br />

über 2.000 Stück in Betrieb. Einer der<br />

großen und zugleich weltweit tätigen chinesischen<br />

Anbieter ist CREG (China Railway<br />

Engineering Equipment Group Co., Ltd.)<br />

mit über 3.000 Mitarbeitern und einem<br />

umfassenden Angebot an „Tunneling Technology<br />

and Services“.<br />

Zur reibungslosen Funktion eines derart umfangreichen<br />

Fertigungsablaufs ist eine entsprechend<br />

leistungsfähige Steuerung und<br />

ebenso leistungsfähige Sensorik erforderlich.<br />

Das trifft besonders auf das Schneiderad<br />

zu, sowohl wegen seiner mechanischen<br />

Belastung beim eigentlichen Bohrvorgang<br />

(Vortrieb) als auch wegen seiner – wenn<br />

auch langsamen – Drehbewegung, welche<br />

bei der Übertragung der Sensorsignale berücksichtigt<br />

werden muss.<br />

SENSORIK NUTZT DRAHTLOSE<br />

DATENÜBERTRAGUNG<br />

Eine weitere Herausforderung sind die äußerst<br />

beengten Platzverhältnisse im Bohrkopf. Zudem<br />

sind die Sensorsignale entscheidend für<br />

den Maschinenbetrieb: Sie stellen dem Maschinenfahrer<br />

bzw. der Steuerung, die für den<br />

korrekten Tunnelbau erforderlichen Daten zur<br />

Verfügung. Das können Informationen über<br />

Drehgeschwindigkeit des Schneiderads oder<br />

Druck- und Temperaturverhältnisse im Erdreich<br />

ebenso sein wie über die Dichte des abzubauenden<br />

Materials und andere Messgrößen.<br />

10 PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong>


Angesichts dieser Herausforderungen an die<br />

Datenkommunikation hat sich das chinesische<br />

Unternehmen CREG entschlossen, bei einem<br />

aktuellen Tunnelprojekt mit Einsatz einer<br />

„Super-large Slurry Shield Borring Machine“<br />

für die Datenübertragung vom Schneiderad<br />

zur Steuerung auf drahtlose Kommunikation<br />

mit PROFINET als Kommunikationstechnologie<br />

zu setzen (Wireless PROFINET).<br />

PROFINET-KONFORME FUNK-<br />

MODULE STEUERN DIE TBM<br />

Die seit vielen Jahrzehnten bewährten Datenfunksysteme<br />

Dataeagle der Schildknecht<br />

AG bieten verschiedene Geräteserien mit<br />

spezifischer Eignung für die zu übertragenden<br />

Funktechnologien. So ist die Serie<br />

Dataeagle 4000 speziell auf die Wireless-<br />

Übertragung von PROFINET-Kommunikation<br />

einschließlich PROFIsafe ausgerichtet.<br />

Zusätzlich verfügen die Module über eine<br />

patentierte Datenvorverarbeitung zur Überbrückung<br />

möglicher Aussetzer auf der Funkstrecke<br />

und damit für eine besonders hohe<br />

Verfügbarkeit der Datenkommunikation.<br />

Busfehler und dadurch entstehende Anlagenstillstände<br />

werden vermieden.<br />

Auf Grund dieser Eigenschaften entschied<br />

sich CREG zum Einsatz von zwei Funkstrecken<br />

in einer Slurry-Shield-TBM mit Installation<br />

der Slaves am drehenden Schneiderad<br />

und der zugehörigen Master im stationärem<br />

Drehkopf. Von dort gehen die Daten kabelgebunden<br />

an die Steuerung. Besondere<br />

Aufmerksamkeit bei Montage der Funkmodule<br />

und Antennen erforderten die sehr<br />

beengten Platzverhältnisse. Eine weitere<br />

Herausforderung lag im metallischen Umfeld<br />

der Installationsorte, was jedoch dank<br />

der genutzten Funktechnologie (Bluetooth<br />

mit Frequenz-Hopping) ohne Störeinfluss<br />

blieb. Eingesetzt wurden Module vom Typ<br />

DE 4713 bzw. DE 4715, für Mehrpunkt- bzw.<br />

Punkt-zu-Punkt-Verbindungen. Zur Signalübertragung<br />

wurden Rundstrahlantennen<br />

genutzt, deren Positionierung genau auf<br />

das schwierige, stark metallische Umfeld<br />

ausgerichtet wurde.<br />

BEWÄHRTES<br />

TECHNOLOGIE-DUO<br />

Der Einsatz von Funktechnik im Zusammenspiel<br />

mit PROFINET hat sich auch in<br />

dieser Applikation unter erschwerten Bedingungen<br />

als attraktives Technologie-Duo<br />

bewährt. Yong Liu von Shanghai Hysea Industrial<br />

Communications Ltd kommentiert<br />

dies abschließend wie folgt: „Wir haben den<br />

Einsatz von Dataeagle an PROFINET in der<br />

Tunnelbohrmaschine vor deren endgültigem<br />

Einsatz intensiv getestet, mit sehr gutem<br />

Erfolg. Die Sensordaten der drehenden<br />

Maschinenteile wurden auch in diesem beengten<br />

Umfeld zuverlässig erfasst und von<br />

PROFINET ebenso sicher an die Steuerung<br />

übertragen.“<br />

Elena Eberhardt, Schildknecht AG<br />

v.l.n.r.: K.H. Günther, Consult-Impex e. K.,<br />

E. Eberhardt, Schildknecht AG und Sun Wei,<br />

Director Electrical Department, CREG Co. Ltd.<br />

Eine Herausforderung bei der Montage der<br />

Funkmodule und Antennen waren die sehr<br />

beengten Platzverhältnisse.<br />

Sicherheit maximieren.<br />

Leistungsbegrenzung sprengen.<br />

Effizienz neu definieren.<br />

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PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong><br />

11


DIE NEUE WIRELESS-<br />

GENERATION<br />

IO-Link Wireless und 5G<br />

KABELLOS AUF DER<br />

LETZTEN MEILE<br />

Der Wunsch nach kabellosen Lösungen in der Industrie ist groß. Noch gilt es<br />

aber, einige Herausforderungen zu lösen. IO-Link Wireless und 5G bedienen<br />

unterschiedliche Anwendungsfälle, ergänzen sich jedoch gut, so dass sie innerhalb<br />

eines Systems eingesetzt werden können.<br />

Im industriellen Umfeld bringt man der Wireless-Technologie<br />

noch Vorbehalte entgegen.<br />

Dies liegt primär daran, dass die Produktionsverantwortlichen<br />

eine möglichst<br />

hohe Maschinenverfügbarkeit anstreben.<br />

Da man aber im Gegensatz zu einer kabelgebundenen<br />

Lösung die Maschinenkommunikation<br />

nicht physikalisch prüfen kann,<br />

wird ein möglicher Fehlerfall schnell zur<br />

Herausforderung.<br />

Die beiden Technologien im Vergleich<br />

Schlüssel-Faktoren<br />

Leistung<br />

Latenzzeit<br />

Anwendung<br />

Physikalische<br />

Abmessungen<br />

Reichweite<br />

Kosten<br />

Verfügbarkeit des<br />

Frequenzspektrums<br />

5G (uRLLc)<br />

5G bietet eine System-PER<br />

(Packet Error Rate) von 10 -5<br />

Theoretisch angestrebte 1ms<br />

bei


handelt es sich auch um eine Lösung, die punktuell eingesetzt und<br />

skaliert werden kann, um die Signale schaltender und messender Sensoren<br />

– aber auch einfacherer Aktuatoren – zu übertragen. Zudem<br />

kommunizieren die Geräte über einen Knotenpunkt (IO-Link Master)<br />

direkt mit der Steuerung, was eine stabile und kontinuierliche Verbindung<br />

von Master zu Device unumgänglich macht und somit auch für<br />

zeitkritische Anwendungen eine hohe Anforderung darstellt. IO-Link<br />

Wireless baut auf der standardisierten IO-Link-Technologie (IEC 61131-<br />

9) auf und erfüllt daher exakt diese Anforderungen. Dabei bietet es<br />

die gleich hohe Kommunikationsstabilität (Paket Fehler Rate 10 -9 ) wie<br />

die kabelgeführte Version. Zudem kann diese Lösung mit geringem<br />

Aufwand in eine bereits bestehende Infrastruktur mit vorhandenen<br />

Sensoren und Aktuatoren eingebettet werden.<br />

Bei 5G handelt es sich um eine umfassende Netzwerk-Infrastruktur, die<br />

für eine höhere Kommunikations-Ebene konzipiert wurde. So ist diese<br />

Technologie aufgrund der Lizenzkosten und des Aufwands in die<br />

Infrastruktur nicht dafür ausgelegt, einen punktuellen Anwendungsbereich<br />

zu bedienen. Dabei handelt es sich z. B. um die Kommunikation<br />

zwischen Steuerung und Kamerasystemen, Servomotoren, Feldbus-Modulen<br />

oder auch um die Datenübertragung von Robotern zu<br />

einem Gateway. Diese Geräte sind typischerweise in geringerer Stückzahl<br />

verbaut und aufgrund ihrer Komplexität auch in einer anderen<br />

Preisklasse angesiedelt, weshalb die Mehrkosten für die 5G-Infrastruktur<br />

eines kompletten Fertigungsumfeldes weniger ins Gewicht fallen.<br />

Ausblick: Da beide Technologien unterschiedliche Anwendungsfälle<br />

bedienen, eignen sie sich sehr gut, um innerhalb eines Systems<br />

eingesetzt zu werden. Als Knotenpunkt beider Technologien<br />

könnte ein Feldbus-Modul dienen, das nach unten via IO-Link<br />

Wireless und nach oben via 5G kommuniziert. IO-Link Wireless<br />

wird somit vollständig mit jedem 5G-Netzwerk koexistieren.<br />

Diese Netzwerke stören sich nicht gegenseitig und werden sich<br />

sogar ergänzen, da sich 5G auf High-End-Anwendungen mit höherem<br />

Daten-Durchsatz konzentrieren wird. Ein ähnliches Bild ergibt<br />

sich für Wireless-Anwendungen im Bereich der Endverbraucher,<br />

wo WLAN und Bluetooth in Koexistenz zueinander agieren<br />

und dabei definitiv ihre Daseinsberechtigung haben.<br />

Alexander Weber, Leiter Marketing IO-Link Wireless<br />

Steuerungs-Ebene<br />

Master-Ebene<br />

Geräte-Ebene<br />

Sensor-Ebene<br />

5G embedded<br />

via Modem<br />

Ein Blick auf die Automatisierungspyramide zeigt, 5G und IO-Link<br />

Wireless adressieren jeweils ganz unterschiedliche Teilnehmer.<br />

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PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong><br />

13


Bild: Shutterstock<br />

Um die Handhabung von Feldgeräten noch<br />

weiter zu vereinfachen, wurde außerdem die<br />

Möglichkeit geschaffen, dass mit der Nutzung<br />

von Profile-GSDs alle für das Messprinzip spezifischen<br />

Diagnosen der NAMUR Spezifikation<br />

NE107 (Selbstüberwachung und Diagnose<br />

von Feldgeräten) verfügbar sind. Auch werden<br />

die Standard-Geräteparameter der NE131<br />

(NAMUR-Standardgerät, das für 80 % der Einsatzfälle<br />

geeignet ist) unterstützt.<br />

PROFINET für die Prozessautomatisierung<br />

OFFEN FÜR DIE ZUKUNFT<br />

Innovative Instandhaltung, eine engere Kundenbeziehung oder neue Diagnosekonzepte<br />

basieren meist auf Ethernet-Lösungen. In der Prozessindustrie basiert<br />

die Automatisierung jedoch meist auf proprietären Lösungen. PROFINET bietet<br />

hier ein einfaches Konzept, um diese beiden Ansätze intelligent zu verbinden.<br />

Ohne Digitalisierung geht es selbst in der<br />

Prozessindustrie nicht mehr. Allerdings gelten<br />

– obwohl sich die Anforderungen im<br />

Markt drastisch geändert haben – in der<br />

Prozessautomatisierung immer noch die<br />

gleichen Regeln. So ist neben der hohen<br />

Verfügbarkeit (24/7) vor allem die Langlebigkeit<br />

vieler Anlagen eine Herausforderung.<br />

Flexibilität möchte die Branche<br />

dennoch, dies gilt insbesondere für den<br />

Austausch einzelner Feldgeräte, das auch<br />

im laufendenden Betrieb möglich sein sollte.<br />

Daneben spielen Redundanz und Skalierbarkeit<br />

und die Herausforderungen, die der<br />

Explosionsschutz in dieser Branche mit sich<br />

bringt, eine entscheidende Rolle.<br />

In der Branche, getrieben von PI, wurde<br />

in den vergangenen Jahren viel Aufwand<br />

betrieben, um ein strukturiertes Ethernet-<br />

Netzwerk zu entwickeln, das die besonderen<br />

Anforderungen der Prozessindustrie abdeckt.<br />

So existieren nun Lösungen für explosionsgeschützte<br />

Bereiche, auch Kommunikations-<br />

und Bussysteme sind für die typischen<br />

Prozessautomatisierungs-Topologien vorhanden.<br />

Gleichzeitig wurde mit dem PA Profil 4.0<br />

eine Profil-Spezifikation entwickelt, die unabhängig<br />

vom Kommunikationsprotokoll ist.<br />

Operator<br />

Zu verdanken ist diese Entwicklung unter anderem<br />

der engen Zusammenarbeit zwischen<br />

PI und den Anwendern (Namur), damit praxisnahe<br />

Lösungen, die auch über viele Jahre<br />

Bestand haben, entwickelt werden konnten.<br />

Tatsache ist jedoch auch, dass immer noch<br />

in vielen Anlagen 4…20 mA und das Hart-<br />

Protokoll vorherrschen. Dies wirft einige Fragen<br />

auf: Wie lassen sich Industrie 4.0-Ansätze,<br />

Plant Asset Management-Lösungen oder<br />

Condition Monitoring-Systeme mit dieser<br />

Welt verbinden? Wie kommen die Betriebe<br />

mit den daraus folgenden höheren Datenströmen<br />

in der Anlage zurecht? Und wie finden<br />

diese neuen Technologien schneller den<br />

Weg in die Betriebe?<br />

EIN NETZWERK FÜR ALLE<br />

Über Ethernet und dem überlagertem PROFI-<br />

NET-Protokoll lassen sich nicht nur andere<br />

Netzwerke einbinden, etwa um vor- und<br />

nachgelagerte Produktionsschritte, wie z. B.<br />

Verpackungslinien zu integrieren, sondern<br />

eben auch Diagnosetools, Instandhaltungswerkzeuge<br />

oder einzelne zusätzliche Sensoren.<br />

Der Vorteil dabei ist, dass PROFINET<br />

mit diesen unterschiedlichsten Netzwerken<br />

Engineering<br />

Ethernet<br />

Plant Asset<br />

Management<br />

Aber: Die in den Betrieben derzeit vorliegenden<br />

Leitsysteme unterstützen die einfache<br />

Anbindung von ergänzenden Tools<br />

in der Regel nicht, z. B. zur Optimierung<br />

von Instandhaltungsmaßnahmen. Deren<br />

Einbindung würde in der Regel einen aufwendigen<br />

Installations- und damit verbundenen<br />

Engineeringprozess in Gang setzen.<br />

In vielen Betrieben tritt man daher auf der<br />

Stelle.<br />

14 PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong><br />

Controller<br />

Controller<br />

Ethernet<br />

Remote I/O<br />

Switch<br />

Classic I/O<br />

PROFINET Field Devices<br />

Motor Control Center<br />

Hohe Flexibilität mit PROFINET in der Prozessautomatisierung.<br />

Plant Access<br />

Point<br />

Proxy<br />

PROFIBUS PA<br />

PROFIBUS PA Field Devices


umgehen kann – im Gegenzug bedeutet<br />

dies für den Anwender, dass er nur noch ein<br />

einziges physikalisches Netzwerk kennen<br />

muss. Dafür hat PI explizit für Anwendungen<br />

in der Prozessindustrie in PROFINET<br />

wichtige Funktionen umgesetzt: Dazu gehören<br />

die skalierbare Netzwerk-Redundanz,<br />

die System-Redundanz oder die dynamische<br />

Rekonfiguration. Weiter ist der Austausch<br />

zyklischer und azyklischer Daten,<br />

die Integration von Feldbussystemen über<br />

Proxies, Zeitsynchronisation und Zeitstempelung<br />

sowie die Anlagen-Konfiguration<br />

während des laufenden Betriebs möglich.<br />

Auch wurden Diagnosekonzepte integriert.<br />

Zudem sind mittlerweile Controller und Remote<br />

IOs verfügbar.<br />

wurde vor zwei Jahren vorgestellt und ist<br />

nun ein gutes Stück voran gekommen. Abgesehen<br />

von den technischen Voraussetzungen<br />

ist es gelungen, alle Hersteller, sei<br />

es von Feldgeräten oder Leitsystemen sowie<br />

verschiedene Nutzerorganisationen, wie die<br />

Fieldcomm Group, ODVA und PI zusammenzubringen.<br />

Der Anwender bekommt also<br />

ein Konzept aus einem Guss. Mit den ersten<br />

Infrastruktur-Komponenten und Feldgeräten<br />

kann in 2021 gerechnet werden.<br />

In der zweiten Phase wird eine 100 Mbps<br />

Lösung erarbeitet, die für Durchflussmessgeräte<br />

oder spezielle Analysegeräte mit<br />

höherer Leistung nötig ist. Auch hier wird<br />

gerade das technische Konzept in Kooperation<br />

mit der Fachhochschule NordWest<br />

Schweiz erarbeitet. Die wichtigsten Anforderungen<br />

für Ethernet im Feld seitens der<br />

Prozessindustrie sind damit erfüllt. Jetzt gilt<br />

es nur noch, die Standardisierung des APL-<br />

Konzeptes durch die IEEE voranzutreiben.<br />

Doch auch hier ist man auf einem guten<br />

Weg. APL unterstützt alle IP-basierten Protokolle<br />

und ist kompatibel zu allen gängigen<br />

Architekturen, wie Namur Open Architecture<br />

oder Industrie 4.0. Auch sind schon erste<br />

Feldgeräte-Prototypen verfügbar, mit anderen<br />

Worten, die technischen Evaluierungen<br />

können starten.<br />

Sabine Mühlenkamp<br />

Schlussendlich stehen auch die Systemkomponenten<br />

bereit. So sind bereits heute<br />

zahlreiche Feldgeräte mit PROFINET verfügbar,<br />

wie Coriolis-Durchflussmesser oder<br />

MIDs, Hart-Multiplexer, Netzwerk-Infrastruktur<br />

oder Stellgeräte. Damit steht aus technologischer<br />

Sicht dem Einstieg in PROFINET<br />

nichts mehr im Weg.<br />

APL-ARCHITEKTUR IN<br />

EINER ANLAGE<br />

PROFINET ist also bereit für die Prozessautomatisierung,<br />

so ist sowohl die Konfiguration<br />

im laufenden Betrieb möglich als auch ein<br />

herstellerübergreifender Gerätetausch. Unabhängig<br />

davon, ob es sich um ein kleines<br />

Klärwerk oder eine große Chemieanlage<br />

handelt, lassen sich verschiedene Redundanzmechanismen<br />

implementieren.<br />

Jetzt fehlt nur noch der letzte Schritt: Um<br />

auch Branchen wie Öl & Gas oder Chemie zu<br />

bedienen, müssen weitere technische Voraussetzungen<br />

für Ethernet im Feldbereich<br />

geschaffen werden. Das fängt mit dem Kabel<br />

an. So sind in der Prozessautomatisierung<br />

längere Verkabelungsdistanzen bis zu 1.000<br />

Metern gefordert. Gleichzeitig wird die 2-Leitertechnik<br />

mit dem bekannten Feldbuskabel<br />

(verpolungssicher und dem Anschluss von<br />

Loop powered-Feldgeräten) sehr geschätzt.<br />

Aber die Stromversorgung über den Bus und<br />

Eigensicherheit sind mit heutigem Ethernet<br />

noch nicht standardisiert realisierbar. Und<br />

hier kommt das APL-Konzept ins Spiel. Dies<br />

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PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong><br />

15


IO-Link Safety im Einsatz<br />

MODERNE<br />

LÖSUNGEN<br />

Bisher war die funktionale Sicherheit in der Automatisierung geprägt durch<br />

Abschaltfunktionen wie „Not-Aus“ oder „Not-Halt“ und entsprechende binäre<br />

Sensoren wie Taster, Lichtgitter, Laserscanner sind weit verbreitet. Mit IO-<br />

Link Safety ist es möglich, analoge Messungen einfach und sicher zu erfassen<br />

und die Sicherheitssteuerung entscheiden zu lassen, ob sicher abgeschaltet/<br />

angehalten werden muss, oder „kollaborativ“ weitergearbeitet werden kann.<br />

Ende 2018 gab es bereits 11,4 Millionen gemeldete<br />

IO-Link-Knoten und das Wachstum<br />

ist ungebremst. Nach reiflicher Vorbereitung<br />

ist nun auch IO-Link Safety so weit, wie bei<br />

Basis-IO-Link die Vielfalt der I/O-Module einer<br />

Remote-I/O, hier die funktional sicheren<br />

Varianten FS-DI, FS-DO, FS-AI, FS-AO, etc. auf<br />

einen FS-Master zu reduzieren. Insbesondere<br />

bei kompakten IP65-Remote I/O ist die<br />

beliebige Anschlussmöglichkeit von nichtsicherheitsbezogenen<br />

und beliebigen sicherheitsbezogenen<br />

Sensoren/Aktoren oder Mechatronikeinheiten<br />

eine große Erleichterung.<br />

Mögliche Miniaturisierung und geringere<br />

Kosten fördern moderne Sicherheitslösungen.<br />

Die neue standardisierte Masterschnittstelle<br />

(SMI) vereinfacht den Übergang zur<br />

überlagerten funktional sicheren Kommunikation<br />

(z. B. Feldbus mit FSCP) erheblich.<br />

WIE ARBEITET IO-LINK SAFETY?<br />

Prinzipiell arbeitet IO-Link Safety wie die meisten<br />

FSCP nach dem „Black Channel“-Prinzip.<br />

Eine zusätzliche funktional sichere Kommunikationsschicht<br />

auf IO-Link sorgt für sichere<br />

Datenübertragung. Diese Schicht kann bei<br />

IO-Link sehr einfach gehalten werden, weil es<br />

nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen gibt.<br />

Jeweils ein universelles FS-Device mit IO-<br />

Link Safety passt zu allen FSCPs, sofern es<br />

mindestens einen FS-Master für diesen<br />

FSCP gibt. Da es in der Regel spezialisierte<br />

Hersteller sind, die sich mit IO-Link Mastern<br />

an bestimmten Feldbussen befassen, ist es<br />

naheliegend, sich der FS-Master-Variante zu<br />

widmen. Die FS-Device-Hersteller können<br />

sich ganz auf die Sicherheitsaufgabe ihrer<br />

Geräte konzentrieren.<br />

WAS IST OSSDE?<br />

Ähnlich wie bei IO-Link mit dem Übergang<br />

vom sogenannten SIO-Modus (Schaltbetrieb)<br />

gibt es auch bei IO-Link Safety eine<br />

Migrationsstrategie vom redundanten Schaltbetrieb<br />

zur funktional sicheren Kommunikation.<br />

Sichere Abschalt-Sensoren werden auch<br />

OSSD genannt (Output Switching Sensing<br />

Device).<br />

IO-Link Safety hat sich dafür entschieden,<br />

die Vielzahl an existierenden „OSSD“-Lösungen<br />

auf einen im Positionspapier CB24I des<br />

ZVEI definierten Typ „C“ und Klasse „1“ einzuschränken,<br />

der eine sehr große Zahl von<br />

Fällen am Markt abdeckt. Die Lösung wird<br />

mit OSSDe bezeichnet. Das redundante<br />

Bild: 123rf<br />

OSSDe-Signal ist bei IO-Link Safety auf den<br />

Pin 2 des M12-Steckers gelegt. Diese Belegung<br />

ist konform zu den Festlegungen der<br />

Automatisierungsinitiative der deutschen<br />

Automobilindustrie (AIDA).<br />

WELCHE VORTEILE BIETET<br />

IO-LINK SAFETY?<br />

IO-Link Safety bietet auch die von IO-Link<br />

bekannten Vorteile wie ein Device- bzw. FS-<br />

Device-Gerätetyp für die unterschiedlichsten<br />

Märkte und Feldbussysteme, die flexible<br />

Verkabelung mit Stromversorgung, die Parameter-Datenhaltung<br />

im Master/FS-Master<br />

für einen werkzeuglosen Gerätetausch, die<br />

einheitliche Parametrierungsmethode von<br />

Devices mit Hilfe einer Gerätebeschreibungsdatei<br />

(IODD) sowie die Werktischparametrierung<br />

mittels USB-Master und Laptop.<br />

Zusätzlich bietet IO-Link Safety jedoch die<br />

automatische Authentifizierungseinstellung<br />

und die Erkennung von Falschsteckungen<br />

von FS-Devices an Ports eines FS-Masters<br />

oder am falschen FS-Master.<br />

IO-Link Safety hat zudem das Standard-SMI<br />

erweitert, z. B. beim Konfigurationsmanager<br />

wegen der sicheren Parameter. Eine Spezialität<br />

bildet der Splitter/Composer beim zyklischen<br />

Prozessdatenaustausch. Hier erfolgt<br />

die Abspaltung der Safety-PDU von den<br />

nicht-sicherheitsbezogenen Prozessdaten<br />

in einer empfangenen IO-Link-Nachricht,<br />

bzw. die Zusammensetzung vor dem Versand.<br />

Durch die nun detaillierten Festlegungen<br />

des SMI beim FS-Master können die<br />

Sicherheitsbeurteilungen von der Implementierungsebene<br />

auf die Spezifikationsebene<br />

vorverlegt und Implementierungen<br />

wesentlich einfacher werden.<br />

Ausblick: Die Integrationsspezifikation von<br />

IO-Link in PROFINET ist kurz vor der Verabschiedung;<br />

sie wird um die Integration von<br />

IO-Link Safety erweitert. Hierzu gibt es bereits<br />

ein White Paper auf der IO-Link-Website.<br />

Auf der SPS-Messe werden bereits erste Geräte<br />

präsentiert, u.a. ein FS-Master. Zudem<br />

werden dort mehrere Technologieprovider<br />

Produkte und Services zur Entwicklung von<br />

FS-Master und FS-Device zeigen.<br />

Dr. Wolfgang Stripf,<br />

Projektleitung IO-Link Safety<br />

16 PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong>


escha.net<br />

PI-Gemeinschaftsstand<br />

IN DIE ZUKUNFT<br />

MIT INDUSTRIE 4.0<br />

Kernthema des Gemeinschaftsstandes auf der SPS <strong>2019</strong><br />

ist die Umsetzung der industriellen Kommunikation für<br />

Industrie 4.0.<br />

In Nürnberg wird an konkreten Beispielen gezeigt, welche Konzepte<br />

für die industrielle Kommunikation PI im Zeitalter von Industrie 4.0<br />

auf den Weg bringt. Highlight ist etwa eine neue Demo zum Thema<br />

„Digitaler Zwilling“. Der Digitale Zwilling basiert auf einem virtuellen<br />

Roundtable Picker System für die Bauteilmontage, welches mithilfe<br />

der PROFIdrive-Kommunikation (AC1 – AC5) reale Motoren ansteuert.<br />

Eine weitere Neuerung findet sich im Bereich IO-Link, wo erstmalig<br />

konkrete IO-Link Safety Produkte zu sehen sind. Hierzu gehören Entwicklungshilfen<br />

für IO-Link Safety Master mit Master-Tool für Safety-<br />

IODDs und IO-Link Safety Devices. Darüber hinaus werden auch vorzertifizierte<br />

Safety-Stacks für die Integration in IO-Link Safety Master<br />

sowie in IO-Link Safety Devices vorgestellt.<br />

Einen Überblick über die am Markt verfügbaren Produkte im Bereich<br />

PROFINET für die Prozessautomatisierung liefert eine neu gestaltete<br />

Process Automation Live-Demo. Dabei werden insbesondere Konzepte<br />

vorgestellt, wie sich industrielle Kommunikationslösungen in<br />

bestehenden Anlagen einfügen. Besucher erhalten hier die Gelegenheit,<br />

die auf PROFINET und PROFIBUS PA basierende Anlagenstruktur<br />

interaktiv zu bedienen. Thematisch ergänzend werden die in Kooperationen<br />

mit anderen Organisationen entwickelten Technologien FDI<br />

und Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) vorgestellt. Auf der Factory-Automation-Wand<br />

wird zudem die Gerätevielfalt von PROFINET<br />

mit über 200 verschiedenen Geräten gezeigt. Das Thema funktionale<br />

Sicherheit wird über eine PROFIsafe Live-Demo sowie einer OPC UA<br />

Safety Live-Demo dargestellt.<br />

Darüber hinaus wird auf aktuelle Industrie 4.0-Themen eingegangen,<br />

u.a. mit Live-Demos und Präsentationen zu den Themen TSN, Security,<br />

PROFINET und OPC UA. Hier stehen Experten bereit, die auch über die<br />

aktuellen Entwicklungen in den Spezifikationsarbeiten Auskunft geben<br />

können. PI und die über 120 Mitaussteller freuen sich auf Ihren<br />

Besuch in Halle 5, Stand 210 und interessante Gespräche rund um<br />

die PI-Technologien. Weitere Infos unter www.profibus.com/sps.<br />

PROFINET<br />

komplett<br />

Das Anschlusstechnik-Portfolio für<br />

Leistungs- und Signalübertragung<br />

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M12x1 POWER, 63VDC/16A<br />

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gerade + gewinkelt<br />

PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong><br />

17


Zentrale Datenbank IODDfinder<br />

GEWUSST WO!<br />

Der eigentliche Mehrwert aber entsteht<br />

durch die automatischen Programmschnittstellen<br />

(APIs), mit deren Hilfe die Gerätehersteller<br />

auch eine Vielzahl an IODDs<br />

automatisiert hochladen, updaten und<br />

verwalten können. Diese automatischen<br />

Schnittstellen gewährleisten, dass die zentrale<br />

Datenbank vollständig und ihr Inhalt<br />

stets aktuell ist.<br />

Vor rund zweieinhalb Jahren startete die IO-Link Community die Internetplattform<br />

IODDfinder. Mit durchschnittlich 80.000 Zugriffen pro Monat auf die IO-<br />

Link-Beschreibungsdateien erweist sich dieses Portal als voller Erfolg.<br />

Die Internetplattform IODDfinder beherbergt<br />

die Beschreibungen von mehr als<br />

5.000 IO-Link-Geräten von rund 90 Herstellern<br />

und ist damit die weltweit größte<br />

Sammlung an IODDs. Der Anwender kann<br />

damit ganz einfach auf alle benötigten Dateien<br />

in der herstellerübergreifenden, zentralen<br />

Datenbank zugreifen. Betrieben wird<br />

die Datenbank von den Mitgliedern der IO-<br />

Link Community. Jedes Mitglied bekommt<br />

bei Eintritt in die Gemeinschaft die Möglichkeit<br />

ein Herstellerkonto im IODDfinder<br />

einzurichten, um die Beschreibungsdateien<br />

zu seinen Geräten dort hochzuladen.<br />

Die Plattform verfügt über ein Web-Frontend,<br />

über das IODDs zu einzelnen Geräten<br />

gesucht und gefunden werden können.<br />

Auch das Herunterladen von Beschreibungsdateien<br />

kann über die APIs voll automatisch<br />

vollzogen werden. So können zum<br />

Beispiel Softwaretools zur Geräteparametrierung<br />

oder zur Integration in Automatisierungssysteme<br />

über das Internet auf die<br />

Datenbank zugreifen. Jedes IO-Link-Gerät<br />

verfügt über eine individuelle Geräte- und<br />

eine spezifische Herstellerkennung. Diese<br />

beiden Identifikationsnummern (IDs) können<br />

die Softwaretools unmittelbar nach<br />

dem Verbinden mit einem IO-Link-Gerät<br />

auslesen und – sofern sie online sind –<br />

ganz automatisch die passende Beschreibungsdatei<br />

aus dem Internet herunterladen.<br />

Damit wird das Softwaretool in die<br />

Lage versetzt, sofort nach dem Download<br />

mit dem angeschlossenen IO-Link-Gerät zu<br />

kommunizieren.<br />

Der IODDfinder steht Nutzern des Web-<br />

Frontend kostenfrei zur Verfügung. Die<br />

Datenbank ist über www.io-link.com unter<br />

dem Menüpunkt „IODDfinder“ leicht<br />

zu erreichen.<br />

www.io-link.com<br />

Besuchen Sie uns: Halle 4A · Stand 111<br />

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18 PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong>


IO-Link und JSON<br />

EINFACHER<br />

AUSTAUSCH<br />

VON IO-LINK-<br />

DATEN<br />

11001010011100101010011001101010<br />

00111010101010101010111010100010<br />

11011101101010110101011000111101<br />

11010010101011110100001100101001<br />

11001010100110011010100011101010<br />

10101010101110101000101101110110<br />

10101100110110101101011101100101<br />

Im Sinne von Industrie 4.0 ist eine<br />

transparente Kommunikation von<br />

der untersten Sensor/Aktor-Ebene<br />

bis hin zu einer neuen Generation<br />

mobiler und cloudbasierter Anwendungen<br />

nötig. Einer der entscheidenden<br />

Faktoren für den Erfolg in<br />

der Praxis werden hier einfache,<br />

standardisierte und hersteller-übergreifende<br />

Protokolle sein.<br />

Die notwendigen Protokolle müssen in der<br />

Lage sein, über alle physikalischen Schichten<br />

hinweg zu arbeiten, um somit globale<br />

Zugriffe auf Daten für Identifikations-, Diagnose-<br />

und Konfigurationsinformationen zu<br />

ermöglichen. In der Automatisierungstechnik<br />

hat sich seit einiger Zeit auf der Transportschicht<br />

die Ethernet-basierte Kommunikation<br />

weitestgehend durchgesetzt,<br />

wenngleich sich wegen der Echtzeitfähigkeit<br />

und systemspezifischen Kompatibilitäten<br />

bei den diversen Feldbussen verschiedene<br />

Protokolle ausgeprägt haben.<br />

NAHTLOSER<br />

DATENTRANSPORT<br />

Für den nahtlosen Datentransport in die<br />

IT-Welt hat sich JSON (Java Script Object<br />

Notation) als sehr schlankes und über alle<br />

Systemgrenzen hinweg nutzbares Austauschformat<br />

etabliert. Durch eine zusätzliche<br />

Festlegung der Semantik wird auch<br />

eine einfache Interpretierbarkeit der Daten<br />

ermöglicht. Somit wird eine nahtlose Anbindung<br />

der IO-Link Ebene an MES/ERP-Systeme,<br />

cloudbasierte Dienste oder generell<br />

an Applikationen außerhalb der klassischen<br />

SPS-Automation ermöglicht.<br />

Der Forderung nach der einheitlichen standardisierten<br />

Datendurchgängigkeit von der<br />

untersten Feldebene bis zu cloudbasierten<br />

Diensten hat sich die IO-Link Community angenommen<br />

und definierte erstmalig in einer<br />

eigenen Arbeitsgruppe ein JSON-basiertes<br />

Austauschformat und somit die einheitliche<br />

semantische Einbindung von der IO-Link-<br />

Feldebene an die IT-Welt. Die Spezifikation<br />

umfasst sowohl die Definition einer automatischen<br />

Programmschnittstelle (API – Application<br />

Programming Interface) als auch einer<br />

REST-Schnittstelle (REST – REpresentational<br />

State Transfer) sowie den Datentransport<br />

über MQTT.<br />

HERSTELLERÜBERGREIFENDE<br />

ANBINDUNG<br />

Mit diesem standardisierten Austauschformat<br />

ergeben sich nun grundlegend neue<br />

Möglichkeiten, wie ein herstellerübergreifendes<br />

Engineering oder auch ein globaler<br />

Zugriff auf Messwerte oder andere<br />

Monitoring-Daten. Beispielsweise können<br />

klassische Konfigurationstools durch JSON<br />

via REST he rstellerübergreifend angebunden<br />

werden. Darüber hinaus werden auch<br />

schlanke „sensor to cloud“ (IIoT)-Applikationen<br />

über das sehr weit verbreitete MQTT-<br />

Protokoll mit dem publisher/subscribe-<br />

Mechanismus einfach möglich. Damit wird<br />

z. B. die Umsetzung einer cloudbasierten<br />

Automatisierungsaufgabe mit herstellerunabhängigen<br />

Komponenten möglich.<br />

Ausblick: Die entsprechende Spezifikation<br />

ist derzeit in einem öffentlichen Review und<br />

wird zur SPS verabschiedet.<br />

www.io-link.com<br />

PI-Magazin 2 /<strong>2019</strong><br />

19


Auf dem Weg zur PROFINET-Integration<br />

in die Prozessautomatisierung<br />

DOPPELSPITZE<br />

PROFINET wird zunehmend für die Prozessautomatisierung attraktiv, auch<br />

weil sich mit dem neuen Profil für Systemredundanz ein Konzept zum hochverfügbaren<br />

Anlagenbetrieb in Ex- und Nicht-Ex-Bereichen etabliert. Nun<br />

wurde kürzlich ein IO-Link-Master-Modul in IP67 vorgestellt, das S2-Systemredundanz<br />

unterstützt.<br />

Viele Automobilhersteller und Zulieferer<br />

sind auf dem Gebiet von PROFINET bereits<br />

erfahrene Nutzer, als „Early Adopter“ stellen<br />

sie die Praxistauglichkeit des auf Industrial<br />

Ethernet-basierenden Datenaustauschs<br />

seit Jahren unter Beweis. Momentan steigt<br />

die Zahl der Anwender rasant, da vor allem<br />

Maschinenbauer die gewaltigen Übertragungskapazitäten<br />

unter Real-Time-Wahrung<br />

schätzen. Der Aufwärtstrend ist daher ungebrochen;<br />

in den kommenden Monaten<br />

rechnet die Nutzerorganisation PI mit mehr<br />

als 30 Millionen Knoten.<br />

Diese Entwicklung dürfte sich noch einmal<br />

spürbar verstärken, denn PROFINET hält nun<br />

auch in der Prozessautomatisierung Einzug.<br />

Dort herrschen jedoch spezielle Anforderungen,<br />

denen Steuerungen und Feldgeräte<br />

gerecht werden müssen. Anlagen in der<br />

Chemie- und Pharmaindustrie werden mit<br />

großem Aufwand vor Ausfällen geschützt.<br />

Im Vergleich zur Fabrikautomation, wo der<br />

High available CPUs<br />

Primary Backup Device<br /></