09.11.2021 Aufrufe

EF-SPS2022

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

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

MEHR ANZEIGEN
WENIGER ANZEIGEN

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.

Sonderheft


„low hanging fruits“ mit dem digitalen

Typenschild ernten

Editorial

Haben Sie alle Digital-Uhren in Ihrem Haushalt auf Winterzeit umgestellt, auch

die im Elektroherd, in den Rolladen-Steuerungen und ähnlichen Geräten mit

gelinde gesagt „außergewöhnlichen“ Bedienkonzepten, bei denen man ohne

Anleitung hilflos ist? Oder verzichten Sie darauf und leben ein halbes Jahr mit

einer „Zeitverschiebung“, weil Sie für die Umstellung keine Bedienungsanleitungen

heraussuchen wollen ? Im modernen Haushalt finden sich mit Sicherheit noch

weitere leistungsfähige Geräte, deren komplexe Funktionen oder auch Fehlercodes

sich nur mit Handbuch erschließen. Geschirrspüler oder Wäschetrockner sind solche

Kandidaten mit gelegentlichem Wartungsbedarf.

Benedikt Rauscher, Entwicklungsleiter,

Pepperl+Fuchs SE

www.pepperl-fuchs.com

Natürlich lässt sich sowas heutzutage schnell „googeln“. Wenn man die

Typenbezeichnung weiß und der Internet-Auftritt des Herstellers einigermaßen

sorgfältig gepflegt ist wird man die nötigen Informationen schnell finden. Wenn das

Produkt weit verbreitet ist finden sich sicherlich auch Erfahrungsberichte anderer

Benutzer bis hin zu Youtube-Videos mit leicht verständlichen Hinweisen und

Anleitungen.

Bei Wartungs- und Instandsetzungsaufgaben von Maschinen und Anlagen in der

Industrie steht das Personal vor ähnlichen Herausforderungen. Untersuchungen

in der Prozessindustrie haben ergeben, dass im Schnitt etwa die Hälfte der für

solche Aufgaben benötigten Zeit für die Beschaffung der notwendigen Informationen

vergeht. Andersherum gesehen betrachtet könnten diese Zeiten halbiert werden,

wenn Informationen ohne Verzug digital bereitgestellt würden.

Hier setzt das digitale Typenschild an. Auf den Geräten wird ein weltweit eineindeutiger

Bezeichner angebracht, der über einen 2D-Barcode maschinell gelesen

werden kann. In Form einer URI ausgeführt, dient dieser Bezeichner als Link zu

im Internet bereitgestellten Informationen zu dem jeweiligen Gerät. Die DIN-Spec

91406 „Auto-ID“ wurde von Geräteherstellern und Anlagenbetreibern gemeinsam

erarbeitet und verkörpert die notwendige Standardisierung, die jetzt als IEC 61406

internationalisiert wird.

Ein Typenschild kann damit in digitaler Form bereitgestellt werden und den

klassischen physikalischen Aufdruck entweder komplett ersetzen oder auch

ergänzen. Eine Menge Vorteile ergeben sich direkt - man denke nur an sehr kleine

Geräte. Digital können zu diesen erheblich mehr Informationen gegeben werden als

auf die begrenzten Oberflächen aufgedruckt werden könnte.

Neben der maschinell lesbaren Bereitstellung von Daten zur Identität eröffnen sich

vielfältige Möglichkeiten zur Lösung der angedeuteten Herausforderungen bei

Wartung und Instandhaltung sowie weiterer Aufgabenstellungen. Nach Einscannen

des 2D-Barcodes mit einem Mobilgerät können gerätespezifische Informationen

direkt auf dem Smartphone oder Tablet angezeigt werden. Datenblätter, Handbücher

oder Ersatzteillisten stehen ohne lange manuelle Sucherei in der Muttersprache des

Technikers direkt zur Verfügung.

Nicht zuletzt sollte auch ein ökologischer Aspekt berücksichtigt werden. Den meisten

Geräten werden mehrsprachige Dokumentationen in Papierform beigelegt, die

dann bei der Montage in den allermeisten Fällen zusammen mit der Verpackung

ungelesen entsorgt werden, weil der Techniker mit dem Gerät bereits vertraut ist

oder mehrere solcher Einheiten montiert und die Dokumentation nur einmal oder

auch gar nicht benötigt. Durch Entfall solchermaßen überflüssiger physischer

Dokumentationen können enorme Mengen an Papier eingespart werden und somit

die Umwelt durch Digitalisierung entlastet werden.

Natürlich gibt es teilweise regulative Einschränkungen, aber die Technologien für das

digitale Typenschild sind lange vorhanden und haben sich bewährt, es gibt durchaus

einige „low hanging fruits“ zu ernten – lassen Sie uns damit beginnen!

Benedikt Rauscher

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

3


Inhalt

Sonderheft

3 Editorial

4 Inhalt

6 Titelstory

8 Kommunikation

33 IPCs/Embedded Systeme

42 Automatisierung

44 Messen/Steuern/Regeln

60 Software

70 Künstliche Intelligenz

72 Digitalisierung

76 Qualitätssicherung

78 Predictive Maintainance

79 Aktuelles

80 Sicherheit

84 Bedienen und Visualisieren

90 Intralogistik

92 Dienstleistung

93 Stromversorgung

98 Antriebe/Positioniersysteme

101 Handhabung und Montage

Zum Titelbild:

Kommunikation, Security

und Infrastruktur

Das IIoT ist eines der zentralen Themen für

die Zukunftsvision, in der cyberphysische

Systeme in der Fertigung vernetzt und mit der

IT-Ebene verbunden sind. Hinter dem IIoT als

„Sammelbegriff“ stehen jedoch unterschiedliche

Anwendungen 6

• Herausgeber und Verlag:

beam-Verlag

Krummbogen 14

35039 Marburg

www.beam-verlag.de

Tel.: 06421/9614-0

Fax: 06421/9614-23

• Redaktion:

Christiane Erdmann

redaktion@beam-verlag.de

• Anzeigen:

Tanja Meß

tanja.mess@beam-verlag.de

Tel.: 06421/9614-18

Fax: 06421/9614-23

• Erscheinungsweise:

jährlich

• Satz und Reproduktionen:

beam-Verlag

• Produktionsleitung:

Jürgen Mertin

• Druck und Auslieferung:

Bonifatius GmbH, Paderborn

www.bonifatius.de

Der beam-Verlag übernimmt trotz sorgsamer Prüfung

der Texte durch die Redaktion keine Haftung

für deren inhaltliche Richtigkeit. Alle Angaben im

Einkaufsführerteil beruhen auf Kundenangaben!

Handels- und Gebrauchsnamen, sowie

Warenbezeichnungen und dergleichen werden in

der Zeitschrift ohne Kennzeichnungen verwendet.

Dies berechtigt nicht zu der Annahme, dass

diese Namen im Sinne der Warenzeichen- und

Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten

sind und von jedermann ohne Kennzeichnung

verwendet werden dürfen.

Uneingeschränkte Interoperabilität

Das offene und echtzeitfähige Protokoll OPC UA over TSN ermöglicht eine

Standard-konforme und herstellerunabhängige Vernetzung von Maschinen und

Anlagen über ein einheitliches Protokoll für Echtzeitanforderungen in Smart

Factories. 16

Kapazitätsschätze im CNC-Maschinenpark

Den Status einzelner Bestellungen mit Stift und Papier manuell zu verfolgen und

die Nutzung der Kapazitäten kontinuierlich anzupassen, kann sich insbesondere in

größeren CNC-Maschinenparks schnell zu einer arbeits- und zeitintensiven Aufgabe

entwickeln. 68

4 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Der Weg zur Smart

Factory

Das Schlagwort „Digitalisierung“

ist schon länger in aller

Munde, doch in der Realität

nimmt die Umsetzung jetzt

zunehmend Fahrt auf. Sie zwingt

Unternehmen zu ständigen

Weiterentwicklungen, um am

Markt bestehen zu können.

5G-Campus-Netzwerke

unterstützen dabei, agiler,

effizienter und digitaler zu

werden. 22

Die Zukunft ist digital

Die Mehrheit der produzierenden Unternehmen tut sich mit der

Digitalisierung noch etwas schwer. Dabei besteht für Unternehmen,

egal, ob es sich um ein KMU handelt oder einen Big Player aus der

Industrie, dringender Handlungsbedarf, um wettbewerbsfähig zu

bleiben. 72

Datenmigration leicht gemacht mit RPA

Aufwand, Risiko, Kosten – Standardargumente gegen jede Form der

Datenmigration - lassen viele IT-Verantwortliche vor diesem Schritt

zurückschrecken. Das führt dazu, dass bei Fusionen und Übernahmen

oft beide Systeme beibehalten werden mit dem Ergebnis, dass

im Laufe der Jahre eine Vielzahl von Systemen entstehen,

die schwer zu konsolidieren, zu integrieren und zu

warten sind. 60

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

Logistikautomatisierung

mit Künstlicher

Intelligenz

Im Zuge der

Automatisierung wird

Technologie eingesetzt,

um die menschliche

Produktivität in einer Vielzahl von Aufgabenbereichen steigern zu können. In der

Logistikbranche ist das Automatisierungspotenzial enorm mit erheblichen Vorteilen,

insbesondere wenn der Betrieb mit großen Schwankungen oder steigender

Nachfrage zu rechnen hat. 70

Einkaufsführer

Produktionsautomatisierung

2022

Index ...................... 105

Produkte & Lieferanten ....... 108

Wer vertritt Wen? ............ 148

Firmenverzeichnis ........... 155

5


Titelstory

Kommunikation, Security und Infrastruktur

Welche Trends bestimmen die vernetzte Fabrik von morgen?

Bild 1: Der Weg zur vernetzten Fabrik der Zukunft ist mit etlichen

Herausforderungen gepflastert. Dazu gehören die Entwicklung geeigneter

Kommunikationsstandards, Security-Aspekte sowie die passende

Infrastruktur © HMS

Autor:

Thilo Döring, Geschäftsführer

HMS Industrial Networks GmbH

www.hms-networks.de

In der Industrie wachsen Fertigung

und IT-Systeme mehr und

mehr zusammen. Die industrielle

Kommunikation erreicht dadurch

eine neue Qualität und es werden

Daten in einer bislang nie dagewesenen

Menge gesammelt. Bei

den zu erwartenden Vorteilen besteht

weitgehend Einigkeit: bessere Produktionsauslastung,

höhere Qualität

und mehr Flexibilität in der Fertigung.

Doch wie wird die vernetzte

Fabrik von morgen wirklich aus -

sehen? Was sind die ausschlaggebenden

Technologien, die den Wandel

ermöglichen und was bedeutet

das für Maschinenbauer, Anlagenbetreiber,

Systemintegratoren und

Gerätehersteller?

Bild 2: Die gebrauchsfertigen Embedded-Schnittstellen Anybus CompactCom

IIoT Secure unterstützen Busprotokolle und zusätzlich auch OPC UA und MQTT.

Damit stehen dem Anwender beide Kommunikationskanäle zur Verfügung,

ohne dass tiefere Kenntnisse erforderlich sind © HMS

Der Weg zur vernetzten Fabrik der

Zukunft (Bild 1) ist mit etlichen Herausforderungen

gepflastert. Dazu

gehören die Entwicklung geeigneter

Kommunikationsstandards,

mit denen sich große Datenmengen

intelligent konsolidieren lassen.

Die passende Infrastruktur für die

Vernetzung von IT und Produktion

muss geschaffen werden. Dabei ist

ein Höchstmaß an Flexibilität gefordert,

um die Interaktionen zwischen

Produktionsanlagen zu verbessern,

die Entwicklungszeiten zu verkürzen

und die Anpassungsfähigkeit

zu erhöhen. Gleichzeitig darf dabei

eines nicht vergessen werden: Die

dafür notwendige Technik sollte sich

vom Benutzer möglichst ohne tiefgreifende

Spezialkenntnisse bedienen

lassen. Als einer der führenden

unabhängigen Anbieter von

Lösungen für die industrielle Kommunikation

sowie das Industrial

Internet of Things (IIoT) beschäftigt

sich HMS Industrial Networks schon

seit Jahren mit diesen Themen. Die

Kommunikationsspezialisten sehen

dabei vor allem drei Schwerpunktbereiche,

die es zu bearbeiten gilt:

Kommunikation, Sicherheit (Security)

und Infrastruktur.

IIoT und Cloudanbindung

Das IIoT ist eines der zentralen

Themen für die Zukunftsvision, in

der cyberphysische Systeme in der

Fertigung vernetzt und mit der IT-

Ebene verbunden sind. Hinter dem

IIoT als „Sammelbegriff“ stehen

jedoch unterschiedliche Anwendungen:

Oft wird der erste Schritt

der Informationskonsolidierung

lokal in der Fabrik durchgeführt.

Für diese Kommunikation werden

Technologien wie OPC UA neben

klassischen Feldbusschnittstellen

für die Prozesssteuerung verwendet.

OPC UA als Technologie

kann einen wichtigen Beitrag zur

Schaffung einer standardisierten

Maschinenschnittstelle leisten, um

die Integration von Maschinen in ITbasierte

Software zu vereinfachen.

Sie ist ausgereift und die Herausforderung

für die Gerätehersteller

besteht nun darin, sie zu integrieren.

Gleichzeitig verbirgt sich hinter dem

Begriff IIoT auch die Cloud-Konnektivität

mit der Möglichkeit zum Austausch

von Informationen mit Partnern

und Lieferanten, sich globalen

Überblick über Produktionsstätten

zu schaffen oder um neue Dienstleistungen

und Geschäftsmodelle zu

realisieren. Die technische Umsetzung

konzentriert sich hier hauptsächlich

auf bestehende Kommunikationsprotokolle

wie MQTT und

Sendetechnologien wie 4G, 5G

bzw. WLAN.

Um den Automatisierern das

Leben zu erleichtern, integriert

HMS deshalb die IIoT-Technologien

wie OPC UA oder MQTT in

die meisten Produktlinien. Ein Beispiel

dafür sind die gebrauchsfertigen

Embedded-Schnittstellen Anybus

CompactCom IIoT Secure, die

Busprotokolle und zusätzlich auch

OPC UA und MQTT unterstützen.

Damit stehen dem Anwender beide

Kommunikationskanäle zur Verfügung,

ohne dass tiefere Kenntnisse

notwendig sind.

Security und ihre Standards

Für eine erfolgreiche IIoT-Bereitstellung

ist eine gute Akzeptanz bei

6 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Titelstory

Bild 3: Das Thema Security wird in der Fertigung immer wichtiger © HMS, AdobeStock_268784457

den Endanwendern erforderlich.

Hauptfaktor dafür ist die Sicherheit

- eine große Herausforderung

für den Automatisierungsmarkt. Die

Sicherheitstrends werden hauptsächlich

durch die Interaktion von Produktionsanlagen

mit IT-Systemen

vorangetrieben. Daraus ergibt sich

die Forderung, auch die OPC UAoder

MQTT-Kommunikation zu verschlüsseln.

Dies ist umso wichtiger,

wenn die IIoT-Kommunikation über

das Internet zu Cloud-Plattformen

geht. ISO 27001 ist ein bekannter

und etablierter Standard in der

IT-Welt mit Schwerpunkt auf der Vertraulichkeit

von Informationen. Für

das Fertigungsumfeld sind jedoch

Robustheit und Verfügbarkeit der

Produktion zu garantieren (Bild 3).

Hier wird sich die IEC62443 als

neuer Sicherheitsstandard durchsetzen.

Die IEC62443-4-1 und -2

beschreiben einen Rahmen dafür,

wie Komponentenhersteller bei einer

sicheren Implementierung vorgehen

müssen. Die Standardisierungen

rund um die Security sind allerdings

noch nicht abgeschlossen und werden

schrittweise in den industriellen

Feldbusprotokollen abgebildet. Für

Automatisierer macht es das nicht

einfacher, zukunftssichere Lösungen

anzubieten. HMS kann auch hier

unterstützen: mit Entwicklungsprozessen,

die gemäß ISO27001 und

IEC62443 zertifiziert sind, und Produkten,

die starke Sicherheitsmerkmale

integrieren. Mit den Anybus

CompactCom IIoT Secure Modulen

stehen bereits gebrauchsfertige und

sichere Kommunikationsschnittstellen

für Automatisierungsgeräte mit

Feldbus und sicherer IIoT-Kommunikation

zur Verfügung. Für Gerätehersteller

gibt es damit eine einfache

und schnelle Möglichkeit, ihre

Geräte auch ohne Experten wissen

auf hohem Security-Niveau IIoTfähig

zu machen. In einem Markt,

in dem das Thema Security in den

Startlöchern steht, kann das ein

entscheidender Wettbewerbsvorteil

sein, auch im Hinblick auf eine

zukunftssichere Lösung.

Flexibilität in der

Infrastruktur

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

Bild 4: HMS hat ein umfangreiches Wireless Produktportfolio und entwickelt

bereits 5G-fähige Kommunikationshardware. © HMS

Das dritte Themenfeld auf dem

Weg zu einer erfolgreichen Digitalisierung

sind die Infrastrukturen für

die Kommunikation, also auf welchem

Weg die Informationen übertragen

werden. Hier gilt es Flexibilität,

Effizienz und Skalierbarkeit zu

vereinen. 5G wird in diesem Zusammenhang

zur Schlüsseltechnologie.

Je nach Anwendungsfall lassen sich

Spitzendatenraten bis über 10 Gbit/s,

Latenzzeiten unter einer Millisekunde

oder Verfügbarkeiten von über

99,999 Prozent erreichen. Auch eine

extrem energiesparende Kommunikation

ist realisierbar. Außerdem lassen

sich verschiedene Anwendungsfälle

abdecken, in denen heute mehrere

drahtlose Technologien verwendet

werden, z. B. WLAN, LoRa, Bluetooth

oder die klassischen 3G/4G

Mobilfunkstandards.

Dank der TSN-Standards (Time-

Sensitive Networking) ist dann für

eine zuverlässige und einheitliche

deterministische Kommunikation

von der Feldebene zur IT-Ebene

gesorgt und völlig neue Cloud-Computing-Anwendungen

werden möglich.

Die TSN-Standards werden

derzeit in verschiedene Kommunikationstechnologien

wie CC-Link-IE

und PROFINET, in IIoT-Technologien

wie OPC UA und in verschiedene

andere Marktsegmente integriert.

Nimmt man noch SPE (Single

Pair Ethernet) als drahtgebundene

Lösung für die Anbindung kleinster

Sensoren hinzu, ist die vernetzte

Fabrik von morgen auch wirklich

realisierbar.

Allerdings stecken diese Technologien

noch in den Kinderschuhen

und bis zur flächendeckenden Einführung

in der Industrie ist es noch

ein langer Weg. Die meisten industriellen

5G-Anwendungen befinden

sich derzeit in der Proof-of-Concept-

Phase. Dennoch hat HMS bei seinem

Wireless Portfolio die Weichen

schon in Richtung 5G gestellt und

entwickelt bereits 5G-fähige Kommunikationshardware.

Prototypen

von TSN-Kommunikationsschnittstellen

sind ebenfalls vorhanden.

Fazit

Die Möglichkeiten der Digitalisierung

sind immens, genauso wie die

Herausforderungen bei den unterschiedlichen

Kommunikationsstandards,

der Cybersicherheit sowie

in den Infrastrukturen. Alle diese

Bereiche sind eng miteinander

verbunden und erlauben eine vollständige

Nutzung der Digitalisierung,

indem Lösungen in all diesen

Bereichen umgesetzt werden.

HMS bietet Lösungen für alle diese

Themenfelder und versteht sich als

langfristiger Technologiepartner für

eine erfolgreiche Digitalisierung. ◄

7


Kommunikation

Anbindung von Endgeräten über große

Entfernung mit sehr geringer Latenz

EKS Engel präsentiert auf der SPS neue Ethernet-Medienkonverter

Halle 9, Stand 300

EKS Engel FOS GmbH & Co. KG

info@eks-engel.de

www.eks-engel.de

EKS Engel zeigt auf der diesjährigen

SPS die neuen Medienkonverter

e-light-1000-XSG-SFP und

e-light-100-XS-SFP. Diese kompakten

und robusten Geräte, die

Gigabit- bzw. Fast-Ethernet unterstützen

und mit oder ohne PoE-Funktion

bereitstehen, haben jeweils einen

elektrischen RJ45- und einen SFP-

Port, der flexibel mit Transceivern

für Single- und Multimode-Fasern

bestückt werden kann. So lassen

sich Übertragungsentfernungen von

bis zu 20 km erreichen

– Ausführungen für

noch weitere Distanzen

sind auf Anfrage

erhältlich.

Bit-für-Bit

Übertragung

Weil die Datenpakete

Bit für Bit übertragen

werden, ist

unabhängig von deren

Länge eine Latenz

von


TCP


Kommunikation

Der Bus kommt – bis in den Ex-Bereich!

Anwendungsbeispiel Schlauchbahnhof: Der RFID-Reader TNR42/TC-EX

erfasst im Ex-Bereich die in den Kappen eingelassenen RFID-Datenträger

und gewährleistet so eine sichere Produktion und Nachverfolgbarkeit

Ob Schlauchbahnhof, Farbkartuschen,

Format- oder Werkzeugwechsel:

RFID-Anwendungen mit

vielen Schreib-Lese-Köpfen lassen

sich jetzt dank Turcks HF-Bus modus

besonders kosten- und zeitschonend

realisieren – mit nur einer Leitung

bis in ATEX-Zone 1/21.

RFID-Anwendungen mit vielen

Schreib-Lese-Köpfen, wie beispielsweise

an Kupplungs- oder Schlauchbahnhöfen,

sind aufgrund der erforderlichen

Hardware oft teuer sowie

aufwendig zu installieren und zu warten.

Mit dem HF-Busmodus für seine

IP67-RFID-Interfaces hat Turck eine

effiziente Lösung für diese Herausforderung

geschaffen. Die Funktion

erlaubt den Anschluss von bis

zu 32 HF-Schreib-Lese-Köpfen an

jedem RFID-Eingang eines Interface-Moduls.

Bei vier RFID-Kanälen

pro Modul lassen sich somit bis

zu 128 Lesestellen erfassen und

zentral parametrieren. Zusammen

mit Turcks vergussgekapseltem

HF-RFID-Reader TNR42/TC-EX

ist sogar die Nutzung der Linientopologie

im explosionsgefährdeten

Bereich (Zone 1/21) möglich.

Identifikation und smarte

Daten

Eine hoch automatisierte, flexible

und vernetzte Industrieproduktion

benötigt effiziente Technologien zur

Identifikation von Systemen, Werkzeugen,

Werkstücken und Produkten

– und smarte Daten, die den Weg

zur digitalen Transformation von Produktionsanlagen

erst ermög lichen.

Neben Sensoren, vorzugsweise

mit IO-Link, und optischen Identifikationssystemen

spielt dabei vor

allem die funkbasierte Identifikationstechnologie

RFID eine große

Rolle. RFID gilt als Schlüsseltechnologie

für die smarte Fabrik und

das Industrial Internet of Things IIoT,

denn mit ihr sind Produkte, Werkstückträger

oder Werkzeuge eindeutig

und kontaktlos identifizierund

lokalisierbar.

Robuste Block-I/O-Module

als RFID-Interface

Die Implementierung von RFID in

Produktionsprozessen ist oft kompliziert

und zeitaufwendig. Mit seinen

Ethernet-RFID-Interfaces auf Basis

der Block-I/O-Familien TBEN-L,

TBEN-LL, TBEN-S und TBEC-LL

unterstützt Turck seine Kunden

auch in diesem Punkt. Die Multiprotokollgeräte

erlauben den parallelen

Betrieb von HF- und UHF-

Schreib-Lese-Köpfen und bringen

die Daten über Profinet, Ethernet/IP

oder Modbus TCP zur Steuerung.

So erleichtern die Module Applikationen

mit unterschiedlichen Anforderungen

und reduzieren die erforderliche

Lagerhaltungsvielfalt. Erst

kürzlich wurde das Portfolio um ein

weiteres RFID-Interface für Ether-

CAT (TBEC) ergänzt. Alle RFID-I/O-

Module sind im vollvergossenen

Kunststoffgehäuse in Schutzart

IP67/IP69K ausgeführt und arbeiten

im erweiterten Temperaturbereich

von -40 bis +70 °C. So sind

die robusten Module direkt an der

Autor:

René Steiner ist Business

Development Manager RFID

Hans Turck GmbH & Co. KG

more@turck.com

www.turck.com

Mit Turcks HF-Busmodus und den vergussgekapselten RFID-Readern profitieren Anwender erstmals von den

Vorteilen der Linientopologie auch in Atex-Zone 1/21

10 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Kommunikation

Jede Förderlinie ist am Ende mit einem busfähigen Schreib-Lese-Kopf ausgerüstet, einfach in Linientopologie mit T-Verteilern installiert

Maschine einsetzbar, ohne Schaltschrank

oder Schaltkasten.

Einfach implementierbar

Das besonders kompakte TBEN-S-

RFID-Modul ist – wie die Standardausführung

der TBEN-L-Module –

ohne speziellen Programmieraufwand

oder Funktionsbausteine einfach

implementierbar. Auch ohne

einen Befehl an die Steuerung zu

senden, lassen sich zum Beispiel

die UID oder aber Speicherbereiche

der Datenträger, getriggert vom

Schreib-Lese-Gerät, auslesen und

übertragen. Der integrierte Webserver

erlaubt einen Funktionstest bzw.

eine Inbetriebnahme ohne Steuerung.

Die CODESYS-programmierbare

TBEN-L-Variante bringt Steuerungsfunktionen

mit und kann so

RFID-Daten direkt vor Ort filtern, vorverarbeiten

und auf Wunsch auch

unmittelbar mit Steuerungsaktionen

verknüpfen. Zudem bietet Turck in

einer Version für Systemintegratoren

das TBEN-L-RFID-Interface auch

mit Linux an. Als weitere Variante

ist das TBEN-L-RFID-Interface mit

einem integrierten OPC UA-Server

verfügbar, der der Auto-ID Companion

Specification folgt.

Neben vier RFID-Ports stellen die

TBEN-L-Module auch acht universelle

DXP-I/O-Kanäle zur Verfügung,

an denen Sensoren, Signalleuchten

oder andere Aktuatoren angeschlossen

werden können. Alle

Anschlüsse sind als Steckverbindung

in M12 ausgeführt, die Spannungsversorgung

erfolgt bei den

L-Versionen über 7/8-Zoll-Steckverbinder,

bei den LL-Varianten für

L-kodierte M12-Steckverbinder für

die zukunftssichere M12-Power-

Technologie.

Busmodus erlaubt 128

Schreib-Lese-Köpfe pro

Interface

Besonders in Anwendungen, in

denen auf kleinem Raum zahlreiche

HF-Schreib-Lese-Köpfe eingesetzt

werden, punkten Turcks TBEN-Interfaces,

ebenso wie das EtherCAT-

Interface TBEC, mit einem ganz

besonderen Feature: dem HF-Busmodus.

Da diese Funktion im Vergleich

zu IO-Link keine Punkt-zu-

Punkt-Verbindung benötigt, ermöglicht

sie dem Anwender, an jedem der

insgesamt vier RFID-Ports bis zu 32

geeignete HF-Schreib-Lese-Köpfe

in Reihe anzubinden. Das senkt in

Applikationen mit vielen Schreib-/

Lese-Positionen den Verdrahtungsaufwand

und die Kosten erheblich.

Die Verkabelung erfolgt dabei

ganz einfach per Linientopologie.

Pro RFID-Port kann eine gesamte

Kabellänge bis zu 50 Metern angeschlossen

werden. Die Schreib-Lese-

Köpfe können über 2 Meter lange

Stichleitungen von der Hauptlinie

abzweigen. So lässt sich das System

leicht installieren und erweitern.

Jeder der 32 Schreib-Lese-

Köpfe kann im HF-Busmodus einzeln

angesprochen werden, um vielfältige

Befehle wie Lesen, Schreiben

oder Inventory auszuführen.

Die Schreib-Lese-Köpfe sind dabei

sowohl manuell als auch auto matisch

adressierbar. Bei einem Austausch

einzelner Schreib-Lese-Köpfe erfolgt

eine automatische Adressierung

aufsteigend nach der Reihenfolge

des Anschlusses. Durch den niedrigeren

Modul- und Kabeleinsatz

profitiert der Anwender so nicht nur

von einer Kostenersparnis, sondern

auch von einer kürzeren Montageund

Inbetriebnahmezeit.

Höchstleistung im

Continuous Mode mit Track

and Trace

Der Continuous-HF-Busmode

ähnelt dem HF-Busmodus in Aufbau

und Kostenvorteil, jedoch sind

darin alle Schreib-Lese-Köpfe gleichzeitig

aktiviert. So ist der Continuous

Mode durch seine höhere Performance

sowohl für statische als

auch für langsame dynamische

Applikationen geeignet, in denen

Daten träger beispielsweise parallel

gelesen oder beschrieben werden.

Die einzelnen Schreib-Lese-Köpfe

speichern die gelesenen Daten dabei

so lang in einem Puffer, bis das

RFID-Interface sie zyklisch nacheinander

abfragt. Die Daten werden

im FIFO-Speicher des Interfaces

hinterlegt und können über

den Befehl „Daten aus dem Puffer

auslesen“ durch die Steuerung

abgeholt werden.

Neue Anwendungsfelder

Mit der Funktion „Track & Trace“

eröffnet der Continuous-HF-Busmode

neue Anwendungsfelder –

zum Beispiel in der Logistik oder

der Fördertechnik. Dazu gehören

die parallele Erfassung in mehrspurigen

Transfer-/Fördersystemen,

bei Produkten mit unterschiedlicher

Positionshöhe des Datenträgers in

einer Linie und Applikationen mit

getakteten Produktionsmaschinen.

Zahlreiche vordefinierte Befehle und

Betriebsmodi für die gängigsten Einsatzszenarien

reduzieren zudem den

Programmieraufwand in der SPS.

Das Gruppieren von Daten und verschiedene

Datenexport-Optionen

machen in der Regel eine Middleware

überflüssig. Auch beim Einsatz

des HF-Busmodus ist an den

übrigen RFID-Kanälen nach wie

vor der Mischbetrieb von HF- und

UHF-Schreib-Lese-Köpfen möglich.

Mit vergussgekapselten

Readern bis in

ATEX-Zone 1/21

Mit dem TN-R42/TC-Ex hat Turck

den nach eigenen Angaben weltweit

einzigen HF-RFID-Schreib-Lese-

Kopf, der für den unmittelbaren Einsatz

in ATEX-Zone 1/21 zertifiziert

ist. Im Gegensatz zu bekannten

druckgekapselten Identifikationslösungen

für Zone 1/21 lässt sich der

vergussgekapselte Reader durch

sein sehr kompaktes Design auch

in beengten Applikationen montieren.

So eignet sich der schlanke

TN-R42/TC-Ex zum Beispiel optimal

für die berührungslose Identifikation

von korrekten Schlauch- und

Flanschverbindungen an Kupplungsbahnhöfen.

Für Applikationen mit

hohen Anforderungen an Datensicherheit

und Zugriffsschutz stehen

auch HF-RFID-Datenträger mit

Passwort-Funktion zur Verfügung.

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

11


Kommunikation

Komplettes Portfolio im

Bus-Modus

Nachdem jetzt auch der Busmodus

für den Einsatz in Zone 1/21 zugelassen

wurde, kann Turck ein komplettes

Portfolio an Nicht-Ex und Ex-

Geräten im Bus-Modus anbieten. Da

sich der TN-R42/TC-Ex interface seitig

wie ein Standard-Schreib-Lese-Kopf

verhält, hat der Anwender bezüglich

Anbindung und Konfiguration des

Gesamtsystems immer das gleiche

Look-and-feel, egal ob im Ex- oder

Nicht-Ex-Einsatz. Im Ex-Einsatz

muss lediglich der letzte Teilnehmer

im Busstrang ein Gerät mit Widerstand

als Abschluss-Terminierung

sein. Und die Zahl der im Busmodus

anschließbaren Schreib-Lese-Köpfe

ist im Ex-Betrieb beschränkt: beim

ultrakompakten TBEN-S-Interface auf

fünf Reader und beim TBEN-L-Interface

auf zehn Reader pro Kanal.

Reduzierter Inbetriebnahmeaufwand

Dank des integrierten Turck-RFID-

Daten-Interfaces mit zyklischer Prozessdatenübertragung

profitiert der

Anwender vom schnellen und einfachen

Zugriff auf HF- und UHF-

Funktionen wie etwa dem Idle-

Modus. Die busfähigen HF-RFID-

Schreib-Lese-Köpfe lassen sich

zudem durch einfaches Aktivieren

der Schreib-Lese-Kopf-Adressen

in den Parametern des Daten-

Interfaces automatisch adressieren.

Dies ermöglicht Anwendern eine

Zeitersparnis gegenüber den herkömmlichen

Methoden, da sie die

Schreib-Lese-Köpfe nacheinander

anbinden können und diese automatisch

adressiert werden. Darüber

hinaus lassen sich Bus-Adressen für

busfähige HF-Schreib-Lese-Köpfe

per Webserver/PACTware über das

TBEN-S-RFID setzen und ab fragen.

So kann der Nutzer schnell die korrekte

Inbetriebnahme des Bus-Modus

überprüfen, ohne einen Schnittstellenwandler

einzusetzen.

Schlauchbahnhof,

Farbkartuschen, Formatund

Werkzeugwechsel

Der HF-Busmodus wird bereits

erfolgreich in der Praxis eingesetzt

– so zum Beispiel bei Kupplungsbzw.

Schlauchbahnhöfen in der

Chemie-, Pharma- sowie Lebensmittelindustrie.

Vertauschte oder auslaufende

Medien können schwerwiegende

Folgen für die Anlagensicherheit,

Produktqualität oder die

Gesundheit von Mitarbeitern und

Kunden nach sich ziehen. Gelangt

etwa Säure in einen falschen Tank,

entsteht hohes Gefahrenpotenzial.

Um daher die korrekte Verbindung

zwischen Schlauch und der korrespondierenden

Anschlussstelle zu

gewährleisten, bietet Turck eine

HF-RFID-Komplettlösung, bei der

der HF-Busmodus wesentlich zur

effizienten Umsetzung beiträgt.

Erst wenn die Schreib-Lese-Köpfe

die vorgesehene Schlauchverbindung

erfasst haben, erfolgt das Öffnungssignal

an Ventil und Pumpe.

Dank RFID können zudem Informationen

wie das Datum oder die

Einfache Verdrahtung: Mit den T-Verteilern ist die Installation im

Handumdrehen umgesetzt

Pro RFID-Kanal lassen sich bis zu 32 busfähige Schreib-Lese-Köpfe anbinden,

bei vier Kanälen also maximal 128 Stück pro Interface

Uhrzeit der letzten Schlauchreinigung

übermittelt werden. Dank

Turcks HF-RFID-Schreib-Lese-

Kopf TNR42/TC-Ex ist auch eine

Nutzung im explosionsgefährdeten

Bereich (Zone 1/21) möglich. Abgerundet

wird das Lösungspaket durch

unterschiedliche Datenträgertypen

für spezifische Applikationsanforderungen,

darunter auch eine Glasvariante

für aggressive Medien.

RFID-Tags können zudem direkt

in eine Metallkappe eingelassen

oder mit einer Schelle verbunden

werden.

Ein weiteres

Anwendungsfeld

ist die Identifikation von Druckfarben-Kartuschen.

Dabei werden

die Behälter automatisch durch die

Schreib-Lese-Köpfe identifiziert,

um fehlerhafte Druckerzeugnisse

und Produktionsausfälle zuverlässig

zu vermeiden. Zusätzlich kann

das System den Bediener erinnern,

eine Farbe rechtzeitig zu wechseln.

Den Zeitpunkt der Meldung errechnet

das System aus Einbauzeitpunkt

und Verfallsdatum einer Farbkartusche.

Anhand des aktuellen Farbverbrauchs

wird außerdem der

Füllstand jedes einzelnen Behälters

näherungsweise berechnet.

Schnell und kostengünstig

viele HF-Lesegeräte

anbinden

In vielen weiteren Applikationen

profitieren Anwender vom HF-

Busmodus und der Möglichkeit,

schnell und kostengünstig viele

HF-Lesegeräte anbinden zu können.

Dazu zählen beispielsweise

Maschinen mit mehreren Formatund

Wechselwerk zeugen, die auf

diesem Weg die Erkennung des

jeweils richtigen Werkzeugs für

einen bestimmten Arbeitsschritt

erfassen und dokumentieren können.

Ein weiterer Aspekt dieser

Lösung ist der Plagiatschutz. So

profitieren sowohl Maschinenbauer

als auch Anwender von

der Sicherheit und der erhöhten

Standzeit, die der Einsatz

von Original werkzeugen und

Original-Verbrauchs materialien

wie beispielsweise Öl- oder Luftfilter

mit sich bringt. Denkbar sind

aber auch neue und innovative

Geschäfts modelle, wenn zum

Beispiel nicht die Maschine verkauft

wird, sondern die Maschinennutzung

abgerechnet wird,

indem etwa Werkzeuge oder

Formatteile bzw. Verbrauchsmaterial

berechnet werden.

Dazu könnte der Maschinenbauer

beim Anwender ein automatisches

Konsignationslager

einrichten. Sobald ein Bauteil

in die Maschine eingesetzt wird,

erhält er eine Meldung und stellt

die weitere Versorgung mit den

Materialien sicher. Dieses Konzept

funktioniert allerdings nur,

wenn er sicher sein kann, dass

nur Originalteile verwendet werden.


12 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


www.moxa.com

Schützen Sie Ihre Werte!

Geben Sie Cyberattacken keine Chance

1 EtherCatch IEC-G102-BP: Industrial Intrusion Prevention System (IPS)

und Intrusion Detection System (IDS) mit Deep Packet Inspection (DPI)

2 EtherFire IEF-G9010: Kompakte Firewall für Netzwerk-Segmentierung

3 EDR-G9010 All-in-one Industrial Secure Router/Firewall/NAT/VPN/Switch

+ Sicherheitsmanagement Software

Weitere Informationen auf unserer Webseite:

©2021 Copyright systerra computer GmbH. MOXA ist ein eingetragenes Warenzeichen von MOXA, Inc.

systerra computer GmbH

Kreuzberger Ring 22

65205 Wiesbaden

0611 44889-555

www.systerra.de


Kommunikation

Komfortable Maschinenkommunikation

Wickert Maschinenbau GmbH setzt auf REX-Industrierouter von Helmholz – „Mehr als Standard ist unser Ziel“

Industrial Ethernet-Router REX200

LTE

Der Fernzugriff auf Ethernet-Anlagen

über einen sicheren VPN-Tunnel

ist inzwischen weit verbreitet. Wie

gut und wie praxistauglich eine entsprechende

Lösung aber tatsächlich

ist, darüber entscheiden viele

Details. Diese Erfahrung hat auch

der weltweit tätige Sondermaschinenbauer

Wickert gemacht und

setzt deshalb seit Jahren auf REX-

Industrierouter und das VPN Portal

„myREX24.net“ von Helmholz.

Der Sondermaschinenbauer aus

dem pfälzischen Landau stellt Pressen

sowie Pressensysteme her und

bietet Dienstleistungen rund um die

Herstellung von Formteilen an. Die

Kunden des Familienunternehmens

– zum Beispiel Kunststoffverarbeiter

und Härtereien, aber auch Labore

– sind rund um den Globus verteilt.

Ein zeitgemäßer Fernzugriff auf die

Anlagen gemäß dem Firmenmotto

– Mehr als Standard – ist deshalb

obligatorisch.

Sichere Fernwartung von

Maschinen und Anlagen

Das Thema Fernzugriff hat bei

Wickert schon aufgrund der Distanzen

eine sehr hohe Bedeutung, weil

sich zeit- und kostenintensive Techniker-Einsätze

vor Ort damit vermeiden

lassen. Viele Unternehmen

jedoch machen konkrete Vorgaben

an die IT-Sicher- heit und Systemvoraussetzungen.

Diese kann Wickert mit der partnerschaftlichen

Unterstützung von

Helmholz über virtuelle Server

erfüllen, die physisch auf einem

entsprechend eigenen abgesicherten

Server am Standort Landau

laufen. „Wir machen das, weil wir

den Anspruch haben, das gesamte

Anforderungsportfolio unserer Kunden

abzubilden“, begründet Marius

Damm, stellvertretender Leiter Elektrotechnik

bei Wickert, dieses Verfahren.

Er räumt aber auch ein: „In der

Praxis ist das oft sehr umständlich.“

Seit 2014 bietet Wickert deshalb eine

Remote-Lösung an – abweichend

von gewohnten Wegen – die denselben

hohen Sicherheitsstandards

erfüllt, aber deutlich flexibler, einfacher

bedienbar und insgesamt

komfortabler ist.

Einfache Datenübertragung

per Industrierouter und

VPN-Tunnel

Konkret kommen REX-Industrierouter

von Helmholz in Kombination

mit dem Portal „myREX24.net“ zum

Einsatz. Die Datenübertragung läuft

generell verschlüsselt über einen

VPN-Tunnel. Die Grundlage dafür

bildet das sichere OpenVPN-Protokoll.

Diese Technologie gewährleistet

eine sehr hohe Sicherheit

für den Kommunikationsweg zwischen

Anlage und Wartungs-PC.

Normalerweise sitzt der REX-Router

hinter der Firewall des Kunden.

Und auch der PC, von dem aus der

Fernzugriff erfolgen soll, ist durch

eine Firewall geschützt. Dementsprechend

waren in der Vergangenheit

umständliche Lösungen

gefragt, um etwa die ständig neu

vergebenen IP-Adressen der Teilnehmer

zu verarbeiten.

Vermittlungszentrale

Mit „myREX24.net“ bietet Helmholz

deshalb seit 2012 eine ebenso

sichere sowie einfache zeitgemäße

Alternative: Das Portal dient als Vermittlungszentrale

für die VPN-Kommunikation

zwischen Fernwarter und

Kundenanlage: Beide Seiten können

den VPN-Tunnel damit als ausgehende

Verbindung aufbauen. Die

Firewalls oder auch Limitierungen

von Diensten oder Mobilfunk-Betreibern

sind damit kein Thema mehr.

Denn diese beschränken den Datenverkehr

nur in das Netzwerk hinein,

nicht aber den aus dem Netzwerk

heraus. Die ausgehenden Verbindungen

bleiben dann kurz in Wartestellung,

bis der VPN-Tunnel steht.

Dort erfolgt die eigentliche Kommunikation.

Die Entscheidung

für die REX-Industrierouter und

das Portal „myREX24. net“ fiel bei

Wickert nach einem umfassenden

Benchmark-Prozess. Für das Helmholz-System

sprachen dabei gleich

mehrere Gründe. „Die Router sind

sehr gut skalierbar“, nennt Marius

Damm als erstes Argument und

ergänzt: „Anders als bei ande-

Helmholz GmbH & Co. KG

info@helmholz.de

www.helmholz.de

Die komplette Parametrierung und Fernwartung erfolgt durch das Zusammespiel mit dem myREX24 V2 Portal

14 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Kommunikation

Helmholz REX100 WIFI im Schaltschrank

Helmholz REX100 WAN auf der Hutschiene

ren Anbietern kann ich mit einem

einzigen REX-Gerät alle Übertragungsstandards

wie WAN oder

GSM abdecken.“

Zunächst kam ab 2014 die erste

Modellreihe REX 300 zum Einsatz,

die für die Integration in S7- und

PROFI-BUS-Umgebungen konzipiert

ist. Seit 2017 ergänzt der

kompakte REX 100 als zusätzliche

Option das Wickert-Angebot.

Sein Funktionsumfang ist auf die

wesentlichen Kernfeatures konzentriert,

verfügt aber über digitale

Eingänge. Zudem lässt sich das nur

handtellergroße Gerät herstellerunabhängig

auf jede Standard-Hutschiene

aufrasten. Seit 2019 ersetzt

schließlich der neue REX 250 bei

Wickert die Reihe REX 300. Das

neue Modell verfügt über die bisherigen

Funktionen hinaus u. a. auch

über eine integrierte MPI-PROFI-

BUS-Schnittstelle.

Als zweites Argument nennt

Marius Damm das Portal

„myREX24.net“:

„Als Cloudlösung ermöglicht es

das System standortunabhängig

zu arbeiten, also zum Beispiel auch

vom Homeoffice aus.“ Die einzigen

Voraussetzungen sind eine Internet-Verbindung

und ein Zugangskonto,

das einmalig im Portal angelegt

wird. Somit lässt sich selbst in

Zeiten von Reisebeschränkungen

die Betriebssicherheit beim Kunden

jederzeit aufrechterhalten. „Außerdem

ist die Akzeptanz bei den Mitarbeitern

hoch“, so Damms Beobachtung,

„denn sie schätzen die Flexibilität,

die ihnen das Portal bietet.“

Konfiguration erfolgt im

Portal

Auch die Konfiguration wird im

Portal erstellt und kann dann z. B.

per USB-Stick einfach auf den REX-

Router geladen werden. Weitere Vorteile

des Portals bestehen in ausführlichen

Berichten sowie in einem

differenzierten Maschinenmanagement.

So lassen sich über verschiedene

Berechtigungsstufen sämtliche

Maschinen online verwalten.

Gleichzeitig stellt das System sicher,

dass der jeweils aktuelle Stand in

Echtzeit für alle Bediener sichtbar

ist. Wickert nutzt bereits die neue

Version V2. Diese ermöglicht zum

Beispiel eine noch einfachere Parametrierung

und eine leichtere Kategorisierung

von Projekten.

Nicht zuletzt punktete Helmholz,

als drittes Argument, selbst bei

der Anbieterauswahl: Bereits vorher

schon hatte man gute Erfahrungen

miteinander gemacht. So liefert

Helmholz schon lange zum Beispiel

IO-Module und Speicherkarten

für Wickert-Maschinen. „Diese positiven

Erfahrungen setzten sich auch

durch die gute Unterstützung bei der

Einführung der neuen Technologie

fort“, blickt Marius Damm zurück.

Praxiserfahrungen

Die seinerzeit getroffene Entscheidung

hat sich für Wickert

inzwischen vielfach bewährt: Sechs

Jahre nach Einführung der ersten

REX-Industrierouter entscheiden

sich heute zwei Drittel der Neumaschinekunden

für eine solche

Remote-Lösung. Insgesamt wurden

bereits über 250 Maschinen

mit REX-Industrieroutern ausgestattet.

„Und ich kann mich an kein

einziges defektes Gerät erinnern“,

resümiert Marius Damm. ◄

Weitere Infos über den

sicheren IoT-Maschinenzugriff

mit Helmholz

Alarmmeldungen per SMS, E-Mail, Sprachanrufe oder ganz einfach über das integrierte Nachrichtensystem erhalten

REX Ethernet-Router Produkt-

Portfolio online ansehen!

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

15


Kommunikation

Einheitlicher Weltstandard für die Echtzeit-Datenkommunikation:

Uneingeschränkte Interoperabilität

Das offene und echtzeitfähige Protokoll OPC UA over TSN ermöglicht eine Standard-konforme und

herstellerunabhängige Vernetzung von Maschinen und Anlagen über ein einheitliches Protokoll für

Echtzeitanforderungen in Smart Factories

Rasch wachsende Netzwerkgrößen

und Datenmengen im industriellen

Internet der Dinge bringen

bestehende, oft proprietäre Netzwerkprotokolle

an ihre Grenzen.

Als offenes Kommunikationsprotokoll

ermöglicht OPC UA eine vollständig

durchgängige und transparente

Kommunikation vom Sensor

bis in die Cloud. Durch die Erweiterung

um die Echtzeitfähigkeit von

TSN ermöglicht das Protokoll das

Verschmelzen von IT und OT zu

einem gemeinsamen Netzwerk und

bildet so die Grundlage für sämtliche

Anwendungen im IIoT.

Ob im klassischen Maschinen- und

Anlagenbau, in der Medizintechnik,

der Prozessautomation oder beim

Bau und Betrieb kritischer Infrastrukturen:

Die Zukunft gehört Anlagen,

die nach den Grundsätzen von

Kontron

www.kontron.de

Industrie 4.0 arbeiten. Dabei organisieren

sich Maschinen in smarten

Fabriken weitgehend selbst, Lieferketten

stimmen sich automatisch ab

und Vorprodukte liefern ihre kompletten

Fertigungsinformationen

selbst an die Maschinen, die daraus

Produkte herstellen.

Per IIoT zur Zukunft der

Industrie

Dazu muss sich die Produktion

agil und dynamisch auf veränderte

Anforderungen einstellen. Das macht

eine Kommunikation aller Teile der

Anlagenautomatisierung mit anderen

Systemen im Unternehmen

auf vielen Ebenen erforderlich. Im

Zuge der Umsetzung des Industrial

Internet of Things (IIoT) steigt

die Anzahl eigenintelligenter Knoten

auf der Feldebene in den Netzwerken

rapide.

Zudem ist in industriellen Anwendungen

an vielen Stellen Echtzeitfähigkeit

für die starre Vertaktung von

Bewegungsvorgängen erforderlich.

Zeitkritische Anwendungen, etwa die

Synchronisierung eines Roboters

mit einem intelligenten Track-System,

können Zykluszeiten bis in den

Mikrosekundenbereich erfordern.

Babylonische

Sprachverwirrung

Ethernet ermöglicht zwar die

schnelle Übertragung großer Datenmengen,

hat jedoch kein wirklich

berechenbares Zeitverhalten und

erfüllt somit diese Kriterien nicht.

Daher entstand unter dem gemeinsamen

Begriff Industrial Ethernet

eine Fülle verschiedener – im

Grunde proprietärer – Systeme,

die vom Ethernet-Standard mehr

oder weniger stark abweichen und

nicht miteinander kompatibel sind.

„Unterschiedliche inkompatible

Protokolle über Schnittstellen zu

einem Gesamtnetzwerk zusammenzuschließen,

ist immens aufwendig“,

weiß Christoph Neumann, VP Technology

beim Embedded-Computerhersteller

Kontron. „Nur mit einem

einheitlichen, echtzeit fähigen Netzwerk,

das interoperabel ist und die

Standards der IT mit den Standards

der Industrie verein heitlicht, wird die

Umsetzung der Methoden von Industrie

4.0 realistisch.“

Herstellerübergreifende

Kommunikation

Die Voraussetzung dafür ist ein

offenes und zugleich echtzeitfähiges

Kommunikationsprotokoll.

Führende Hersteller von Automatisierungs-

und Informationstechnik

setzen hierbei auf die herstellerunabhängige

Kommunikationslösung

OPC UA over TSN. Die universelle

Kommunikationsplattform ist dabei,

sich als einziger, weltweit einheitlicher

Echtzeit-Kommunikationsstandard

zu etablieren.

Der Hintergrund: Mit Open Platform

Communication Unified Architecture

(OPC UA) nach IEC 62541

existiert bereits seit 2006 ein industrielles

Kommunikationsprotokoll, mit

dem sich Maschinendaten maschinenlesbar

semantisch beschreiben

lassen. Neben seiner Herstellerunabhängigkeit

und inhärenten Security

verdankt OPC UA seine hohe

Popularität einem integrierten Vorstellungsmechanismus.

„Damit lassen

sich neue und bis dahin unbekannte

Geräte später ins Netzwerk

bringen, ohne dies von vorn

herein in Programm oder Konfiguration

berücksichtigen zu müssen“,

beschreibt Christoph Neumann dessen

Nutzen. „Das macht Produktionsanlagen

zukunftssicher, denn

es reduziert erheblich den Aufwand

für Umbauten und Modernisierungen.“

Echtzeitverhalten

Allerdings verfügt OPC UA nicht

über ein deterministisches Zeitverhalten,

sodass es sich nicht für die

Übertragung von Echtzeitdaten innerhalb

synchronisierter Anlagenteile

eignet. Für den Datenaustausch zwischen

Steuerungen führte die OPC

Foundation daher das schnelle Kommunikationsmodell

Publisher-Subscriber

(Pub/Sub) ein. Der kontinuierliche

Versand, ohne zwischen

einzelnen Nachrichten Antworten

der Empfänger abzuwarten, bringt

bereits eine erhebliche Beschleunigung

der Kommunikation und eine

Entlastung des Netzwerkes. Die

Fähigkeit zu einem deterministischen,

harten Echtzeitverhalten

jedoch entsteht durch Nutzung des

16 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Kommunikation

Die klassische Automatisierungspyramide hat ausgedient und wird durch eine flexible Vernetzung

intelligenter Geräte im OT-Bereich und der bestehenden IT im Rahmen von Industrie 4.0 ersetzt. Das verlangt

nach einem herstellerneutralen, einheitlichen und echtzeitfähigen Kommunikationsstandard mit hoher

Datenübertragungsbandbreite und Sicherheit

echtzeitfähigen Ethernet-Standards

TSN (Time Sensitive Networking).

Das neue Ethernet

Time-Sensitive Networking (TSN)

ist eine Erweiterung des Ethernet-

Standards des IEEE (Institute of

Electrical and Electronics Engineers)

um ein ganzes Bündel an Normen,

die das Übertragungsverhalten

von Datenpaketen auf verschiedene

Weise regeln und ihm dadurch

Echtzeitfähigkeit verleihen. Dazu

verfügt TSN über die drei Kernfähigkeiten

Zeitsynchronisation über

eine einheitliche Zeit basis, Disposition

des Datenversandes (Traffic

Scheduling) und automatisierte

Systemkonfiguration.

Letztlich ermöglicht erst die Kombination

von OPC UA PubSub mit

der Kommunikationstechnologie

TSN das Realisieren echtzeitfähiger

Anwendungen im industriellen

Umfeld auf Basis allgemein

verfügbarer Standards.

„Die Erweiterung von OPC UA um

TSN garantiert die deterministische

Übertragung von Daten in großen

konvergenten Netzwerken und kann

die bisherige Trennung von Maschinen-

und IT-Netzwerken auflösen“,

sagt Cristoph Neumann. „Intelligente

dezentrale Architekturen lassen sich

damit genauso lösen wie schnelle

zentrale Antriebskonzepte.“

Performance-Steigerungen

Dazu tragen auch Performance-

Steigerungen im Zuge der Neudefinition

von Ethernet bei. Die Technologie

ermöglicht Plug-and-produce-fähige

Netzwerke mit mehreren

10.000 Knoten, die sich einfach

administrieren und konfigurieren

lassen. Dabei können die

Netzwerkteilnehmer bis zu 18-mal

schneller kommunizieren als mit

allen bisherigen Protokollen. Das

eröffnet unter anderem neue Möglichkeiten

im Bereich hochsynchroner

Antriebsapplikationen und Steuerungsaufgaben.

Bereits heute Realität

Als einer der Vorreiter dieser Technologie

hat Kontron auf der Messe

SPS IPC Drives 2018 in Nürnberg

ein Starterkit für TSN vorgestellt.

Nach einem FPGA-Softwareupgrade

unterstützt dieses nun auch

neue Standards wie IEEE 802.1Qbu

und 802.1CB für reduzierte Latenzzeiten

und Jitter sowie redundante,

fehlertolerante Netze. Auch der Open

Source Stack nach open 62541 für

OPC UA over TSN mit PubSub und

das für das zentrale Management

über CUC und CNC erforderliche

netconf – Protokoll sind nun im

Starter kit integriert.

Zusätzlich stattet Kontron immer

mehr Produkte im Standard mit

TSN-Fähigkeit aus, so zum Beispiel

COM Express-Module, 3HE VPX-

Blades und 3,5“ SBCs. Erleichtert

wird das durch die Integration der

TSN-Funktionalität in Halbleitern

zahlreicher Hersteller, etwa der Intel

Core Prozessoren der 11. Generation.

„Durch die vollständige Integration

von OPC UA over TSN in

unsere Hard- und Software erleichtern

wir Anwendern das Realisieren

konvergenter Ethernet-basierender

Netzwerke, auf denen parallel

zum regulären IT-Datenverkehr

auch zeitsynchronisierte, deterministische

Kommunikation abläuft“,

ist Christoph Neumann überzeugt.

„Damit wird echtes IIoT bzw. Industrie

4.0 basierend auf allgemeingültigen

Ethernet-Protokollstandards

möglich.“

Fazit

TSN ermöglicht eine echtzeitfähige,

deterministische Datenkommunikation

von der Sensorebene

bis in die lokale Cloud und wird sich

daher auf Sicht als weltweit anerkannter,

einheitlicher Industriestandard

etablieren. ◄

Das Kontron TSN-Starterkit ermöglicht Konfiguration und Monitoring

von TSN-Netzwerken. Mit einer PCI Express Karte und passender Software

können IPCs für TSN nachgerüstet werden

Kontron stattet immer mehr Produkte im Standard mit TSN-Fähigkeit aus,

etwa COM Express-Module, 3HE VPX-Blades und 3,5“ SBCs mit den Intel Core

Prozessoren der 11. Generation. Auch TSN-fähige Switch-Produkte stehen

auf der Roadmap

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

17


Kommunikation

Neuer All-in-One-Industrial-Secure-Router für

die Absicherung von Industrieanwendungen

Neue Serie EDR-G9010 von Moxa

ziell auf OT-Umgebungen zugeschnitten

ist”, sagt Kevin Huang,

Produktmanager von Moxa Networking.

„Wir empfehlen unseren Kunden,

die sicheren Industrierouter der

Serie EDR-G9010 zur Segmentierung

ihrer Netzwerke als erste Verteidigungslinie

einzusetzen und so

zu verhindern, dass Bedrohungen

auf den Rest des Netzwerks übergreifen.

Darüber hinaus können

die Anwender die fortschrittliche

OT-Technologie DPI (Deep Packet

Inspection) sowie Firewall-, NATund

VPN-Funktionen nutzen, um

eine mehrschichtige Sicherheit zu

erreichen. Und last but not least tragen

die 10-Port-Gigabit-Leistung,

die kürzeren Bootzeiten und die

Layer-2/Layer-3-Redundanz dazu

bei, die Verfügbarkeit industrieller

Netzwerke zu gewährleisten.

Die Serie EDR-G9010 vereint alle

diese leistungsstarken Funktionen

in einem einzigen kompakten,

robusten und für den Industrieeinsatz

zertifizierten sicheren Industrierouter.

Insgesamt wird diese

Serie die zukunftssichere Routing-

Plattform von Moxa bilden, die mit

der Zeit um zusätzliche Funktionen

erweitert wird.” Die sicheren Industrierouter

der Serie EDR-G9010 bieten

folgende Vorteile:

Moxa Europe GmbH

www.moxa.com

Diese für den Industrieeinsatz

zertifizierten Komplettlösungen aus

Firewall/NAT/VPN/Switch/Router

bilden eine robuste erste Verteidigungslinie

für industrielle Netzwerke

in verschiedenen Anwendungsbereichen

wie der intelligenten Fertigung

und in kritischen Infrastrukturen.

Die sicheren Industrierouter

der Serie EDR-G9010 von Moxa

bieten GbE-Leistung mit 10 Ports

und tiefengestaffelte (Defensein-Depth-)

Sicherheitsfunktionen

und erfüllen damit die Anforderungen

bandbreiten intensiver Anwendungen,

die auf bewährte Zuverlässigkeit

und mehrschichtige Sicherheitsmechanismen

angewiesen sind.

Angesichts der ständig steigenden

Zahl von Cybersecurity-Vorfällen in

Systemen der Betriebstechnologie

(Operational Technology, OT) räumen

die Eigentümer und Sicherheitsverantwortlichen

von Unternehmen

der Verbesserung der Sicherheit von

Industrienetzwerken eine hohe Priorität

ein. In OT-Umgebungen beziehen

sich die Netzwerkanforderungen

jedoch nicht nur auf die Sicherheit,

sondern auch auf die Aufrechterhaltung

eines reibungslosen Betriebs.

Netzwerk-Sicherheitslösung

„Mit der neuen Serie EDR-G9010

bringt Moxa eine Netzwerk-Sicherheitslösung

auf den Markt, die spe-

Erweiterter Netzwerkschutz

mit Netzwerksegmentierung

und fortschrittlicher

DPI-Technologie

Innerhalb eines Standorts können

die sicheren Industrierouter der

Serie EDR-G9010 dazu beitragen,

durch Segmentierung von OT- und

IT-Netzwerken eine Sicherheitsgrenze

zu schaffen. Sie sind mit

der fortschrittlichen DPI-Technologie

ausgestattet, die den Anwendern

eine granulare Überwachung

des Datenverkehrs im Netzwerk ermöglicht,

indem sie Industrieprotokolle

entsprechend den Anforderungen

der jeweiligen Anwendung

filtert. Moxa wird den Anwendungsbereich

des DPI-Protokolls konti-

18 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Kommunikation

Superschnelles Breitband auch ohne Glasfaser & Co

Die 5G-Ära ist angebrochen und bringt

dem Internet mehr Möglichkeiten, schneller

und besser zu werden. Mit dem Aufkommen

der 5G-Technologie entwickelt sich 5G-CPE

aufgrund seiner enormen Vorzüge wie superschnelles

Breitband, große Reichweite, niedriger

Stromverbrauch und vieles mehr in

rasantem Tempo.

Bei einem CPE (Customer Premises Equipment)

handelt es sich in der Regel um ein

kunden eigenes Endgerät oder ein Endgerät

des Providers, das vor Ort beim Kunden installiert

ist. CPEs sind an das Fernsprech- oder

Datennetz angeschlossen und unterstützen

entsprechende Dienste. Ein CPE ist das am

häufigsten genutzte Werkzeug im Bereich

Fixed Wireless Access (FWA), bezüglich

Anwendungen mit 5G-Technologie. Es trägt

wesentlich zur Bereitstellung von Ultra-Hochgeschwindigkeits-Breitband

in Vorstädten und

ländlichen Gebieten bei und unterstützt private

und geschäftliche Anwendungen, bei denen

die Verlegung und Wartung von Glasfaserkabeln

unerschwinglich ist.

Mit dem UF51 5G CPE steht eine kosteneffiziente

Lösung für 5G-Wireless-Networking-

Anwendungen zur Verfügung, das sogar den

sog. NSA und den SA Mode unterstützt. Das

UF51 verfügt über einen Qualcomm Quad-

Core Processor, 512 MB DDR3 RAM und

8 GB Flash Speicherkapazität. Im Downlink

überzeigt das CPE mit bis zu 2,5 Gbit/s. Das

UF51-501EU unterstützt außerdem einen

2-Port Gigabit Ethernet Switch, verfügt über

serielle Anschlüsse (RS232/RS485), digitale

I/Os und offeriert dem User Dualband WiFi mit

1,7 Gbps Spitzengeschwindigkeit.

Die eingebaute Omni-Antenne des UF51 5G

CPE, mit 8 eingebauten Rundstrahlantennen

für das Sub-6-GHz-Band, ist speziell dafür

konzipiert beste Signale zu empfangen, egal

wo das UF51 platziert wird. Darüber hinaus ist

das Design des UF51 äußerst ansprechend

und vielseitig. Es eignet sich sowohl für die

Verwendung im Innenraum als auch zur Outdoor-Montage

(IP67).

Der UF51-501EU ist besonders geeignet für

intelligente Büros, Videoüberwachung, digitale

Medienimplementierungen, industrielle Automatisierung,

Verkehrsanwendungen, Roboter

und mehr!

• m2m Germany GmbH

www.m2mgermany.de

nuierlich erweitern. Beginnend mit

Modbus TCP/UDP und DNP3, wird

das Unternehmen im Jahr 2022

weitere Protokolle hinzufügen, die

speziell für den Energiemarkt vorgesehen

sind.

Wenn Remote-Verbindungen über

mehrere Standorte hinweg benötigt

werden, sorgt das in die Serie

EDR-G9010 integrierte IPsec-VPN

für sichere Kommunikationskanäle

im industriellen Netzwerk, wenn vom

öffentlichen Internet aus auf das

private Netzwerk zugegriffen wird.

Zukunftssichere Plattform

für Intrusion Prevention bei

OT-Netzen

Aufgrund ihrer überragenden

Rechenleistung kann auf der

EDR-G9010-Plattform ein

Intrusion-Prevention-Modul laufen,

das Ransomware, Malware,

Viren und andere Bedrohungen der

Internetsicherheit in OT-Netzwerken

sicher blockiert. Diese signaturbasierte

Scantechnologie wird die Filterung

des Datenverkehrs und die

Sichtbarkeit von Ressourcen in OT-

Netzwerken auf ein noch nie dagewesenes

Niveau heben. Das Modul

wird nach Bedarf lizenziert und ist

ab Mitte 2022 erhältlich.

Bessere Leistung bei

höherer Bandbreite und

kürzeren Bootzeiten

In Anbetracht der ständig wachsenden

Zahl vernetzter Geräte bietet

die Serie EDR-G9010 neben

einem hohen Durchsatz auch eine

robuste Sicherheit - perfekt für

Anwendungen mit hohem Bandbreitenbedarf.

Die kürzere Bootzeit

trägt zudem dazu bei, Ausfallzeiten

des Systems während der regelmäßigen

Wartung oder bei einer Notfallwiederherstellung

zu reduzieren.

Mehr Flexibilität

Die Serie EDR-G9010 erfüllt die

Anforderungen verschiedener Netzwerke,

ob es sich nun um die Notwendigkeit

einer Firewall, einer Netzwerk-Adressübersetzung

(Network

Address Translation, NAT), einer

Remote-VPN-Kommunikation oder

um Switching- und Routing-Funktionen

handelt. Diese sicheren Router

sind auch für den Einsatz in

Betriebsumgebungen gemäß IEC

61850-3/IEEE 1613, NEMA TS2,

ATEX Zone 2 und Class I Division 2

zertifiziert. Diese Geräte eignen

sich aufgrund ihrer leicht zugänglichen

Bauweise und ihrer Vielseitigkeit

ideal für die Absicherung von

industriellen Anwendungen beispielsweise

in Umspannwerken, intelligenten

Transportsystemen, in der

Öl- und Gasindustrie sowie in der

intelligenten Fertigung.

IEC-62443-zertifiziert

Sichere Router spielen eine ganz

entscheidende Rolle in der Sicherheitsarchitektur

und müssen daher

„sicherheitsgehärtet“ sein. Daher

wurden die Hardware und Software

des EDR-G9010 nach dem gemäß

IEC-62443-4-1 zertifizierten Verfahren

von Moxa entwickelt und sind

in der Lage, die Anforderungen der

IEC-62443-4-2 bis zur Sicherheitsstufe

2 zu erfüllen.

Highlights

• All-in-one-Firewall/NAT/VPN/

Switch/Router

• 8-Port-TX-GbE und 2-Port-

SFP-GbE

• Umfassende Redundanzmechanismen

einschließlich Turbo Ring

und VRRP (Virtual Router Redundancy

Protocol)

• Weiter Betriebstemperaturbereich

-40 bis 75 °C (Version-T)

• Fortschrittliche Technologie Deep

Packet Inspection (DPI) für Modbus

TCP/UDP und DNP3-Verkehr

sowie 104 und MMS (verfügbar

ab dem 1. Quartal 2022).

• Zertifiziert für IEC 61850-3, NEMA

TS2, ATEX Zone 2, Class I Division

2, EN 50121-4, DNV, IEC-

62443-4-2 SL 2.

Zur besseren grafischen Darstellung

der Netzwerksicherheit ist die

Serie EDR-G9010 auch mit der Netzwerkmanagement-Software

MXview

von Moxa kompatibel. Mit MXview

können die Benutzer beispielsweise

das erreichte Sicherheitsniveau von

IEC-62443-kompatiblen Moxa-Komponenten

visualisieren, regelmäßige

Sicherungen ihrer Konfigurationen

durchführen und sich einen Überblick

über die Gesamtleistung des

Netzwerks verschaffen.

Mit der Markteinführung der

sicheren Industrierouter der Serie

EDR-G9010 hat Moxa sein Portfolio

an sicheren Netzwerkinfrastrukturen

erweitert. Diese decken nun ein

noch breiteres Spektrum an industriellen

Anwendungen ab und ermöglichen

eine noch detailliertere Überwachung

von Industrie netzwerken.

Damit setzt Moxa sein kontinuierliches

Engagement für den Schutz

der Konnektivität in industriellen

Umgebungen fort. ◄

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

19


Kommunikation

Intelligentes Sensor-Gateway für

Überwachungsaufgaben an Maschinen

Lösung kann teuer und schwierig

sein, da sie spezielles Domänenwissen

über Sensoren, Datenerfassung,

IoT-Plattformen, Data Science

und mehr erfordert. Das WISE-750

dient nicht nur als DAQ-Hardware

selbst, sondern auch als Pipeline

vom Modelltraining bis zur Inferenz.

Das Dienstprogramm WISE-750 KI

bietet eine All-in-One-Lösung, mit

der Benutzer die Datenerfassung

konfigurieren, das WISE-750-Gerät

testen, trainieren und das Modell für

maschinelles Lernen in einem Programm

herunterladen können. Mit

Hilfe des Dienstprogramms müssen

Anwender nur die entsprechenden

DAQ-Parameter einstellen.

Kostengünstig und dennoch

leistungsfähig

AMC - Analytik & Messtechnik

GmbH Chemnitz

info@amc-systeme.de

www.amc-systeme.de

KI kann eine leistungsstarke Technologie

sein und viele Unternehmen

möchten Predictive Maintenance

(PdM) oder Prognostic and Health

Management (PHM)-Lösungen einsetzen,

um vernünftige proaktive

Wartungsentscheidungen zu treffen,

zur Steigerung der Leistungsvorteile

und Vermeidung von Ausfallzeiten.

Aufgrund technischer Umsetzbarkeit

und wirtschaftlicher Faktoren

zögern jedoch viele Anwender oder

Betreiber von wertvollen Anlagen

wie CNC-Maschinen in Fabriken

und anderen kritischen Anlagen,

solche Systeme zu implementieren.

Um dieses Problem zu lösen, bietet

AMC als Advantech-Systempartner

eine eingebettete Anwendungslösung

das intelligente Vibration-Sensor-Gateway

WISE-750 an. Es wurde

entwickelt wurde, um eine einfache

Möglichkeit zur Realisierung einer

kostengünstigen vorausschauenden

Wartung zu bieten. Diese All-in-One-

Lösung umfasst einen hochpräzisen

Beschleunigungssensor zum Erfassen

und Sammeln von Vibrationssignalen.

Das intelligente „Machine-

Learning-Vibrations-Gateway WISE-

750“ eignet sich für Edge-Computing

und zur Datenerfassung bis hin

zum integrierten KI-Programm, mit

dem Benutzer einfach Modelle für

maschinelles Lernen erstellen können.

Modelle für maschinelles

Lernen

Die Implementierung und Wartung

einer Predictive-Maintenance-

AMC macht Schluss mit der endlosen

Suche nach geeigneten und

kostengünstigen Sensoren. Herkömmliche

Schwingungsmesslösungen

verwenden oft IEPE-Sensoren,

um Schwingungsdaten zu

messen, aber IEPE-Sensoren sind

teuer, was für Hersteller kleiner und

mittlerer Geräte und Maschinen eine

hohe Kostenbarriere für den Markteintritt

darstellt. Der Beschleunigungsmesser

PCL-M10 (Vibrationssensor)

von Advantech verwendet

die neueste MEMS-Lösung, die

kostengünstiger als IEPE-Sensoren

ist, aber dennoch mit akzeptabler

Leistung betrieben werden kann.

In diesem Fall kann die Predictive-

Maintenance-Lösung auf weitere

Anwendungen ausgedehnt werden.

Advantech bietet diesen kostengünstigen

MEMS-Beschleunigungsmesser

zur Messung von Schwingungssignalen

an, wodurch die

Zeitverschwendung bei der Suche

nach geeigneten Sensoren erheblich

reduziert und die Gesamt kosten

der Lösung gesenkt werden.

Hohe Leistung bei geringem

Stromverbrauch

Das WISE-750 verfügt über eine

Renesas RZ/T1-MCU und e-AI-Technologie,

sodass maschinelles Lernen

auf Geräten auf MCU-Ebene

ausgeführt werden kann. Der RZ/T1

20 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Kommunikation

CAN-Daten bis 8 Mbit/s über USB 2.0 übertragen

Ob zur Steuerung, im Service,

bei der Inbetriebnahme oder

einer Laborumgebung, das neue

CAN-USB-Modul ermöglicht auf

einfache Weise den Datentransfer

zwischen CAN oder CAN FD

und USB 2.0.

Das bewährte CAN-USB-Modul

von esd electronics unterstützt

jetzt auch CAN FD. Dadurch lassen

sich Datenraten bis zu 8 Mbit/s

über CAN FD und USB 2.0 übertragen,

wobei das verwendete

USB 2.0-Interface für 480 Mbit/s

ausgelegt ist. Das Modul im soliden

kleinen Aluminiumgehäuse

mit Status-LED wird über den

USB-Port mit Spannung versorgt

und hat eine galvanisch getrennte

CAN FD-Schnittstelle gemäß

ISO 11898-2. Herzstück ist der

ARM Cortex-M7 Microcontroller,

mit dem es in der Lage ist, CAN-

Nachrichten mit Time-Stamps in

einer Auflösung von 1 µs zu versenden.

In Verbindung mit Analyse-Tools

unterstützt das CAN-

USB/3-FD-Modul den Silent-Mode.

Des Weiteren ist es voll kompatibel

mit Anwendungsprogrammen,

die auf der esd-NTCAN-API aufsetzen.

Im Lieferumfang des CAN-

USB-Moduls sind Treiber für Windows

7/8/10 und Linux kostenfrei

enthalten. Für klassische CAN-

Anwendungen sind CANopen- und

J1939-Protocol-Libraries verfügbar.

Mit den kompakten Maßen 55 x

55 x 25 mm (BxTxH) und den vielfältigen

Funktionen ist es für viele

Anwendungen geeignet.

Zum schnellen Einrichten von

CAN-, CAN FD- und CANopen-

Netzwerken stehen dem Anwender

die CAN-Tools aus dem esd-

CAN SDK kostenlos zur Verfügung.

Die Tools ermöglichen auch Diagnosen

und helfen dem Anwender

durch die Datenlogging-Funktion

den Datenverkehr für spätere

Analysen aufzuzeichnen und als

CSV-Datei weiter zu verarbeiten.

Halle 5, Stand 131

• esd electronics gmbh

sales@esd.eu

www.esd.eu

realisiert die Echtzeitsteuerung von

Industrieanlagen und Netzwerken

über einen einzigen Chip. Es verfügt

über einen ARM Cortex-R4 Prozessor

mit FPU (Floating Processing

Unit) Kern, der für die Echtzeitverarbeitung

bei 600 MHz ausgelegt ist.

Die RZ/T1-MCU- und e-AI-Technologie

von Renesas kann beschreibenden

maschinellen Lerncode auf

höherer Ebene wie Python in Code

parsen, der durch Maschinencode

auf niedrigerer Ebene, C/C++ und

sogar Binärcode ausführbar ist. Die

e-AI-Technologie (KI) optimiert die

Verarbeitung in der MCU, sodass

der maschinelle Lernalgorithmus mit

geringerem Ressourcenverbrauch

ausgeführt werden kann.

Kombination aus MCU und

e-AI-Technologie

Mit der Kombination aus MCU und

e-AI-Technologie ist der WISE-750

in der Lage, Vibrationsdaten mit voller

Geschwindigkeit (800 kS/s) und

Inferenz mit nur 6 W Leistung zu

erfassen. Die PHM-Lösung selbst ist

lüfterlos und benötigt keine zusätzliche

Kühlung, was auch einen geringeren

Wartungsaufwand bedeutet.

Der WISE-750 im Einsatz

WISE-750 für Predictive Maintenance

(PdM) oder Prognose- und

Gesundheitsmanagement (PHM)

Anwendungen:

• Datenlogger über Ethernet

• 4 x simultane analoge Eingänge

@ 200 kS/s Abtastrate

• Kostengünstiger Beschleunigungsmesser

im Lieferumfang ent halten

- Mehrfachauswahl von Triggertyp

und Abtasttyp

• Integrierter Algorithmus für maschinelles

Lernen

• Geringer Stromverbrauch bei

hoher Rechenleistung

Durch die Kombination von Datenerfassung,

Machine-Learning-

Modellierung, Vibrationssensoren

und Ethernet-Konnektivität bietet

das WISE-750 Anwendern die einfachste

Möglichkeit, Lösungen für

die vorausschauende Wartung ihrer

kritischen Anlagen zu entwickeln.

Technische Daten im

Überblick

• Konfigurierbar zwischen Algorithmus

für maschinelles Lernen und

regelbasiertem Zustand

• Überwachung für PHM-Anwendung

• Datenlogger über USB oder

Ethernet:

• 4x gleichzeitige analoge Eingänge

bei einer Abtastrate von 200 kS/s

• Mehrfachauswahl von Triggertyp

und Abtasttyp

• LEDs zur Statusanzeige

• 2x Ethernet-Ports für Daisy Chain

• Alarmgenerierung über Digitalausgang

und Ethernet

• Energieeffizient ◄

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

21


Kommunikation

5G-Campus-Netzwerke

Private Mobilfunk-Netzwerke ebnen den Weg

zur Smart Factory

Das Schlagwort „Digitalisierung“

ist schon länger in aller Munde, doch

in der Realität nimmt die Umsetzung

jetzt zunehmend Fahrt auf.

Sie zwingt Unternehmen zu ständigen

Weiterentwicklungen, um

am Markt bestehen zu können.

5G-Campus-Netzwerke unterstützen

dabei, agiler, effizienter und

digitaler zu werden.

5G-Campus-Netzwerke (Bild1)

sind lokale, geografisch begrenzte

5G-Netze, die für die Öffentlichkeit

unzugänglich sind. Sie sind vor allem

für die Industrie interessant, weil die

5G-Technologie genau die Eigenschaften

aufweist, die für eine vernetzte

Produktion nötig sind: eine

hohe Zuverlässigkeit, große Reichweiten,

geringe Latenzzeiten und

hohe Bandbreiten bei gleichzeitiger

Energieeffizienz. Hierfür braucht es

jedoch höhere Frequenzbereiche.

Anstelle von 2,2 GHz, die für die

Public network

Public

network

service

Local path

optional

connection

Autor:

Anja Schaal, Team Leader

Product Marketing Wireless, und

Manuel Fischer, DH-Student

Rutronik Elektronische

Bauelemente GmbH

www.rutronik.com

Non-Public

network service

Bild 1: 5G-Campus-Netzwerke sind nicht öffentlich zugänglich und bieten damit eine hohe Datensicherheit.

22 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Kommunikation

vorausgehenden Mobilfunkstandards

verwendet werden, setzen

5G-Campus-Netzwerke auf Frequenzen

von 3,7 bis 3,8 GHz auf.

Unter 5G spricht man vom Band n78.

Was macht 5G-Campus-

Netzwerke so besonders?

Die 5G-Technologie ermöglicht

eine drahtlose Echtzeit-Kommunikation

zwischen Mensch und

Maschine, Sensoren und anderen

Endgeräten. Dabei übertrifft das

5G-Netz seinen Vorgänger 4G in den

Bereichen enhanced Mobile Broadband

(eMBB), massive Machine Type

Communications (mMTC) und Ultra

Reliable and Low Latency Communications

(URLLC).

Die Latenzzeiten im Bereich

URLLC verringern sich von ca. 15 bis

80 Millisekunden bei der 4G-Technologie

auf weniger als 1 Millisekunde.

Maschinen, Roboter und autonome

Transportsysteme können dadurch

ohne wahrnehmbaren Zeitversatz

gesteuert werden.

Extrem schnell

Im Bereich eMBB lassen sich

mit 5G Datenmengen von bis zu

10 Gbit/s übertragen - bei einer

Kapazität von 10 Tbit/s pro km².

Zum Vergleich: Die 4G-Technologie

hat bei 1 Gbit/s ihre Grenze

erreicht. 5G ist also rund zehnmal

schneller als 4G. Videos können

in sehr hoher Auflösung live übertragen

werden. So erhält auch in

Zeiten von Corona der Entwickler

aus Übersee Einblicke in die noch so

kleinsten Details und kann Anmerkungen

dazu geben.

Nutzerdichte

4G

10 ms

7.2 Exabytes/Month

1 Gb/s

3 GHz

100 Thousand Connections/Km²

Besonders interessant ist die im

Bereich mMTC erzeugte immense

Nutzerdichte von bis zu einer Million

Latency

Data Traffic

Peak Data Rates

Available Spectrum

Connection Density

Bild 2: Der direkte Vergleich macht deutlich: Zwischen 4G und 5G liegen Welten

Endgeräten pro km² bei geringerem

Energieverbrauch. Der liegt bei nur

circa 10 % des Verbrauchs von LTE-

Systemen, während die Dichte bei

4G gerade einmal circa 200 Endgeräte

pro km² beträgt. Von mMTC

profitieren vor allem Anwendungen

in großen Lagerhallen, Parkplatz-

Managementsysteme sowie Großveranstaltungen

mit ausverkauften

Stadien.

Hinzu kommt: Dank der smarten

Technik „Network Slicing“ können

mehrere virtuelle Netze gleichzeitig

auf derselben physikalischen Netzinfrastruktur

bestehen. Dadurch werden

Daten jedes Anwendungstyps

(eMBB, mMTC und URLLC) über

ein eigenes virtuelles Mobilfunknetz

übertragen, das wiederum

individuell für jeden Anwendungsfall

optimiert werden kann. Campus-Netzwerke

schlagen öffentliche

Netze zudem hinsichtlich der

Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit,

da ihr Betrieb nicht von einem Mobilfunkanbieter

abhängig ist.

Was kann 5G besser als

Wi-Fi 6?

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

5G


Kommunikation

Neueste industrielle Kommunikationslösungen

Von der klassischen Statusanzeige zur drahtlosen Datenerfassung

PROCENTEC

www.procentec.com

Netzwerkstabilität ist sowohl für Techniker vor Ort als

auch für Chefingenieure gleichermaßen von größter

Bedeutung. Mit ungeplanten Ausfallzeiten, die Unternehmen

im Durchschnitt 260.000 Dollar pro Stunde

kosten können, ist dies nicht weiter verwunderlich.

Dementsprechend ist es gut zu hören, dass Procentec

auch dieses Jahr wieder bei der SPS vom 23. bis

zum 25. November vertreten sein wird. Das Unternehmen

zeigt noch mehr praktische Möglichkeiten, wie

man die Funktionalität der industriellen Kommunikationsprotokolle

verbessern kann. Darüber hinaus hat

das Unternehmen noch eine Überraschung in petto.

„Wir werden auf der diesjährigen SPS unsere neue

Corporate Identity enthüllen“, sagt Pieter Barendrecht,

CEO von Procentec. Details verrät er allerdings noch

nicht. „Sagen wir einfach, dass Sie sich auf ein Superhelden-Abenteuer

gefasst machen sollten, wenn Sie

uns entweder online oder persönlich besuchen.“

Wieder Präsenz auf der Messe

Procentec wird zusammen mit rund 750 Ausstellern

auf der 31. internationalen Fachmesse für industrielle

Automation mitmischen. Für diejenigen,

die geimpft, genesen oder PCR-getestet sind,

findet die Veranstaltung sogar wieder persönlich

statt. Barendrecht freut sich darauf, nach Nürnberg

zurückzukehren und Menschen persönlich

zu treffen, aber er versteht, dass momentan noch

nicht jeder reisen kann.

„Seit etwa einem Jahr stellen wir unsere Produkte

digital vor. Um ehrlich zu sein, sind wir überrascht,

wie erfolgreich diese virtuellen Veranstaltungen

sind. Als uns klar wurde, dass nicht jeder für die

SPS nach Deutschland kommen kann, haben wir

uns gedacht: Warum nicht einen virtuellen Stand

parallel zu unserem physischen Stand betreiben?“

Die Entscheidung, die diesjährige Teilnahme

an der SPS zu einer Hybrid-Veranstaltung zu

machen, ist wirtschaftlich sinnvoll. Es bedeutet, dass

jeder - unabhängig von seinem COVID-Status - die

meistverkauften Automatisierungslösungen von Procentec

kennenlernen und mit den Experten des Unternehmens

in Kontakt treten kann.

Brandneue Funktionen

„Wir werden auch eine Reihe von brandneuen Funktionen

für unsere virtuelle Plattform vorführen“, so

Barendrecht abschließend. „Diese Updates stehen

für das Wesentliche: die Unterstützung von Netzwerktechnikern

in einer sich ständig verändernden Umgebung.

Je unkomplizierter wir ihre Arbeit machen, desto

geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass ihre Netzwerke

ausfallen.“

Interessenten, die Ausfallzeiten der Netzwerke vermeiden

wollen, aber nicht nach Nürnberg kommen

können, können sich für die Online-Veranstaltung

von Procentec anmelden. Sie ist kostenlos und findet

während der gesamten SPS 2021 und darüber hinaus

statt. Gehen Sie einfach auf releases.procentec.com,

um sich anzumelden. ◄

Viele Freiheiten bei der Parametrierung

Halle 7A, Stand 400

ipf electronic gmbh

info@ipf.de

www.ipf.de

ipf electronic stellt erstmals

die Logikmodule VL610304 und

VL610308 mit vier bzw. acht Sensoreingängen

vor, die aufgrund

der IO-Link-Schnittstelle völlig frei

und damit sehr flexibel parametrierbar

sind.

Flexibel anpassbar

Logikmodule verknüpfen verschiedene

Sensorsignale logisch

miteinander (UND-Verknüpfung

bzw. ODER-Verknüpfung). Dies ist

immer dann sinnvoll, wenn bspw.

an Maschinen die digitalen Signale

sehr vieler Sensoren zu verarbeiten

sind, aber hierzu an einer Steuerung

nicht genügend Eingänge zur Verfügung

stehen. Bislang waren für verschiedene

logische Verknüpfungen

jedoch immer mehrere unterschiedliche

Logikver teiler erforderlich, da

sie unabhängig von der Anzahl der

Steckplätze für die Sensorik (Eingänge)

jeweils zwei Ausgänge

haben. Im Auslieferungszustand

lassen sich die Eingangssignale

an den Ausgängen ent weder nur

UND- oder nur ODER-verknüpfen.

Die Wahl der Logik und der damit

verbundenen Aufgaben war somit

bisher immer eingeschränkt.

Dank IO-Link können die neuen

Logikmodule von ipf electronic indes

sehr flexibel auf die jeweiligen Anforderungen

hin parametriert werden.

Das Ergebnis: Die Vielfalt der

ansonsten für verschiedenste Verknüpfungsaufgaben

erforderlichen

Varianten reduziert sich drastisch.

So lassen sich die Eingänge der

Module nun unabhängig voneinander

verknüpfen, wodurch ein einziger

Verteiler sowohl die freie Wahl

der Eingänge als auch der hierfür

gewünschten Logiken ermöglicht.

Eine interessante Funktion ist

zudem die Einrichtung von virtu-

24 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Kommunikation

Neues Profil für Roboter-Systeme

die Roboterprogrammierung für

SPS-Programmierer und SPS-

Anbieter einheitlich - und damit effizienter

- zu gestalten. Diese Datenschnittstelle

soll ermöglichen, dass

Roboterprogramme vollständig in

der SPS geschrieben werden können.

Dadurch benötigt der SPS-Hersteller

nur noch eine einzige Roboter-Bibliothek

basierend auf dieser

Datenschnittstelle, während auf der

anderen Seite auch der Roboterhersteller

nur noch einen einzigen

Interpreter für seine Robotersteuerung

implementieren muss. Über

die Datenschnittstelle sollen die

Roboterfunktionen aufgerufen und

die erforderlichen Roboterzustandsinformationen

an die SPS zurückgemeldet

werden.

Eine Kernaufgabe von PROFI-

BUS & PROFINET International

(PI) ist die herstellerübergreifende

Standardisierung von Datenschnittstellen,

damit die Kommunikation in

PI (PROFIBUS & PROFINET

International) PROFIBUS

Nutzerorganisation e. V.

info@profibus.com

www.profibus.com

Automatisierungsanlagen einfach

und interoperabel ist. Neben den

schon bewährten Profilen PROFIsafe,

PROFIdrive, PROFIenergy und

PA startet nun PI mit dem Profil für

Roboter-Systeme eine Erweiterung

des Technologieportfolios, um neue

Applikationen besser zu bedienen.

Für die Ausarbeitung dieses neuen

Profils hat PI eine neue Working

Group „Profile for Robot Systems“

ins Leben gerufen.

Stationäre Roboter

In modernen Produktionslinien werden

immer mehr stationäre Roboter

als Komplettsystem integriert,

um den Automatisierungsgrad zu

erhöhen und Kosten zu senken.

Da die Produktionslinie typischerweise

von einer SPS gesteuert wird,

und der Anwender die Programmierung

der Produktionslinienapplikation

über das Programmiersystem

der SPS vornimmt, ergibt sich die

Forderung, auch die in die Produktionslinie

integrierten Roboter-Komplettsysteme

verschiedener Hersteller

über das SPS-Programmiersystem

einheitlich steuern und programmieren

zu können.

Einheitliche Datenschnittstelle

definieren

Vor diesem Hintergrund soll eine

einheitliche Datenschnittstelle zwischen

der SPS und den Robotersteuerungen

definiert werden, um

Zielgruppe: SPS- und

Roboterprogrammierer

Die primäre Zielgruppe dieses

Schnittstellenkonzepts sind die

SPS- und Roboterprogrammierer,

die eine Maschine oder Produktionslinie

inkl. Roboter implementieren

(OEM), aber auch Maschinenbediener

und Anlagenbetreiber profitieren

hiervon (Endkunden).

Zur Umsetzung sollen alle bisher

bekannten Roboterfunktionen herstellerneutral

in dieser Datenschnittstelle

definiert werden, wobei der

Schwerpunkt auf der Handhabung

von Anwendungen liegt. Hierbei

soll auf die Vorarbeiten der Projektgruppe

„Standard Robot Command

Interface“ aufgesetzt werden. ◄

ellen Gruppen mit einem einzigen

Logikmodul. So lassen sich bspw.

bestimmte Steckplätze mit einer virtuellen

UND-Verknüpfung in einer

Gruppe zusammenfassen,

während die

übrigen Steckplätze

in einer zweiten virtuellen

Gruppe miteinander

ODERverknüpft

werden.

Die jeweiligen Ausgänge

der Gruppen

führen dann auf

eine weitere gemeinsame

und ebenfalls

frei wählbare Logik.

Für derartige Konfigurationen

sind bislang

drei herkömmliche

Logikverteiler notwendig.

Darüber hinaus bieten die neuen

Logikmodule weitere Vorteile, die

u. a. bereits von IO-Link-Sensoren

bekannt sind. Hierzu gehört u. a.

der schnelle und sichere Gerätewechsel

bei einem Defekt, da der

IO-Link-Master die bereits hinterlegten

Parameter eines defekten

Gerätes automatisch auf das Austauschmodul

übertragen kann.

Höhere Einsatzflexibilität

Die neuen IO-Link-Logikmodule

überzeugen durch höhere Einsatzflexibilität

in der Praxis, minimieren

maßgeblich den Verdrahtungsaufwand,

reduzieren die Lagerhaltung

und sparen Platz bei der

Montage. ◄

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

25


Kommunikation

Vision wird Realität: Ethernet im Feld

Neuer Standard für die Prozessindustrie

Autoren:

Dr. Jürgen Ficker,

Produktmanager bei der

SIEMENS AG

Frank Riemenschneider,

Senior Marketing Manager

SEGGER Microcontroller GmbH

www.segger.com

Prozessanlagen müssen für Menschen,

Produkte und Umwelt sicher

sein. Ethernet ist der De-facto-Kommunikationsstandard,

erfüllt aber

die Anforderungen der Prozessautomatisierung

nicht ohne Modifikation.

Ethernet mit einem Advanced

Physical Layer (Ethernet-APL)

ermöglicht über zwei Adern große

Kabellängen, Explosionsschutz,

Kommunikation und Energieversorgung.

Basierend auf IEEE- und

IEC-Standards unterstützt Ethernet-

APL jedes Ethernet-basierte Automatisierungsprotokoll

und wird sich

zu einer wichtigen, langfristig stabilen

Technologie für die gesamte

Prozessautomatisierung entwickeln.

Mit dem immer weitergehenden

Siegeszug des Ethernets in die verschiedensten

Bereiche der Industrie

begannen auch in der Prozessindustrie

die Überlegungen zu einer

neuen Kommunikationsform. Zwar

gab es bereits die vielfach verbreitete

4-20 mA-Kommunikation, die

mit dem HART Protokoll auch digital

kommunizieren kann, sowie auch

die rein digitalen Feldbusse Profibus

PA und Foundation Fieldbus.

Trotzdem vermissten die Anwender

hauptsächlich die Benutzerfreundlichkeit,

die zum einen aufgrund

der langsamen Datenrate

sehr begrenzt ist und zum anderen

bei der Implementierung besonderes

Wissen erfordert.

Herausforderung

Explosionsschutz

Eine neue Kommunikation, die

vor allem diese Benutzerfreundlichkeit

im Blick hat, sieht sich aber

in der Prozessindustrie noch weiteren

Herausforderungen gegenüber.

Allen voran steht dort das Thema

Explosionsschutz an erster Stelle.

Stellt man sich eine Raffinerie vor,

die mit brennbaren und explosiven

Stoffen arbeitet, so muss sichergestellt

sein, dass elektronische

Geräte sowie deren Kommunikation

nicht zu einer Explosion führen.

Bleibt man beim Beispiel der

Raffinerie, so ist allein die Ausdehnung

der Industrieanlage deutlich

größer, als man dies von einer

Fabrikfertigung her kennt. Das führt

zu der wichtigen Forderung, dass

Leitungslängen bis zu einem Kilometer

möglich sein müssen. Eine

klare Herausforderung gegenüber

den 100 m eines Standard-Ethernets.

An dem Vergleich zwischen

einer Fertigung in einer Fabrik und

der Prozessanlage einer Raffinerie

sieht man auch eine weitere Forderung:

Geräte und deren Kommunikation

müssen robust und einfach

sein. Geräte und Anschlusstechnik

sollen über 20 Jahre funktionieren

und müssen vor allem bei Nacht

und schlechtem Wetter reparierbar

sein. Daraus resultiert der Wunsch

nach maximal zwei Kommunikationsdrähten,

die neben dem Protokoll

auch die Energieversorgung

der Geräte übertragen.

Neuer offener Standard:

„Ethernet-APL“

Führende Zulieferer und Normungsorganisationen

der Prozess-

Bild 1: Diese Hersteller und Organisationen haben an der Definition des

Ethernet-APL-Standards mitgewirkt. Die Projektleitung oblag Siemens.

© SIEMENS

26 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Kommunikation

Bild 2: Ziele der digitalen Transformationen von Prozessanlagen. © Profibus-Nutzerorganisation

industrie haben sich daher für die

Entwicklung und Verabschiedung

eines neuen offenen Standards

für eine physikalische Ethernet-

Schicht zum Einsatz in der Prozessautomatisierung

und -instrumentierung

zusammengeschlossen

(Bild 1). Diese neue physikalische

Ethernet-Schicht, kurz auch „Ethernet-APL“

genannt, wird zusammen

mit den Automatisierungsprotokollen

einer der Schlüsselfaktoren für

das IIoT in der Prozessautomatisierung

und eine wesentliche Voraussetzung

für die Ausweitung der digitalisierten

Welt auf die Prozessautomatisierung

und -instrumentierung

sein (Bild 2).

Ethernet-APL ermöglicht eine

logische Erweiterung der Ethernet-basierten

Kommunikation von

Unternehmenssystemen in die Feldebene.

Dieser letzte Meter der Ethernet-Konnektivität

ermöglicht es der

Unternehmenszentrale, Daten aus

allen Regionen ihres umfangreichen

Netzwerks zu erhalten. Ethernet ist

ein weithin akzeptierter Standard für

kabelgebundene digitale Kommunikation,

der in IEEE 802.3 standardisiert

ist. Seine breite Akzeptanz

hat ein Ökosystem von standardisierten

Tools für Installation, Fehlersuche

und Diagnose geschaffen.

1000 m kommuniziert. Im Vergleich

zu HART oder zum Feldbus ist das

mehr als 300 mal schneller. Als physikalische

Schicht im OSI-Schichtenmodell

(Schicht Nr. 1) unterstützt

Ethernet-APL jedes andere übergeordnete

Protokoll in den OSI-

Schichten 5 bis 7 wie z. B. PROFI-

NET, EtherNet/IP, HART-IP oder

OPC-UA.

Protokolle der Anwendungsschicht,

die seit vielen Jahren vor allem in

der diskreten Automatisierung eingesetzt

werden, können problemlos

implementiert werden. Im Rahmen

der Erweiterung der Spezifikationen

auf der physikalischen Schicht von

Ethernet-APL können auch die entsprechenden

Prüfvorschriften und

Zertifizierungen angepasst werden.

Damit wird sichergestellt, dass die

Implementierungen den Standards

entsprechen.

Die Kommunikation basiert auf

10BASE-T1L, wie es im IEEE-

Standard 802.3cg-2019 definiert

ist. Die zusätzlichen für die Prozessindustrie

notwendigen elektrischen

Eigenschaften folgen den

entsprechenden IEC-Normen und

sorgen für Interoperabilität und Einfachheit

in der Anwendung.

Komponenten und

Topologien

Ethernet-APL beinhaltet ausschließlich

Punkt-zu-Punkt-Verbindungen,

wobei jede Verbindung

zwischen Kommunikationspartnern

ein sogenanntes „Segment“ darstellt.

Ethernet-APL-Switches isolieren

also die Kommunikation zwischen

den Segmenten, von denen

es zwei Arten gibt: Der „Trunk“ liefert

hohe Leistungs- und Signal pegel

für große Kabellängen von bis zu

1000 m und das „Spur“-Segment

eine geringere Leistung mit optionaler

Eigensicherheit für Längen

von bis zu 200 m.

Ein sogenannter in der Regel von

außen gespeiste Power-Switch speist

elektrische Energie und Kommunikation

in einen oder mehrere Trunk-Ports

ein. Der Field-Switch bietet mindestens

einen Port, an den eine Stichleitung

angeschlossen werden kann.

Er kann über den Ethernet-APL-Trunk

oder extern mit elektrischer Energie

versorgt werden. Port-Profile legen

die Pegel für die elektrische Energieversorgung

und die Kommunikationssignale

fest, um die Interoperabilität

zu gewährleisten: Es gibt P (Powered,

Energiequelle), L (Load, Energieverbraucher)

und C (Cascade, für Daisy-

Chain-Konfigurationen).

Ethernet-APL spezifiziert Feldbuskabel

Typ A, IEC 61158-2 als Referenzkabel

der AWG-Klassen 22 – 14

mit einem Verdrahtungsquerschnitt

von 0,324 bis zu 2,5 mm 2 . Dies ermöglicht

einfache Migrationsstrategien

für bestehende Feldbusinstallationen,

einschließlich der Unterstützung

der Eigensicherheit. Ethernet-APL

schreibt beim Spur Polaritätsunabhängigkeit

vor, was Verdrahtungsfehler

bei der Installation reduziert.

Bild 3 fasst die Eigenschaften

von Ethernet-APL im Vergleich zu

anderen Kommunikationstechnologien

zusammen.

Ethernet-APL ist so konzipiert,

dass es verschiedene Installationstopologien

mit optionalen Redundanz-

oder Ausfallsicherheitskonzepten

unterstützt.

Vorteile im Betrieb

Die Anlageneffizienz wird ein immer

wichtigeres Thema in der Prozess-

Der neue Standard

Ethernet-APL

Ethernet-APL ist die logische

Erweiterung von Ethernet und bietet

die Eigenschaften, die für einen

zuverlässigen Betrieb im Feld einer

Prozessanlage erforderlich sind. Es

handelt sich um eine erweiterte physikalische

Schicht für Single-Pair-

Ethernet (SPE), die auf 10BASET1L

basiert und mit 10 Mbit/s voll-duplex

über eine Kabellänge von bis zu

Bild 3: Vergleich unterschiedlicher Kommunikationstechnologien für das Feld in Prozessanlagen.

© Profibus-Nutzerorganisation

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

27


Kommunikation

Siemens verwendet bereits viele

Jahre Komponenten von Seggers

All-in-One embedded-Betriebssystem

emPower OS, nämlich

das RTOS embOS und den IP-

Stack emNet. Um das Power Budget

zu erreichen und den ex-Vorgaben

gerecht zu werden, kommt

ein Ultra-Low-Power-Mikrocontroller

STM32L4 von ST Microelectronics

zum Einsatz, gepaart mit dem

ADIN1110. Segger hat für den Support

des ADIN1110 dann auch den

passenden Treiber geliefert. Damit

ergibt sich eine generische, für Siemens

überzeugende, Lösungplattform

bestehend aus IP-Stack, Treiber,

MCU und MAC-PHY, die für viele

Anwendungen in der Prozesstechnik

ideal ist (Bild 5).

Bild 4: Beispielhafter Aufbau einer Prozessanlage mit Ethernet-APL. Der Zugriff auf die Daten des Feldes ermöglicht

neue digitale Dienste entsprechend den Geschäftsanforderungen der Prozessanlage

automatisierung. Dazu muss sichergestellt

werden, dass eine verfahrenstechnische

Anlage zuverlässig arbeitet,

Informationen über zukünftige

Wartungsintervalle der Instrumentierung

liefert und im Störungsfall einfach

zu diagnostizieren ist. Grundlage

für diese Aspekte ist die kontinuierliche

Sammlung und Analyse

von Daten aus der installierten Basis.

Ethernet-APL unterstützt alle

Anforderungen an eine hocheffiziente

Prozessanlage wie Verlässlichkeit,

hohe Verfügbarkeit, vorausschauende

Wartung, Diagnostik und

Interoperabilität. Mit der Ethernet-

Technologie im Bereich der verfahrenstechnischen

Anlagen wird

die Betriebstechnik (OT) mit der

IT-Technologie integriert und die

Vision der einheitlichen Netzwerktechnologie

erreicht.

Feldgeräte enthalten oft eine

Menge Daten wie zum Beispiel

Selbstdiagnose-Funktionalitäten. Mit

Ethernet-APL kann man auf diese

Daten parallel zur Prozesssteuerung

in Echtzeit zuzugreifen. Dies

ermöglicht es, zusätzliche Dienste,

Geschäftsmodelle und Alleinstellungsmerkmale

zur Differenzierung

der Feldgeräte zu entwickeln. Ethernet-APL

reduziert die Kosten für den

Zugriff auf diese nützlichen Daten im

Vergleich zu herkömmlichen Technologien

erheblich, indem es Protokollumsetzer,

zusätzliche Systemkomponenten

oder Nachrüstlösungen,

die sonst erforderlich

wären, überflüssig macht.

Der Weiterverarbeitung der Daten

im Rahmen von IIoT-Anwendungen

sind kaum Grenzen gesetzt. Wartungs-Dashboards

oder die Trendüberwachung

von Prozesswerten

unterstützen die gezielte Prozessoptimierung.

Bild 4 zeigt bespielhaft den Aufbau

einer Prozessanlage mit Ethernet-APL,

wobei die zuvor beschriebenen

möglichen digitalen Dienste

unter „Other applications” zusammengefasst

sind.

Implementierung in

Feldgeräten

Die Implementierung von Ethernet-

APL in Feldgeräten erfordert prinzipiell

nur einen begrenzten Aufwand

bezüglich des PHY und des Protokollstacks.

Allerdings gibt es auf

Grund des Einsatzes der Feldgeräte

in explosionsgefährdeten Umgebungen

Limitierungen in Bezug auf

elektrische Leistung und Platz. Insbesondere

darf die Ausgangs leistung

einer APL-Stichleitung, die APL-Feld-

Switches mit den Feldgeräten verbindet,

nicht größer als 540 mW bei

15 VDC sein. Dies ergibt sich aus

der T6-Temperaturanforderung aus

Ex-Sicht für Feldgeräte, was bedeutet,

dass das Gerät auch im Fehlerfall

deutlich weniger als 540 mW aufnehmen

darf.

Diese Leistungsbegrenzung

und die Ex-Anforderungen für ein

eigensicheres Gerät können nicht

mit einem herkömmlichen Mikrocontroller

erfüllt werden. Vielmehr

muss zwingend ein ULP-Mikrocontroller

(Ultra-Low-Power) verwendet

werden.

Energieverbrauch contra

Leistungsfähigkeit

Die große Herausforderung beim

Design besteht nun darin, dass ULP-

MCUs ressourcenbeschränkt sind,

um den Energieverbrauch zu minimieren:

Sie verfügen in der Regel

nicht über einen integrierten MAC

und sind für eine Minimalisierung

des Energieverbrauchs auf niedrigere

Taktfrequenzen und einen

vergleichsweise geringen Speicherbedarf

der Software angewiesen, da

insbesondere größere Flash-Speicher

den Energieverbrauch in die

Höhe treiben. Ein Standard-Ethernet-PHY-Chip

ohne MAC, wie er

von diversen Chipherstellern angeboten

wird, reicht hier also nicht

aus, sondern es muss ein kombinierter

MAC/PHY-Chip wie z. B. der

ADIN1110 von Analog Devices eingesetzt

werden.

Die Lösung von SIEMENS –

vom Mikrocontroller bis zum

IP-Stack

Hohe Performance auf

kleinem Raum

Der Grund dafür ist einfach: emNet

bietet selbst auf den kleinsten ULP-

Mikrocontrollern eine hohe Performance.

Der duale IPv4/IPv6-TCP/

IP-Stack für Embedded-Systeme

wurde von Grund auf für ressourcenbeschränkte

Embedded-Anwendungen

entwickelt und ist bekannt

für seinen geringen Speicherbedarf

bei gleichzeitiger Flexibilität

und Erweiter barkeit. So belegt der

komplette Stack auf einem Cortex-

M-basierten Mikrocontroller weniger

als 20 KB ROM und nur 1,5 KB

RAM (ohne Lese-/Schreibpuffer).

emNet bietet zudem eine einfache

Integration ohne Konfigurationsaufwand.

Sein Design, das speziell auf

embedded-Geräte ausgerichtet ist,

macht es in Bezug auf die Geschwindigkeit

der Paketverarbeitung sehr

effizient. Das bedeutet, dass selbst

kleine, niederfrequente Mikrocontroller

wie der STM32L4 eine hervorragende

Netzwerkleistung liefern.

UDP-Flood-Schutz

Ein Beispiel für die leistungsoptimierenden

Funktionen von emNet

ist der UDP-Flood-Schutz. Diese

Funktion hilft, Ausführungszeit bei

eingehenden Daten zu sparen, die

ohnehin verworfen werden sollen.

Wenn das Gerät Teil eines überlasteten

Netzwerks ist, gibt diese Optimierung

CPU-Zeit für andere Aufgaben

frei. In einem Blog- Artikel finden

Sie weitere Details zu diesem

Thema [1].

Zu guter Letzt bietet die flexible

PHY-Treiberschicht von emNet

Unterstützung für praktisch jeden

Ethernet-PHY-Transceiver. Ein

generischer PHY-Treiber, der mit

fast allen Single-Port-PHYs auf

dem Markt kompatibel ist, die dem

IEEE 802.3u-Standard folgen, ist

in emNet enthalten. Unterstützung

für andere PHY-ähnliche Geräte wie

z. B. Ethernet-Switches ist ebenfalls

28 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Kommunikation

möglich. Auf Seggers emNet Website

sind weitere technische Details

und Leistungs analysen verfügbar

[2]. Details über den ADIN1110 finden

sich an dieser Stelle [3].

Realisierung in Feldgeräten

Bild 5: Ethernet-APL-Feldgeräte mit der Lösung von Siemens. Ein Ultra-Low-Power-Mikrocontroller mit Seggers

IP-Stack emNet, dazu ein kombinierter MAC/PHY-Ethernet-Chip ADIN1110 von Analog Devices © Segger

Die Umsetzung der Kommunikation

in konkrete Feldgeräte ist

ein wichtiger Schritt, der zu einer

flächendeckenden Einführung der

neuen Kommunikation notwendig

ist. Dass dies bereits als Prototyp

möglich ist, konnte Siemens

auf der virtuellen ACHEMA 2021

zeigen. Dabei zeigten sich auch

die Vorteile dieser neuen Kommunikationsform.

Durch die signifikant

höhere Datenrate ist nun

eine anwenderfreundliche Parametrierung

der Feldgeräte möglich.

Sowohl im klassischen Weg

über die üblichen Parametriertools

als auch durch den integrierten

Webserver, lässt sich das

Ethernet-APL Gerät für den Betrieb

vorbereiten. Gerade der Webserver

ermöglicht eine schnelle und

flexible Handhabung, angepasst

an die spezielle Anwendungsumgebung.

Das ermöglicht auch

eine unverzügliche und ausführliche

Diagnose, um zuverlässig

auf Probleme im Prozess reagieren

zu können. Aber auch über

klassische Parametriertools lassen

sich die neuen Geräte besser

bedienen. Durch standardmäßig

breitgestellte FDI Pakete ist eine

Integration unabhängig vom Leitsystemanbieter

mit gleichartiger

Bedienung möglich. Ein Vorteil

für die Umsetzung ist, dass Siemens

beide Technologien, Ethernet-APL

und Field Device Integration

(FDI), mitbegründet und von

der ersten Stunde an entscheidend

unterstützt hat.

Neben der reinen physikalischen

Schicht ist für ein Feldgerät ebenso

die Applikationsschicht wichtig, also

welches Anwendungsprotokoll verwendet

wird. Um eine größtmögliche

Vielfalt der Anwendungen zu

ermöglichen, setzt Siemens auf

die beiden wichtigsten Protokolle

Profinet und Ethernet/IP. Um die

Zuverlässigkeit diese Protokolle zu

garantieren ist die jeweilige Zertifizierung

bei den Feldbusorganisationen

entscheidend. Aber auch

Prozessautomatisierungsprofile

sorgen für die nötige Kompatibilität

in den Anwendungen der Prozessindustrie.

Ausblick

Dass sich Ethernet-APL auch

in den ersten praktischen Anwendungen

als erfolgreich herausstellt,

zeigen die Ergebnisse eines umfangreichen

Tests zu Ethernet-APL bei

BASF. Viele der erwarteten Vorteile

konnten dabei in der Praxis nachgewiesen

werden: Es bestätigte sich

die einfache und flexible Installation

sowie die einfache Inbetriebnahme.

Die physikalische Schicht

„Ethernet-APL“ bewies sich als stabile

und schnelle Ethernet-Kommunikation

auch über zweiadrige

Feldbuskabel. Zusätzlich konnte

eine Datenübertragung über den

„2. Kanal“ parallel zur Steuerung

gemäß des NAMUR Open-Architecture-Konzepts

erprobt werden.

Mit diesen positiven Ergebnissen

steht einer erfolgreichen Einführung

dieser zukunftsweisenden Kommunikation

nichts mehr im Wege und

alle Kunden können sich über eine

sinnvolle Innovation in der Prozessindustrie

freuen.

Referenzen:

[1] Blog-Artikel über UDP-Flood-

Schutz bei Seggers emNet:

https://blog.segger.com/udpflood-protection-built-in/

[2] Technische Informationen und

Performance-Analyse von

emNet: https://www.segger.com/

products/connectivity/emnet/

technology/performance/

[3] Der ADIN1110 von Analog

Devices: https://www.analog.

com/en/products/adin1110.html

Weil jeder Bruchteil einer Sekunde zählt

Mit der neuen Produktserie 6890

bietet die hopf Elektronik GmbH

voll ausgestattete Netzwerk Zeitserver

für NTP an, die die globalen

Navigationssatellitensysteme

(GNSS) GPS, Galileo, GLONASS

und BeiDou für präzise und zuverlässige

Zeitsynchronisation unterstützen

für den Einsatz u.a. in

den Bereichen Automatisierung

und erneuerbare Energien. Kompaktes,

platzsparendes Design der

Geräte sowie das attraktive Preis-

Leistungsverhältnis überzeugen

ebenso wie der integrierte 72-Kanal

GNSS-Empfänger. Besondere

Merkmale sind die Spannungsversorgung

durch Power over Ethernet

(PoE) und/oder redundant mit

24VDC, die Synchronisation von

IEC 61850-kompatiblen Geräten

sowie die optionale Unterstützung

von PRP und HSR.

Systemkonfiguration und

Überwachung

Die Geräte erfüllen alle gängigen

Anforderungen hinsichtlich

Systemkonfiguration und Überwachung.

Die erweiterte IT/OT

Sicherheit ist durch Trennung von

Diagnose- und Produktivitätsnetzwerk

gewährleistet. Die integrierte

Firewall für Schutz gegen netzwerkbasierte

Angriffe und rollenbasierte

Zugriffskontrolle (RBAC)

mit Unterstützung von LDAP und

RADIUS Authentifizierung gemäß

IEC 62351-8 runden den Funktionsumfang

ab.

• Hopf Elektronik GmbH

www.hopf.com

www.timeserver.eu

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

29


Kommunikation

Industrial IoT: Partner sind der entscheidende

Faktor

verfügbaren Daten evaluiert und ein

erster Versuch unternommen werden,

mit diesen Daten Ausfall- und

Standzeiten zu verringern, Kosten

zu senken, Prozesse zu optimieren

und vieles mehr.

Moxa

www.moxa-iiot.eu

Industrial IoT ist kein neuer Begriff

mehr und doch stehen viele Firmen

in der Industrie noch am Anfang

ihrer Digitalen Transformation. Um

in dieser Phase erfolgreich zu sein,

müssen IIoT-Projekte einfach und

schnell starten und gleichzeitig von

Anfang skalierbar aufgesetzt werden.

Partner sind dabei oft der entscheidende

Faktor.

Ein erfolgreiches IIoT-Projekt

erfordert Fähigkeiten in sehr unterschiedlichen

Bereichen: industrielle

Konnektivität, industrielle Software,

Cloud und Daten sowie Service. Die

wenigsten Firmen aus der produzierenden

Industrie können all diese

Aspekte gut und schnell intern umsetzen.

Umgekehrt gibt es aber auch

kaum Dienstleister, an die ein solches

Projekt als Ganzes effektiv

ausgelagert werden könnte. Meist

laufen dann die Kosten aus dem

Ruder, der erhoffte Mehrwert stellt

sich nicht ein oder der Aufbau an

digitaler Kompetenz im Unternehmen

selbst bleibt so gering, dass

die digitale Transformation keine

Fahrt aufnimmt.

IIoT als Forschungsprojekt

Eine konkrete Herausforderung

ist die Tatsache, dass bei Start des

Projekts in der Regel noch gar nicht

fest steht, welche Daten verfügbar

sind und welcher Mehrwert eigentlich

erreicht werden kann. Der Business

Case rechnet sich oftmals nicht

gleich beim ersten IIoT-Projekt, sondern

erst dann, wenn eine IIoT-Infrastruktur

aufgebaut wird, auf der weitere

Projekte mit geringeren Investitionen

aufsetzen.

Eingangs sollten IIoT-Projekte wie

ein kleines Forschungsprojekt schnell

und mit überschaubarem Aufwand

umgesetzt werden. So können die

Nur eine skalierbare IIoT-

Infrastruktur ermöglicht den

Business Case

Grundlegend ist eine skalierbare

IIoT-Infrastruktur. So kann mit jedem

weiteren Projekt die Infrastruktur

weiter verbessert und Kosten für

das einzelne Projekt gesenkt werden.

Darüber hinaus steigert dies

die Umsetzungsgeschwindigkeit

weiterer Maßnahmen. An dieser

Stelle ist die richtige Auswahl von

Partnern entscheidend.

IIoT Konnektivität

als Erweiterung der

OT-Infrastruktur

Es ist leicht, ein IIoT-Gateway

mit Mobilfunkanbindung und Sensoren

an Maschinen anzubringen

und darüber einfache IIoT-Anwendungsfälle

abzudecken. Wenn der

Business Case das rechtfertigt, mag

das ein sinnvolles Vorgehen sein.

Wenn das Ziel eine skalierbare Infrastruktur

ist - als Basis für viele weitere

Projekte der Digitalen Transformation

- dann sollten Maßnahmen

ergriffen werden, die die OT-Infrastruktur

für IIoT-Projekte erweitern.

OT (Operational Technology) sollte

demnach nicht als Gegensatz zur IT

(Informationstechnologie) verstan-

Alte CNC-Maschinen haben oft noch serielle Anschlüsse © Moxa

30 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Kommunikation

Die IT-Sicherheit muss die bestehende Infrastruktur und die neu

hinzukommende IIoT-Infrastruktur umfassen. Dies kann mit geeigneten

Maßnahmen wie industriellen Firewalls, Intrusion Protection Systemen,

separaten virtuellen Netzwerken etc. sichergestellt werden

Die Software ist einer der wichtigsten Bausteine einer IIoT-Lösung, um

Daten erfolgreich zu sammeln, aufzubereiten und im passenden Format in

die Cloud zu schicken

den, sondern angemessen mit dem

Rest der Unternehmes-IT verbunden

werden.

Viele Hersteller aus dem SCADA-

Umfeld haben seit Jahren Erfahrung

darin, auch in rauen industriellen

Umgebungen ein kabelgebundenes

oder drahtloses industrielles

Netzwerk und entsprechende Konnektivität

auch für Bestandsmaschinen

und -anlagen und ihrer Sensorik

bereitzustellen. Dabei können

die IT-Sicherheit der bestehenden

Infrastruktur und der neu hinzukommenden

IIoT-Infrastruktur - mit

geeigneten Maßnahmen wie industriellen

Firewalls, Intrusion Protection

Systemen (IDS/IPS), separaten

virtuellen Netzwerken (VLANs) etc.

- sichergestellt werden.

IIoT-Projektleiter sollten diese Hersteller

als Partner verstehen, die

beim Aufbau der IIoT-Infrastruktur

helfen. Diese Partner dürfen aber

kein kostspieliges, abgeschlossenes

System anbieten, sondern eine für

weitere Partner offene Hardwareplattform.

Dies gilt insbesondere

für die Software, die auf dem IIoT-

Gateway bzw. dem Industriellen

Edge Computer läuft.

Industrielle Software

als Bindeglied zwischen

Industrial Edge und Cloud

Wo früher geschlossene Systeme

großer Systemintegratoren

und Hardware-Hersteller die einzige

realistische Option waren, ist

heute im Umfeld der großen Cloud-

Anbieter ein Ökosystem von IIoT-

Software-Herstellern entstanden,

das für datengetriebene Projekte

in der Industrie passgenaue, günstige

Lösungen anbietet und im

besten Fall dafür sorgt, dass traditionelle

Hersteller mit neuen innovativen

Angeboten die Chancen der

digitalen Revolution auch ohne den

Aufbau großer eigener Abteilungen

nutzen können.

Das Herz einer IIoT-Lösung ist das Gateway © Moxa

Dabei ist die Software auf dem

IIoT-Gateway der wichtigste Baustein

einer IIoT-Lösung, um Daten

erfolgreich zu sammeln, aufzubereiten

und im passenden Format in die

Cloud zu schicken. Edge Computing

bezeichnet den Trend, immer mehr

Software-Bausteine auf dem IIoT-

Gateway laufen zu lassen, die vorher

oft in der Cloud lagen. So können

Daten vor Ort verarbeitet werden

und der Edge Computer kann in

bestimmten Fällen automatisiert und

ohne Umweg über die Cloud in laufende

Prozesse regelnd eingreifen.

Cloud und Daten bleiben

eine Herausforderung

Beim Thema Cloud und Daten entscheidet

sich, ob ein Projekt erfolg-

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

31


Kommunikation

reich abgeschlossen werden kann

oder nicht. Dabei steht die Cloud

stellvertretend für eine effektive

Anbindung an die unternehmenseigene

IT, ob in der Cloud oder „onpremise“.

Wichtig ist, dass die im

Business Case definierten Mehrwerte

nun mit Hilfe der verfügbaren

Daten auch realisiert werden können.

Dazu bedarf es ähnlich wie

bei der Integration des IIoT-Gateways

auf der OT-Seite auch einer

effektiven Integration der IIoT-Daten

und ihrer Verarbeitung in die bestehende

IT-Infrastruktur. Nur so kann

gewährleistet werden, dass alle Mitarbeiter,

Kunden und Zulieferer und

zunehmend auch die zugehörigen

automatisierten Systeme von den

neuen Daten profitieren können.

An dieser Stelle kommen viele

produzierende Unternehmen am

wenigsten ohne Partner aus. Sowohl

die automatisierte Verarbeitung

der Daten, Stichworte: Big Data,

Maschinelles Lernen, Künstliche

Intelligenz, als auch die effektive

Anbindung an die bestehende IT-

Infrastruktur kann und darf anfangs

spezialisierten Partnern über lassen

werden.

Wichtig ist allerdings, dass Strategie

und Business Case vom Unternehmen

selbst definiert und kontinuierlich

verfolgt werden. Die dafür

benötigten digitalen Kompetenzen

müssen im Unternehmen selbst

entwickelt und ausgebaut werden.

und von wem werden die Geräte

überwacht, gewartet und gegebenenfalls

repariert?

Im Falle der Anbindung der Gateways

an die Cloud spricht man von

Provisioning. Beim perfekt vorbereiteten

Gateway, das keinerlei Eingriffe

des Technikers vor Ort erfordert,

spricht man entsprechend von

Zero Touch Provisioning.

Für solche für das Unternehmen

selbst wenig wertschöpfende Aufgaben

können hervorragend Partner

eingesetzt werden: die Hardware-Hersteller

selbst, oder oft flexibler

und schneller spezialisierte

IIoT Service Partner.

Effektives Partner

Management statt

Do-it-Yourself

Der Baukasten enthält alle vier Bereiche des IIoT-Marktes: industrielle

Konnektivität, industrielle Software, Cloud & Daten und Service für IIoT-

Projekte

Der IIoT-Markt ist heute so weit

gereift, dass jede Firma aus einer

breiten Palette von Hardware, Software

und Service ihren eigenen IIoT-

Baukasten zusammenstellen kann.

Welche Teile sie selbst übernimmt

und wo zugekauft wird, entscheiden

Strategie, Business Case und

kurzfristig sicher auch die Verfügbarkeit

von Ressourcen.

Wichtig ist, dass eine interne

und externe Partner-Landschaft

entsteht, die alle vier Bereiche

abdeckt: industrielle Konnektivität,

industrielle Software, Cloud

& Daten und Service. Technologie,

Prozesse und Geschäftliches

müssen in Einklang stehen. Dies

gelingt dann besonders gut, wenn

die ausgewählten Partner ihrerseits

bereits zusammenarbeiten

und ihre Produkte und Dienstleistungen

als gemeinsame Lösung

erprobt sind.

Partner werden also immer mehr

zum entscheidenden Faktor für den

Projekterfolg. Und bei der Partnerauswahl

sollte eine Frage nicht fehlen:

Mit welchen Partnern arbeiten

Sie schon zusammen? ◄

Service als zentraler Hebel

für die Skalierung

Sind auf der technologischen

Seite alle Weichen gestellt, der

Proof of Concept erfolgreich absolviert,

geht es an die Implementierung

der IIoT-Lösung an allen

relevanten Standorten. An dieser

Stelle rächt sich, wenn eine skalierbare

Infrastruktur nicht Teil der

Planung war. Ein zentraler Hebel

ist neben einer technisch skalierbaren

Plattform die Auswahl der

richtigen Teams für die Vorbereitung

der IIoT-Hardware und -Software.

Gibt es beispielsweise an

allen Standorten ausreichend Mitarbeiter,

die das Aufspielen und die

Konfiguration der Software übernehmen

können oder sollten? Wie

können IIoT-Gateways und Edge

Computer sicher mit der Cloud-

Plattform verbunden werden? Wie

Gateways fungieren als Mittler zwischen der OT und der Cloud

32 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


IPCs/Embedded Systeme

Neue IPCs mit Großdisplays von

21 bis 65 Zoll

Tel. 0 64 32 / 91 39-757

Fax 0 64 32 / 91 39-711

Innovative Computer • Zuckmayerstr. 15 • 65582 Diez

GmbH

SINCE 1982

vertrieb@ico.de

www.ico.de/pci

IMARATAB 7 RUGGED TABLET PC

WEITERE INFOS AUF S. 39

AUCH IN 10“ VERFÜGBAR

• Intel® Celeron® N3350 1.1GHz

• 4GB RAM | 64GB Speicher

• WLAN, Bluetooth, LTE, 4G, GPS

• 2x Kameras, 2x USB 3.2

• NFC und Scanner optional

• IP68 Komplettschutz

• Maße (BxTxH):

207x19x138 mm


ab1329,-

ab Art.Nr. Y30010

21,5“ PANELMASTER 2193 PANEL PC

Eine eigene Sparte der Computer-gestützten

Bedien- und Anzeigesysteme sind Großdisplays,

die eine höhere Ablese-Entfernung bieten, um in

öffentlichen Räumen oder im Freien den Anwesenden

eine Anzeige von allgemein interessanten

Meldungen, Nachrichten, Hin weisen oder Werbung

zu geben. Diese Geräte werden als „Digital

signage“-Systeme bezeichnet. Sie werden je

nach Anwendung um diverse PC-Baugruppen

und Schnittstellen ergänzt.

Die Einsatzfelder für solche Geräte sind:

• Bedienen und Beobachten von komplexen

Maschinen-/Anlagensteuerungen, zur Betriebsund

Maschinendatenerfassung (BDE / MDE)

oder Produktionsvisualisierung (Leitstände).

• Anzeigesysteme mit Internetverbindung für

Fahr-/Flugpläne in Bahnhöfen, auf Flughäfen,

im ÖPNV, als Standort-Übersichten im Stadtmarketing/Tourismus,

jedoch auch im Handel

und in Großmärkten (Werbung und Kassensysteme),

in Industriebetrieben am Besucher-

Empfang oder als Info- / Werbetafeln Indoor/

Outdoor in publikumsstarken Umgebungen.

Verschiedene Diagonalen verfügbar

Die Geräte sind mit einem LCD von wahlweise

21“ - 32“ - 43“ - 55“ - oder 65“ Diagonale

lieferbar und haben bei 21 - 43“ Größe eine Auflösung

von Full HD 1920 x 1080p, ab 55“ Diagonale

sind es 4k 3840 x 2160p. Sie können im

Hoch- oder Querformat mit Wandbefestigung

oder auf einer Stele aufgestellt werden. Alle sind

mit einer kratzfesten und blendfreien Glasfrontscheibe

bestückt. Diese reicht von Rand zu Rand

des LCD und lässt sich auch im Betrieb feucht

und gründlich reinigen. Der schmale Rand ist

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

schwarz hinterdruckt. Optional kann ein Multi-

Touchscreen PCAP zwischen Frontscheibe und

Display eingesetzt werden.

Leistungsfähiger IPC

Hinter dem Display liegt der industrietaugliche

Computer. Dieser kann mit den Prozessoren

Intel i3/i5/i7 sowie N3160 ausgestattet werden.

Der Arbeitsspeicher ist je nach CPU bis max.

16 GB und der Massenspeicher mit mSATA bis

max. 512 GB bestückbar. Auch eine Harddisk ab

500 GB steht zur Verfügung. An Schnittstellen

sind RS232, USB 3.0 und USB 2.0 vorhanden;

dazu 2x GBit LAN (RJ45), Audio, Line IN/OUT

und Netz 90 - 264 VAC. Zweitdisplays sind über

VGA oder HDMI anschließbar. Darüber hinaus

können weitere Funktionen ergänzt werden: z. B.

RFID / WIFI / WLAN / Bluetooth mit Antenne,

digital I/O, Echtzeituhr mit Akku, CAN-Modul

etc. Das Betriebssystem WINDOWS 10 sowie

dessen embedded Varianten stehen zur Wahl,

aber auch andere sind auf Anfrage möglich.

Robustes Gehäuse

Alle Gehäuse sind aus robustem Stahlblech,

pulverlackiert (vorzugsweise schwarz

RAL 9005), haben eine VESA-Befestigung für

Wandarm oder Standfuß/Säule und können mit

dem LOGO des Kunden versehen werden. Sie

sind als Industrieversion für erhöhte Temperatur,

Rüttelfestigkeit und 24/7 Betrieb ausgelegt,

sind made in Germany und bleiben mindestens

3 - 5 Jahre lieferbar.

• MASS GmbH

info@mass.de, www.mass.de

33

TOP PREIS- LEISTUNGSVERHÄLTNIS

• Intel® Celeron® J1900 SoC 2.0GHz

• 4GB RAM (8 GB max.) | 120GB SSD

• Gigabit-LAN, WLAN, VGA, HDMI

• 2x RS232, 2x USB 2.0, USB 3.2

• IP65 Frontschutz

• Betriebstemp.: 10°C-60°C

• Maße (BxTxH):

556x53x345 mm

€ 899,-

Art.Nr. 9lp21i

PICOSYS 2508 EMBEDDED-PC

LÜFTERLOS MIT 8X RS232

• Intel® Atom D425 1.8GHz

• 2RAM | 320GB HDD

• Gigabit-LAN, WALN optional

• 2x VGA, 6x USB 2.0

• 4x RS232, 4x RS232/485

• Betriebstemp.: 0°C-50°C

• Maße (BxTxH):

250x180x50 mm

€ 299,-

Art.Nr. 9ef651

wir liefern auch nach Österreich + in die Schweiz


IPCs/Embedded Systeme

Edge-Anwendungen mit KI und 5G stärken

mit Advantechs Edge-Intelligence-System EI-52 auf 11.Gen.-Intel-Basis

das EI-52 in Echtzeit aus der Ferne

zu überwachen und zu verwalten

und so die Bereitstellungszeiten

in verschiedenen Anwendungen

zu verkürzen.

Unabhängige

Edge-Lösungen mit

leistungsfähiger KI

entwickeln

Advantech

www.advantech.eu

Advantech stellt mit dem EI-52

sein neuestes Edge-Intelligence-

System vor. Dieses kompakte Hochleistungssystem

nutzt einen Intel-

Core-i5/i3/Celeron-Prozessor der

11. Generation und ein Plug-and-

Play-Systemdesign. Das EI-52 ist

für Edge-to-Cloud-Verbindungen

sowie für KI- und 5G-Lösungen

konzipiert. Es umfasst ein Hardware-

und Softwarepaket mit dem

offenen Plug-and-Play-Software-

Frame work EdgeX Foundry IoT und

der IoT-Edge-Intelligence-Software

WISE-DeviceOn von Advantech.

EI-52 unterstützt 5G- und KI-Anwendungen

über AIW 5G-Module,

Wi-Fi-Kits, VEGA-KI-Beschleunigungsmodule

und die FaceView-

Gesichtserkennung I.App. EIi-52

von Advantech beschleunigt die

Bereitstellung intelligenter AIoT-

Anwendungen, die Entwicklung von

Datenerfassungsanwendungen und

das Remote-Management.

Vorinstallierte Edgeto-Cloud-Verbindungsmöglichkeiten

verkürzen die

Entwicklungsdauer

Das EI-52 von Advantech verfügt

über eine integrierte Edge-to-Cloud-

Architektur, um die Entwicklungszeit zu

verkürzen. Das vorinstallierte EdgeX

ermöglicht die einfache Verbindung

von Edge-Geräten mit Cloud-Diensten

und reduziert den Entwicklungsaufwand

für proprietäre Lösungen.

EdgeX unterstützt mehr als 15 Protokolle

für Sensoren – darunter die

gängigen OPC-UA/Modbus/REST

– und wurde auf mehr als 20 heterogenen

Geräten getestet. Es bietet

außerdem ein offenes Geräte-SDK,

um die Geräteintegration mit proprietären

Protokollen zu erleichtern. Das

intelligente System ermöglicht die Vorverarbeitung

und Analyse von Edge-

Daten und wird mit vorkonfigurierten

Tools für eine schnelle Verbindung mit

Ali/AWS/Azure-Cloud-Anwendungen

geliefert. Diese Lösung bietet auch

die Software-/Hardware-Integrationsfunktionen

und die Micro-Services-

Architektur, die erforderlich sind, um

die Entwicklungsdauer bis zu 50 %

zu verkürzen und so die Effizienz

und Flexibilität beim Import von Systemanwendungen

zu erhöhen.

Plug-and-Play-Systemdesign

beschleunigt die

Anwendungsentwicklung

Das EI-52 basiert auf einem Intel-

Core-i5/i3/Celeron-Prozessor der

11. Generation und unterstützt Windows

10 IoT oder Ubuntu 20.04. Es

bietet Erweiterungsmöglichkeiten

und eine hohe Rechen-/Grafikleistung

für den Einsatz in Umgebungen

mit erweitertem Betriebstemperaturbereich

(-10 ~ 50 °C). Das

EI-52 ist auch in Advantechs WISE-

DeviceOn integriert. Diese Software

unterstützt Zero-Touch-Onboarding,

Remote-Geräteüberwachung/-verwaltung

und visualisierte Benutzeroberflächen.

In Kombination mit

einem Plug-and-Play-Design helfen

diese Funktionen IT-Betreibern,

Das EI-52 ist mit einer Auswahl optionaler

Pakete kompatibel, die KI-, 5Gund

schnell einsetzbare AIoT-Anwendungen

ermöglichen. Das System nutzt

VEGA-330 KI-Beschleunigungsmodule

mit Intel Movidius Myriad X 2x VPU,

um KI-Anwendungen zu unterstützen.

Dieses Low-Power-Modul stattet

das EI-52 mit zusätzlicher KI-Inferenz-Rechenleistung

aus, z. B. für

die Gesichtserkennungs-App Face-

View von Advantech, die kontaktlose

Zutrittskontrollen für das Home Office

und intelligente Gebäude sowie VIP-

Management für Selbstbedienungskioske

ermöglicht. Für die Datenanbindung

unterstützt das EI-52 technisch

ein AIW-355 5G-Modul mit optionalem

Thermal-Kit, muss aber dann REDzertifiziert

sein. Hinzu kommen weitere

Funkübertragungsmöglichkeiten mit

dem Wi-Fi-Modul EWM-W189H02E

mit Wi-Fi 802.11ac/a/b/g/n und Bluetooth

5.0.

Wesentliche

Leistungsmerkmale

• Intel-Core-i5/i3/Celeron-Prozessor

der 11. Generation, 8/16 GB

DDR4-Speicher, integrierte 64 GB

SATA Slim SSD

• Vorinstalliertes EdgeX mit Datenerfassungs-API

und Unterstützung

für mehr als 20 heterogene Geräte

• Vorinstalliertes WISE-DeviceOn

für Device Management und Fernsteuerung

• Kompakter Plug-and-Play-Formfaktor

mit 156 x 112 x 60 mm

• 4K HDMI und DP 1.4a Dual Display

• Kompatibel mit dem KI-Beschleunigungsmodul

VEGA-330

• Kompatibel mit dem Modul AIW-355

5G und der Gesichtserkennungs-

App FaceView (ohne CE RED.)

• Kompatibel mit dem Wi-Fi-Modul

EWM-W189H02E mit 802.11ac/a/

b/g/n und Bluetooth-5.0-Unterstützung

(CE RED/FCC-bereit seit

Q3/2021) ◄

34 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Im Zeitalter des industriellen IoT

und der maschinellen Bildverarbeitung

benötigen immer mehr Anwender

hochauflösende und visualisierte

Daten, um eine genaue Verwaltung

und Entscheidungsfindung

zu ermöglichen und stellen gleichzeitig

immer höhere Anforderungen

an Aufbau und Kosten eines Netzwerks.

Mit der Power-over-Ethernet-

(PoE)-Technologie werden Netzwerkkabel

mit Strom versorgt und

auf diese Weise die Anzahl der für

die Installation des Netzwerks erforderlichen

Kabel minimiert, was zu

geringeren Kosten, weniger Ausfallzeiten

und einer einfacheren Wartung

führt.

Neue TPC-DCP-Serie

IPCs/Embedded Systeme

Neue PoE-Industrie-Panel-PCs für

hochauflösende und visualisierte Daten

Die neuen PoE-Industrie-Panel-PCs der TPC-DCP-Serie von Taicenn. © TAICENN Technology

Die wichtigsten

Eigenschaften

PoE gespeisten Devices wie Sensoren

oder Videokameras.

Die TPC-DCP-Serie beinhaltet

Modelle mit unterschiedlichen Displaygrößen

von 15,0- bis 21,5-Zoll-

Breitbild und projiziert kapazitivem

Multi-Touch. Alternativ können die

industriellen Displays, bei identischen

Abmessungen, auch mit

resistivem (5-Draht) Touchscreen

gewählt werden. Ideal für Anwendungen

auf Maschinenebene wie

Machine-to-Machine (M2M), intelligente

Gebäudeautomatisierung,

HVAC-Steuerung, Industrial Internet

of Things (IIoT), Zugangskontrolle,

Raumreservierung, Raumplanung,

interaktive Sicherheitssysteme

und interaktive Patienteninformationsanzeigen.

• hochfeste Aluminium-Magnesium-Legierung,

lüfterlose Design-

Struktur

• unterstützt Celeron 3855U (6./7.

Generation) und Core i5-7200U

Prozessoren

• zahlreiche Abmessungen: 15,0“,

15,6“, 17,0“, 18,5“, 19,0“, 21,5“

• hochpräziser projektiv-kapazitiver

Touchscreen (PCAP), Multi touch

(max. bis zu 10 Punkte), EETI-

Touch-Controller

• breiter Spannungseingangsbereich

DC 9 ~ 36 V

• Panelmontage und Unterstützung

der VESA 75/100 Standardinstallation

• vielfältige IOs: 4 GLAN (mit

PoE Unterstützung), 2 USB 3.0,

2 COM, 1 VGA

• optionale Unterstützung von Resistive

Touch (TPC-DRP-Serie) ◄

Aktion Deutschland Hilft

Das starke Bündnis bei Katastrophen

BMC Solutions GmbH

http://www.bmc.de

Taicenn Deutschland

info@taicenn.de

www.taicenn.de

Taicenn hat nun die neue TPC-

DCP-Serie von PoE-Industrie-Panel-

PCs auf den Markt gebracht, die das

einzigartige modulare Design- und

Fertigungskonzept des Unternehmens

übernimmt. Als Besonderheit

ermöglicht diese Systemserie

das Anschließen und Versorgen von

Wenn Menschen durch große Katastrophen in Not geraten, helfen wir.

Gemeinsam, schnell und koordiniert. Aktion Deutschland Hilft - Bündnis

deutscher Hilfsorganisationen.

Spendenkonto (IBAN): DE62 3702 0500 0000 1020 30

Jetzt Förderer werden unter: www.Aktion-Deutschland-Hilft.de

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

35


IPCs/Embedded Systeme

Außen und innen auf den Industrieeinsatz

getrimmt

Das robuste Tablet Field Xpert SMT70 auf Basis von ECOMs Pad-Ex 01

unterstützt die eigens entwickelte Heartbeat Technology

Für den Prozessautomatisierungsspezialisten

Endress+Hauser ist das

Plant-Asset-Management-Tablet

Field Xpert SMT70 bei Kundeneinsätzen

als mobile Workstation kaum

mehr wegzudenken. Die Hardware-

Grundlage für dieses intelligente

Mobile Device liefert das Pad-Ex 01

der Pepperl+Fuchs Marke ECOM

Instruments, ein ex-geschütztes

Industriecomputer nach MASS

Großdisplays +

Interaktive Multi-

Touch Displays mit ►

21"- 98" Diagonale

IPC im 19"-Rack

300-480mm Tiefe

1-4 HE Höhe, alle ►

IPC-Prozessoren.

M A S S GmbH

Josef-Bautz-Str.15 63457 Hanau

Tel. +49 (0)6181 90688-0

www.mass.de * info@mass.de

All-in-one PC/ Panel-

◄ oder frei stehend,

7"-21"Displays Multitouch

PCAP 10-Finger Bedieng.

Glas-Front IP65; div. I/O

Embedded Boxes

◄ viele IPC-Varianten mit

Intel-, AMD- , Raspi-CPU

RaspberryPi IPCs, 3B+

und 4B Version; 7" / 10"

Multi-Touchdisplays mit

◄ 2 SPS-Erweiterungen;

Tragarm/Standfuß; auch

als embedded box o.Displ.

Windows-Tablet für die Industrie.

Dank der Kombination aus dieser

Hardware sowie des cloudbasierten

IIoT-Ökosystems Netilion gelang

es Endress+Hauser, bei einem Kundenunternehmen

eine knifflige Diagnoseaufgabe

zu meistern und

bis dahin unerklärliche Anlagenstillstände

zu beheben. Smartes

Plant Asset Management gestaltet

sich in bestimmten Branchen

wie der Chemieindustrie schwieriger

als in anderen. Oftmals weitläufige

Fertigungsgelände legen

mobile Lösungen anstelle von fest

installierten Terminals nahe, um das

Bewegungsspektrum der Mitarbeitenden

zu erweitern. Gleichzeitig

stellen die besonderen Begebenheiten

in der Chemieindustrie, insbesondere

die Ex-Zonen, spezifische

Anforderungen an die eingesetzten

mobilen Geräte. Diese müssen

nicht nur robust und explosionsgeschützt

sein, sondern auch komplexe

Diagnose-Applikationen verständlich

und intuitiv abbilden können.

Nicht zuletzt müssen die passenden

Kommunikationsprotokolle

die digitale Kommunikation im Kontext

von Industrie 4.0 und Industry

of Things sicherstellen.

Komplexe Messprozesse

Wie der Einsatz passender Mobile

Devices in der Chemieindustrie die

Prozesse signifikant erleichtern kann,

zeigt sich am Beispiel eines internationalen

Herstellers von Acrylprodukten.

Seine Mitarbeitenden

konnten sich keinen Reim auf eine

wiederholt auftretende Anomalie

machen: Ein Messgerät, das

den von einem Reagenzbehälter

aus gehenden Durchfluss messen

sollte, gab trotz vorhandenen Durchflusses

regelmäßig einen Nullwert

aus. Die interne Ursachenforschung

lieferte keine befriedigende Erklärung

für diesen Messfehler. Umso

brisanter war die Situation vor dem

Hintergrund, dass ein gemessener

Durchfluss von Null automatische

Sicherheitsvorkehrungen auslöst.

Diese stoppen entscheidende Prozesse

in der Produktion und erzeugen

aufgrund der Produktivitätseinbußen

im Zusammenhang mit dem

Anlagenstillstand hohe Kosten.

Um die Messanomalie schnellstmöglich

zu beheben und die Prozessunterbrechungen

abzustellen,

wandte sich das Chemieunternehmen

zur Unterstützung

der Diagnose an die Messspezialisten

von Endress+Hauser. Das

Unternehmen ist ein weltweit führender

Anbieter von Messgeräten,

Dienstleistungen und Lösungen für

die industrielle Verfahrenstechnik

und bietet komplette Lösungen für

Durchfluss, Füllstand, Druck, Analyse,

Temperatur, Datenerfassung

und digitale Kommunikation.

Plant Asset Management

Bei derartigen Außeneinsätzen

dient den Ingenieuren von

Endress+Hauser das Konfigurator-

Tablet Field Xpert SMT70 als zuverlässiger

Begleiter für das mobile

Plant Asset Management und die

Verwaltung von Feldgeräten. Als

mobile Workstation versetzt es

die Spezialisten in die Lage, sich

für Konfigurations- und Diagnoseprozesse

frei auf dem Fertigungsgelände

zu bewegen – dank des

explosionsgeschützten Designs

ist auch die Arbeit in Ex-Zonen

problemlos möglich. Das robuste

Tablet unterstützt die eigens entwickelte

Heartbeat Technology, die

Endress+Hauser zur Messung von

Druck, Durchfluss, Füllstand sowie

für unterschiedliche Diagnose-Applikationen

einsetzt. Das cloudbasierte

IIoT-Ökosystem Netilion, das gemäß

NAMUR Open Architecture aufgesetzt

ist, strukturiert die Messdaten

und macht sie in der Cloud zugänglich.

Die Daten sind dabei auch via

REST API sowie OPC-UA-Kommunikationsprotokolle

zugänglich. Der

Anwender bleibt Owner der Daten

und kann User für den Datenzugriff

autorisieren.

Auch im vorliegenden Fall konnte

die Kombination aus Heartbeat Technology

und Netilion für Aufschluss

sorgen. Als Fehlerursache stellte

sich ein defektes Kabel heraus –

eine Störung, die sich innerhalb

von Minuten beheben ließ.

• ECOM Instruments GmbH

sales@ecom-ex.com

www.ecom-ex.com

36 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


IPCs/Embedded Systeme

Mini – BOX-PC

Die Fa. INCOstartec hat ihre

Mini -BOX-PC Familie „INCObee„

mit dem super kleinen BOX-

PC INCObee-LC erweitert. Das

System eignet sich als Daten Logger,

Edge Computer/Device, Gateway,

Converter Serial/CAN

nach Ethernet/Cloud, Mesh-,

LoRa- Gateways, Cloud PC,

Telematic und zum Einsatz

für IIoT/IoT Lösungen. Das

Herzstück bildet ein Cortex-

A7 Dual Core 2x 1GHz Prozessor

mit Coprozessor Einheit

VFP. Die optionale Speichergröße

kann als DDR3L

Arbeitsspeicher 1 o. 2GB und

als eMMC 8-64GB betragen.

Durch einen internen µSD-

Card Slot kann das System

zusätzlicher mit Flashspeicher

erweitert werden.

Dieser Mini- Box-PC hat

zwei Ethernet Controller, um

zwei getrennte Netzwerke zu

bedienen. Für lokale Anbindung

stehen dem Anwender

ein AUX Anschluss als

D-SUB 9Pin mit den Schnittstellen

1x RS232, 1x RS485 (Modbus),

1x CAN- BUS zu Verfügung.

Eine weitere Schnittstelle ist ein

USB OtG Port. Die Versorgung

erfolgt über einen DC- Stecker

im Weiteingangsbereich von 9

bis 24 V. Darüber hinaus hat das

System in der Standard-Ausrüstung

zwei Doppel- LED´s und

einen Taster, die vom Anwender

über PGI/O benutzt werden können.

Die INCObee-LC mini- BOX-

PC kann aufgerüstet werden mit

einem RF Modul für GPRS, LTE-

Cat4 / LTEM1 / LTENB / GPS u.a.

Weitere Module können auch kundenspezifisch

erstellt werden.

Durch sein Aluminium Gehäuse

eignet sich die INCObee-LC auch

für rauhen Umgebungseinsatz.

Zusätzliche Montagemöglichkeiten

gibt es für Wandbefestigung oder

DIN Schienen- in liegender oder

stehender Form.

• Incostartec GmbH

www.incostartec.com

Hier arbeiten Entwicklung und Kunde Hand in Hand

Die InoNet Computer GmbH ist Entwickler

und Hersteller von robusten Industrie-PCs,

spezialisiert auf die technischen und logistischen

Anforderungen ihrer Kunden. Seit über 20

Jahren arbeitet das hauseigene Entwicklerteam

der InoNet an robusten Computing Lösungen

und bietet als kompetenter Partner vollständig

kundenspezifische Neuentwicklungen sowie

Standardsysteme mit individuell abrufbaren

Modifikationen an. Anpassungen reichen von

Schnittstellenmodifikationen über individuelles

Gehäuse design und eigens entwickelten

Kühllösungen bis zur kundenspezifischen

Verpackung. Dank starkem Fokus auf Entwicklung

und eigener Fertigung in der ESD-Schutzzone am

Unternehmenssitz in Taufkirchen bei München,

ist InoNet in der Lage, passgenaue Lösungen für

jeweilige Kundenapplikationen anzubieten. InoNet

begleitet die Kunden in jeder Projektphase. Dabei

agiert das Unternehmen als kritisch hinterfragender

Partner mit Machbarkeitsstudien bei der Suche

nach der optimalen Lösung und ist auch nach der

Auslieferung kompetenter Servicepartner. Qualität

ist Dreh- und Angelpunkt des Handelns. Dabei wird

sowohl die einwandfreie, langjährige Funktion der

InoNet-Produkte durch umfangreiche Burn-in-Tests

als auch eine hohe Kundenzufriedenheit durch

kontinuierliche Prozessverbesserung sichergestellt.

Zum InoNet-Portfolio gehören flexibel modifizierbare

19“ Rackmount PCs, kompakte und leistungsstarke

Embedded-Systeme, High Performance Server

(HPC) für KI-Anwendungen sowie Panel PCs und

Displays in allen Größen. Lösungen im Bereich der

industriellen Kommunikation für Edge Computing

runden das Portfolio von InoNet ab. Somit finden

sich InoNet Industrie-PCs überall dort, wo Systeme

unter höchsten Anforderungen an Leistung

und Belastbarkeit im Dauereinsatz sind – zur

Steuerung von Maschinen und Automatisierung

in der Fertigung, Medizintechnik, industrielle

Bildverarbeitung oder Automotive beim Einsatz

im Fahrzeug. Durch dieses breite Portfolio liefert

InoNet die passende Computing-Lösung an jeder

Stelle im IIoT-Ökosystem.

®

InoNet Computer GmbH • Wettersteinstr. 18 • 82024 Taufkirchen

Tel.: 089/666096-0 • Fax: 089/666096-100 • info@inonet.com • www.inonet.com

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

37


IPCs/Embedded Systeme

Robuster Industrie-Tablet-PC in XL

Der M133K hat mit 33,8 cm (13,3 Zoll) Diagonale das größte Multi-

Touch-Display. Die Helligkeit von 350 cd/m² und das dynamische

Kontrastverhältnis von 800:1 sorgt für brillante Darstellungen, die auch bei

Sonnenlicht gut ablesbar sind

TL Electronic GmbH

www.tl-electronic.de

Anforderungen:

Der neue M133K hat den größten

Full-HD-Monitor der Rugged Tablet-

PC der M-Serie von TL Electronic.

Der Industrie-PC lässt sich flexibel

einsetzen: Im Automotive- und Outdoor-Bereich,

in Kühl häusern oder

Klimakammern bis hin zur Festmontage

am Roboter. Für die verschiedenen

Anwendungsgebiete ist der

leistungsstarke IPC rundum nach

IP65 geschützt sowie schock-,

vibrations- und sturzresistent nach

MIL-STD-810G. Ebenso kann man

das brillante, 33,8 cm (13,3 Zoll)

robust

langzeitverfügbar

Echtzeit kompakt

24/7

GPU

leistungsstark

NVMe

lüfterlos

große projiziert-kapazitive Multi-

Touch-Display (PCAP) entsprechend

der Bedienart Finger, Handschuh,

Stift oder Regen flexibel einstellen.

Konfigurierbare

Funktionstasten

Als weitere visuelle Features punkten

an der Gerätefront die frei konfigurierbaren

Funktionstasten und

die Front-Kamera. An der Rückseite

gibt es einen praktischen

Tragegriff und eine Rückkamera.

Der leistungsstarke Core-i5-Prozessor

der Kaby-Lake-Generation

mit 2x 2,5 GHz Taktrate macht den

handlichen Rechner zu einem echten

Allrounder. Dazu zählen auch

die zahlreichen Schnittstellen hinter

IP65-dichten Klappen. Hinter

diesen befinden sich u. a. HDMI

für den Anschluss externer Monitore,

drei USB 2.0 zwei USB 3.0

und RS232.

Über den SD-Card-Slot kann man

den internen Speicher erweitern

und über die RJ45 Netzwerkschnittstelle

für Gigabit Ethernet lässt sich

z. B. das Image-File auf spielen. Auf

Wunsch integriert TL Electronic Barcode-,

RFID- und SmartCard-Leser.

Zusätzlich lassen sich 4G/5G Karten

nachrüsten.

Umfassendes Zubehör

Das umfassende Zubehör unterstreicht

den modularen Charakter

und rundet das Konzept der mobilen

Bedien- und Datenerfassungsgeräte

ab. Anwender erhalten auf

Wunsch Ladestationen, Fahrzeug-,

Trage- und Montagehilfen. Auch kundenspezifische

Anpassungen der

Tablet-PCs ermöglicht der Industrial-IT-Anbieter,

z. B. spezielle Busschnittstellen

sowie Lenkradhalterung

und Dockingstation zur Fahrzeugdiagnose.

Serienmäßig ausgestattet

mit Windows XP Embedded

sind die robusten Handhelds

von TL Electronic

kompatibel zu gängiger

Anwendersoftware. ◄

Die robusten Industrie-

Tablet-PCs überzeugen

auch hinsichtlich

Ergonomie z. B. mit

dem ausklappbaren

Tragegriff, der sich

auch zum Aufstellen

nutzen lässt

Anforderungen planbar umgesetzt www.inonet.com | +49 (0)89 / 666 096-0

38 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


IPCs/Embedded Systeme

Ultrarobustes Tablet mit vielen technischen

Highlights

neben USB und HDMI vor allem der

Er weiterungsslot. Über diesen können

auch RS232- oder LAN-Ports

realisiert werden.

Umfangreiches Zubehör

Dank umfangreichem Zubehör

kann das ImaraTab Rugged Tablet

an die Bedürfnisse eines jeden Nutzers

angepasst werden. Von Schreibtisch-Docks,

über Vesa-Halterungen

bis hin zu Handschlaufen, gibt es

viele Möglichkeiten, das ImaraTab

zu erweitern und beispielsweise als

Staplerterminal einzusetzen.

Highlights:

Stoßfest, IP-geschützt und leistungsstark

– das ImaraTab Rugged

Industrietablet vereint die wichtigsten

Eigenschaften von industriellen

Tablets mit einem durchdachten

Design. Dies ermöglicht nicht nur

einen außergewöhnlichen Bedienkomfort,

sondern sorgt zudem dafür,

dass das ImaraTab zum unverzichtbaren

Begleiter im rauen Umfeld wird.

Zu den Highlights des Rugged

Tablets gehört unter anderem das

gestochen scharfe Display mit High

Definition-Auflösung und eindrucksvoller

Farbdarstellung. Sie haben die

Wahl zwischen einer 7“- und einer

10“-Variante, die beide mit einem

kapazitiven Touchscreen ausgestattet

sind. So lassen sich auch

Multitouch-Gesten einfach realisieren.

Umgeben ist das robuste Display

von einem Aluminium-Magnesium

Gehäuse mit integriertem Stoßschutz

und einer front-, sowie rückseitigen

Kamera. Für die effiziente

Bedienung stehen dem Benutzer

frei programmierbare Tasten an der

Seite des Geräts zur Verfügung.

Dadurch können eigene Schnellfunktionen

festgelegt und wichtige

Aktionen mit einem einzigen Tastendruck

umgesetzt werden.

ICO Innovative Computer GmbH

www.ico.de

Ununterbrochene

Stromversorgung

Eine durchgehende Stromversorgung

ist dank Hot-Swap Akkus kein

Problem. Im laufenden Betrieb können

die für alle Modelle baugleichen

4050-mAh-Akkus gewechselt

werden, ohne das Gerät ausschalten

zu müssen. Arbeitsfortschritte

gehen so nicht verloren und Datenverluste

werden verhindert. Das 10“

ImaraTab Rugged Tablet fasst sogar

gleich zwei solcher leistungsstarken

Akkus. Zum Allwetter-Tablet wird das

Imara Tab durch den enormen Temperaturbereich

von -22 bis 55 °C und

der IP67- bzw. IP68-Zertifizierung

bei der 7“-Variante. Egal ob Staub,

Regen oder Schnee – mit dem Imara-

Tab haben sie stets ein zuverlässiges

Industrie-Tablet zur Verfügung.

Technische Highlights

Auch technisch ist das ImaraTab

Industrietablet ein echtes Highlight.

Als Betriebssystem kommt Windows

10 zum Einsatz. Für die ausgezeichnete

Performance sorgt in

der 10-Plus-Variante des ImaraTabs

ein Intel Core i5-7300U Prozessor

mit 2,60 GHz. Dieser wird unterstützt

von 8 GB RAM und 512 GB

internem Speicher. Ist eine solche

Leistungsstärke nicht erforderlich,

bietet ICO mit dem ImaraTab 10

auch eine energieeffizientere Variante,

die mit einem Intel Pentium

N4200 1,1-GHz-Prozessor, 4 GB

RAM und 128 GB internem Speicher

daherkommt. Das ImaraTab 7 hat

neben einem Intel Celeron N3350

1,1-GHz-Prozessor, 4 GB RAM und

64 GB internen Speicher zudem

standardmäßig 4G und GNSS. Für

hervorragende Konnektivität sorgt

• Bis zu 8 GB RAM und 512 GB SSD

• WLAN, Bluetooth, NFC, GPS, 4G

• Back-, Front-Kamera

• IP67- bzw. IP68-Schutz

• Je nach Modell mit bis zu 2x 4050

Li-Ion Akkus

• Optionale Features ◄

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

39


IPCs/Embedded Systeme

Digitale IOs direkt auf dem Mainboard

EFCO IPCs übernehmen SPS-Funktionen

EFCO Electronics GmbH

sales@efcotec.de

www.efcotec.de

IPCs haben

ihre unbestrittenen Vorteile -

tun sich in aller Regel aber schwer

damit, einfache Steuerungsaufgaben

zu übernehmen. Nicht so die

Eagle-Eyes-Familie von EFCO. Diese

dauer betriebsfesten und langzeitverfügbaren

Industrierechner sind standardmäßig

mit 16 digitalen, galvanisch

getrennten IOs ausgestattet.

Gegen Überspannung und Kurzschlüsse

geschützt und mit bis zu

100 mA belastbar, eigenen sich diese

optimal dafür, Aufgaben einer Kleinsteuerung

zu übernehmen oder “exotische”

Schnittstellen zu emulieren.

Industrie-PCs sind ideale Werkzeuge

für Robotik, industrielle

Automation, Bildverarbeitung und

Machine Vision, Datenbanken, autonomes

Fahren, Prüfstände oder

andere Applikationen, welche komplexe

Algorithmik erfordern. Ärgerlich

nur, wenn parallel zum leistungsfähigen

Industrie-PC zusätzlich noch

eine kleine SPS erforderlich wird,

etwa um eine Ablaufsteuerung zu

realisieren, eine Gerät über “alte”

Schnittstellen anzusprechen oder

per Hardware-Handshake potenzialfrei

mit einer Bestandsmaschine zu

kommunizieren.

Eagle-Eyes-Familie auch zur

Steuerung

Genau aus diesem Grund hat EFCO

die Rechner seiner Eagle-Eyes-

Familie mit 16 digitalen, programmierbaren,

galvanisch getrennten

IOs ausgestattet, welche

an allen Steuerspannungs-Ebenen

zwischen 5 und 48 V DC direkt

betrieben werden können. Jeder Ausgang

ist mit maximal 100 mA belastbar

und kann bis 400 kHz getaktet

werden. Die maximale Schaltverzögerung

beträgt 15 µs. Auch bezüglich

Überspannungsfestigkeit stehen

die von EFCO als General Purpose-IO

bezeichneten Schnittstellen

industriellen Kleinsteuerungen

in nichts nach: Gemäß UL 1577 verkraften

die Eingänge bis zu 2.500 V

für 60 Sekunden.

IO einfach programmieren

Jeder der 16 IOs lässt sich individuell

als Ein- oder Ausgang definieren.

EFCO legt dazu alle Informationen

offen und liefert - neben Treibern

für Windows und Linux - ein Demo-

Tool einschließlich dessen Source-

Code mit. Über das API bzw. die mitgelieferte

Windows-Bibliothek, welche

sich in alle gängigen Programmiersprachen

wie C# oder Python

einbinden lässt, dürften Programmierer

keine Schwierigkeiten haben,

die IOs in ihre Algorithmen einzubinden.

Ähnlich unkompliziert gestaltet

sich auch der direkte Zugriff auf

das kleine Display der Eagle-Eyes-

Rechner, um darauf z. B. das Kundenlogo

anzuzeigen, oder auch relevante

Service-Informationen bereit

zu stellen, wie etwa den aktuellen

Stromverbrauch der einzelnen PoE-

Schnittstellen.

Emulation von

Schnittstellen

Eine weitere wichtige Applikation

der 16 digitalen IOs der EFCO-IPCs

ist die Emulation von Schnittstellen,

welche hardwareseitig nicht (mehr)

unterstützt werden. Beispiele dafür

sind die parallele LPT-Schnittstelle

nach IEEE 1284, eine in der Industrie

häufig genutzte bidirektionale

Kommunikationsmöglichkeit, welche

erst Ende der 1990er Jahre

durch USB überflüssig wurde. Zahllose

Geräte der Laborgeräte-Industrie

lassen sich bis heute über den

GPIB-Bus (IEEE 488 bzw. IEC 625)

ansprechen. Diese Schnittstelle ist

in modernen PCs ebenfalls nicht

mehr zu finden.

Selbst die kleineren EFCO-IPCs -

wie etwa der SmartSL U7 – verfügen

über 16 digitalen IOs. Aus Platzgründen

entfallen dort allerdings Optokoppler

wie Pegelwandler. Die mit

bis zu 50 mA belastbaren IOs erwarten

ein 5-V-TTL-Signal. Der Schutz

gegen ESD übertrifft die Anforderungen

nach JSED 22. Die galvanische

Trennung sowie die Umsetzung

auf die applikationsspezifische

Steuerspannungs-Ebene übernehmen

preisgünstige, handelsübliche

Konverter. ◄

40 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Open-frame Panel-PC mit 7 Watt

IPCs/Embedded Systeme

compmall GmbH

info@compmall.de

www.compmall.de

compmall hat Open-frame Panel-

PCs mit 7 und 9 Zoll neu im Sortiment.

Die Modelle VOX-070 und VOX-090

eignen sich zum frontseitigen Einbau

in Schaltschränke, Maschinen

und Anlagen in den Bereichen

POS/Kiosk, Logistik, Transportwesen

und Industrieautomation.

Das rahmenlose Design ermöglicht

die plane Integration in die Anlage

und den direkten Zugriff

auf alle E/A-Funktionen.

Beide Modelle sind lüfterlos.

Das Modell VOX-070

mit 7-Zoll-Display mit resistivem

Touch bietet eine

Auflösung von 800 x 480

Pixel. Kern des Panel-PCs

ist ein Vortex86EX2-SoC,

das mit 600 MHz taktet, und

mit einer Slave-CPU mit

400 MHz ergänzt werden

kann. Das SoC gehört zu

einer neuen Generation von

Zweikern-CPUs, die Masterund

Slave-Kerne nutzt, um

gleichzeitig zwei verschiedene

BIOS und Betriebssysteme

auszuführen. Bereits integriert

sind wahlweise 1 oder 2 GB

DDR3 RAM. Bemerkenswert ist der

Energieverbrauch, der bei 7 Watt

liegt. Der Panel-PC ist im Bereich

von 0 °C bis 50 °C einsetzbar, optional

auch zwischen -30 °C und 80 °C,

womit ein Einsatz im Außenbereich

möglich ist. An Schnittstellen bietet

der VOX-070 USB 2.0, 8-bit GPIO,

RS-232 und RS-232/485 und außerdem

CAN. Für die Netzwerkanbindung

steht 10/100 Mbps Ethernet

zur Verfügung. Erweitern lässt sich

der Panel-PC über Mini-PCIe. Das

Modell VOX-090 mit 9-Zoll-Display

mit resistivem Touch hat eine Auflösung

von 1024 x 600 Pixel und ist

wahlweise mit einer Vortex86DX2-

CPU mit 800 MHz bestückt oder

einer Vortex86DX3-CPU mit 1 GHz.

Der DDR3-Arbeitsspeicher bietet

die Optionen 512 MB, 1 GB oder

2 GB. Das Modell VOX-090 verfügt

über diese Schnittstellen: LAN, GbE

LAN, USB 2.0, VGA, 16-bit GPIO,

RS-232/485, Printer, MIC-in und Lineout.

Erweitern lässt sich der Panel-

PC über einen PC/104-Slot. Betriebsbereit

ist der Panel-PC im Bereich

zwischen 0 °C und 50 °C, optional

zwischen -20 °C und 60 °C. Der

Energieverbrauch liegt bei 20 Watt.

Die Modelle VOX-070 und VOX-090

sind kompatibel mit Windows Embedded

Standard 7 und Standard

2009, außerdem Linux, POS Ready,

QNX, FreeBSD und DOS. ◄

Leistungsstarker Industrie-PC mit Linux-Betriebssystem

Perfekt für reine Motion- und

komplexe CNC-Anwendungen:

Hochautomatisierte Anwendungen

brauchen ein zuverlässiges Gehirn.

Der lüfterlose Industrie-PC C6 E22

im Buchformat von KEB Automation

ist speziell für den Einsatz in

Motion Control Anwendungen konzipiert.

Mit Linux-Betriebssystem

und den CONTROL Runtime Varianten

BASIC/PRO/ADVANCED eignet

er sich am besten für Motion-

Anwendungen mit Echtzeitanforderungen

im mittleren Leistungsbereich.

Darüber hinaus unterstützt

das System spezielle Anwendungsbereiche,

wie die auf ISG basierende

CNC High-End Solution, mit

konfigurierbaren Funktionserweiterungen.

Die Multicore-CPU ist

optimal konfiguriert, um Steuerungsaufgaben

und anderen Prozessen

die erforderlichen Ressourcen

zur Verfügung zu stellen. Die

Virtualisierungstechnologie Docker

erleichtert hierbei wesentlich die

Integration von Software, da sie

Anwendungen in eine transportierbare

Form verpackt. Diese können

dadurch schnell und einfach

auf der Steuerung genutzt werden.

Eine integrierte Micro-USV

in Verbindung mit unabhängigen

Massenspeichern für das Linux

Betriebssystem, Laufzeitumgebungen,

nichtflüchtige Daten und

Benutzeranwendungen machen

den C6 E22 zu einem robusten

und zuverlässigen System.

• KEB Automation KG

www.keb.de

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

41


Automatisierung

Automatisierung in der Holzverarbeitung

Wie man als Mittelständler die Produktion immer auf aktuellem Stand hält

Bild 1a,b,c: In der Holzverarbeitung arbeiten viele Maschinen Hand in Hand. Hier die Hobel-Anlage Gesamtansicht (a), Detailansicht (b), Steuerung (c)

© Mocopinus

Autorin:

Dipl.-Betriebsw. (FH) Evelyn

Landgraf, Marketing

Rösberg Engineering GmbH

www.roesberg.com

www.livedok.com

„Schuster, bleib bei deinen Leisten“,

sagt man, um Menschen aufzufordern,

sich auf ihre Kernkompetenzen

zu konzentrieren. Wer heute

aber ein Produkt fertigt, muss in der

Regel sehr viel mehr Fähigkeiten

mitbringen als umfangreiches Wissen

über das hergestellte Produkt

allein. Will man in einem Hochlohnland

wie Deutschland wettbewerbsfähig

bleiben, führt oft kein Weg an

der Automatisierung vorbei. Damit

sind dann jedoch von Herstellern

Kompetenzen gefordert, die weit

über ihre eigentlichen Fähigkeiten

hinausgehen. Da ist es wertvoll,

wenn man zuverlässige Partner

hat, zu denen man Aufgabenstellungen

– zum Beispiel rund um

die Elektro- und Automatisierungstechnik

– auslagern und sich selbst

auf seine Kernkompetenzen konzentrieren

kann.

Holz ist ein Baustoff, der nicht

zuletzt wegen seiner ausgezeichneten

Umweltbilanz sowie ästhetischen

und technischen Eigenschaften

zunehmend im Trend ist.

Die Mocopinus GmbH &Co. KG bietet

seit 1865 Lösungen aus Holz für

die Außenverschalung, den Innenausbau,

Fußböden und den Garten.

Selbstverständlich setzen die

Experten für Holzverarbeitung seit

Jahrzehnten auf automatisierte Produktion.

Anlage auf neuestem Stand

Für eine hohe Produktqualität und

zuverlässige Fertigungsprozesse

muss eine Produktion konsequent

auf aktuellem Stand gehalten werden.

Am Karlsruher Werk – dem größeren

der beiden deutschen Mocopinus-Werke

– ist dafür die hausinterne

Instandhaltungsabteilung

zuständig. Sie entscheidet, welche

neue Anlagen angeschafft oder welche

bewährten Anlagenteile durch

Retrofit angepasst werden sollen.

Bei Fragen rund um Elektro- und

Steuerungstechnik wenden sich

die Holzexperten an Rösberg. Die

wiederum haben sich auf Automatisierungstechnik

spezialisiert, vorzugsweise

für große Prozesstechnikprojekte

auf der ganzen Welt. In

diesem Fall zeigen die Automatisierungsexperten

aber, dass sie auch

klassische Industrieanlagen verstehen.

Und die reise-erprobten Mitarbeiter

sind dankbar, einen Kunden

quasi direkt vor der Haustür

betreuen zu können.

Neukauf oder Retrofit?

In der Holzverarbeitung arbeiten

viele Maschinen Hand in Hand.

Oft werden in solchen Produktionen

nicht alle Anlagenteile zum

gleichen Zeitpunkt angeschafft,

sondern passend zum wachsenden

Produktportfolio sukzessive

ergänzt (Bild 1a-c). Generell sind

die Maschinen aus mechanischer

Sicht sehr robust und extrem langlebig,

während Sensorik, Aktorik

und auch Steuerungen über die

Zeit in die Jahre kommen und ausgetauscht

werden müssen. Oft stellt

sich dann die Frage: Soll eine komplett

neue Maschine angeschafft

werden oder ist ein Retrofit sinnvoller?

Zwar bringt die Anschaffung

neuer (Teil-)Anlagen neue Produktionsmöglichkeiten,

das erkauft man

sich aber mit längeren Stillstandszeiten

bzw. Produktionsflächen, die

während der Inbetriebnahme einer

neuen Maschine oft über Monate

nicht produktiv genutzt werden. Es

muss also genau abgewogen werden,

was in der jeweiligen Situation

die sinnvollste Lösung ist. Um das

zu entscheiden, braucht es nicht nur

Kompetenz in Sachen Holzverarbeitung,

sondern auch bei der Automatisierungstechnik.

David Kopf (Bild 2) E&I Specialist

bei Rösberg erläutert: „Wir

unterstützen Mocopinus seit über

15 Jahren nicht nur bei der tech-

42 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Automatisierung

Bild 2: David Kopf E&I Specialist bei Rösberg: „Wir beraten bei der

Anschaffung neuer Maschinen, unterstützen aber auch bei Retrofits. Unsere

Kernkompetenz sind Planung und Umsetzung elektrotechnischer und

automatisierungstechnischer Aufgaben.“ © Rösberg

nischen Umsetzung neuer Projekte,

sondern stehen auch mit Rat und

Tat zur Seite, z. B. wenn die Frage

Retrofit oder Neuanschaffung zu

klären ist. Es geht dabei nicht nur

um Anpassungen bei den produzierenden

Maschinen, sondern auch

um Anbauten für die Förder- und

Verpackungstechnik.“ In der Vergangenheit

haben die Automatisierungsexperten

beim Anbinden neuer

Anlagen unterstützt sowie für einige

Retrofits die Elektro- und Automatisierungstechnik

geplant und umgesetzt.

Dazu gehört beispielsweise

auch das Übertragen von vorhandenem

Programmcode auf neue

Steuerungen. Retrofit bei älteren

Produktionsanlagen heißt aber oft

nicht nur Austausch der Steuerungstechnik,

sondern auch Überarbeitung

und Ergänzung des Sicherheitskonzepts,

da viele langlebige Produktionsanlagen

noch aus einer Zeit vor

der Maschinen richtlinie stammen.

Die Automatisierungsexperten beraten

aber auch beim Festlegen von

Anforderungsspezifikationen. Wird

beispielsweise eine neue Anlage

bestellt, helfen sie beim Erstellen

des Lastenhefts und später beim

Prüfen des Angebots aus elektrotechnischer

und automatisierungstechnischer

Sicht: Sind alle notwendigen

Schnittstellen vorhanden? Wo

ist die Anlage überdimensioniert?

Thierry Roehrig (Bild 3) ist Werkstattleiter

bei Mocopinus und zuständig

für die Instandhaltung im elektrischen

Bereich der Produktionsanlagen.

Er erzählt: „Vor über 15 Jahren

haben wir noch ganz viel selbst

gemacht. Aber da sich die Elektro-

und Steuerungstechnik kontinuierlich

weiterentwickelt hat, sind wir mit

der Zeit mit unseren Kompetenzen

an Grenzen gestoßen, gerade auch,

was die Programmierung der Steuerungen

anging. Wir haben einen

Partner in der Nähe gesucht und

Rösberg gefunden. Seither haben

wir in vielen Projekten zusammengearbeitet.“

Herausforderungen in der

Holzindustrie

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

Schwerpunktmäßig ist Rösberg

in der Prozesstechnik zu Hause.

„Da geht es in der Regel um Automatisierungsprozesse

für Flüssigkeiten

oder Gase“ sagt Kopf.

„Ventile müssen angesteuert und

Durchflüsse überwacht werden.

Ganz anders sieht es in der Holzindustrie

aus.“ In der Holzverarbeitung

hat man mit klassischem

Stückgut zu tun, das transportiert,

in verschiedenen Schritten bearbeitet

und abschließend verpackt werden

muss. Vorlauf und Geschwindigkeiten

überwachen, Produkte

auf Anwesenheit kontrollieren und

Längen messen sind hier einige der

typischen Auf gaben. Dabei gibt es

vielerlei Herausforderungen wie

zum Beispiel: Holz als Naturprodukt

unterliegt Schwankungen, das

führt auch bei optimaler Verarbeitung

unter anderem zu Wölbungen

oder Rissen. Die Qualitätskontrolle

lässt sich in vielen Fällen nur sehr

aufwendig automatisieren. Daher

setzt die Holzindustrie in der Qualitätssicherung

oft nach wie vor auf

den Menschen. Ein reibungsloses

und sicheres Zusammenspiel zwischen

Mensch und Maschine ist

dann natürlich wichtig. Eine weitere

Herausforderung bildet der

Holzstaub, der Sensorik und Aktorik

belastet. Sensoren werden deshalb

zum Beispiel meist in Kombination

mit Druckluftdüsen zur Reinigung

verbaut. Auch die gewachsenen

Softwarestrukturen sind eine

Herausforderung. Oft wurden Programme

über die Jahre weiterentwickelt

und an neue Anforderungen

angepasst. Vorhandenen Code auf

neue Steuerungen so zu übertragen,

dass die Anlage anschließend wieder

reibungslos läuft, ist ebenfalls

anspruchsvoll. Gleichzeitig ist auch

in der holzverarbeitenden Industrie

der Trend zu kleinen Losgrößen zu

beobachten. Am Karlsruher Mocopinus-Werk

wird ab circa 50 Stück

Holz pro Charge gewechselt, das

sind dann nicht selten zwei bis vier

Wechsel am Tag. Daher muss Softund

Hardware leicht umzustellen

und zu konfigurieren sein. Kopf

resümiert: „Zwar sind die Anforderung

an die Automatisierungstechnik

im Maschinenbau andere als in

der Prozesstechnik, aber die Erfahrungen

aus beiden Branchen bereichern

sich gegenseitig.“

Flexibilität und Vertrauen

Generell ist den Automatisierungsexperten

wichtig, flexibel auf

die Anfragen ihrer Kunden reagieren

zu können. Durch die örtliche

Nähe und die jahrelang gewachsene

Zusammenarbeit werden kleinere

Aufträge bei Mocopinus quasi auf

Zuruf erledigt. Größere Projekte sind

natürlich umfangreich geplant, wie

beispielsweise der aktuelle Retrofit

einer Hobelmaschine. Wie in vielen

Bereichen steht auch bei den Holzverarbeitern

die Produktion nur zu

genau terminierten Zeiten still. Die

gilt es dann für Erneuerungen zu

nutzen. So ist die Planung für den

Retrofit momentan in vollem Gange,

damit er dann zum Jahreswechsel

in die Tat umgesetzt werden kann.

Ziel des Projektes ist, die Verfügbarkeit

der Hobelmaschine auch

in Zukunft sicherzustellen und sie

sicherheitstechnisch auf den aktuellen

Stand zu bringen. Rösberg programmiert

deshalb die sicherheitsgerichtete

Steuerung und sorgt für

die Integration in die bestehende

Anlage. Auch die Inbetriebnahme

der Steuerung wird dann Aufgabe

der Automatisierungsexperten sein.

Roehrig resümiert: „Rösberg unterstützt

uns sehr professionell. Dank

strukturierter Dokumentation waren

alle Empfehlungen verständlich und

gut nachvollziehbar. Solche Kooperationen

werden wir künftig noch viel

öfter nutzen, denn die Anschaffung

und Integration von Neuanlagen wird

heute immer komplexer, einerseits

auf steuerungstechnischer Seite,

andererseits aber auch in Bezug

auf die Sicherheitstechnik. Da sind

wir dankbar, eine bewährte Zusammenarbeit

mit einem kompetenten

Partner zu haben.“ ◄

Bild 3: Thierry Roehrig, Werkstattleiter bei Mocopinus: „Anlagen werden

heute aus elektrotechnischer und automatisierungstechnischer Sicht immer

komplexer. Wir sind daher froh, mit Rösberg einen kompetenten Partner zu

haben, dessen Unterstützung wir bei der Anlagenbetreuung und Planung

neuer Projekte in Anspruch nehmen können.“ © Mocopinus

43


Messen/Steuern/Regeln

Energieerfassung 4.0

Leistungsmessumformer mit BUS-Anbindung ermöglichen das Auslesen zahlreicher Parameter und Messwerte

aus der Ferne. Außerdem ermöglicht ein universelles Bedienmodul die Konfiguration und Überwachung vieler

Geräte.

Die neuen Messumformer der Reihen AD-LU 320 GVD, AD-LU 325 GVD,

AD-LU 620 GVF und AD-LU 625 G VF sind speziell für die Energie- und

Leistungsmessung ausgelegt

Die frei skalierbaren Geräte eignen sich optimal für die Einbindung in

Energiemanagementsysteme; zur Messung hoher Spannungen oder Ströme

lassen sich jederzeit externe Wandler vorschalten

Halle 7A, Stand 131

Adamczewski Elektronische

Messtechnik GmbH

www.adamczewski.com

Eine detaillierte und valide Datengrundlage

über den eigenen Stromverbrauch

sowie die unkomplizierte

Vernetzung der Messtechnik sind

für die moderne Industrie essentiell,

um unnötige Kosten durch Spitzenlasten

und Stand- oder Ausfallzeiten

zu vermeiden. Insbesondere

Leistungsmessumformer stellen

hier einen wichtigen Baustein dar.

Jedoch ist der Nachteil vieler Messumformer

die aufwendige Anpassung

der Parameter, denn sobald

die Geräte einmal verbaut und konfiguriert

sind, können sie in der Regel

erst wieder durch einen Laptop und

die passende Software neu eingestellt

oder überprüft werden. Deshalb

bietet die Adamczewski Elektronische

Messtechnik GmbH nun

neue Messumformer speziell für

die Energie- und Leistungsmesstechnik

an. Mit diesen lassen sich

der Energieverbrauch, aber auch

Spannungsschwankungen, Blindoder

Scheinleistung und andere

Messwerte zur detaillierten Verbrauchsbilanzierung

unkompliziert

erfassen. Die neuen Basisgeräte

sind zudem mit dem praktischen

Bedien- und Anzeigegerät Vario-

Connect kombinierbar: Das kompakte

und flexible Modul lässt sich

problemlos aufstecken. Über den

integrierten BUS-Anschluss können

Daten zum Beispiel an Leitstellen,

Computer oder eine SPS übertragen

sowie die Fernkalibrierung

durchgeführt werden. Im Rahmen

der Messe SPS stellt Adamczewski

die neuen Messumformer und das

Bediendisplay VarioConnect vor.

Effiziente Energienutzung

und Vernetzung

Zwei Schlagworte werden zukünftige

Produktionsabläufe entscheidend

prägen: effiziente Energienutzung

und Vernetzung. Je genauer die

eigene Energiebilanz der Prozesse

erfasst werden kann, desto besser

können gewerbliche und industrielle

Energieverbraucher mit der bereitgestellten

Energie haushalten und

Spitzenlasten vermeiden. „Diese zu

verhindern, ist für die Kostenkalkulation

vieler Betriebe enorm wichtig,

da sie andernfalls unnötig für

die bereitgestellte und nicht unbedingt

verbrauchte Energie bezahlen

müssen“; erklärt Moritz Alt,

Geschäftsführer der Adamczewski

GmbH. „Bereits eine einmalige

Überschreitung der Spitzenlastgrenze

kann hohe Energiekosten

verursachen.“ Umso wichtiger ist es,

sämtliche Verbraucher in den eigenen

Produktionsstätten aufeinander

abzustimmen, sodass es zu einer

möglichst effizienten Nutzung der

verfügbaren Leistung kommt. Dies

kann nur auf Grundlage umfangreicher

Messdaten gelingen.

Nachteil: Anzeige nicht

sichtbar

Viele für die Erfassung eingesetzte

Messumformer haben in

den meisten Fällen aber einen entscheidenden

Nachteil: „Die Schaltschrankgeräte

werden eingebaut,

parametriert und der Schrank wieder

geschlossen“, so Alt. „Kommt

es zu einer Fehlermeldung, ist dies

von außen nicht ersichtlich, da die

Messumformer in der Regel nicht

mit einem Bedien-Display ausgestattet

sind. Stattdessen ist hierfür

meist der Anschluss eines PC,

Laptop oder die Zuhilfenahme eines

Messgerätes nötig.“ Das gleiche gilt

für den Fall, dass es an der Anlage

zu Veränderungen kommt, sei es im

Prozessablauf oder an den Stromabnehmern

selbst, was wiederum

auch in den Einstellungen der Messgeräte

berücksichtigt werden muss.

Neue Messumformer als

Lösung

Abhilfe schafft die Adamczewski

GmbH hier mit ihren neuen Messumformern

der Reihen

- AD-LU 320 GVD

44 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Messen/Steuern/Regeln

Das Bedienmodul VarioConnect verfügt über einen integrierten BUS-

Anschluss an der gut zugänglichen Unterseite des Bediendisplays

Neben den neuen Leistungsmessumformern ist VarioConnect auch mit

sämtlichen Messumformern der Bauart GVD von Adamczewski kompatibel

– also auch mit Trennverstärkern, Temperaturmessumformern und

Grenzwertschaltern

- AD-LU 325 GVD

- AD-LU 620 GVF

- AD-LU 625 G VF

Die Geräte sind speziell für die

Energie- und Leistungsmessung

ausgelegt. Indem der individuelle

Energiebedarf aller Verbraucher

erfasst wird, können hohe Lastgänge

erkannt und der gleichzeitige Betrieb

energieintensiver Lasten vermieden

werden. Das wiederum senkt die

Spitzenlast und damit die Energiekosten

erheblich, weil der Versorger

weniger Leistungsreserve zur

Verfügung stellen muss, die potenziell

genutzt werden kann. Um den

Ansprüchen der Industrie 4.0 gerecht

zu werden, lassen sich alle Geräte

mit dem Bedienmodul VarioConnect

unkompliziert BUS-fähig machen,

sodass der Datenabruf sowie das

Aufschalten auf die Geräte auch aus

der Ferne erfolgen können.

Verbesserte Datengrundlage

dank frei konfigurierbarer

Parameter

Die digitalen Leistungsmesser

erfassen alle wichtigen Größen eines

Wechsel- oder Drehstromnetzes

(Strom, Spannung, Energie, Oberschwingungsanteile,

Phasenwinkel,

Wirk-, Blind- und Schein leistung,

etc.), wobei die Messwerte auf zwei

frei skalierbare Analogausgänge,

Relaisausgänge oder Impulsausgänge

umgesetzt werden können.

Die Geräte eignen sich somit optimal

für die Einbindung in Energiemanagementsysteme;

zur Messung

hoher Spannungen oder Ströme lassen

sich jederzeit externe Wandler

vorschalten. Dem Einsatzort der

Geräte sind dabei kaum Grenzen

gesetzt, da ihre kompakte Bauweise

und die hohe Leistungsfähigkeit bei

gleichzeitig niedrigem Energieverbrauch

eine Verwendung in fast

jeder Anwendung erlauben. Dabei

können die Geräte direkt vor Ort

oder via Fernzugriff über ein Display-

und Bedienmodul programmiert

werden. „Die freie Kalibrierung

und die breite Messvielfalt

steigern die Qualität der Datengrundlage

für das eigene Energiemanagement“,

so Alt.

Abnehmbares Bedien- und

Anzeigemodul

Wie bereits zahlreiche andere Produkte

des Messgeräteherstellers –

darunter Trennverstärker, Temperaturmessumformer

und Grenzwertschalter

– können auch die neuen

Messumformer für die Energie- und

Leistungsmessung mit dem abnehmbaren

Bedien- und Anzeigemodul

VarioConnect kombiniert werden.

Durch einfaches Hot-Plugging

beziehungsweise Auf stecken auf das

Basisgerät ermöglicht das Modul mit

Kleinstmaßen von 20 x 86 x 14 mm

eine aufwandsarme On-Time-Messung.

Das Basisgerät wird nach dem

Montieren automatisch erkannt, ausgelesen

und die entsprechenden

Messwerte werden angezeigt. „Für

die Verbraucher ergibt sich ein weiterer

Kostenvorteil: Sie können nur

ein einziges Modul erwerben, das

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

sie dann flexibel für alle Messgeräte

nutzen können“, führt Alt aus.

Teurere Messgeräte mit integrierter

Anzeige- und Bedien einheit werden

dadurch überflüssig, es genügt

ein Modul, um zahlreiche Geräte zu

konfigurieren und zu überwachen.

Durch das Prinzip des „Data-Transfer“

kann außerdem der einmal angepasste

Parametersatz in der Bedieneinheit

gespeichert und ohne großen

Aufwand auf eine weitere Messeinheit

übertragen werden. Damit entfällt

das aufwändige Konfigurieren

von einzelnen Geräten, wenn darauf

die gleichen Parameter eingestellt

werden sollen.

VarioConnect erlaubt

die Kalibrierung und

Überwachung aus der Ferne

Die große Stärke des Vario-

Connect-Moduls ist die integrierte

RS485-Feldbus-Schnittstelle an

der gut zugänglichen Unterseite des

Bedien displays. Diese Anbindung

bringt nicht nur Vorteile in der Visualisierung

der Ergebnisse, sondern

ermöglicht auch eine stärkere Vernetzung

aller Messgeräte beispielsweise

in großen Versorgungsnetzen.

„Oftmals fallen bei den Messungen

sehr viele verschiedene Größen pro

Gerät an, die sich erst über eine

externe Steuerung effizient managen

lassen“, erläutert Alt. Durch die

Vernetzung per offenem und plattformunabhängigem

MODBUS-Protokoll

können die Messungen anwenderfreundlich

und unkompliziert vorgenommen

und die Parameter angepasst

werden. Dies kann etwa von

einer Leitstelle oder einer SPS aus

erfolgen. Gleichzeitig kann das Wartungspersonal

auch vor Ort am Gerät

sämtliche Anpassungen und Auslesungen

durchführen. „Mit den neuen

Messgeräten zur Verbrauchserfassung

sowie der erweiterten Kompatibilität

unserer Geräte mit dem

VarioConnect erhält der Benutzer

ein wichtiges Tool zum Management

von mehreren Messwerten auch über

einen längeren Zeitraum“, so Alt. ◄

Durch die Vernetzung per offenem und plattformunabhängigem MODBUS-

Protokoll können die Messungen anwenderfreundlich und unkompliziert

vorgenommen und die Parameter angepasst werden

45


Messen/Steuern/Regeln

Digitale Positionsanzeige einfach einbinden

Die digitale Positionsanzeige

SeGMo-Assist von Lenord+Bauer

zur geführten, teilautomatisierten

Formatverstellung lässt sich jetzt

noch einfacher in Anlagensteuerungen

einbinden. Zusätzlich zur

im Gerät integrierten CAN open-

Schnittstelle stehen über die

modulare SeGMo-Box als Gateway

die gängigen IE-Feldbusse

zur Verfügung.

Über einen separaten Netzwerkanschluss

und die integrierte

Web-Visualisierung lassen sich

die Geräte konfigurieren. Dieser

zusätzliche sichere Kanal steht für

Industrie 4.0 / Condition Monitoring

Anwendungen zur Verfügung.

Mittels Bus-Schnittstelle können

nicht nur Soll-Positionswerte vorgegeben,

sondern auch die Ist-

Positionswerte an die Steuerung

zurückgesendet werden. Damit

sind alle angeschlossenen manuellen

Verstellachsen überwachbar

und zurück verfolgbar. Erst nach

korrekter Rückmeldung gibt die

Steuerung den Start-Befehl. Ausschuss

und Beschädigungen am

Verpackungsgut werden vermieden.

Die Positionsanzeige ermöglicht

somit die Prozessüberwachung

und Qualitätssicherung.

• Lenord, Bauer & Co. GmbH

www.lenord.de

Mit neuen Drucktransmittern bereit für die Zukunft

Endress+Hauser legt die Druckmessgeräte

Cerabar und Deltabar

neu auf. Sie sind durch die hinzugefügte

Bluetooth-Schnittstelle

leichter zu bedienen und effizienter

in Schutzeinrichtungen zu warten.

Heartbeat Technology schafft

zudem die Basis für vorausschauende

Wartung und erlaubt die Verifikation

der Gerätefunktion ohne

Prozessunterbrechung. Die neuen

Cerabar und Deltabar Druckmessgeräte

sind seit dem ersten Quartal

2021 auf dem Markt.

Zukunftssicher in die

Industrie 4.0

Die NAMUR-Roadmap „Process-

Sensors 4.0“ nennt drei Schlüsselkriterien

für digitale Prozesssensoren:

Möglichkeiten zur kabellosen

Kommunikation, Sensordiagnose

sowie Bereitstellung von

Informationen über Sensor und

Prozess. Mit den optional bestellbaren

Funktionen Bluetooth und

Heartbeat Technology erfüllen die

neuen Produkt linien Cerabar und

Deltabar diese Kriterien.

Produktiver durch digital

optimierte Prozesse

Es gibt verschiedenste Gründe,

warum eine einfache Bedienung

ein wesentlicher Vorteil ist. Viele

Industrien kämpfen mit einem zunehmenden

Mangel an qualifiziertem

Personal. Hier hilft jede Vereinfachung

wie eine intuitive Bedienung

oder geführte Bedienabläufe

und jede Zeitersparnis dabei, den

Produktivitäts- und Sicherheitsanforderungen

im betrieblichen Ablauf

gerecht zu werden.

Um die praktischen Anforderungen

optimal zu erfüllen, hat

Endress+Hauser die neue Generation

der Cerabar- und Deltabar-Drucklinien

auf Einfachheit

getrimmt. So wurde beispielsweise

das Dokumentenmanagement vereinfacht,

über einen QR-Code auf

jedem Typenschild sind die Dokumente

abrufbar. Der Download von

seriennummerspezifischen Dokumenten

ist in Sekunden möglich.

Ein weiteres Beispiel für eine Vereinfachung

ist die intuitive Bedienung

mit der SmartBlue-App und

einem mobilen Endgerät der Wahl.

Die Parametrierung des Druckaufnehmers

mittels geführter Bediensequenzen

beschleunigt den Inbetriebnahmeprozess.

Zusätzliche Bluetooth-

Schnittstelle

Ermöglicht wird das durch eine

zusätzliche Bluetooth-Schnittstelle,

die Entfernungen von bis zu 25 m

überbrückt. So sind selbst schwer

erreichbare Messstellen oder solche

in Gefahrenzonen einfach zu warten.

Auch dann, wenn sie nur über

ein 4…20 mA Signal in den Prozess

eingebunden sind. Während

der Bedienung muss das Gehäuse

weder aufgeschraubt, noch mit einem

Kabel verbunden werden. Echtzeitdaten

des Drucktransmitters sind

jederzeit verfügbar.

Messstellen verifizieren

Des weiteren unterstützt Heartbeat

Technology den Wartungsmitarbeiter

dabei, seine Messstellen zu

verifizieren. Auch dies kann über die

Bluetooth-Verbindung per Knopfdruck

in der SmartBlue-App stattfinden.

Die Verifikation lässt sich

in weniger als drei Minuten durchführen.

Eine Prozessunterbrechung

ist dabei nicht erforderlich. Ein Verifikationsprotokoll

wird automatisch

erstellt und kann direkt abgespeichert

werden, ein Nachweis der Gerätekonformität

ist somit einfach möglich.

Die Grundlage der Verifizierung

ist die kontinuierliche Selbstdiagnosefunktion

der Drucktransmitter.

Sie erreicht einen Diagnosedeckungsgrad

von über 95 Prozent.

Mit diesen Informationen ist

es möglich, Anlagenrevisionen und

den Wartungsaufwand für Messgeräte

schon im Vorfeld zielgerichtet

zu planen und Stillstandzeiten

zu verringern. Heartbeat Technology

schafft den Anwendern durch

datenbasierte Einblicke in den Prozess

Spielraum für die Optimierung

ihrer Produktionsprozesse.

• Endress+Hauser (Deutschland)

GmbH+Co. KG

www.de.endress.com

46 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Vielseitige CNC-Bahnsteuerung

Messen/Steuern/Regeln

den. Weiterhin kann nun optional

eine Spindelansteuerung angeboten

werden.

Die Programmierung

erfolgt indirekt z. B. über ein Notebook

mit gängigen NC-Befehlen

(G-Code) bzw. nach DIN 66025.

Die integrierte PLC und HMI können

mittels externer Entwicklungsumgebung

kundenspezifisch angepasst

werden.

Anschlussfertige Steuerung

Föhrenbach GmbH

www.foehrenbach.com

Föhrenbach bietet zum umfangreichen

Lieferprogramm der Linearund

Rundachsen seit mehr als

30 Jahren die passende Steuerungstechnik

an. Die modulare

CNC-Bahnsteuerung Unipos 330

wurde in den letzten Monaten weiterentwickelt

und kann nun für bis zu

vier Servo-, Schritt- und direkt angetriebene

Achsen eingesetzt wer-

Neben dem 7“-Touch-Farbdisplay

können drei Tasten frei programmiert

werden. Die USB-Schnittstelle

befindet sich an der Frontseite der

Steuerung, die Netzwerkanschlüsse

und Anschlussstecker an der Rückseite.

Die Unipos 330 verfügt über

integrierte und dezentrale Ein- und

Ausgänge sowie über einen integrierten

Not-Aus SIL3. Die Steuerung

wird anschlussfertig im kompakten

Tischgehäuse geliefert, oder alternativ

auch als Einschub im 19“-Rack.

In der Unipos 330 ist ein leistungsfähiger,

lüfterloser 32-Bit-Mikrocontroller

mit 400 MHz eingebaut. Die

Fernwartung ist über einen externen

PC möglich. ◄

PLe zertifizierte Motorsteuerung

Eine Platine welche die Aufgabe

einer frequenzumrichterbasierten

Motorsteuerungen löst und dabei

noch das höchste Sicherheitslevel

PLe erfüllt? Genau diese Anforderung

hat die Firma Knestel Technologie

& Elektronik gelöst.

Die Aufgabenstellung war eine

bestehende analoge Schützmotorsteuerung,

durch eine moderne frequenzumrichterbasierte

Anwendung

zu ersetzen, die optional in

die Knestel Cloud Plattform integriert

werden kann. Die bestehende

Hardware sollte dann ebenfalls

gleich genutzt werden, um

Maschinensteuerungsfunktionen

zu integrieren. Die Herausforderung

bei diesem Projekt war das

Einhalten des höchsten Sicherheitslevels:

Performance Level e.

Durch die Erfüllung der Sicherheitsvorgaben

kann die fertige

Motorsteuerung nun in Maschinen

eingesetzt werden, welche

eine hohe Gefahr für die Verletzung

von Personen bieten. Der

Einsatz bietet sich also z. B. bei

Säge-, Press- oder Schneidemaschinen

an, die durch Personen

bedient werden.

Zwei CPUs und eine spezielle

Algorithmik, kombiniert mit Überwachungsmethoden,

realisieren

diese Anforderungen und haben

das Erreichen des höchsten Sicherheitslevels

ermöglicht. Taster, Lichtschranken,

Temperatursensoren

können direkt an der Platine angeschlossen

und ausgewertet werden.

Zur erweiterten Bedienung kommuniziert

die Maschinensteuerung

mit einem externen HMI. Zukunftsweisend

ist auch die Anbindungsoption

an einen Edge Controller

und die Knestel Cloud- Plattform.

• KNESTEL

Technologie & Elektronik

www.knestel.de

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

47


Messen/Steuern/Regeln

Der Sensor kennt den Weg

ein Edelstahl- oder NiFe-Gehäuse

mit anschließendem Komplettverguss

der Hohlräume wird ein

analoger Sensor geschaffen, der

in einem Temperaturbereich zwischen

-40 °C und +150 °C eingesetzt

werden kann.

Mit dem gleichen technischen

Know How entstehen auch induktive

Winkelaufnehmer. Ein NiFe-

Rotor wird durch zwei Spulenhälften

gedreht. Die dabei entstehenden

Induktivitätsänderungen werden

in einer integrierten oder externen

Elektronik in winkelproportionale

analoge Signale gewandelt.

Die Welle des Winkelaufnehmers

ist frei durchdrehbar. Der maximale

Messwinkel beträgt 120° (Bild 1).

Induktive Sensoren in

Kraftwerken

Bild 1

In jüngster Zeit ist der Bedarf an

Sensoren zum Erfassen von Wegen

und Winkeln stark angestiegen.- Ein

Anstieg über alle Sektoren: von der

Automatisierung über mobile Maschinen,

Wind- und Solarkraftwerke,

die Qualitätsprüfung bis hin zur

Prozessüberwachung und zu Forschung

und Entwicklung. Die optimale

Lösung für jeden Bedarfsfall

benötigt einen angepassten Sensor,

der nach den Kriterien Messbereich,

Auflösung, Genauigkeit

Bauform, Umgebung und natürlich

Kosten auszuwählen ist.

Der in allen Spielarten der industriellen

Produktion zu beobachtende

starke Anstieg des Bedarfs

an analogen Sensoren zur Weg und

Winkel messung legt einen konzentrierteren

Blick auf die Konzeption,

die Funktionsweise und die Anwendungsmöglichkeiten

dieser Art technischer

Komponenten für Messaufgaben

nahe. Zunächst soll Grundsätzliches

zum Aufbau der verschiedenen

Sensoren betrachtet werden.

drossel. Innerhalb eines Spulenkörpers

wird ein NiFe-Kern axial

bewegt. Die jeweilige Position des

Kerns bewirkt eine entsprechende

Induktivitätsverteilung in den beiden

Spulen hälften. Eine externe

oder integrierte Elektronik wandelt

die Position in ein wegproportionales,

analoges Signal um.

Diese einfache Art der absoluten

Wegerfassung bis 360 mm ermöglicht

einen robusten, zuverlässigen

Aufbau des Sensorelementes.

Durch Einbau des Spulensystems in

Ein bekanntes, wichtiges und auch

zunehmend relevantes Bewährungsfeld

für induktive Wegaufnehmer

sind Kraftwerke. Zum Beispiel verwendet

man sie zur Erfassung von

Stellungen in Hochdruck-Dampf-

Bypassventilen und Wassereinspritzventilen

an Dampfturbinen

in Kraftwerken. Hier gibt es die

Forderung, die Ventilstellung zwischen

0 % und 100 % (entspricht

4 – 20 mA Ausgangssignal) exakt

zu erfassen. Um die mechanischen

Toleranzen der Ventile auszugleichen,

müssen Anfangs- und

Endwert der Wegaufnehmer einstellbar

sein. Eine weitere Forderung:

eine einfache und zuverlässige

Montage und Justierung der

Wegaufnehmer.

Autor:

Dipl.-Ing. Bernd Jödden,

Geschäftsführender Gesellschafter

a.b.jödden gmbh

www.abjoedden.de

Induktiver kontaktloser

Wegaufnehmer

Der typische induktive, demnach

kontaktlose Wegaufnehmer basiert

auf dem Prinzip der Differential-

Bild 2

48 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Messen/Steuern/Regeln

Programmierbare induktive

Wegaufnehmer

Eben diese Forderungen erfüllen

programmierbare induktive Wegaufnehmer

mit integrierter Elektronik.

Bei ihnen wird der analoge Messwert

mit einem 16-Bit A/D-Wandler

digitalisiert und in einem Mikrocontroller

verarbeitet. Die Korrektur

der Messwerte erfolgt mit den

in einem EEPROM abgelegten

Genauigkeitsabweichungen. Die

digitale Information wird mit einem

16-Bit D/A-Wandler in normierte

Ausgangssignale 0(4) – 20 mA

oder 0 – 5(10) V umgeformt. Der

für die Anwendung benötigte

Messweg lässt sich vom Anwender

programmieren.

Der Wegaufnehmer wird auf den

gewünschten Anfangspunkt gestellt

und ein Kontakt am Stecker- oder

Kabelausgang für mindestens zwei

Sekunden mit der Betriebsspannung

verbunden. Dadurch stellt

sich das Ausgangssignal auf den

Anfangswert ein. In der gleichen

Weise definiert man den Endwert.

Die erfolgreiche Programmierung

wird durch kurzzeitigen Wechsel

des Ausgangssignals auf Mittelstellung

signalisiert - eine Technik,

mithilfe derer unterschiedliche

Messwege mit nur einem Wegaufnehmer

darstellbar sind.

Hohe Genauigkeit

Ein Wegaufnehmer mit nominal

150 mm Messweg entsprechend

0 – 10 VDC Ausgangssignal kann

Messwege von minimal 0 – 26 mm

bis maximal 0 – 160 mm in ein

0 – 10 VDC Signal umsetzen. Der

zulässige Betriebsspannungsbereich

zwischen 9 und 32 VDC, die

Bild 4

große Genauigkeit von 0,1 % und

die verschiedenen Ausgangssignale

ermöglichen den Einsatz in vielen

Bereichen.

Zusätzliche mechanische

Anbauten, wie Kugelgelenke an

Stößel und Gehäuse, Schutzrohre

oder Tasterversionen mit Rückholfedern

sind lieferbar. Der elektrische

Anschluss erfolgt wahlweise über

Stecker oder wasserdicht angegossenes

Kabel. In letztere Ausführung

wird die Schutzart IP68 (Untertauchen)

erreicht (Bild 2).

Induktive Miniaturwegsensoren

bis 20 mm Messweg

mit integrierter Elektronik

Die induktiven Wegsensoren

der Baureihe SM34 mit einem

Bild 3

Durchmesser von 10 mm und

erfassen Messwege bis 20 mm

und sind mit einer Elektronik ausgestattet.

Konkret wertet ein integrierter

Microcontroller die durch

die axiale Verschiebung eines

NiFe-Metallkernes hervorgerufene

Induktivitätsänderung aus. Die

Betriebsspannungen von 5 oder

24 VDC und der geringe Betriebsstrom

von nur typ. 3 mA ermöglichen

den Einsatz auch in mobilen

Systemen. Das wegproportionale,

analoge Ausgangssignal

von 4 – 20 mA oder 0 – 10 VDC

kann von vielen Auswerteeinheiten

direkt verarbeitet werden.

Des Weiteren sind digitale Schnittstellen

z. B. RS232 oder PWM-

Signale möglich.

Auch diese Miniatursensoren

in Schutzart IP68 können bei

extremen Umweltbedingungen

wie Ölnebel, Schlamm, Regen

und Staub eingesetzt werden und

widerstehen Schockbelastungen

bis 250g SRS sowie Vibrationsbelastungen

bis 20 g rms (Bild 3).

Neigungs-,

Beschleunigungs- und

Vibrationssensoren in fast

unbegrenzter Vielfalt

Die Messelemente werden in

kleine, robuste Metallgehäuse montiert

und vergossen. Bei einem Ausgangssignal

von 0,5 bis 4,5 VDC

eine Betriebsspannung von 5 VDC

oder 7 – 35 VDC können die Sensoren

bei Temperaturen zwischen

-40 °C und +100 °C eingesetzt

werden.

Typische Anwendungsgebiete für

diese Sensoren sind sogenannte

Tilt-Anwendungen (Neigungsgrenzwertgeber,

Nivellierung von

Maschinen, Apparaturen und Messgeräten

sowie automatische Nivellierung

von Auslegern, Baggerschaufeln,

Plattformen), Neigungs- und

Winkel messung (Neigungsmesswertgeber

für Messgeräte, Fahrzeuge,

Eisenbahnwaggons, Operationstische,

Bau- und Produktionsmaschinen),

Beschleunigungsmessungen

(Aufprallüberwachung an

Eisenbahnwaggons, Schock- und

Crash-Monitoring, Bewegungserfassung

für die Fitnessanalyse, Freifallerkennung),

Automotive Anwendungen

(ESP-Systeme, ABS-Systeme)

sowie Vibrationsmessungen

(Lagerschadenfrüherkennung, Diebstahlsicherung)

(Bild 4).

Eine schier unüberschaubare

Vielfalt also, die zum einen als

Grund für die starke Nachfrage

fixiert werden kann. Ein weiterer

Grund ist zweifellos die gestiegene

Qualität und Performance der

Sensoren, ebenso wie die ausgeprägte

Service-Orientierung ihrer

Hersteller auf dem Zuliefersektor.

Die Fähigkeit zu umfassender

Dienstleistung, gepaart mit großer

Lösungskompetenz wird von den

Zulieferern zukünftig weiter vervollkommnet.


Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

49


Messen/Steuern/Regeln

Die Herausforderungen industrieller

Temperaturmessungen meistern

Mit dezentral vernetzten I/O-Modulen der BusWorks NT Serie

Bild 1: Acromag BusWorks NT Module, links das Basismodul, daneben drei Erweiterungsmodule

© Hintergrund Industry Image by Frauke Feind from Pixabay © Alle Produktbilder: Acromag

Quelle:

Meilhaus Electronic nach einem

Applikationsbericht von Acromag

Meilhaus Electronic

www.meilhaus.de

Große Industrieanlagen stellen

fast immer ganz besondere

Anforderungen an die Mess- und

Steuer-Technik, die sich von herkömmlichen

Labor-Anwendungen

stark unterscheiden. Im Labor sind

die Distanzen meist relativ kurz

und es herrschen eher büro- oder

wohnraumtypische Umgebungsbedingungen

- sowohl was das

Klima als auch EMV-Störungen,

Vibration und Staub etc. angeht.

Alles in allem also relativ „elektronikfreundlich“.

In der Industrie

hingegen kann eine großflächige

Anlage schnell sehr große Distanzen

für die Übertragung von Messund

Steuerdaten erfordern. Hinzu

kommt häufig eine enorm große

Zahl an im Feld verteilten Messund

Steuer-Stellen, also Sensoren

und Aktoren. Und was die Umgebungsbedingungen

angeht, so

können in Werkshallen oder gar

Anlagen im Freien große Temperaturschwankungen,

Feuchtigkeit,

Staub, Vibrationen etc. sowie

EMV-Störungen zum Beispiel durch

Schaltvorgänge und Motoren auftreten.

Dafür sind die Anforderungen

an die Geschwindigkeit bei der

Messung von Temperaturen und

ähnlichen physikalischen Größen

oft geringer, da sie sich nicht „im

µs-Takt“ ändern.

Modularität mit

Anreihgehäusen

Für industrielle Anwendungen

werden gerne Module im sogenannten

„Anreihgehäuse“ verwendet,

die übersichtlich auf DIN-

Hutschiene schnappmontiert werden

können. Durch ihre Modularität

und die damit verbundenen

einfachen Methoden für Montage,

Anschluss der Spannungsversorgung

und I/O-Leitungen sowie Vernetzung

bieten sie ein hohes Maß

an Flexibilität bei Installation, Wartung,

Erweiterung und Austausch.

Die Stromversorgung wird üblicherweise

genau wie die I/O-Leitungen

über Schraub- oder Federklemmen

angeschlossen und hat einen weiten

Bereich wie zum Beispiel 9 bis

32 V. Die erforderlichen I/O-Signale

kommen von gängigen Sensoren wie

Thermoelementen, RTDs, Drucksensoren

etc. - im Prinzip also

Spannungs- oder Stromsignale im

Niedervoltbereich. Hinzu kommen

digitale Steuersignale, um Schaltvorgänge

oder Relais zu steuern,

binäre Zustände zu erfassen oder

Bitmuster auszugeben.

Der Vorteil

Der wohl wichtigste Vorteil dieses

modularen Prinzips ist, dass

die analogen Sensor-Signale mit

sehr kurzer Distanz direkt vor Ort

erfasst, angepasst und A/D-gewandelt

werden. Über die langen Distanzen

werden dann weitaus weniger

störanfällige, digitalisierte Daten

übertragen (dezentral vernetzte

„Remote-I/Os“). Für die Vernetzung

wird - neben den klassischen seriellen

Feldbussystemen - heute häufig

das Ethernet eingesetzt, wobei Protokolle

wie Modbus TCP/IP, Ethernet

IP oder Profinet zum Einsatz

kommen können. In der industriellen

Anwendung ist aus Sicherheitsgründen

zudem eine Isolation zum

Beispiel zwischen dem Netzwerk,

den I/O-Kanälen und der Versorgungsspannung

sinnvoll.

Die Herausforderung

Es sollen bis zu 500 Temperaturmessstellen

überwacht werden.

Bild 2 zeigt Ethernet für High-Density-Temperaturmessung.

Die Ausgangssituation

in einem typischen

Anwendungsbeispiel ist, dass ein

Chemiehersteller in seiner Anlage

bis zu 500 Temperaturmesspunkte

kontrollieren muss. Thermoelemente

und RTDs sind über den gesamten

Prozess verteilt. Zusätzlich werden

Druck-, Füllstands- und Durchflussmesspunkte

überwacht. Das Verlegen

und Warten von Twisted-Pair-

Leitungen an jeden einzelnen dieser

Punkte wäre sowohl anfänglich als

auch auf lange Sicht sehr kostspielig.

Außerdem bestimmt in diesem

Bespiel die Anzahl der IP-Adressen

im Netzwerk die Lizenzgebühr für

das verwendete SCADA-System.

Bei dezentralen I/O-Temperatureinheiten

mit durchschnittlich je 4

bis 6 Kanälen könnte dies ebenfalls

kostspielig werden. Aus diesem

Grund sind das Ethernet sowie

Module mit einer hohen Kanaldichte

die bevorzugte Lösung.

Temperaturmessung

mit Ethernet-I/O:

Systemanforderungen

Der Chemiehersteller in unserem

Bespiel hat ein Honeywell Experion

SCADA-System im Einsatz, welches

50 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Messen/Steuern/Regeln

Bild 2: Ethernet für High-Density-Temperaturmessung

das Modbus TCP/IP-Protokoll verwendet.

Die Remote-I/O muss demnach

ein Modbus-Server sein, der

eine Mischung aus Thermoelement-,

RTD- und anderen Signalen akzeptiert.

Zudem wird eine hohe Kanaldichte

gefordert.

Die Lösung: BusWorks NT

Bild 3: Modul Rückseite –

Anreihgehäuse für Schnappmontage

auf DIN-Hutschiene

Die erweiterbaren Remote-I/O-

Module der BusWorks NT-Serie von

Acromag (im Vertrieb der Meilhaus

Electronic GmbH) eigneten sich

hervorragend für diese Anwendung.

Bei diesen Modulen handelt

es sich um industrielle I/O-Geräte

im kompakten DIN-Anreihgehäuse

(Bild 3 und 1). Jedes Module bietet

eine bestimmte Anzahl an Ein-/

Ausgangskanälen (bis 16) für verschiedene

Signal-Typen. Darunter

DC-Strom und Spannung (singleended

oder differenziell), Thermoelemente

Typ J, K, T, E, R, S, B,

N (oder mV-Signale), RTD/Widerstand

(PT100, Cu10, 0...500 Ω)

sowie Digital-I/O und Relais/Kontaktschließer.

Mit Erweiterungsmodulen

lässt sich die Kanalzahl

mit geringem Aufwand vergrößern

auf bis zu 64 I/O-Kanäle pro Port.

Denn die Module der Serie bestehen

jeweils aus einer Basiseinheit

mit zwei Ethernet-Ports (NTE) und

diskreten I/O-Kanälen. Der Clou

dabei ist, dass bis zu drei Erweiterungsmodule

(NTX) mit den

genannten I/O-Typen zur Vergrößerung

der Kanalzahl und in beliebiger

Kombination mit dem Basismodul

verbunden werden können

(Bild 4). Ein Beispiel zur Veranschaulichung:

Die Thermoelement-Module

der BusWorks NT-

Serie haben 8 Eingangskanäle

und die RTD-Module haben 4 Eingangskanäle.

Wird also an einem

Punkt der Anlage ein Thermoelement-Basismodul

mit zwei Thermoelement-

und einem RTD-Erweiterungsmodulen

gekoppelt, stünden

zum Beispiel 24 Thermoelementkanäle

und 4 RTD-Kanäle unter

einer einzigen IP-Adresse zur Verfügung.

Der Vorteil in einem Satz:

Es ist eine hohe Kanalzahl mit flexiblen

I/O-Kombinationen und mit

einer kleinen Zahl an IP-Adressen

und Ethernet-Anschlüssen möglich.

Dabei kann das System bei Bedarf

auch nachträglich einfach erweitert

oder umkonfiguriert werden,

sollten an einer Messstelle weitere

oder andere Sensoren erforderlich

werden.

Ethernet mit Multi-Protokoll-

Unterstützung

Für den Aufbau dezentraler Mess-,

Überwachungs- oder Steuer-Netzwerke

kommunizieren die Module

über Ethernet mit Multi-Protokoll-

Unterstützung. Sie sind vorkonfiguriert

für das Modbus/TCP, Ethernet/IP

und Profinet-Protokoll (weitere

in Vorbereitung) - der Anwender

wählt einfach aus, welches verwendet

werden soll. Die BusWorks NT-

Serie verfügt über integrierte Webseiten

zur einfachen Konfiguration

und zum Testen, so dass der

Anwender keine zusätzliche Hardware

und Software benötigt. Das

Setup erfolgt mit einem beliebigen

Web-Browser. Die Module unterstützen

zudem auch die direkte „i2o“

Peer-to-Peer-Kommunikation ohne

einen Master.

Robust und

industrietauglich

Die industrielle Ausführung der

Module macht sich im robusten

Design, dem erweiterten Temperaturbereich

-40...+70 °C sowie

den umfangreichen Zulassungen

bemerkbar: Sie sind für industrielle

Umgebungen gebaut und verfügen

über Zulassungen für bis zu 20g

Schock und 4g Vibration sowie UL/

cUL Class 1; Div2; und ATEX/IECEX

Zone 2 (in Vorbereitung).

Im Beispiel des Chemiewerkes

kann also mit den Modulen der Bus-

Works NT-Serie eine Vielzahl an

Temperatur-Messpunkten in flexibler

Thermoelement- und RTD-Kombination

erfasst werden. Dabei kann die

Zahl der Ethernet-Anschlüsse und

somit der benötigten Leitungen klein

gehalten und auch die Zahl der im

Beispiel kostenverursachenden IP-

Adressen reduziert werden. Durch

ihre umfangreichen Zulassungen

und den erweiterten Temperaturbereich

steht einem Einsatz in einer

solchen Industrieumgebung nichts

im Wege. ◄

Bild 4: Basis- und Erweiterungsmodule werden einfach direkt

aneinandergesteckt; nur das Basis-Modul hat den RS45-Anschluss für das

Ethernet für die ganze Modul-Gruppe

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

51


Messen/Steuern/Regeln

Netzwerktests ebnen den Weg zur intelligenten

Fabrik

Der 5G-Mobilfunk bringt alle Voraussetzungen mit, um die intelligente Fabrik der Zukunft drahtlos zu vernetzen.

Doch damit das gelingt, sind Netzwerktests unabdingbar.

Echtzeitsteuerung aller Prozesse

aus sowie durch die Möglichkeit,

Produktionslinien schnell und flexibel

umzugestalten. Voraussetzung

dafür ist eine so umfassende

Vernetzung der Maschinen, Menschen,

Anlagen, Logistik und Produkte,

wie sie nur über Funk machbar

ist. Schnelle Funkstrecken auf

5G-Basis werden deshalb das Adergeflecht

bilden, das den komplexen

Fabrikorganismus am Leben erhält.

Da eine auch nur kurz zeitige Beeinträchtigung

des Datenflusses gravierende

Folgen – und Kosten –

nach sich ziehen kann, ist das Funknetz

mit großer Sorgfalt zu konzipieren,

einzurichten und zu überwachen.

Das geschieht in mehreren

(Test-)Phasen, die nachfolgend

erläutert werden.

Die verstärkte Nutzung von Augmented Reality ist nur ein Aspekt zukünftiger Fabriken. Menschen und Maschinen

werden in vielfältiger Weise funkvernetzt sein

Die 5G-Technologie wurde in

3GPP Release 15 standardisiert,

das die Grundlage der aktuellen

5G-Netze bildet. Vom Release 16,

das stark von der 5G Automotive

Association (5GAA) und der 5G

Alliance for Connected Industries

and Automation (5G-ACIA) beeinflusst

wird, sind weitere deutliche

Verbesserungen bei der Latenzzeit,

der Netzwerksynchronisierung und

der Integration in industrielle Ethernet-Netzwerke

zu erwarten. Damit

entwickelt sich 5G zu einer geeigneten

Technologie, um die Anforderungen

intelligenter Fabriken (Industrie

4.0) zu erfüllen. Diese zeichnen

sich durch eine daten getriebene

Die wichtigsten KPIs von

Mobilfunknetzen in der

funkvernetzten Fabrik

Eine intelligente Fabrik ist eine

kritische Umgebung, die strenge

Anforderungen an die Konnektivität

und Zuverlässigkeit der Maschinen

sowie an die Daten- und Mitarbeitersicherheit

erfüllen muss,

insbesondere wenn die Konnektivität

durch Drahtlos-Technologien

bereitgestellt wird.

Autor: Arnd Sibila

Rohde&Schwarz

www.rohde-schwarz.com

Bild 1: Die Einweg-Latenz ist die Signallaufzeit vom Sender zum Empfänger (oberes Bild), während die Umlauf-

Latenz, Round-Trip- oder Antwortzeit die Verarbeitungsdauer durch den Empfänger und die Rücklaufzeit beinhaltet

52 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Messen/Steuern/Regeln

Bild 2: Netzwerktestphasen 1 bis 4 von der Vorbereitung bis zur 24/7-Überwachung der Dienstqualität im Regelbetrieb

Ein probates Mittel zur Erhöhung

der Zuverlässigkeit ist Redundanz.

Jeder Standort in der funkvernetzten

Fabrik sollte von mindestens vier

drahtlosen Zugangspunkten aus

versorgt werden können. Ob das

gewährleistet ist, kann nur ein Test

vor Ort klären, und zwar nicht nur bei

der Erstinstallation, sondern nach

jeder Umgestaltung des Maschinenoder

Gebäude-Layouts, da bauliche

Veränderungen sich auf die Ausbreitungsbedingungen

der Funkwellen

auswirken können.

Zuverlässige Erreichbarkeit

Die zuverlässige drahtlose Erreichbarkeit

jeder Stelle ist eine notwendige,

aber noch keine hinreichende

Voraussetzung für den reibungslosen

Betrieb. Zusätzlich muss die Performance

stimmen, die sich nicht nur

nach dem erzielbaren Datendurchsatz

bemisst, sondern – in vielen

Fällen wichtiger – auch nach der

Latenzzeit, also der Zeit, die ein

Signal benötigt, um das System

zu durchlaufen. Die Latenzen bisheriger

Mobilfunktechnologien bis

hin zu 4G waren nicht kurz genug,

um den Anforderungen einer Echtzeitsteuerung

zu genügen. Dieser

Hinderungsgrund ist mit 5G entfallen,

das Latenzen von wenigen Millisekunden

ermöglicht.

Man unterscheidet zwischen

Umlauf- (Round-Trip-) und Einweg-

Latenz (Bild 1). Augmented- bzw.

Virtual-Reality-Anwendungsfälle

benötigen beispielsweise eine kurze

Umlauf-Latenzzeit, denn wenn der

Techniker mit AR/VR-Brille seinen

Kopf bewegt, muss der Bildinhalt

sehr schnell aktualisiert werden,

um die eingeblendeten Daten mit

dem Live-Bild konsistent zu halten.

Die Echtzeit-Steuerung einer nicht

autonomen Maschine erfordert hingegen

eine niedrige Einweg-Latenzzeit.

Die Steuerbefehle müssen hier

unmittelbar zur Aktion führen, etwa

der Haltebefehl an einen Roboter.

Die fünf Phasen des

Netzwerktests

Wie die Fabrikplanung als Ganzes

folgt auch die Implementierung eines

Funknetzes einem Phasen modell.

Dieses beinhaltet einen fünfstufigen

Testplan. Bild 2 zeigt die ersten vier

Stufen, die verifizieren sollen, dass

das Netz die strengen Zuverlässigkeits-

und Performance-Anforderungen

erfüllt.

Phase 1: Vorbereitung der

Einführung

Bild 3: Die Umgebung des funkvernetzten Werks muss periodisch auf

Störaussendungen hin untersucht werden, die unter Umständen von der

eigenen Installation ausgehen

In manchen Ländern, so in

Deutschland, sind 5G-Frequenzen für

Campus- bzw. private Netze reserviert,

deren Nutzung von Fabrikbetreibern

beantragt werden kann. Auch

die Errichtung und der Betrieb des

Netzes sind dann privat zu organisieren,

werden in der Regel aber an

Dienstleister ausgelagert. In Ländern

ohne dedizierte Campus-Frequenzen

führt der Weg zur Fabrikvernetzung

über die Buchung von

Ressourcen bei einem der großen

Netzbetreiber, der sein Basisstationsnetz

um die Fabrik herum verdichten

oder zusätzliche Basisstationen

in der Fabrik installieren wird,

um den Anforderungen gerecht zu

werden.

Soll das Netz auf Basis eines

Campus-Frequenzbands aufge-

Bild 4: Mit dem auf TWAMP basierenden Interaktivitäts-Test (Two Way Active Measurement Protocol) lässt sich nicht

nur die Laufzeit (Latenz) zwischen zwei IP-Knoten präzise ermitteln, sondern auch andere Performance-KPIs wie

Paketverluste

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

53


Messen/Steuern/Regeln

baut werden, ist zunächst festzustellen,

ob das Spektrum frei von

Interferenzen ist. Die Erfahrung

zeigt, dass das für neu zugewiesenes,

bisher unbewirtschaftetes

Spektrum nicht vorausgesetzt werden

kann. Bei den fälligen Messungen

kommen Netzwerkscanner

(R&S TSMx6), Handheld-Spektrumanalysatoren

(R&S FPH/FSH)

oder tragbare Funkmessempfänger

(R&S-MNT100, R&S-PR200)

zum Einsatz.

Phase 2: Abnahmeprüfung

vor Ort

In der zweiten Phase wird der

Betrieb der neu aufgestellten Basisstationen

getestet und validiert. Das

umfasst einfache Funktionstests

wie Download/Upload-Tests und

Umlauf-Latenz-Messungen, ferner

HF-Spektrumanalysen over the air

(OTA) sowie die Decodierung der

Signale zur Verifizierung von PCI-,

SSB- und SIB-Informationen für 5Gund

LTE-Ankersignale.

Die Signaldecodierung hilft

außerdem bei der Fehlersuche bei

bestimmten Parametern im Falle

von Problemen oder unerwarteten

Ergebnissen.

Auch für diesen Aufgabenkreis

hält das Rohde&Schwarz-Produktportfolio

die passenden Messgeräte

bereit. Für die Funktionstests

(DL, UL, Ping/TWAMP) bietet sich

QualiPoc Android an, eine Smartphone-basierte

Messsoftware, die

die Mobilfunkversorgung aus der

Nutzerperspektive bewertet. Für

OTA-Spektrummessungen empfiehlt

sich der Handheld-Spektrumanalysator

R&S FPH (SpectrumRider),

während die 5G Site Testing Solution

R&S 5G STS ein umfassendes

mobilfunktechnisches Lagebild

liefert, mit dem etwaige Schwachstellen

und Problemfelder schnell

aufgedeckt werden können.

Phase 3: Abdeckungs- und

Leistungstest

Jetzt folgt die Probe aufs Exempel.

Es gilt sicherzustellen, dass das

Netz im gesamten Werkbereich die

geforderten Leistungsdaten erbringt.

Mit Netzwerk-Scannern

(R&S TSMx6) misst man flächendeckend

über das ganze Fabrikareal,

wie viele verschiedene Netzwerk-

Zugangspunkte mit gutem Empfangssignalpegel

(RSRP) und guter

Qualität (SINR) an jedem Ort empfangen

werden können. Wie oben

schon erwähnt, ist eine mindestens

vierfache Redundanz wünschenswert.

QualiPoc Android kann die Echtzeitfähigkeit

der Verbindung testen,

indem es das emulierte Verkehrsverhalten,

die Latenzmessung und die

Übertragungsqualität in einem einzigen

Interaktivitätstest kombiniert.

Mit der Echtzeit-Optimierungssoftware

R&S SmartONE lassen

sich die Messergebnisse unmittelbar

visualisieren und Problembereiche

gezielt verbessern.

Phase 4: Überwachung der

Dienstqualität

Die Messungen der Phase 4 sind

in Fabriken notwendig, in denen das

Funknetz eine kritische Infrastruktur

darstellt, deren Dysfunktion einen

hohen Verlust an Rentabilität und

Produktivität bedeuten würde. Der

Fabrikeigner wird deshalb ein eng

toleriertes Service Level Agreement

(SLA) mit seinem Netzbetreiber

abschließen – und kontrollieren

wollen, ob es auch eingehalten

wird. Zu diesem Zweck verteilt

man speziell zugeschnittene HF-

Sonden überall in der Fabrik und

in den AGVs (Automated Guided

Vehicles) und AMRs (Automatic

Mobile Robots). Sie messen regelmäßig

die Verbindungsqualität inklusive

der Latenzzeit an jeder Position

und melden die Ergebnisse an

die Überwachungszentrale, wo sie

auf einem Echtzeit-Dashboard visualisiert

werden. Eine tiefer gehende

Offline-Datenanalyse bieten Tools

wie SmartAnalytics. Die Software

identifiziert Trends und Anomalien

mit Methoden des maschinellen

Lernens und weist rechtzeitig auf

Fehlentwicklungen hin, sodass präventiv

Verbesserungsmaßnahmen

ergriffen werden können, bevor der

Fehler fall tatsächlich eintritt.

Phase 5: Überprüfung

der vorgeschrie benen

Verträglichkeit mit der

Außenwelt

Mit eingeschwungener Phase 4 ist

der Aufbauprozess abgeschlossen

und das Netz operativ. Als Letztes

bleibt sicherzustellen, dass es die

Lizenzbedingungen für private Netzwerke

einhält, die insbesondere fordern,

dass Lecksignale außerhalb

des vorgesehenen Abdeckungsbereichs

unter den festgelegten Limits

Bild 5: Interaktivitäts-Score für verschiedene Anwendungsklassen. Die

S-förmige Kurve über der Latenzzeit durchläuft ein Band von Qualitätszonen,

deren Lage und Breite von Anwendung zu Anwendung variiert

bleiben. Schließlich sollen potenzielle

Nachbarn, die das gleiche

oder ein benachbartes Frequenzband

nutzen, nicht gestört werden.

Den Nachweis hat der Fabrikeigentümer

zu führen, der sich zu diesem

Zweck einer Walk-Test-Lösung wie

dem R&S Freerider 4 oder einem an

einer Drohne montierten Netzwerk-

Scanner bedient (Bild 3).

Fazit

Die Umwandlung heutiger Fabriken

in intelligente Fabriken wird in einigen

54 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Messen/Steuern/Regeln

Branchen schon bald zu einer kommerziellen

Notwendigkeit. Traditionell

organisierte Betriebe werden

mit den Flexibilitäts- und Kostenvorteilen

der neuen Fabrikgeneration

nur noch schwer konkurrieren

können. Einer ihrer Merkmale

ist die vollständige Vernetzung der

Betriebsmittel über latenzarmen

(5G-)Funk. Errichtung und Betrieb

dieser Netze sind mit der passenden

messtechnischen Begleitung kein

Hexenwerk.

Exkurs: Ein neues

Verfahren zur Messung der

Netzwerk-Performance

Die Sicherstellung einer flächendeckend

hohen Netzwerk-Performance

ist für Fabrikfunknetze

essenziell. Latenz und Datendurchsatz

müssen an allen Stellen des

Ab deckungsbereichs die Mindestanforderungen

erfüllen. Ein neues in

der Smartphone-basierten Quali-

Poc-Android-Software implementiertes

Verfahren macht entsprechende

Messungen einfach und

verlässlich.

Latenzzeiten werden traditionell

über Ping-Echos gemessen.

Ping ist ein Bestandteil des Internet

Control Message Protocol

(ICMP), das zum Austausch von

Diagnose- und Fehlermeldungen

in Rechner netzen dient. Ping hat

aber inhärente Nachteile, wenn es

um die Genauigkeit geht, was sich

insbesondere bei den niedrigen

Latenzen auswirkt, wie sie für ein

5G-Fabriknetz gefordert sind. Für

präzise Messungen ist es ungeeignet.

Ein besseres Verfahren basiert

auf dem Protokoll TWAMP (Two Way

Active Measurement Protocol), das

von der Internet Engineering Task

Force spezifiziert wurde, um die

Ende-zu-Ende-Performance zwischen

zwei Knoten eines IP-Netzwerks

zu messen. Was TWAMP

in einer Messapplikation leistet,

hängt stark von seiner Implementierung

ab. Die Rohde&Schwarz-

Lösung als Bestandteil der Quali-

Poc-Android-Mess-Software bildet

aus mehreren Metriken einen

aussagefähigen Gesamt-Score.

Das Verfahren ist in dieser Form

neu und wurde zur Standardisierung

vorgeschlagen.

Das QualiPoc-Smartphone sendet

über das UDP-Transportprotokoll

einen Strom von applikationsspezifischen

Datenpaketen, die ein

realistisches Verkehrsprofil emulieren,

an einen TWAMP-fähigen

Server (TWAMP-Reflektor), der ihn

umgehend zurückschickt (Bild 4).

Aus den reflektierten Daten ermittelt

die QualiPoc-Software die

Umlauf-Latenz, deren Variationsspanne

(minimaler und maximaler

Messwert) sowie die Paketfehlerrate

und verknüpft diese drei KPIs

zu einem Interaktivitäts-Score. Dieser

repräsentiert ein skalierbares

QoE-Modell, das auf verschiedene

Anwendungsklassen zugeschnitten

werden kann. Bild 5 zeigt

den Score-Verlauf für beispielhafte

Anwendungsfälle.

Die Software ist also nicht nur

für Versorgungsmessungen in

der Fläche interessant, sondern

für jede Echtzeitanwendung über

Funk. Passende Profile werden

zusammen mit der einschlägigen

Industrie erarbeitet. ◄

Neues Hydraulikkonzept – neues Sicherheitskonzept

Innovationen und neue Konzepte

für Antriebssysteme im

Bereich der Abkantpressen erfordern

auch neue Sicherheitskonzepte

und somit Anpassungen gegenüber

den herkömmlichen Konzepten.

So auch am Beispiel des

ePrAX Systems der Firma HAWE

(ehemals Hoerbiger). Zusammen

mit dem renommierten Abkantpressen-Hersteller

Accurpress

America, Inc. erarbeitete Fiessler

Elektronik ein Sicherheitskonzept

für dieses neue Antriebssystem.

Dieses wurde sowohl für

die kompakte Sicherheitssteuerung

FPSC als auch für die neue

modulare Sicherheitssteuerung

FMSC umgesetzt und geprüft.

Vor allem die neue FMSC unterstützt

durch ihre freie Programmierbarkeit

als auch schnellen

Zykluszeiten die Adaptierung an

vorgegebene Antriebskonzepte.

Zusammen mit dem Know-How

von Fiessler Elektronik und dem

jeweiligen Maschinenhersteller

können so effiziente und technisch

hochwertige Lösungen für

Abkantpressen erarbeitet werden.

In Kombination mit dem neuen

EtherCAT-Modul konnte der

genannte Hersteller auch die Diagnose-

und Meldungsinformationen

wesentlich verbessern. Somit werden

geringere Stillstandszeiten, effizientere

Bedienung der Maschine

als auch Entlastung des After-Sales

Support erreicht.

Dank der offenen Systemkonzeption

der FMSC Sicherheitssteuerung

lassen sich auch weitere

Anforderungen einfach, flexibel

und schnell umsetzen.

• Fiessler Elektronik

GmbH & Co. KG

www.fiessler.de

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

55


Messen/Steuern/Regeln

IoT und SPS als Systemverbund

Bild 1: Viele Steuerungsanwendungen in der Gebäudeautomatisierung haben sich trotz des Internets der Dinge

kaum verändert. Ein einzelner Sensor erzeugt nach wie vor die Führungsgröße. Störgrößen werden überhaupt

nicht berücksichtigt. Die Steuergröße wird lediglich nach einem in der Steuerungssoftware abgelegten Regelwerk

beeinflusst. Schutzmaßnahmen gegen Cyberangriffe sucht man vergeblich, weil die Betreiber davon ausgehen, dass

wegen der nicht vorhanden Internetanbindung ja auch nichts passieren kann

Autor:

Klaus-Dieter Walter, CEO

SSV Software Systems GmbH

www.ssv-embedded.de

Um eine speicherprogrammierbare

Steuerung (SPS) in die IoT-

Welt mitzunehmen, muss man sie

nicht unbedingt mit der Cloud verbinden.

Sehr viel sinnvoller ist es,

die Führungsgröße der SPS-Anwendung

durch IoT-Sensorik zu erzeugen.

Dadurch entsteht ein intelligentes

System, das sich an seine

Umgebung anpasst.

Die Problematik

Das Internet der Dinge hat zu einer

bisher einzigartigen Vielfalt an preiswerten

Halbleitersensoren geführt,

mit welchen sich Messdaten erzeugen

lassen, die vor nicht allzu langer

Zeit nur mit teurem Laboraufbauten

möglich waren. Im Konsumerbereich

sind dadurch beispielsweise

Anwendungen entstanden, die vorher

nur dem Militär oder ähnlichen

Spezialbereichen möglich waren.

Eine Smartwatch mit GPS- und

Beschleunigungssensor, die darüber

hinaus auch die Vitaldaten, wie

Blutdruck und Herzfrequenz des Trägers

messen kann, wäre ein Beispiel.

IR-Sensoren messen zweidimensionale

Objekttemperaturen

aus der Ferne. Mit Ultraschallsensoren

lassen sich sowohl beliebige

Füllstände messen, als auch

die Personen in einem Raum zählen.

Bildsensoren erkennen Objekte

und sogar Gesichter, Radarsensoren

erfassen einen 3D-Raum

und ermöglichen Gestensteuerungen,

usw.

Sensorfusionsdaten

Manche IoT-Anwendungen benutzen

sogar eine Vielzahl unterschiedlicher

Sensoren, um ihre Aufgaben

zu erfüllen. Die Sensorenanzahl ist

in diesem Anwendungssegment der

Gegenentwurf zu den Big-Data-

Konzepten in der Business-IT. Mit

anderen Worten: Sensorfusionsdaten

ermöglichen im Internet der

Dinge überhaupt erst den Einblick

in komplexe Zusammenhänge. Sie

sind auch ein wichtiger Funktionsblock

für völlig neue Anwendungen,

beispielsweise autonome Systeme.

An einem Anwendungsbereich sind

diese IoT-Sensorinnovationen bisher

nahezu spurlos vorbeige zogen:

den SPS-basierten Steuerungsanwendungen

in der Automatisierungstechnik.

Steuerungen werden zwar

inzwischen durch IoT-Connectivity-

Gateways ergänzt, um die zur Verfügung

stehenden Daten durch Edgeund

Cloud-Applikationen weiterzuverarbeiten.

Ein solcher IoT-Retrofit

ändert aber nichts daran, dass

die eigentliche SPS-Software nach

wie vor ohne IoT-Sensorik auskommen

muss.

Grundkonzept einer

Steuerungsanwendung

Schaut man sich beispielsweise

das Grundkonzept einer typischen

Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik-

Steuerung (also ein sogenanntes

LüKK-System) an, gewinnt man den

Eindruck, es hier mit dem Gegenentwurf

zum Internet der Dinge zu

tun zu haben: es wird vielfach versucht

mit einem einzigen Sensor

zurecht zu kommen.

Die meisten LüKK-Anlagen sind

zunächst einmal einfache Steuerungsanwendungen

gemäß Lehrbuch

mit einer Regel- bzw. Steuergröße

x, einer Führungsgröße w,

der Stellgröße y, sowie möglichen

Störgrößen z. Das Ziel einer diesem

Grundkonzept folgenden simplen

Heizungssteuerung in einer Wohnung

ist die Raumtemperatur innerhalb

eines bestimmten Bereichs

zu halten, welchen die Bewohner

insgesamt als angenehm empfinden

und der Gebäude- und Anlagenschäden

durch extreme Temperaturen

verhindert (z. B. Frost).

Die Raumtemperatur ist in diesem

Fall die Steuergröße, also die

Ausgangsvariable der Steuerstrecke.

Als Führungsgröße wird die

jeweilige Außentemperatur vor Ort

genutzt, die von der Steuereinrichtung

mit einem Sensor (Außenfühler)

gemessen wird. Zur Beeinflussung

der Steuerstrecke kann die

Steuereinrichtung beispielsweise

über die Stellgröße eine elektrische

Heizspirale ein- und ausschalten

sowie die Lüftergeschwindigkeit

beeinflussen. Bei einer hohen

Außentemperatur sind nur relativ

wenig Heizzyklen und eine geringe

Lüfter geschwindigkeit pro Zeiteinheit

erforderlich. Eine sinkende Außentemperatur

wird durch die Steigerung

der Zyklenzahl und die Einschaltdauer

der Heizspirale sowie

eine erhöhte Lüftergeschwindigkeit

ausgeglichen. Mögliche Störgrößen

könnten in diesem Beispiel geöffnete

Fenster sowie ein Lagerschaden

am Lüfter sein. Der Zusammenhang

zwischen Führungsgröße

und Stell- bzw. Regelgröße ist als

Heizkurve in der Steuerungssoftware

abgelegt. Insofern ist prinzipiell

auch nur ein einziger Sensor

erforderlich.

56 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Messen/Steuern/Regeln

Bild 2: Die Führungsgröße einer SPS lässt sich auch durch einen virtuellen Sensor erzeugen, der unter Zuhilfenahme

von IoT-Funktionsbausteinen aufgebaut wird. In einer Fusions- und Analysefunktion werden verschiedene

Sensordaten und externe Datenquellen (z. B. eine Wetterberichtsabfrage im Internet) zusammengeführt und

ausgewertet. Dadurch entsteht eine aufgabenbezogene Zielgröße, die sich als erweiterte Führungsgröße in einer

Steuerungsanwendung verwenden lässt

Intelligenz-Upgrade durch

IoT-Sensorik

Das zuvor beschriebene Steuerungskonzept

hat üblicherweise

keinerlei intelligentes Anlagenverhalten

zur Folge. Aber wenn es

draußen kalt ist und keine gravierenden

Störgrößen vorliegen, wird

die vorgestellte Heizung den Raum

auf angenehme Innentemperaturen

erwärmen. Ob überhaupt jemand zu

Hause ist spielt dabei keine Rolle.

Das gesamte Anlagenverhalten

lässt sich grundlegend ändern,

wenn die Führungsgröße der Steuerung

nicht durch einen einfachen

Außenfühler, sondern durch einen

an die Aufgabenstellung angepassten

virtuellen Sensor erzeugt

wird, der mit IoT-Technik aufgebaut

wurde. Ein virtueller Sensor ist ein

softwarebasierter Sensor (Softsensor),

der eine ausgangsseitige Zielgröße

durch Verknüpfung geeigneter

Datenquellen nachbildet. Mit anderen

Worten: die jeweilige Zielgröße

wird nicht direkt aus realen Messwerten

gewonnen, sondern mit Hilfe

von Algorithmen berechnet.

Eingangsseitig lassen sich verschiedene

Sensorelemente, aber

auch per Netzwerkschnittstellen

erreichbare Datenquellen (externe

Datenbanken, Cloud-Services usw.)

in einen virtuellen Sensor einbinden.

Datenquellen

Für die hier vorgestellte LüKK-Steuerung

könnte man folgende Datenquellen

in die Zielgröße eines virtuellen

Sensors einbeziehen:

• Wetterbericht: Die für den Steuerungsbetrieb

erforderliche Außentemperatur

wird nicht mehr direkt

gemessen, sondern per Internet

über das Application Programming

Interface (API) eines Online-

Wetterberichts für den jeweiligen

Standort abgefragt.

• Ist-Wert: Der tatsächliche Wert

der Steuergröße, also die aktuelle

Raumtemperatur, wird über einen

einfachen Funksensor gemessen.

Die Steuerung kann sehr viel

genauer auf Störgrößen reagieren.

• Fenstersensor: Das Öffnen eines

Fensters zum Lüften des Wohnraums

wird erkannt und von einem

Funksensor weiter gemeldet.

• Anwesenheitssensor: Es wird

ermittelt, ob sich überhaupt eine

Person in der Wohnung befindet.

Dafür können z. B. ein Ultraschallsensor

oder der Standort

einer Smartphone-App verwendet

werden.

• Tag/Nacht-Betrieb: Für die Steuergröße

lassen sich zwei unterschiedliche

Zielbereiche definieren,

wenn eine Steuerung

zwischen Tag und Nacht unterscheiden

kann.

• Condition Monitoring: Tritt während

der Anlagenlebensdauer z. B.

am Lüfter ein Lagerschaden auf,

so kann man die daraus resultierende

Unwucht erkennen und eine

Störung anzeigen.

Die Zielgröße eines virtuellen

Sensors kann als (erweiterte) Führungsgröße

für eine Steuerung dienen.

Man erkennt, dass sich durch

das Einbeziehen der Umgebungsdaten,

wie zum Beispiel Fensterzustand,

Anwesenheit, usw. die

Anlageneffizienz verbessern wird,

CO 2 -Emmisionen reduziert werden

und dass sich insgesamt Betriebskosteneinsparungen

ergeben dürften.

Das integrierte Condition Monitoring

erhöht darüber hinaus die

Anlagenzulässigkeit.

Viele Daten plus Machine

Learning

Bild 2 visualisiert das Funktionsprinzip

eines virtuellen Sensors,

der einer LüKK-Steuerung

Bild 3: Sender (Sensor) und Empfänger (Steuerung) haben einen geheimen Schlüssel k. Mit Hilfe dieses Schlüssels

wird für die Sensordaten x vor dem Versand an die Steuerung eine Prüfsumme m als Message Authentication Code

(MAC) errechnet, die zusammen mit x an den Empfänger geschickt wird. Der Empfänger kann für die erhaltenen

Daten eine eigene Prüfsumme errechnen und mit der empfangenen Prüfsumme vergleichen, um die Integrität und

Authentizität der Sensordaten zu überprüfen

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

57


Messen/Steuern/Regeln

eine erweitere Führungsgröße liefert:

verschiedene Eingangsdatenquellen

sind mit einer Fusions- und

Analyse funktion (FuAf) verbunden.

Dort werden die einzelnen Daten

zusammengeführt und beispielsweise

mit Hilfe von Supervised-

Machine-Learning-Algorithmen

(also per überwachtem maschinellen

Lernen) bearbeitet, um die

jeweilige Zielgröße zu erzeugen. Für

die FuAf wird eine externe Kommunikationsschnittstelle

benötigt, die

sich in IP-Netzwerke (LAN, Wi-Fi,

Mobilfunk) einbinden lässt. Sie ermöglicht

zum einen den Zugriff auf

externe Datenquellen, wie einem

Wetterbericht-Service-API und

zum anderen den Download und

ggf. erforderlichen Remote Updates

des Machine-Learning-Modells.

Condition Monitoring

Für den Condition-Monitoring-Teil

der Aufgabenstellung eignet sich

besonders ein kapazitiver MEMS-

Inertialsensor. „MEMS“ steht für

„Mikro-Elektromechanisches System.

Gemeint sind damit kleine

Halbleitersensoren, die mit einem

speziellen Herstellungsverfahren

angefertigt werden und beispielsweise

kleinste Lage- und Beschleunigungsänderungen

erkennen können.

Dafür wird auf einem Siliziumchip

ein mikroskopisch kleines Feder-

Masse-System realisiert. Durch eine

Beschleunigungsänderung wird die

Miniaturmasse für wenige Mikrometer

ausgelenkt und dadurch eine

messbare Kapazitätsveränderung

verursacht, aus der letztendlich

der Ausgangsmesswert des Sensors

entsteht. Damit lässt sich ein

Lagerschaden des Lüfters frühzeitig

diagnostizieren.

IoT-Security beachten

Wenn man sich mit der IoT-Fähigkeit

einer Steuerung auseinandersetzt,

darf auf keinen Fall die Security

auf der Agenda fehlen. Bisher

ist dieser Themenbereich praktisch

spurlos an der SPS-Welt vorbeigezogen.

Den meisten Steuerungen

fehlen die elementaren kryptographischen

Primitiven, wie Blockchiffren,

Hashfunktionen, Stromchiffren und

sichere Zufallszahlengeneratoren.

Daher ist schon das Grundkonzept

mit Führungsgröße, Steuereinrichtung

und Steuerstrecke hochgradig

gefährdet das Ziel eines Cyberangriffs

zu werden. Es ist z. B. relativ einfach

die Messdatenübertragung zwischen

Sensoren und SPS anzugreifen und

eine LüKK-Anlage zu manipulieren.

Insofern gehört zu einer IoT-Sensorik

auch geeignete Sicherheitsfunktionen,

die Sensordaten mit einem

Message Authentication Code (MAC)

absichern (siehe Bild 3). ◄

Neue ME-Messkartenserie – die neue Generation der TLL-Digital-I/O

Die Meilhaus Electronic

GmbH hat ihr ME-Messkartenspektrum

erweitert.

Die neue Generation

der TLL-Digital-I/O heißt

ME-5310 und ersetzt die

Modelle der bekannten ME-

Karten-Familie ME-1000.

Dabei kommt eine modernisierte,

verbesserte Architektur

mit neustem FPGA

zum Einsatz sowie die aktuellen

Bus-Plattformen PCI-

Express und PXI-Express

(in Vorbereitung). Die Karten

sind zu den Vorgänger-

Modellen voll kompatibel in

Anschlussbelegung, Funktionalität

und Software. Je

nach Bestückung mit Pullup-/Pulldown-Widerständen)

und der entsprechenden Firmware

verwandeln sich die Karten

der ME-5300 in eine von vier Versionen

(ME-5310-1, ME-5310-2,

ME-5310-3 oder ME-5310(-x)

+ ME-1001). Sie sind mit 64 oder

128 Digital-Kanälen für das Erfassen

digitaler Daten und zum Steuern

ausgestattet. Sie verfügen

über ein einfaches Funktionsprinzip

mit zwei oder vier 32-bit-Ports.

Außerdem sind sie mit Relais oder

Opto-Isolation extern erweiterbar.

ME-5310

Die ME-5310 ist das Nachfolgemodell

der ME-1000 für die PCI-

Express-basierten Bus-Plattformen

PCIe. Sie ist vollständig stecker- und

funktionskompatibel zur ME-1000,

bei Verwendung des Treiber-Systems

ME-iDS zudem auch softwarekompatibel.

Die ME-5310 eignet

sich zur Messdatenerfassung und

Steuerung. Sie ist mit 64 (2x 32 bit

Ports) oder 128 (4x 32 bit Ports) TTL

Digital-Ein- oder Ausgangs-Kanälen

ausgestattet (zur Erweiterung

von 64 auf 128 Kanäle wird die

ME-1001 verwendet). Die Kanäle

sind port-weise als Ein- oder Ausgänge

konfigurierbar, als Ausgänge

konfigurierte Ports sind rücklesbar.

Alle Leitungen verfügen über Standard-TTL-Pegel.

Mit der externen

Karten-Serie ME-63Xtend lassen

sich alle Kanäle mit Relais oder

Opto-Isolation erweitern.

Karte spart Bus-/

PC-Ressourcen

Die ME-5310 mit 64 Kanälen

belegt einen Slot im PC/System.

Die ME-5310 mit 128 Kanälen

belegt 2 Slot-Steckplätze (1 Slot

für ME-1001), nutzt jedoch nur

1x die Bus-/PC-Ressourcen. Die

PC-Messkarten der ME-5310- -

Serie sind für PCI-Express erhältlich,

außerdem gibt es Varianten

mit verschiedenen Pull-up-/Pulldown-Bestückungen.

Pull-up

und Pull-down sind relativ hochohmige

Widerstände, die Signalleitungen

mit dem höheren oder

niedrigeren Spannungs-Potential

verbinden. So werden die Leitungen

auf das höhere/niedrigere

Potential gebracht,

falls kein Ausgang die Leitung

aktiv auf ein höheres/

niedrigeres Potential bringt.

Um nun einen bestimmten,

definierten Einschaltzustand

der I/O-Leitungen zu erreichen,

sind die verschiedenen

ME-5300-Varianten in verschiedenen

Bestückungs-

Konfigurationen mit Pull-upund/oder

Pull-down-Widerständen

verfügbar.

Lieferumfang

Im Lieferumfang jeder Karte

ist ein passender Gegenstecker

enthalten, so dass

mit einfachen Mitteln selbst

individuelle Anschlusskabel gelötete

werden können (hat eine Karte

z. B. eine 78-polige Sub-D-Buchse,

so ist ein 78-poliger Sub-D- Stecker

dabei). Natürlich ist für die meisten

Standard-Fälle optional sofort einsetzbares,

fertiges Zubehör erhältlich,

wie z. B. Anschluss-Kabel und

Anschlussblöcke („Terminal-Karten“).

Die Treiber-Software MEiDS

(inkl. Control-Center, SDK

und ME-PowerLab3) sowie ausführliche

Handbücher (deutsch

und englisch) zur Messkarte und

zur Software stehen als Download

zur Verfügung.

• Meilhaus Electronic GmbH

www.meilhaus.com

58 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Messen/Steuern/Regeln

Edge DAQ-Messsysteme

für Maschinen- und

Anlagenüberwachung

® Creativ Collection

Mit den neuen Modellen MIC-1810 und

MIC-1816 aus der MIC-1800-Serie bietet

AMC einen weiteren kompakten und eigenständigen

Embedded Computer mit integrierter

Datenerfassung und Signalkonditionierung

an, um digitale E/As, analoge E/As

und Zählerfunktionen direkt an Maschinen

und Anlagen erfassen zu können.

Das DAQ-Embedded System ist handflächengroß

und somit für eine einfache

Platzierung im Schrank ausgelegt. Außerdem

ist das System als lüfterloses Design

konzipiert, so dass es sich ideal für Anwendungen

mit begrenztem Platzbedarf eignet.

Es wird unterstützt durch das kostenfreie

Software Development Kit (XNavi/SDK) und

der Machine Condition Monitoring Software

(DAQNavi/MCM) zur Erstellung eigener Messund

Prüfapplikationen. Damit kann man das

System schneller als je zuvor einsetzen.

Hauptmerkmale

• Handflächengroßes und lüfterloses Design:

Das handtellergroße und lüfterlose DAQ-

Embedded-System, das nur 165 x 130 x

59 mm einnimmt, für eine einfache Platzierung

im Schrank.

• Einfache Verkabelung: Die abnehmbaren

Verdrahtungsklemmen ermöglichen eine

Installation ohne spezielle Kabel oder

Klemmbretter.

• Multifunktions-I/Os: Alle Funktionen für

Analogeingang, Analogausgang, Digitaleingang

und Digitalausgang sind in die

MIC-1800-Serie integriert.

Technische Daten

• 16 x Analoge Eingänge, bis zu 1 MS/s,

16-bit Auflösung;

• 2 x Analoge Ausgänge, bis zu 3 MkS/s,

16-bit Auflösung;

• unterstützt digitale und analoge Trigger;

• 16x isolierte digitale Eingänge und 8 isolierte

digitale Ausgänge;

• 2 x 32-bit programmierbare Zähler/Timer;

• Onboard FIFO Speicher (4,096 samples);

• 2 x RS-232 Ports;

• 2 x 10/100/1000 Base-T RJ-45 LAN Ports;

• 2 x USB 2.0 und 2 x USB 3.0 Port;

• unterstützt iDoor-Erweiterung

• AMC - Analytik & Messtechnik GmbH

Chemnitz

info@amc-systeme.de

www.amc-systeme.de

UNSER ALLES BESTER KLAR SENSOR – ODER?

Ganz Ohr. Nur weil wir Ihnen genau

zuhören, können wir Lösungen

präsentieren, die Sie wirklich nach

vorne bringen. Sensoren zum Messen

von Weg und Winkel. Präzise,

robust, wirtschaftlich und optimal auf

Ihre individuellen Bedürfnisse abgestimmt.

UNSER NEUESTER SENSOR

SM347.5.1SU

Induktiver Wegaufnehmer

Serie: SM34

Betriebsspannung 24 VDC

Ausgang 0 -- 10 VDC, zunehmend: 7

Messweg in mm: 5

Genauigkeit + 0,25 %: 1

Steckerausgang: S

Feintasteraufsatz: U

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022 59

BESSER

MESSER

abjoedden.de


Software

Datenmigration leicht gemacht mit RPA

der Software-Roboter das Heft in

die Hand. Der Migrations-Bot analysiert

und transformiert den Code

selbstständig. Dass diese Variante

bei mehreren Millionen Code-Zeilen,

bei denen es sich in aller Regel

um einfache Zuweisungen handelt,

effizienter ist, liegt auf der Hand.

Auch unter Risikogesichtspunkten

hat der Migrations-Bot die Nase

vorne. Denn Menschen machen

Fehler. Schnell ist aus einem a ein

b geworden und schon funktioniert

das ganze System nicht mehr. Da

derartige Fehler nicht systematisch,

sondern rein zufällig auftreten, erhöht

sich das Risiko von versteckten und

schwer erkennbaren Bugs. Solche

Fehler können einem Migrations-

Roboter nicht unterlaufen. Wenn

überhaupt Fehler auftreten, dann

sind es systematische Fehler, die

leicht erkennbar sind und schnell

behoben werden können.

Autor:

Milad Safar, Managing Partner

der Weissenberg Group,

Weissenberg Business Consulting

GmbH

info@weissenberg-group.de

www.weissenberg-group.de

Datenmigration kann als das Übertragen

von Daten von einem System

oder einer Datenbank in ein

anderes definiert werden. Die Auslöser

für Datenmigrationsprojekte

reichen von der Stilllegung von Altsystemen,

über eine System-/Infrastrukturkonsolidierung

bis hin zu

Upgrades für die Unternehmensressourcenplanung

(ERP). Geschäftsszenarien,

die eine Datenmigration

erfordern, sind in erster Linie Fusionen

oder Übernahmen, bei denen

ältere IT-Systeme und Datensätze

aus Gründen der betrieblichen Effizienz

und Kostensenkung konsolidiert

werden müssen.

Aufwand, Risiko, Kosten – Standardargumente

gegen jede Form

der Datenmigration - lassen viele IT-

Verantwortliche vor diesem Schritt

zurückschrecken. Das führt dazu,

dass bei Fusionen und Übernahmen

oft beide Systeme beibehalten

werden mit dem Ergebnis, dass im

Laufe der Jahre eine Vielzahl von

Systemen entstehen, die schwer zu

konsolidieren, zu integrieren und zu

warten sind.

Robotic Process Automation

für die Datenmigration

Was wäre, wenn ein Roboter

„manuell“ alle Informationen über

das Frontend der Anwendung

abrufen, die fehlenden Informationen

hinzufügen oder die nicht benötigten

Informationen entfernen

und dann das Frontend der neuen

Zielanwendung verwenden könnte,

um die Daten im neuen Format zu

speichern?

Mit einem automatisierten Migrationsverfahren

mittels Robotic Process

Automation (RPA) lässt sich

diese Hürde elegant meistern. RPA

bietet eine einfache und dennoch

kostengünstige Lösung für dieses

Problem. RPA ist dazu prädestiniert

häufig ausgeführte Arbeitsprozesse

zu automatisieren. Bei einmaligen

Prozessen wie der Datenmigration

und Testdatengenerierung haben

die wenigsten Unternehmen RPA

auf dem Schirm, obwohl RPA diese

Aufgaben ohne zeit- und kostenintensive

Programmierung von Schnittstellen

und eigenständigen Anwendungen

mühelos erledigen kann.

Manuelle Datenmigration

birgt hohes Risikopotenzial

Während sich bei der traditionellen,

der manuellen Migration,

die Kosten der Umstellung nach

der Größe der Anwendung und

dem damit verbundenen Aufwand

des Entwicklers für die Transkription

der Daten bzw. Codes richten, nimmt

bei einer automatisierten Migration

RPA punktet mit seiner

Anpassungsfähigkeit

Diese Funktionalität und die hohe

Anpassungsfähigkeit an kundenspezifische

Anforderungen sind das

Herzstück einer RPA-Lösung. Da

RPA nicht mit Schnittstellen, sondern

mit den vorhandenen User

Interfaces arbeitet, können Inkonsistenzen

und Mängel in der Datenqualität

durch Plausibilitätsprüfungen

der zugrunde liegenden Systeme

sofort aufgedeckt werden. So können

die Migrationsdaten gescannt

und korrigiert werden, bevor sie an

die Zielsysteme übertragen werden.

Durch die Fähigkeit, Logdateien zu

erstellen, gewährleistet RPA zudem

eine jederzeitige Rückverfolgung

der Prozessschritte.

ETL-Methodik spricht

für eine automatisierte

Datenmigration

Ein handfestes Argument für den

Einsatz von RPA bei der Datenmigration

liefert auch die Methodik

der Datenmigration nach Extrakt,

Transformation, Last (ETL) durch

die Festlegung von Regeln, sequentiellen

Aktivitäten und erforderlichen

Ergebnissen für jeden Datenmigrationsschritt.

Die ETL-Methodik liefert genau

definierte Anforderungen an die Art

und Weise, wie Daten extrahiert,

60 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


evon, als Entwickler der Automatisierungs-

Plattform XAMControl, bietet Ihnen ein modernes,

äußerst effizientes Framework für die erfolgreiche

Umsetzung Ihrer Automatisierungsprojekte. evon

XAMControl wird weltweit in den Bereichen

Gebäude-, Verkehrsmanagement und der Industrie

eingesetzt. evon XAMControl ist einerseits eine

Automatisierungs- und Leittechnikplattform, die

es Ihnen erlaubt, auf einfachste Art und Weise, Ihre

Maschinen und Anlagen im Sinne von Industrie 4.0

zu digitalisieren und zu vernetzen. Maßgebliche

Vorteile sind die Transparenz und Kontrolle über

Produktion, Prozesse und Ressourcen. Dadurch

können Sie Ihre betrieblichen Ziele schneller und

einfacher erreichen.

evon XAMControl: Die Automatisierungssoftware zur

hochdynamischen Produktions- und Prozessoptimierung

Als Softwareplattform bietet evon

XAMControl andererseits alle Funktionen

einer modernen, standortübergreifenden

und offenen Lösung für die industrielle

Automatisierung: Von der Datenerfassung

(automatisierter und manueller Tätigkeiten)

über die Visualisierung und Bedienung

von Maschinen und Anlagen bis hin zur

übergeordneten Steuerung von gesamten

Produktionsprozessen.

evon als Partner unterstützt

Systemintegratoren und OEMs mit

Schulungen, direktem Support, mit

Know-how in den Bereichen Verkehr,

Gebäude und Industrie, mit Beratung

in allen Projektphasen, aber auch mit

projektspezifischen Entwicklungen.

evon XAMControl Highlights:

• mehr Effizienz im Alltag dank 5-Step-

Engineering

• evon XAMControl vereint modernste

Softwaretechnologien mit offenem

Systemdesign

• Usability und Offenheit kombiniert mit

einem mächtigen Funktionsumfang

• getestet, dokumentiert und

einsatzbereit: Bibliothek mit über 1.800

Automatisierungsobjekten

• redundant, hochverfügbar und vollständig

datenbankbasierend

• durchgängige und konsequente

Objektorientierung

• einfach, schnell und sicher zu bedienen

evon Branchenkompetenz:

• Produktions- und Prozessleittechnik

• Gebäudeautomation und

Gebäudeleittechnik

• Tunnel- und Verkehrsmanagement

• Batch- bzw. chargenorientierte Prozesse

(Datenverwaltung von (Roh-)Materialien

und Artikeln, Prozess- bzw. Rezepteditor,

lückenlose Rückvollziehbarkeit) für

Lebensmittel, Milchwirtschaft, Futtermittel

& Tiernahrung, Baustoffe, Chemie, Pharma,

Prozessanlagen in der Schüttgut-Industrie.

evon GmbH • Wollsdorf 154 • A-8181 St. Ruprecht an der Raab

Tel.: +43 3178 21800-0

E-Mail: office@evon-automation.com

Internet: www.evon-automation.com


Software

gespeichert und verifiziert

werden. Lösungsdesignregeln

beschreiben die

Datentransformation für

die angestrebte Datenstruktur.

Klar definierte

Schritte bestimmen, wie

extrahierte und transformierte

Daten in die Zielstruktur

abgebildet werden.

Durch die einzigartige

Integration auf der Benutzeroberflächenebene,

die keine Auswirkungen

auf die zugrunde liegenden

Systeme und Datenbanken

hat, ist RPA eine

risikoarme Wahl bei der

Datenmigration.

Migrations-Bots

können aber noch

viel mehr

Neben der Datenmigration

können RPA-

Bots auch zu einer Verbesserung

der Datenqualität

durch Identifizierung

und Entfernung von

Informationen, die keinen

Mehrwert bringen, beitragen.

Sie garantieren die

Datenkorrektheit durch

Identifizierung und Aktualisierung

veralteter Informationen

und können sich

mit kognitiven Methoden

verbinden, um noch weitere,

tiefere Einblicke in

die Struktur und Klassifizierung

der vorhandenen

Daten zu geben.

Migration auf

S/4HANA ist

alternativlos

Mit der neuen Business

Suite S/4HANA bietet SAP

seinen Kunden eine Möglichkeit,

Geschäftsprozesse

zu digitalisieren.

Gleichzeitig hat SAP angekündigt,

dass sie ab 2025

die früheren Versionen

ihrer ERP-Anwendungen

nicht weiter unterstützen.

Für die SAP-Anwender ist

die Migration auf S/4HANA

daher keine Option mehr,

sondern ein Muss. Migrationen

dieser Größe sind

aber nicht nur kostspielig

und langwierig, sondern

62 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Software

STIFTUNG

Rubrik

Unser Einsatz

gegen den

Klimawandel.

auch sehr risikoreich. Durch Automatisierung

verschiedener Prozessschritte

kann die Migration schneller,

zuverlässiger und umfangreicher

durchgeführt werden.

Benutzerdefinierte Codes

sind das größte Risiko

Um die eingesetzte SAP-Anwendung

den eigenen Bedürfnissen

anzupassen, haben viele Unternehmen

eigenen Code entwickelt.

Dabei kann es sich schnell

um einige Hundert bis Tausend

Code-Zeilen handeln, die aufgrund

der unterschiedlichen Code-Standards

nach der Migration zu SAP

S/4HANA möglicherweise nicht

mehr reibungslos funktionieren.

Anstatt die Zeit mit der Erstellung

von Skripten für manuelle Tests

zu vertrödeln, können mittels RPA

Tests und Validierungen automatisiert

benutzerdefinierte Codes

schneller identifiziert, Schwachstellen

in bestehendem Code analysiert,

nach Kompatibilitätsproblemen

gesucht und Probleme automatisch

behoben werden. Mit einer

RPA Enterprise Lösung können

zudem die Regressions-, Sicherheits-

und Akzeptanztests automatisiert

werden, die während der

S/4HANA-Migration durchgeführt

werden müssen.

RPA verkürzt und

vereinfacht Tests und

Validierungen

Generell lässt sich feststellen,

dass durch den Einsatz von RPA

bei der Migration Betriebsunterbrechungen

verringert werden und

Tests und Validierungen automatisch

in einer Größenordnung durchgeführt

werden können, die manuell

unmöglich wären. Gleichzeitig wird

die Testzeit verkürzt, werden manuelle

Fehler vermieden und durch

den Ersatz manueller Arbeit durch

eine intelligente Automatisierung

Kosten reduziert.

RPA Enterprise Lösungen erfüllen

zudem alle Anforderungen der

Unternehmens-IT an Sicherheit, Skalierbarkeit,

Revisionssicherheit und

Änderungsmanagement und ver fügen

über rollenbasierte Zugangskontrollen,

eine umfangreiche Benutzerverwaltung

und ein zentrales Scheduling.

Die Automatisierung verschiedener

Phasen des SAP S/4HANA

Migrationsprozesses mittels RPA

schafft einen nachhaltigen Mehrwert

und bereitet den Weg zu einer echten

digitalen Transformation durch

Automatisierung.

RPA ermöglicht eine Zeit

und Kosten sparende

fehlerfreie Datenmigration

Der Wert einer fehlerfreien und

schnellen Migration darf nicht unterschätzt

werden, vor allem wenn es

sich um geschäftskernrelevante

Daten handelt. Die Fähigkeiten und

Möglichkeiten von RPA positionieren

diese Technologie als ideales Datenmigrationswerkzeug,

weil hochstrukturierte,

regelbasierte Migrationsaktivitäten

dem entsprechen, was der

Software-Roboter am besten kann:

schnell, präzise und fehlerfrei Aufgaben

selbstständig abzuarbeiten.

Und da keinerlei zeit- und kostenintensive

maschinelle Migrationsprogramme

oder Schnittstellen zur Eingabe

in die Benutzeroberfläche entwickelt

werden müssen, werden bei

der Dateneingabe sämtliche Eingaberegeln

des Zielsystems automatisch

berücksichtigt. Zudem punktet

RPA mit weiteren Vorteilen wie der

schnellen Bereitstellung, der großen

Skalierbarkeit und einem schnellen

Return on Investment. ◄

Und für eine

bessere Zukunft

der Kinder.

World Vision-Kollege Tony

Rinaudo ist der Entdecker

der Methode Farmer Managed

Natural Regeneration

(FMNR) zur Wiederaufforstung

von Wäldern.

FMNR trägt erheblich zum

weltweiten Klimaschutz bei

und Tony erhielt 2018 für

diese Methode den Alternativen

Nobelpreis.

Auch Sie können wie Tony

etwas unternehmen:

Starten Sie Ihr individuelles

Projekt oder

werden Sie Stifterin

oder Stifter auf

worldvision-stiftung.de

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022 63


Software

Gemeinsam schneller

Infraserv Höchst setzt auf neuen Digitalisierungslevel im Engineering

„‚Completest in model‘ statt ‚best in class‘: Heute liegt

der Fokus auf verknüpften Daten und ihrer universellen

Verfügbarkeit.“ Uwe Vogt, Aucotec-Vorstand ©Aucotec AG

AUCOTEC AG

www.aucotec.com

Infraserv Höchst (ISH), Betreiber

des Industrieparks Höchst und

Experte für chemienahe Dienstleistungen

mit über 100 Standorten in

Deutschland, hat sich im Engineering

für einen Paradigmenwechsel

entschieden. Mit der Plattform

Engineering Base (EB) von Aucotec

steigt Infraserv Höchst in Produktion

und Technik schrittweise

auf disziplinübergreifendes Arbeiten

in einem gemeinsamen Datenmodell

um. EB deckt von R&Is über

die Instrumentierung bis zur Wartung

alle Engineering-Themen ab.

Dr. Robert Schleich (re.), Technik-Leiter ISH: „Das disziplinüber greifende

Prinzip von EB ermöglicht Synergien und sorgt dafür, dass wir Fehler

vermeiden.“ Edgar Heep (li.), Leiter Betriebstechnik EMR bei ISH: „Sein

volles Effizienzpotenzial entfaltet EB erst durch das Zusammenführen der

Gewerke.“ © Infraserv Höchst

Bisher nutzt ISH dafür jeweils separate

Tools.

Synergien in mehreren

Bereichen

Eines der ersten Projekte für die

neue ganzheitliche Lösung ist eine

Kraftwerks-Modernisierung. Dazu

werden die Bestandsdaten der Altanlage

mit Aucotec-Unterstützung

migriert und mit EB für die optimale

Nutzung im Datenmodell aufbereitet.

Aucotec hat dafür ein ausgereiftes

Konzept mit einem leicht

integrierbaren Standardinterface,

das sehr schnelle Datenübertragung

verschiedenster Formate

ermöglicht. „Weitere Migrationsprojekte

zu EB starten ab 2022.

So können noch andere Firmenbereiche

und 13 Tochterfirmen von

der neuen Software-Lösung profitieren“,

berichtet Dr. Robert Schleich,

Leiter der Technik bei ISH. Als Verantwortlicher

sowohl für das Prozess-Engineering

als auch für die

technische Anlagenbetreuung betont

er: „Das disziplinübergreifende Prinzip

von EB ermöglicht Synergien in

den Bereichen Datenübertragung,

Schnittstellen und IT-Aufwand. Es

sorgt zudem dafür, dass wir Fehler

in der Zusammenarbeit mit Zulieferern

vermeiden.“

Neben der Gasturbinenmodernisierung

wird ein neues Gasturbinen-Kraftwerk

zu den ersten EB-

Projekten gehören. Die Kooperationsplattform

ist im EVU-Bereich

sehr erfahren und ein ausgewiesener

Experte in Sachen Kraftwerkskennzeichnung

und Dokumentation

nach VGB-Norm 831.

Das Potenzial der Single

Source of Truth

ISH hat bereits im EMSR-Bereich

gute Erfahrungen mit EB gemacht.

„Doch sein volles Effizienzpotenzial

entfaltet das System erst durch das

Zusammenführen der Gewerke.

Allein das Änderungsmanagement

durch EB als Single Source of Truth

ist so viel konsistenter, schneller und

einfacher“, erklärt Edgar Heep, Leiter

der Betriebstechnik EMR bei ISH.

Aucotec-Vorstand Uwe Vogt kann

das nur bestätigen: „Wir haben Jahrzehnte

an Erfahrungen mit Disziplin-spezifischer

Software – für

Maschinenbauer, Instrumentierer,

EVU-Experten und andere. Doch

entscheidend ist längst nicht mehr

das weitere Verfeinern einzelner

Tools, um in bestimmten Bereichen

‚best in class‘ zu sein. Heute liegt

der Fokus auf verknüpften Daten

und ihrer universellen Verfügbarkeit,

deshalb zählt ‚completest in

model‘. Der Umstieg von Infraserv

Höchst auf verstärkte Kooperation

ist ein Paradebeispiel dafür und zeigt

einmal mehr, dass wir mit Engineering

Base den richtigen Weg eingeschlagen

haben.“ ◄

64 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Software

Cloud-Service erweitert

SPS: Eplan präsentiert neue Vollversion von eManage

Versionsvorgaben in Lieferantenvorschriften

oder Ausschreibungstexten

stellen Projektpartner häufig

vor die Herausforderung, mehrere

Versionen der Software Eplan

produktiv zu halten. Über die neue

Version von eManage können Projekte

aus der Eplan Plattform 2022

beispielsweise in der Version 2.9

abwärtskompatibel gespeichert werden.

Hierdurch entfällt die Pflege

mehrerer Versionen, ohne die Vertragsbestandteile

zu verletzen und

führt zur Vereinfachung des gesamten

Workflows im Zulieferer-Umfeld.

Kollaboration steht im Zentrum der neuen Vollversion von Eplan eManage. Die Cloudsoftware vernetzt OEM,

Systemintegrator, Maschinenbauer und Betreiber

Bereits mit der Free-Version von

eManage lassen sich Projekte der

Eplan Plattform in die Cloud-Umgebung

hochladen, teilen und verwalten.

Zur SPS präsentiert Lösungsanbieter

Eplan die Vollversion, die

deutliche Mehrwerte bietet: Stammdaten

lassen sich in der Cloud

ab rufen, Begleitdokumente sind

jetzt im Zugriff und die Performance

steigt mit zusätzlicher Kapazität.

Kollaboration steht im Zentrum der

Anwendung, die OEM, Systemintegrator,

Maschinenbauer und Betreiber

vernetzt.

Seit Erscheinen der neuen Eplan

Plattform 2022 im September ist

die Vollversion von eManage ver-

Halle 3, Stand 3-133

Eplan GmbH & Co. KG

www.eplan.de

www.friedhelm-loh-group.com

fügbar. Zur SPS präsentiert Eplan

vor Ort die kostenpflichtige Ausbaustufe

der innovativen Cloud-Software,

die erste Schritte zu einem

Roundtrip-fähigen Engineering in

der Automatisierung erlaubt.

Volle Information über das

Gesamtprojekt

Wird ein Projekt bislang in der

Cloud geteilt, sind zwar die Schaltpläne

ersichtlich – nicht aber die

gesamten Begleitdokumente. Eplan

eManage in der Vollversion bietet hier

Mehrwerte. Sämtliche projektrelevanten

Daten und Begleitdokumente,

beispielsweise Materiallisten, Stücklisteninformationen

oder auch Neutraldokumente

in Excel, haben Projektbeteiligte

damit im Zugriff. Diese

werden auf einheitlicher Datenbasis,

austauschfähig. Claas Schreibmüller,

Leiter Engineering Solutions

bei Eplan erklärt: „Der volle Überblick

über Kunden- wie Projektanforderungen

gibt mehr Transparenz für

alle an einer Maschinen-/Anlagenentwicklung

beteiligten Stakeholder.“

Eine entsprechende Rechteverwaltung

sichert, dass der Zugriff auf die

Daten exakt geregelt werden kann.

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

Mehr Infos unter: www.eplan.de/emanage/

Stammdaten überall

verfügbar

Die heutige Arbeitswelt ist geprägt

von Home-Working-Szenarien, und

hier kommen Anwender gelegentlich

an Systemgrenzen: Können sie zwar

auf ein Projekt zugreifen, so fehlen

häufig entsprechende Stammdaten,

die unternehmensweit als Standard

für Konstruktionsprozesse vorgegeben

sind. Eplan eManage bietet

jetzt den Austausch von systemrelevanten

Stammdaten (Master Data),

die im „Pack & Go“-Prinzip einfach

abgerufen und ggfs. mitgenommen

werden können. Projektleiter können

damit sehr einfach Stammdaten

zentral bereitstellen. Schreibmüller

bringt es auf den Punkt: „Wo auch

immer ein Anwender arbeitet: Alle

relevanten Masterstammdaten sind

im Zugriff und müssen nicht aufwendig

kopiert werden.“

Abwärtskompatibiliät

sichert Zugriff auf Projekte

Mehr Speicher für optimale

Performance

Mit der Free-Version von eManage

haben User bislang freien Zugriff

auf 10 Gigabyte Speicherkapazität

in der Eplan Cloud. Mit der Vollversion

erhöht sich diese Kapazität

um weitere 10 GB, und zwar

für jeden „Seat“ im Unternehmen.

Somit steht der Mehrspeicherplatz

allen zur Verfügung, und ein weiterer

Benefit zahlt sich für Unternehmen

in einem Plus an Performance

aus: Der Mehrspeicher in der Cloud

ist aktive Kollaborationsumgebung

und nicht nur reine Speicherkapazität.

Das sorgt für optimale Bedingungen

auch in der globalen Zusammenarbeit

über Ländergrenzen hinweg.

Nutzer der Software Eplan, die

das Conversion-Paket im Zuge der

Umstellung auf Subscription einsetzen,

erhalten übrigens automatisch

Zugriff auf die Vollversion von

eManage. ◄

„Der volle Überblick über Kundenwie

Projektanforderungen gibt

mehr Transparenz für alle an einer

Maschinen-/Anlagenentwicklung

beteiligten Stakeholder“, erklärt

Claas Schreibmüller, Leiter

Engineering Solutions bei Eplan

65


Software

Neue MES-Technologien für die intelligente

Fabrik

Halle 5, Stand 158

Industrie Informatik GmbH

www.industrieinformatik.com

Mit gewohnt zukunftsweisender

Innovationskraft präsentiert Industrie

Informatik die Erweiterung vom

klassischen, modularen MES zur

integrativen Fertigungsplattform.

Die neue ‚cronetworld’ ermöglicht

dank hochinnovativer Basistechnologien

die umfassende Integration

sämtlicher relevanter Systeme am

Shopfloor – und darüber hinaus.

Die bekannten Stärken

der markterprobten Module

von cronetwork werden durch die

nahezu unbeschränkten Möglichkeiten

der 360-Grad-Fertigungsplattform

cronetworld erweitert.

Letztere übernimmt die integrative

Arbeit und vernetzt die relevanten

Komponenten aus Shopfloor und

Softwareebene vollständig miteinander.

Die Basis dafür bildet eine

offene Schnitt stellen- und Kommunikationsebene,

die eine problemlose

Anbindung peripherer und

fremder Systeme ermöglicht. Doch

damit noch nicht genug. Modernste

Basistechnologien ermöglichen es,

im MES beheimatete Funktionen und

Logiken aus benachbarten Systemen

heraus aufzurufen und diese

auch außerhalb des direkten MES-

User-Interfaces zu nutzen.

Industrie Informatik ist dank seiner

Release-Garantie der verlässliche

Partner hinsichtlich Investitionssicherheit

und Innovationskraft

im MES-Umfeld. Mit cronetworld

erhält man die nötige Flexibilität

die es braucht, um die eigene Fertigung

flexibel und schnell auf die

dynamische, digitale Welt auszurichten

und den Wettbewerbsvorsprung

dauerhaft abzusichern. ◄

Januar/Februar 1-2/2021 Jg. 25

Mini-ITX-Board:

Robuster Formfaktor für bis

zu 4 mal 4K-Bildschirme

Glyn, Seite 114

Sonderteil Einkaufsführer:

Industrie PCs

ab Seite 55

Einkaufsführer

Industrie-PCs

Jetzt Unterlagen anfordern!

PC & Industrie Einkaufsführer Industrie-PCs integriert in PC&Industrie

1-2/2022 mit umfangreichem Produkt index, ausführlicher Lieferantenliste,

Firmenverzeichnis, deutscher Vertretung internationaler Unternehmen und

Vorstellung neuer Produkte.

Einsendeschluss der Unterlagen 3. 12. 2021

Anzeigen-/Redaktionsschluss 26. 11. 2021

beam-Verlag, info@beam-verlag.de oder Download + Infos

unter www.beam-verlag.de/einkaufsführer

66 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Effektive Produktionsüberwachung und

vorausschauende Instandhaltung

Software

Ausblick auf neue weMonitor-Features für eine optimierende Prozessführung in der industriellen Produktion

Webware-Experts OHG

www.webware-experts.de

Auf der Basis modernster Softwaretechnologien

ist das Produkt

weMonitor auf eine effektive Produktionsüberwachung

und eine

vorausschauende Instandhaltung

von industriellen Maschinen und

Anlagen ausgerichtet. Damit Hersteller

und Betreiber alle relevanten

Daten ihrer Anlagen im Blick behalten,

setzt weMonitor auf eine intelligente

Datenverarbeitung. So lassen

sich umfangreiche Gesamtsysteme

mit komplexen Schwellwerten

um zukunftsorientierte Predictive-

Maintenance-Funktionen erweitern

und im Rahmen des Produktionsüberwachungssystem

Maschinenund

Anlagendaten visualisieren und

untersuchen. In diesem Kontext sind

insbesondere KI und Machine Learning

elementare Aspekte. Diese

werden zukünftig für neue Features

eingesetzt und angepasst, um eine

automatisierte Prozessanalyse und

-optimierung umzusetzen.

KI- und Machine-Learning

Mit weMonitor besteht bereits

eine Plattform, die KI- und Machine-

Learning-Szenarien für die Erfassung,

Speicherung und Analyse von

Signalen und Messwerten anwendet.

Die geplante Funktionserweiterung

verfolgt nun ein anderes Ziel

als die bisherige Predictive Maintenance

(Probleme frühzeitig erkennen,

um Maschinen- und Anlagenausfälle

zu verhindern) oder Predictive Quality

(Probleme frühzeitig erkennen,

bevor es zu einer sinkenden Produktionsqualität

kommt). Ziel der

neuen Prozessanalyse ist es, Probleme

zu erkennen und Möglichkeiten

zu erlernen, die Fertigungsprozesse

von Maschinen und Anlagen

zu optimieren.

Insbesondere eignet sich dieses

Vorgehen für komplexe Prozesse

mit vielen verschiedenen Parametern,

welche vom Anwender vorgegeben

werden. Da Systeme bei komplexen

Prozessen nicht die gesamte

Anzahl aller Variationen der Prozessführung

abbilden können, ist eine

standardisierte Parametrisierung

häufig schwierig. An dieser Stelle

greifen nun die neu entwickelten

KI- und Machine-Learning-Funktionen

von weMonitor. Das automatische

Qualitätsbewertungssystem

erkennt, welche Prozessführung

sich als positiv erweist und welche

nicht. Der Produktionsprozess verbessert

sich selbstständig mit dem

Ziel, Kosten zu senken und Kapazitäten

auszubauen.

Diese Funktionen können auch im

Rahmen von Kooperationspartnerschaften

umgesetzt werden. ◄

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

67


Software

Dauerlauf statt Spindelstillstand:

Kapazitätsschätze im CNC-Maschinenpark

smartblick erschließt ungenutzte CNC-Ressourcen, ganz gleich ob Metall-, Holz- oder Kunststoffbearbeitung

Minimaler Installationsaufwand, maximale Effizienz: Mit smartblick kann die Auslastung im CNC-Maschinenpark

per Webinterface auf beliebige Endgeräte (Smartphone, Tablet, PC) übertragen und in Echtzeit verfolgt werden

F&M Werkzeug- und

Maschinenbau GmbH

https://smartblick.de/

Perschmann Group

www.perschmann.de

Den Status einzelner Bestellungen

mit Stift und Papier manuell zu verfolgen

und die Nutzung der Kapazitäten

kontinuierlich anzupassen,

kann sich insbesondere in größeren

CNC-Maschinenparks schnell

zu einer arbeits- und zeitintensiven

Aufgabe entwickeln. Mit smartblick

und neuen Software-Features zur

Auftragsverwaltung und automatischen

Zeitmarkierung geht es

einfacher und zugleich weitaus

effizienter.

Auftragsverfolgung

Je mehr Einzelheiten über einen

Arbeitsprozess bekannt sind, desto

schneller können Schwachstellen

erkannt und Abläufe verbessert werden.

In der täglichen Praxis eines

CNC-Maschinenparks lässt sich

diese Binsenweisheit aber nicht

so leicht anwenden, wie es auf den

ersten Blick erscheinen mag. Während

immer mehr große Betriebe die

Auftragsverfolgung in komplexe und

übergeordnete Softwarelösungen

einbetten, wird der Fortgang einer

Bestellung bei vielen kleineren

Lohnfertigern nach wie vor mit Stift

und Papier erfasst und bestenfalls

über eine klassische Software zur

Tabellenkalkulation ausgewertet,

und das noch dazu erst im Nachhinein.

Selbst wenn dadurch Kapazitätsengpässe

sichtbar werden, können

die entsprechenden Arbeitsabläufe

erst mit erheblicher Verzögerung

optimiert werden. In der Zwischenzeit

entstehen womöglich an

anderen Orten neue Engpässe, und

in der Summe sorgen selbst kleine

Schwachstellen im Produktionsablauf

für erhebliche Probleme.

50 Prozent mehr Effizienz

dank smartblick

Was den fortlaufenden Überblick

zum Status der jeweiligen Maschinenaktivität

angeht, leistet smartblick in

der CNC-Fertigung bereits wertvolle

Dienste. „Einige unserer Kunden vermelden

eine Effizienzsteigerung in

der Maschinen auslastung um 50 Prozent,

nur weil ihnen dank smartblick

jetzt die wichtigsten Informationen

immer zur Verfügung stehen“, berichtet

smartblick-Softwareentwickler

Aleksander Banjanin. Die entsprechenden

Daten erfasst smartblick

über Sensoren, die kontaktlos an

der Stromzufuhr von CNC-gesteuerten

Dreh-, Fräs- oder Universalmaschinen

angebracht werden. Die

smartblick-Software verwandelt die

Daten dann in aussagekräftige Statusinformationen,

anhand derer die

Kapazitäten schnell und präzise

gesteuert werden können.

Kundenwünsche umfassend

berücksichtigt

Der Leistungsumfang der smartblick-Software

wird fortlaufend

er weitert, die Entwickler orientieren

sich dabei vor allem an den Wünschen

und Anregungen der Kunden.

„Wir konzentrieren uns darauf,

unseren Kunden diejenigen Informa-

Den Maschinenpark im Blick behalten: smartblick visualisiert die aktuelle

Auslastung jeder einzelnen Anlage und lässt sofort erkennen, ob ungeplante

Stillstände kurzfristig für zusätzliche Jobs genutzt werden können

68 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Software

Per smartblick-Dashboard kann die Effizienz einzelner Schichten im

Nachhinein exakt nachvollzogen und für die Zukunft optimiert werden

Die Anzahl fertig bearbeiteter Teile, Abweichungen vom Soll oder die

aktuelle Werkzeugbelastung: Der Leistungsumfang der smartblick-Software

wird kontinuierlich um neue Features ergänzt

tionen bereitzustellen, die am besten

zur Verbesserung der Effizienz und

zur Optimierung von Prozessen

geeignet sind“, erklärt Aleksander

Banjanin. Aktuelles Beispiel sind

die neuen Features „Order Management“

und „Automatic Time-Labelling“:

„Im Gespräch mit unseren Kunden

hat sich herausgestellt, dass es

in vielen Betrieben an Informationen

mangelt, wie eine Bestellung

auf der Ebene der CNC-Fertigung

im Detail abgearbeitet wird. Um zu

wissen, wie gut ein Betrieb auf der

Auftragsebene abschneidet und an

welchen Stellen womöglich Geld verlorengeht,

muss der einzelne Auftrag

aber möglichst lückenlos und

in Echtzeit verfolgt werden können.“

Auftragsverfolgung im

Handumdrehen vorbereitet

Das smartblick-Entwicklerteam

hat dafür eine integrierte Lösung

aus Datenerfassung und Auftragsverwaltung

geschaffen. „Das Order

Management ist eine einfache und

benutzerfreundliche Funktion, mit

deren Hilfe innerhalb weniger Minuten

Aufträge angelegt und verfolgt

werden können“, so Banjanin. „Produktionsleiter

und Bediener können

damit in Echtzeit verfolgen, was auf

welcher Maschine gerade geplant

ist und welcher Auftrag gerade

bearbeitet wird. Aus den aufbereiteten

Daten wird dann klar ersichtlich,

an welchen Stellen des Fertigungsprozesses

Engpässe auftreten,

die dann gezielt beseitigt

werden können.“

Zur besseren Erkennung möglicher

Schwachstellen wird das

Order Management um eine Funktion

zur automatischen Zeitmarkierung

ergänzt. Maschinenzustände

Über die smartbox als Schnittstelle werden Maschinendaten zum

smartblick-Webinterface übertragen. Innerhalb weniger Minuten kann

jede CNC-Maschine damit in eine digitale Datenquelle verwandelt werden,

unabhängig vom Baujahr oder Hersteller der Anlage

können nun auf Basis individuell festgelegter

Beschreibungen mit einem

einzigen Klick gekennzeichnet und

bei Bedarf mit zusätzlichen Kommentaren

versehen werden. „Wenn

eine Maschine beispielsweise aufgrund

von Wartungsarbeiten längere

Zeit für die Produktion ausfällt, kann

dieser Stillstand mit einem Ausfallzeitetikett

gekennzeichnet werden.

Stellt sich im Nachhinein heraus,

dass während einer Auftragsbearbeitung

Fehler aufgetreten sind,

können die Abläufe präzise nachvollzogen

und für die Zukunft verbessert

werden.“

Status jederzeit klar

ersichtlich

Die Nutzung der neuen Funktionen

ist denkbar einfach. Bei der Anlage

eines Auftrages wird im smartblick-

System zugleich definiert, welche

einzelnen Arbeitsschritte auf welchen

Maschinen ausgeführt werden

müssen, damit die Bestellung abgeschlossen

werden kann, inklusive

des geschätzten Zeitaufwands. Der

Maschinenbediener hakt dann auf

der smartblick-Benutzerober fläche

den jeweils aktuellen Arbeitsschritt

ab, während auf der Ebene der Produktionsleitung

genau nachvollzogen

werden kann, wie es um den

Status jedes einzelnen Auftrags

gerade bestellt ist. Am Ende fasst

smartblick automatisch zusammen,

wie lange die Auftragsbearbeitung

tatsächlich gedauert hat und wo es

Abweichungen zwischen Soll- und

Ist-Zeit gab. Bei Bedarf können die

Daten dann auch mit übergeordneten

Systemen der Auftragsverwaltung

verknüpft werden und die dort verfügbaren

Informationen ergänzen.

„Das Auftragsmanagement und die

automatische Zeitmarkierung von

smartblick bieten den Nutzern faktenbasiertes

Wissen, um die Abläufe

innerhalb des Betriebes kontinuierlich

weiter verbessern zu können“,

fasst Aleksander Banjanin zusammen.

„Die Features sind aus unserer

Sicht ein wichtiger Fortschritt, das

Leistungspotenzial von smartblick

ist damit aber längst noch nicht ausgereizt.“


Kontaktlos an der Stromzufuhr der Hauptspindel angebracht, nutzt der

smartblick-Sensor den sogenannten Hall-Effekt als Messprinzip. Das

Magnetfeld des fließenden Stroms liefert alle nötigen Informationen, um

den Maschinenzustand kontinuierlich und umfassend abzubilden

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

69


Künstliche Intelligenz

Logistikautomatisierung mit

Künstlicher Intelligenz

KI verändert die Art und Weise, wie die Automatisierung die arbeitsintensive Logistikbranche ergänzt

Autor:

Zane Tsai,

Direktor des

Platform Product Center

Adlink

www.adlinktech.com

Im Zuge der Automatisierung wird

Technologie eingesetzt, um die

menschliche Produktivität in einer

Vielzahl von Aufgabenbereichen steigern

zu können. In der Logistikbranche

ist das Automatisierungspotenzial

enorm mit erheblichen Vorteilen,

insbesondere wenn der Betrieb

mit großen Schwankungen oder steigender

Nachfrage zu rechnen hat. Ein

Hochskalieren der Betriebs tätigkeit

erfordert in der Regel zusätzliches

Personal, das oft nicht unmittelbar

zur Verfügung steht, insbesondere

in Zeiten, in denen eine entsprechende

Nachfrage auch aus anderen

Branchen kommt. Um schnell

auf Marktschwankungen reagieren

zu können, sind schnelles Handeln

und zusätzliche Kapazitäten im

gesamten Betrieb gefragt.

Die Logistikautomatisierung

ermöglicht eine schnelle Kapazitätserhöhung

bei steigender Nachfrage.

Strategisch eingesetzt steigert

diese Automatisierung die Produktivität,

reduziert menschliche Fehler

und verbessert die Arbeitseffizienz.

Die richtigen Software-, Hardware-

und Plattformressourcen für

die Logistikautomatisierung bedeuten

in Zeiten geringer Nachfrage im

Vergleich zu einem großen Personalbestand

viel geringere Betriebskosten.

Steigt die Nachfrage, sind die

Kapazitäten bereits vorhanden und

können aktiviert werden. Dies gibt

Logistikunternehmen zwar die nötige

Flexibilität, um schnell auf

Nachfrageänderungen reagieren

zu können; trotzdem

kann noch mehr getan

werden.

Künstliche

Intelligenz verstärkt

die Effektivität der

Logistikautomatisierung

Die Integration künstlicher

Intelligenz (KI) in die

Logistikautomatisierung

zeigt Wirkung. KI reduziert

Fehler im Rahmen

üblicher angelernter Tätigkeiten wie

dem Sortieren und Kategorisieren

von Produkten. Autonome mobile

Roboter (AMRs) beispielsweise verbessern

die Paketzustellung, unter

anderem auf der „last Mile“, mit der

üblicherweise die höchsten Kosten

assoziiert sind. KI hilft AMRs bei der

Routenplanung und Erkennung von

beispielsweise Personen, Hindernissen,

Lieferportalen und Türen.

Herausforderungen bei der

Integration

Eine Integration der Logistikautomatisierung

bringt Herausforderungen

mit sich. Ob der Ersatz

eines sich wiederholenden Prozesses

durch ein Förderband oder

die komplexere Einführung eines

kollaborativen, autonomen Roboters

am Arbeitsplatz, das Spektrum

reicht hier von einfach bis

anspruchsvoll. Wenn Automatisierungs-

und Integrationsprozesse um

KI ergänzt werden, sind die Herausforderungen

komplexer Natur bei

gleichzeitig steigenden Vorteilen.

Die Effektivität der einzelnen

Automatisierungselemente steigt

mit fortschreitender Vernetzung der

Lösungen und Berücksichtigung

aller anderen Schritte im Prozess.

Edge-KI

KI, die sich nahe an dem Ort

befindet, an dem die Daten generiert

und Aktionen durchgeführt

werden, wird als Edge-KI bezeichnet.

Die Übernahme von Edge-KI

definiert Logistikautomatisierung

bereits neu. Edge-KI entwickelt sich

rasant und ihr Einsatz beschränkt

sich nicht auf die Logistikautomatisierung.

Die Vorteile einer an der

Edge der Netzwerke befindlichen

KI müssen gegen die Verfügbarkeit

von Ressourcen wie Strom, den

Umgebungsbedingungen, dem physischen

Standort und verfügbaren

Platz abgewogen werden.

Inferencing an der Edge

Edge-Computing bringt Berechnungen

und Daten näher zusammen.

Bei einer herkömmlichen

IoT-Anwendung werden die meisten

Daten über ein Netzwerk an

einen (Cloud-) Server gesendet,

wo die Daten verarbeitet und die

Ergebnisse an die Edge des Netzwerks,

beispielsweise an das physische

Gerät, zurückgesendet werden.

Cloud-only-Computing führt zu

Latenzzeiten, die in zeitkritischen

Systemen nicht akzeptabel sind. Ein

Beispiel für den Einsatz von Edge-

Computing ist die lokale Erfassung

und Verarbeitung der Bilddaten eines

Pakets im Zuge der Sortierung, was

dem System der Logistikautomatisierung

eine Reaktionszeit von nur

0,2 Sekunden ermöglicht. Die durch

diesen Teil des Systems verursachte

Netzwerklatenz würde den Sortierprozess

verlangsamen, aber Edge-

Computing beseitigt diesen potenziellen

Engpass.

Während Edge-Computing die

Berechnung näher an die Daten

bringt, macht die Ergänzung der

Edge um KI den Prozess flexibler

und noch weniger fehleranfällig. Die

Logistik auf der „last Mile“ ist stark

vom Menschen abhängig, aber auch

dort werden durch AMRs mit Edge-

KI deutliche Verbesserungen erzielt.

Das Hinzufügen von KI hat erhebliche

Auswirkungen auf die in der

Logistikautomatisierung verwendete

Hardware und Software, und

es gibt eine zunehmende Anzahl

potenzieller Lösungen. Normalerweise

qualifizieren die zum Trai-

70 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Künstliche Intelligenz

nieren eines KI-Modells verwendeten

Lösungen das Modell nicht für

den Einsatz an der Edge des Netzwerks.

Die für das Training benötigten

Ressourcen sind auf Server

mit nahezu unbegrenzten Stromund

Speicherkapazitäten ausgelegt.

An der Edge sind diese Voraussetzungen

nicht gegeben.

Der Trend zu heterogenen

Architekturen

Große Multicore-Prozessoren

sind keine gut geeigneten Hardware-Lösungen

für Edge-KI-Anwendungen.

Stattdessen setzen Entwickler

ihren Fokus auf heterogene, für

den KI-Einsatz an der Edge optimierte

Hardwarelösungen. Dazu

gehören natürlich CPUs und GPUs,

aber auch anwendungsspezifische

integrierte Schaltkreise (ASICs),

Mikrocontroller (MCUs) und FPGAs.

Einige Architekturen, wie z. B. GPUs,

sind gut für die parallele Verarbeitung

geeignet, während andere, beispielsweise

CPUs, besser für die

sequenzielle Verarbeitung geeignet

sind. Heute gibt es keine Architektur,

die wirklich für sich in Anspruch

nehmen kann, die beste Lösung für

eine KI-Anwendung zu bieten. Der

allgemeine Trend geht dahin, Systeme

mit Hardware zu konfigurieren,

die die optimale Lösung bietet,

anstatt mehrere Instanzen derselben

Architektur zu verwenden.

Bei diesem Trend zeichnet sich

eher eine heterogene Architektur

ab, bei der viele verschiedene

Hardware-Verarbeitungslösungen

zur Zusammenarbeit konfiguriert

sind, anstatt einer homogenen

Architektur, die sich mehrerer auf

demselben Prozessor basierender

Geräte bedient. Die Möglichkeit, für

jede Aufgabe die richtige Lösung

aufzubieten oder mehrere Auf gaben

auf einem bestimmten Gerät zu konsolidieren,

bietet eine größere Skalierbarkeit

und die Chance, die Leistung

pro Watt und/oder pro Euro

zu optimieren.

Der Übergang von einer homogenen

Systemarchitektur zu einer

heterogenen Verarbeitung erfordert

ein umfangreiches Lösungs-Ökosystem

und die nachgewiesene Kompetenz,

diese Lösungen auf Hardware-

und Softwareebene zu konfigurieren.

Aus diesem Grund ist es

wichtig, mit einem Anbieter zusammenzuarbeiten,

der Partnerschaften

auf höchstem Niveau mit allen

großen, Lösungen für Edge-Computing

anbietenden Halbleiterherstellern

unterhält und gemeinsam

mit ihnen skalierbare und flexible

Systeme entwickelt.

Darüber hinaus verwenden diese

Lösungen allgemeine Open-Source-

Technologien wie Linux sowie spezielle

Technologien wie das Roboter-

Betriebssystem ROS 2. Tatsächlich

werden immer mehr Open-Source-

Ressourcen zur Unterstützung von

sowohl Logistik als auch Edge-KI entwickelt.

Aus dieser Perspektive gibt

es keine „richtige“ Software lösung,

was auch für die Hardwareplattform

gilt, auf der die Software läuft.

Ein modularer Ansatz für

Edge-Computing

Um die Flexibilität zu erhöhen und

die Anbieterbindung zu reduzieren,

verwendet Adlink den Ansatz der

Modularisierung auf Hardware ebene,

wodurch die Hardwarekonfiguration

innerhalb beliebiger Lösungen flexibler

wird. In der Praxis ermöglicht

die Modularisierung auf Hardwareebene

einem Techniker, jeden Teil

der Systemhardware, wie beispielsweise

einen Prozessor, zu ändern,

ohne dass dieses systemweite Störungen

zur Folge hätte.

Upgrade-Möglichkeit

Die Möglichkeit, eine zugrundeliegende

Plattform (ob Software, Prozessoren

usw.) zu „upgraden“, ist

besonders wichtig, wenn die Integration

einer neuen Technologie wie

Edge-KI ansteht. Jede neue Prozessor-

und Modultechnologiegeneration

bietet häufig ein besseres

Energieaufwand/Leistungsverhältnis

für eine an der Edge des Netzwerks

arbeitende Inferenz-Engine.

Die Möglichkeit, diese Energie- und

Leistungsgewinne schnell und mit

minimalen Störungen des gesamten

Logistikautomatisierungs- und

Edge-KI-Hardware-Systems nutzen

zu können, ist ein entscheidender

Vorteil.

Die Hardware-

Modularisierung

wird mittels Micro-Service-Architektur

und Container-Technologie

wie Docker im Software-Bereich

fortgesetzt. Steht eine optimalere

Prozessorlösung zur Verfügung,

auch wenn sie von einem anderen

Hersteller stammt, kann die den Prozessor

nutzende Software modularisiert

und anstelle des Moduls des

alten Prozessors verwendet werden,

ohne dass der Rest des Systems

geändert werden muss. Software-Container

bieten auch eine

einfache und robuste Möglichkeit,

neue Funktionen hinzuzufügen, beispielsweise

für die Edge-KI.

Modularisierte Software

Auch die Software innerhalb eines

Containers kann modularisiert werden.

Ein Beispiel wäre Adlinks Edge

Vision Analytics (EVA) SDK (Software

Development Kit) für KI-Vision-

Produkte. Die auf Gstreamer basierende

Plattform konzentriert sich auf

die wesentlichen Funktionen, die

zum Aufbau einer KI-Vision-Pipeline

erforderlich sind. Dies vereinfacht

die Pipeline-Entwicklung durch die

Nutzung gebrauchsfertiger Open-

Source-Plugins (in sich geschlossener

Module) für jede Phase der

KI-Vision-Pipeline. Die Plugins

umfassen Bilderfassung und -verarbeitung,

KI-Inferenz, Nachbearbeitung

und Analyse.

Ein modularer und Container-

Ansatz für Hardware und Software

minimiert die Anbieterbindung,

d. h. eine Lösung ist nicht an

eine bestimmte Plattform gebunden.

Es erhöht auch die Abstraktion

zwischen Plattform und Anwendung,

was es Endbenutzern erleichtert,

eigene, plattformunabhängige

Anwendungen zu entwickeln.

Adlink vereinfacht den Upgrade-

Prozess durch eine Datenbank, in

der die Komponenten beschrieben

werden, sobald sie verfügbar sind.

Mithilfe dieser Datenbank können

Techniker die richtigen Produkte

für ein optimales Gleichgewicht zwischen

Inferenzleistung und Systemressourcen

auswählen.

Eine der wichtigsten Anforderungen

an die Automatisierung der

Logistik ist eine Reaktion in Echtzeit.

Zur Erfüllung dieser Anforderungen

ist es von Wichtigkeit, mit

einem Anbieter zusammenzuarbeiten,

der Erfahrung in der Entwicklung

von Systemen mit der optimalen

Hardware/Software-Kombination

hat. Der Adlink-Ansatz ist die Verwendung

von Bausteinen, die mit

speziellen Technologien von Drittanbietern

wie LiDAR-Sensoren integriert

werden können.

Fazit

Der Einsatz von Edge-KI in der

Logistikautomatisierung erfordert

nicht den Austausch ganzer Systeme.

Zuerst beginnt man damit,

den Arbeitsplatz zu bewerten und

Stufen zu identifizieren, die wirklich

von KI-gestützter Automatisierung

profitieren können. Das Hauptziel

besteht darin, die Effizienz zu steigern

und gleichzeitig die Betriebsausgaben

zu senken, insbesondere

im Hinblick auf eine erhöhte

Nachfrage in Zeiten des Arbeitskräftemangels.

Immer mehr Technologieunternehmen

arbeiten an KI-Lösungen,

aber oft zielen diese auf die Cloud

und nicht auf Edge-Computing ab.

An der Edge sind die Bedingungen

sehr unterschiedlich, die Ressourcen

können begrenzt sein und es

kann sogar der Bedarf an einem

dedizierten privaten Kommunikationsnetz

bestehen.

Die Automatisierung im Logistikbetrieb

wird durch den Einsatz von

Technologien wie KI weiter expandieren.

Diese Systemlösungen müssen

für den Einsatz in rauen, sich

von Cloud oder Datenzentrum unterscheidenden

Umgebungen ausgelegt

sein. Diesen Anforderungen

begegnet Adlink mit einem modularen

Ansatz, der wettbewerbsfähige

Lösungen, kurze Entwicklungszyklen

und flexible Plattformen bietet. ◄

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

71


Digitalisierung

Die Zukunft ist digital

Schnell, einfach und kostengünstig - Transparenz in der Produktion bringt viele Vorteile. Dieser Beitrag

beschreibt, warum sich die Digitalisierung für produzierende Unternehmen lohnt.

Digitalisierung mit dem HEITEC 4.0 Lösungsportfolio © iStock-1022854924

Autor:

André Neumann,

Leiter Digitalisierung Automotive

und Logistik

HEITEC AG

www.heitec.de

Die Mehrheit der produzierenden

Unternehmen tut sich mit der Digitalisierung

noch etwas schwer. Dabei

besteht für Unternehmen, egal, ob

es sich um ein KMU handelt oder

einen Big Player aus der Industrie,

dringender Handlungsbedarf, um

wettbewerbsfähig zu bleiben. Die

Digitalisierung der Produktion bringt

viele Vorteile, vor allem in Krisenzeiten.

Es ist Fakt, dass Unternehmen,

welche die Vorteile von Digitalem

Engineering und Industrie 4.0

bereits implementiert haben, wettbewerbsfähiger

sind und wirtschaftlicher

arbeiten. Das bedeutet die

Verringerung und Eliminierung von

Risiken bereits während der Planung,

eine schnellere und risikolose

Inbetriebnahme von Anlagen

und die Optimierung von Prozessen

anhand von Daten während

des laufenden Betriebes.

Produktiver arbeiten durch

Digitales Engineering und

die virtuelle Inbetriebnahme

Digitales Engineering ist mittlerweile

State of the Art. Anwendende

Unternehmen sind dadurch nachweislich

produktiver und können

ihre Kosten senken. Mit digitalem

Engineering werden Anlagen virtuell

abgebildet. Das geschiet von

der Planung, der Konfiguration,

der Simulation und der virtuellen

Inbetriebnahme der Automatisierungskomponenten,

bis zur Planung

und Konfiguration. So werden

bereits in den ersten Schritten

potenzielle Automatisierungskonzepte

getestet und Prozessabläufe

optimiert.

Virtuelle Inbetriebnahme

Mit der virtuellen Inbetriebnahme

am Digitalen Modell werden anschließend

alle gegenwärtigen und künftigen

Betriebsabläufe in der entsprechenden

Produktionsumgebung

in Echtzeit abgebildet und

mit der Original-Automatisierungssoftware

gesteuert. Dadurch lassen

sich Fehler in der Konstruktion, der

Software und den Prozessabläufen

bereits zu diesem Zeitpunkt aufdecken

und beseitigen. Das reduziert

die Zeit für die reale Inbetriebnahme

erheblich und ermöglicht es

zusätzlich teure und zeitaufwändige

Korrekturen an der realen Anlage

bereits im Vorfeld zu vermeiden.

Schneller und besser

reagieren durch die

Vernetzung der Produktion

Daten sind die Währung des

21. Jahrhunderts. Wer aus diesen

vorhandenen Daten die richtigen

Schlüsse ziehen kann, gewinnt.

Meistens sind die Produktionsdaten

wie z. B. Maschinen-, Betriebs-, Prozess-,

Qualitätsdaten oder Energiedaten

zwar vorhanden, aber noch

nicht sichtbar. Mit den geeigneten

Digitalisierungslösungen können

diese Daten schnell sichtbar gemacht

werden. Somit wird die digitale Informations-

und Interaktionskette von

der Unternehmensleitebene bis zu

den Maschinen geschlossen. Dieser

Brücken schlag zwischen Shopfloor

und IT-Welt ermöglicht es, Informationen

der realen Anlage in Verbindung

mit dem digitalen Zwilling im Büro

oder aus dem Home Office heraus

auszuwerten und zu analysieren.

Dreistufiger Ansatz

Hierbei hat sich ein dreistufiger

Ansatz zur Steigerung der Produktivität

und Erhöhung der Maschinen-/Anlagenverfügbarkeit

besonders

bewährt.

• Erstens Transparenz in der Produktion,

also die Erfassung, Visualisierung

und das Monitoring der

zuvor genannten relevanten Daten

bzw. einer flexiblen Software-

Lösung für Leit- und ME-Aufgaben,

um die Lücke zwischen dem

Produktionsprozess im Shopfloor

72 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Digitalisierung

und dem ERP-System digital zu

schließen.

• Zweitens die analytische Optimierung

der Produktion, in dem die

vorher festgelegten Daten analysiert

und die Geschäfts- und Produktionsprozesse

optimiert werden

sowie

• drittens eine flexible Produktionsplanung

und -steuerung. Führende

Digitalisierer bilden alle Planungs-,

Produktions- und Geschäftsprozesse

auf Basis der bestehenden

IT-Landschaft des Kunden durchgängig

ab.

Diese ganzheitlichen Digitalisierungslösungen

sind schnell und

unkompliziert in die unterschiedlichsten

IT-Landschaften integrierbar.

Damit lassen sich zielgenaue

Optimierungsstrategien für den Produktionsablauf

entwerfen, Fehlerursachen

erforschen und Qualitätsdaten

bewerten.

Industrie 4.0

Upgrade Systeme für

Bestandsmaschinen

Zur Steigerung der Transparenz

in der Produktion für Bestandsmaschinen

eignen sich zur schnellen

und einfachen Nachrüstung

im Wesentlichen drei Industrie 4.0

Upgrade Systeme im Plug & Operate

Modus, mit denen alle relevanten

Prozess- und Produktionsdaten

überwacht werden können.

Die Upgrade Anwendungen werden

direkt an die Anlage angebracht,

z. B. an einen Getriebe oder Motor,

um Anomalien und einen möglichen

Ausfall frühzeitig zu erkennen. Mit

einem Monitoring-System können

Umgebungsbedingungen wie Temperatur,

Luftfeuchtigkeit, Beschleunigung,

etc. per magnetisch angebrachten

Multifunktionssensoren

überwacht werden, die an vorkonfigurierte

Gateways angebracht werden.

Für das Monitoring selbst wird

eine App verwendet. Der Vorteil des

Monitorings ist, dass damit Anomalien

und Fehlzustände frühestmöglich

erkannt werden können. Die mit

Monitoring gesammelten Daten können

außerdem per WLAN, LTE oder

Ethernet in die Cloud über tragen

werden. Das zweite Upgrade-System

bietet die Überwachung der

Maschinenverfügbarkeit an. Das

dritte Upgrade-System dient der

Erfassung der Betriebsdaten bzw.

Störgründe.

Von der virtuellen Welt in die reale Welt und zurück © HEITEC AG

Assistenzsysteme für

Effizienz und Qualitätssicherung

bei manuellen

Prozessschritten

Die eigenen Mitarbeiter sind ein

elementarer Bestandteil eines jeden

Verbesserungsprozesses. Durch

deren Unterstützung lassen sich

relevante Informationen gewinnen,

um anschließend in der Dokumentation

qualitätsrelevante Schritte für

Abläufe und Prozesse nachvollziehbar

zu optimieren. Ganzheitliche

Digitalisierungslösungen bieten

hierfür Assistenzsysteme an,

um einen optimalen bedarfsorientierten

Workflow bei der Planung,

Koordinierung und Ausführung der

Produktion zu generieren. So reduzieren

sich Maschinen- und Anlagenstillstandzeiten.

Kundennutzen durch

Digitalisierung

Industrie 4.0 entsteht an der

Schnittstelle zwischen Produktion

und IT. Um diese Potenziale zu

erkennen und zu realisieren, sind

neue Herangehensweisen und

Denkmuster notwendig. Während

die Produktion lange Laufzeiten

von Maschinen und Anlagen prägen,

sind auf Seiten der IT hauptsächlich

kurze Entwicklungszyklen

gefragt. Nur wer beide Seiten einbezieht,

wird die vorhandenen Möglichkeiten

erkennen und für sein Unternehmen

nutzen können.

Kompetente Digitalisierer verstehen

sich daher als Mittler zwischen

der jeweiligen Fachdomäne des Kunden

und der Systemtechnik / IT. Sie

sind der fachkundige Technologiepartner

über den gesamten Lebenszyklus

einer Anlage und unterstützen

ihre Kunden bei der digitalen Transformation

mit einer nutzerfokussierten

Beratung, geprägt durch hohe

Lösungskompetenz. Dies beginnt

mit einer qualifizierten Aufnahme der

IST-Situation z. B. mit der Ermittlung

des Digitalisierungsindex, geht weiter

über die Erstellung einer Digitalisierungsroadmap

sowie deren anschließenden

Konkretisierung. Danach

erfolgt deren Überführung in Projekte

und der bedarfsgerechten Projektbegleitung

bis zur erfolgreichen

Einführung und den Betrieb.

Den Kunden verstehen

Für Digitalisierungsanbieter ist es

daher wichtig, die Sprache des Kunden

zu sprechen und dessen Fachdomäne

ganzheitlich zu verstehen.

Gerade das hebt gute Digitalisierungsanbieter

heraus. Diese haben

die Erfahrung und Kompetenz, nicht

nur kundenseitige Potenziale optimal

herauszuarbeiten, sondern gleichzeitig

die Mitarbeiter des Kunden auf

dem Weg der Digitalisierung mitzunehmen.

Speziell entwickelte Workshops

gewährleisten, dass der Kunde

auf allen Ebenen seinem Ziel erfolgreich

näherkommt. Die Produktionsbegleitung

während der Anlaufphase

nach erfolgten Umbauten sowie individuelle

Wartungsverträge runden die

Dienstleistung für den Kunden ab. ◄

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

73


Digitalisierung

Maschinendaten über das Anschlusskabel

abrufen

Niederschwelliger Einstieg in die digitale Produktion

Genau die hat ein Forschungsteam

um Birenbaum nun ent wickelt.

Ein berührungsloser Wechselstrom-

Messwandler nutzt die Stromzufuhr,

um grundlegende Maschinendaten

abzurufen, hinterlegt sie in einer

Cloud und stellt sie in Form von einfach

verständlichen, auf Minimalfunktionen

reduzierten Graphiken

in einer App dar. Daraus lässt sich

zunächst einmal ablesen, ob eine

Maschine störungsfrei läuft. Kurvenverläufe

zeigen zudem an, welche

Kräfte wirken, während die Maschine

ein Werkstück bearbeitet.

Dieser Wechselstrom-Messwandler nutzt die Stromzufuhr, um grundlegende Maschinendaten abzurufen

© Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Fraunhofer-Institut für

Produktionstechnik und

Automatisierung IPA

www.ipa.fraunhofer.de

Ein Forschungsteam vom

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik

und Automatisierung IPA hat

ein kostengünstiges und einfach zu

bedienendes Monitoringsystem entwickelt,

das alten Bestandsmaschinen

Daten entlockt. IT-Fachkenntnisse

und Prozesswissen sind dafür

nicht nötig.

Vor allem kleine und mittelständische

Unternehmen (KMU) stehen

noch am Anfang der Digitalisierung.

Zu diesem Schluss kommt eine Studie,

die Studierende der ESB Business

School an der Hochschule

Reutlingen in Zusammen arbeit mit

dem Fraunhofer IPA erstellt haben.

Sie hatten dazu zwischen Oktober

2018 und Januar 2019 insgesamt

23 Unternehmen aus verschiedenen

Branchen des industriellen

Mittelstands in Baden- Württemberg

befragt. An diesem Befund hat

sich seither nichts Grund legendes

geändert.

Viele alte Maschinen in

Betrieb

In der Tat sind viele der Maschinen

in mechanischen Werkstätten

oder der Produktion schon Jahrzehnte

alt. Sie erfüllen bis heute

zuverlässig ihren Zweck, verfügen

aber über keine modernen Steuerungen

und lassen sich untereinander

auch nicht vernetzen. „Das

Interesse an Industrie 4.0 ist aber

vorhanden“, stellt Christoph Birenbaum,

Gruppenleiter Fertigungssysteme

Leichtbau am Fraunhofer

IPA, fest. Was fehle, sei das Budget

für umfangreiche Digitalisierungsmaßnahmen

und das nötige

Fachwissen. „Es braucht also eine

kostengünstige und einfach zu bedienende

Lösung, die Bestandsmaschinen

schnell Daten entlockt, um die

Einstiegshürden für die Digitalisierung

massiv zu senken.“

Schon Basisfunktionen

ermöglichen neue

Geschäftsmodelle

Einfache

Prozessüberwachung

Darüber hinaus bietet das System

nach einer kurzen Einlernphase

die Möglichkeit, eine einfache Prozessüberwachung

durchzuführen

und zu erfassen, ob beispielsweise

Zerspanungswerkzeuge neuwertig,

schon etwas verbraucht oder verschlissen

sind. Bei dieser Frage

haben sich bisher viele Maschinenbediener

auf ihr Gehör oder

andere Erfahrungswerte verlassen.

Jetzt zeigt ihnen die App an, wann

es Zeit ist, Verschleißteile wie Bohrer,

Fräsen oder Sägeblätter auszutauschen.

„Solche Basisfunktionen

genügen schon, um neue

Geschäftsmodelle zu entwickeln

und KMU einen ersten einfachen

Einstieg in die Digitalisierung zu

erlauben“, sagt Birenbaum. Hersteller

von Werkzeugmaschinen

könnten so zum Dienstleister werden

und ihren Kunden vorausschauende

Wartungsarbeiten anbieten.«

Kein Fachwissen

erforderlich

Im Gegensatz zu bestehenden

Retrofit-Lösungen setzt der Ansatz

von Birenbaum und seinem Team

weder IT-Fachkenntnisse noch Prozesswissen

voraus. Und kostengünstig

zu haben wird das Monitoringsystem

samt Software und schlicht

gehaltener Benutzeroberfläche obendrein

auch noch sein. Der Forscher

schätzt, dass es dereinst schon für

rund 150 Euro zu haben sein könnte.

Noch allerdings existiert das

Retrofit-Monitoringsystem nur als

Prototyp. Er wird derzeit in einem

Entwicklungsprojekt zusammen mit

einem Partner weiter vorangetrieben.

Dabei wird unter anderem die

Software um Elemente der Künstlichen

Intelligenz ergänzt. ◄

74 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Wenn OT und IT nicht miteinander reden

Digitalisierung

werk befindet und wie diese Geräte

miteinander kommunizieren, können

Schwachstellen und Risiken

in der OT-Umgebung identifiziert

und mit den passenden Maßnahmen

geschlossen werden.

Starten ohne Plan

Die Vorzüge der Digitalisierung sollen

auch in der Produktion und bei der

Vernetzung von Maschinen zum Tragen

kommen. Die Auflösung der Grenzen

zwischen OT (Operational Technology)

und IT schafft aber neue Herausforderungen

in der Abwehr von Bedrohungen,

etwa durch Cyberangriffe.

Die Digitalisierung der Produktion,

angefangen bei MES (Manufacturing

Execution System) über „intelligente“

Maschinen und Anlagen bis hin zu

digitalen Zwillingen, verändert Aufgaben

und Zuständigkeiten. Während

sich in den meisten Industrieunternehmen

die IT-Abteilung um Softund

Hardware, Kommunikationstechnologie

und Bereiche wie CRM oder

Analytics kümmert, ist das OT-Team

für Produktions- und Industrieanlagen

zuständig, die lange Zeit in sich

geschlossene Systeme ohne Anbindung

an das Internet waren. Durch

die zunehmende Vernetzung gerät

diese klare Aufgabenteilung ins Wanken

– künftig müssen OT und IT eng

zusammenarbeiten.

Sicherheit für die OT-Umgebung stellt

Unternehmen vor große Herausforderungen,

weshalb sie die folgenden

fünf Punkte im Blick behalten sollten:

NTT Germany AG & Co. KG

www.hello.global.ntt

Unsicher „per Design“

Produktionsanlagen beziehungsweise

ICS (Industrial Control

System)-Lösungen sind auf

Verfügbarkeit ausgelegt und nicht

auf Sicherheit. Daraus resultiert

ein unterschiedliches Verständnis,

welche Ausfallzeiten tolerierbar

sind. Während beispielsweise in

der Automobilbranche ein Stillstand

der Maschinen von vier Stunden

sofort einen finanziellen Schaden

in Millionenhöhe nach sich ziehen

kann, werden IT-Ausfallzeiten dieser

Länge in vielen anderen Branchen

akzeptiert. Hinzu kommt die

lange Abschreibungsphase von

Produktionsanlagen: Bei Laufzeiten

von durchschnittlich 20 Jahren

oder mehr wird die Aktualisierung

von Firmware, Betriebssystem und

APIs sowie der Einsatz von Antiviren-Software

deutlich erschwert.

Schwachstellen lassen sich durch

fehlende Updates oftmals nicht

mehr schließen. Wird zudem eine

auf die Kundenbedürfnisse speziell

angepasste Individuallösung implementiert,

steigt das Risiko einer

Inkompatibilität mit standardisierten

IT-Sicherheitssystemen.

Stärkere Vernetzung

Moderne OT-Umgebungen werden

komplexer und zunehmend

vernetzter. Dadurch eröffnen sich

neue, aus der IT bekannte Angriffsszenarien:

Schaffen es beispielsweise

Cyberkriminelle, mit Hilfe verseuchter

E-Mails ins Firmennetzwerk

vorzudringen, können sie einzelne

Maschinen oder ganze Produktionsstraßen

übernehmen, zum Stillstand

bringen oder bestimmte Teilprozesse

manipulieren. Ein anderes

Risiko besteht bei Remote-Zugriffen

für Wartungstechniker, die von

Hackern für ihre Zwecke ausgenutzt

werden können. Eine Auslieferung

von fehlerhaft hergestellten

Produkten aufgrund manipulierter

Maschinen kann unter Umständen

den Ruin von Unternehmen

bedeuten.

Fehlende Sichtbarkeit

Da die OT-Umgebung in der Vergangenheit

autark von der Unternehmens-IT

war, fehlt ein detaillierter

Überblick der an das Netzwerk

angebundenen Assets. Die

Inventarisierung der Maschinen an

sich stellt kein Problem dar – aber

welche Controller beispielsweise

wo und wie verbaut sind, darüber

fehlt oftmals der Überblick. Analog

zur klassischen IT sind unbekannte

Geräte im Netzwerk eine potenzielle

Gefahr für die Sicherheit des gesamten

Netzwerkes. Nur wenn die IT-

Abteilung weiß, was sich im Netz-

Viele Industrieunternehmen beginnen

im Rahmen der Absicherung

ihrer OT-Systeme mit einzelnen

Maßnahmen wie der Netzwerksegmentierung,

um Cyberkriminellen ein

weiteres Vordringen zu erschweren.

Technische Projekte, die ohne

ein strategisches Ziel vorangetrieben

werden, drohen allerdings zu

scheitern. Zuallererst gilt es, eine

Risikoanalyse durchzuführen. Was

soll geschützt werden und wogegen

soll es geschützt werden? Ziel

ist es, die wichtigsten Gefahren zu

erkennen und zu bewerten, wobei

die Risikoanalyse spezifisch für ein

Unternehmen, eine Produktionsumgebung

oder eine Maschine durchgeführt

werden sollte. Dazu gehört

auch, ein Verständnis für potenzielle

Angriffsvektoren wie einen unkontrollierten

Fernzugriff zu bekommen.

Die Absicherung der OT-Umgebung

im Anschluss ist immer ein langfristiges

Projekt: Schritt für Schritt werden

die unterschiedlichsten Maßnahmen

umgesetzt, um am Ende

dasselbe Sicherheitsniveau wie in

der IT zu erreichen.

Keine Zusammenarbeit

IT- und OT-Abteilungen sprechen

selten miteinander, weshalb

es häufig zu Problemen oder Missverständnissen

kommt. Der Grund

liegt vor allem an den unterschiedlichen

Sichtweisen: Für die IT-Abteilung

bedeutet Sicherheit Firewalls

und die Abwehr von Cyberangriffen,

die OT-Mannschaft hingegen

versteht darunter erst einmal den

Schutz von Leib und Leben. Beide

müssen künftig enger zusammenarbeiten,

was den Einkauf einschließt.

Bereits in der Ausschreibungsphase

für neue Maschinen sollten Unternehmen

Klauseln in den Verträgen

einfügen, die den Hersteller zur

Bereitstellung von Sicherheitsupdates

für den kompletten Lebenszyklus

der Anlage verpflichten. ◄

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

75


Qualitätssicherung

Akustische Prozess- und Qualitätskontrolle

leicht gemacht

Vibrometer und leistungsfähige Prüfsoftware als Komplettlösung

Die vielseitigen Anwendungsfelder der akustischen Prüftechnik reichen von der Serienfertigung bis in die

prozessbegleitende Entwicklung © ssguy, shutterstock 273208817

Autoren:

Frank Schmälzle,

Produktmanager

Martin Beck, Geschäftsbereich

Optische Messsysteme

Strategisches Produktmarketing

und Ellen-Christine Reiff,

Redaktionsbüro Stutensee

Polytec GmbH

www.polytec.com

Die Laservibrometrie wird heute

für die berührungslose Akustikund

Schwingungsanalyse bei ganz

unterschiedlichen Objekten eingesetzt

– von kompletten Autokarosserien,

Flugzeugteilen oder

Motoren bis hin zu Mikrosystemen,

winzigen Komponenten und

Festplattenbauteilen. Auch in der

industriellen Qualitäts sicherung

und Zustandsüber wachung sind

Laservibrometer eine gute Wahl.

Sie können Material eigenschaften,

Fehler oder charakteristische

Eigenschaften bei Prüf objekten

anhand des Geräuschs bzw. des

Schwingverhaltens sehr genau

bestimmen. Die Auswertung der

Signale ist allerdings nicht trivial.

Um es dem Anwender einfacher

zu machen, haben sich zwei Spezialisten

zusammen getan. Das

Resultat ist ein Komplettsystem,

bei dem Vibrometer und Prüfsoftware

perfekt auf einander

abgestimmt sind, das sich einfach

bedienen lässt und gut in

unterschiedliche Prozesse integrierbar

ist.

Moderne industrielle Produktionsprozesse

müssen hohe Anforderungen

an Produktqualität, Fertigungssicherheit

und Wirtschaftlichkeit

erfüllen. Akustische und

vibrometrische Messungen im

Rahmen von industriellen Güteprüfungen

können dazu wesentlich

beitragen. Ein Blick ins Bauteilinnere

gelingt auch mit Prüfungen

per Ultraschall oder Röntgen,

diese Methoden sind jedoch

aufwendig, teuer und langsam.

Zudem erkennen diese Verfahren

nur Materialeigenschaften,

können aber nicht für eine Funktionsprüfung

eingesetzt werden.

Die vielseitigen Anwendungsfelder

der akustischen Prüftechnik reichen

deshalb von der Serienfertigung

bis in die prozessbegleitende

Entwicklung Polytec bietet

schon seit mehreren Jahrzehnten

entsprechende Lösungen

an, mit denen sich unterschiedlichste

Aufgaben stellungen bei

Akustik-, Strukturdynamik- und

Ultraschallmessungen realisieren

lassen. Wichtig ist dabei immer,

wie man das Verhalten des Prüfobjekts

auswertet und das ist

jetzt wesentlich einfacher möglich:

Die RTE GmbH hat dazu ihre

eigene leistungs fähige Prüfsoftware

an Vibrometer wie z. B. das

IVS-500 von Polytec angepasst.

Damit kann Polytec Anwendern

ein modernes, leistungsfähiges

und flexibles Komplettpaket für

die akustische Qualitäts- und Prozessüberwachung

anbieten, das

sich als voll- oder teilautomatisiertes

System einsetzen und leicht in

bereits bestehende Anlagen integrieren

lässt. Die Software ermöglicht

eine konfigurierbare Ablaufsteuerung

zur Durchführung der

Mess- und Prüf aufgabe, von der

Funktionsüberwachung der Sensoren,

über die Messdatenerfassung,

zur Ergebnisdokumentation

und dem Datenexport an die übergeordneten

QM-Systeme.

Umsteigen lohnt sich

Bei der akustischen Qualitätskontrolle

verlassen sich auch heute noch

Fertigungsbetriebe auf ein subjektives

„klingt gut“, z. B. bei Ziegeln,

Motoren, Getrieben oder Kugellagern.

Eine objektive und verifizierbare

Qualitätsaussage lässt sich so

aber keinesfalls treffen. Ein Umstieg

auf ein voll- oder teilautomatisiertes

Prüfsystem, das den „Klang“ objektiv

mit Prüfmerkmalen bewertet, kann

sich also lohnen und ist dank der

Komplettlösung von Polytec auch

recht einfach realisierbar:

Am Anfang steht meist eine detaillierte

Analyse der Ist-Situation zur

Definition der Aufgabenstellung. Die

anschließenden Probemessungen

sind sowohl an zugesandten Bauteilen

als auch vor Ort möglich. So

lassen sich spezifische Geräuschund

Vibrationsmerkmale der Produkte

bewerten und Fehlerbilder

definieren. Ein Messtag vor Ort

kann als Proof of Concept dienen .

Getestet werden in diesem Zusammenhang

Produkte mit definierten

Fehler bildern und fehlerfreie Produkte.

Die Fehlerbilder werden

beschrieben, die Messergebnisse

76 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Qualitätssicherung

Aus ALT mach NEU – Mit neuen Retrofit Sensor-Lösungen

© shutterstock©kenary820

Plötzlicher Stillstand, ungeplante Reparaturen,

kostspielige Ausfälle – die Worst Case Szenarien

für industrielle Anlagen und Maschinen

sind fast immer mit Ärger und hohen Kosten

verbunden. Mit den Retrofit Sensor-Lösungen

der eddylab GmbH können Kunden jetzt die

Lebensdauer ihrer Maschinen und Produktionsanlagen

deutlich verlängern. Bei einem

Retrofit geht es um die Anpassung einer alten

Maschine an die aktuellen technischen Gegebenheiten:

Gerade bei älteren Maschinen ohne

spezifische Sensorik werden keine Daten oder

Werte zum Maschinenzustand erfasst. Hier

setzt die eddylab GmbH an, indem sie zum

Beispiel alte Bestandsmaschinen mit Sensoren

zur Positionsmessung und -regelung

nachrüstet. Im Rahmen der Predictive Maintenance

können durch diese Nachrüstungen

Ausfälle frühzeitig entdeckt und aufwändige

Wartungen vermieden werden.

„Wir erhalten verstärkt Anfragen von Kunden,

die aufgrund von Beschaffungsproblemen

– etwa durch Abkündigung eines Produktes

oder extreme Lieferzeiten – nach

Alternativen für ihre bestehende Sensorik

suchen. In diesem Fall können wir Sensorlösungen

anbieten, die speziell auf die vorgegebene

Einbausituation zugeschnitten sind“,

erklärt Christian Schrick, CEO und Production

Manager bei eddylab. Für Kunden ergeben

sich damit gleich zwei Vorteile: Eine Steigerung

der Performance ihrer Anlage sowie

verlässliche Lieferzeiten.

Die eddylab GmbH ist darauf spezialisiert,

komplexe kundenspezifische Anforderungen

zu erfüllen und kann so bei den eddylab Retrofit

Sensor-Lösungen auf ihre langjährige Entwicklungserfahrung

zurückgreifen.

• eddylab GmbH

www.eddylab.de

ausgewertet und beispielsweise

Schwellwerte bzw. Hüllkurven als

Kriterien für Gut-/Schlechtbewertungen

definiert.

Systemintegration

Sind die Vorarbeiten erledigt, kann

in einem nächsten Schritt das System

in die Anlage integriert werden,

um die Parametrierung zu evaluieren

und weitere Daten zu sammeln.

Schon während dieser Validierung

profitiert der Betreiber von

der neuen Lösung, gleichzeitig kann

er die Analyse und deren Darstellung

auf die eigenen Anforderungen

abstimmen. Dann kann das Messsystem

vollständig in die Anlage integriert

werden und kommuniziert

über gängige Schnittstellen mit der

SPS , wie beispielsweise ProfiNET.

Industrievibrometer mit

variablem Arbeitsabstand

In der industriellen Güteprüfung liefert

das Industrievibrometer IVS-500

zuverlässige Messergebnisse auf

praktisch allen Oberflächen berührungslos

und unabhängig von den

Umgebungsbedingungen. Durch seinen

variablen Arbeitsabstand kann

das Laservibrometer über eine Entfernung

von wenigen Zentimetern

bis zu ca. 3 m messen. Eine integrierte

Auto- und Remote-Fokus-

Funktion sorgt auch bei wechselndem

Abstand zum Messobjekt immer

für hohe Signalqualität, z. B. wenn

in einem End-of-Line Prüfstand

auf unterschiedlich große Bauteile

gemessen werden soll. Mit dem

IVS-500 können Frequenzen bis

100 kHz gemessen werden, so dass

sich für jede Anwendung von Akustik

bis Ultraschall eine passende

Lösung findet. Wenn noch höhere

Frequenzen gewünscht sind, können

andere Polytec Vibrometer eingesetzt

werden (bis max. 24 MHz).

Mess- und Prüfsoftware für

eine effiziente Güteprüfung

Als Komplettlösung in Verbindung

mit der Prüfsoftware SonicTC

QuickCheck oder SonicTC Quick-

Check PLUS lässt sich das Laservibrometer

besonders einfach an

die unterschiedlichsten Messaufgaben

anpassen. Die Software ist

für die vibroakustische Güteprüfung

mit Laservibrometern perfekt

abgestimmt, kann gleichzeitig aber

auch Messdaten anderer Sensoren

verarbeiten. Sie erfasst die Messsignale

des Laservibrometers und

anderer Sensoren, wertet sie aus,

steuert den Prüfablauf, kommuniziert

mit dem Fertigungsleitsystem und

bietet komfortable Konfigurationssowie

Auswertemöglichkeiten. In der

PLUS-Version enthält die Software

zusätzliche Funktionen für die tiefergehende

industrielle Güteprüfung,

wie beispielsweise Ordnungsanalyse,

Homomorphe Transformation

(Cepstrum), Frequenzpositionsüberwachung,

SQL-Datenbank-Export

und einen Signal generator. Zudem

werden Hardwareschnittstellen wie

ProfiNET und Profibus unterstützt.

In beiden Versionen ist die Prüfsoftware

benutzerfreundlich und

anwendungsorientiert. Die Bedienund

Programmieroberfläche lässt

sich intuitiv bedienen und optimal

an den jeweiligen Anwendungsbereich

anpassen. Die Messung wird

wahlweise manuell oder automatisch

gestartet. Diverse Ansichten

stehen zur Verfügung, um Einzelmessungen

oder Kurvenscharen

mit den Analyseergebnissen zu vergleichen,

z. B. für Statistik, Klassifikationen

oder Schwellwerte.

Vorteile der

Laservibrometrie

Im Gegensatz zu herkömmlichen

Messmethoden ergeben sich bei der

Laservibrometrie gleich mehrere

Vorteile: Aufwändige Schallisolierung

wie bei Mikrofonen ist ebenso

unnötig wie die bei Beschleunigungsaufnehmern

erforderlichen mechanischen

Zustelleinrichtungen. Es

kann an allen optisch erreichbaren

Stellen berührungslos gemessen

werden und es gibt keinen mechanischen

Verschleiß. Das schnelle

Messprinzip ermöglicht sehr kurze

Taktzeiten und die Messergebnisse

sind jederzeit reproduzierbar. ◄

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

77


Predictive Maintenance

Mehrwert durch vorausschauende Wartung

Anwendungen im Industrie-4.0-Umfeld

Das Interesse an Fernüberwachungs-

und vorausschauenden

Wartungsmöglichkeiten hat in

den letzten Jahren stark zugenommen.

Innovationen im Bereich Industrie

4.0 wachsen und treiben dabei

das Unternehmenswachstum voran.

Neue Technologien ermöglichen es

den Herstellern, sich mit einer zunehmend

digital ausgerichteten Unternehmenslandschaft

weiterzuentwickeln

und dabei Kosten und wertvolle

Zeit zu sparen. Künstliche Intelligenz

und prädiktive Analytik haben

einen immensen Einfluss auf die Fertigung

und bieten im Rahmen der Industrie

4.0 in vielerlei Hinsicht neue

Möglichkeiten. Die Vorteile finden

sich besonders in der Vernetzung

von Abläufen, Erhöhung der Sicherheit,

rechtzeitiger Fehlererkennungund

Beseitigung, Kosten- und Zeiteinsparung

sowie Wett bewerbsvorteile

durch das Angebot kundenorientierter

Dienstleistungen.

Starke Rolle der Predictive

Maintenance

Eine vorausschauende Wartung

ist bereits seitens vieler Hersteller

im Einsatz, denn ein Ausfall von kritischen

Maschinen oder Anlagen kann

selbst für die kürzeste Zeit sehr hohe

Kosten verursachen die sich in Form

von Produktivitätsverluste, Reparaturen

und Ausfallzeiten wiederfinden.

Viele Hersteller sehen bereits welche

starke Rolle die prädiktive Wartung

in diesem Rahmen spielt und reduzieren

ihre ungeplanten Ausfälle,

wodurch sie auch die Lebensdauer

ihrer Maschinen verlängern. Dies

erspart nicht nur bewiesenermaßen

enorme Kosten, sondern erleichtert

auch die Geschäftsprozesse und

ent lastet gleichzeitig den Aufwand

der Mitarbeiter.

Wie funktioniert das?

Im Rahmen von Industrie 4.0 sind

die wichtigsten Akteure die Datenaufnahme,

Datenweiterleitung, Datenspeicherung

und die Informationsverarbeitung.

Hierbei wird die prädiktive

Wartung durch Folgendes

ermöglicht: Softsensoren werden

verwendet, um Maschinen zu überwachen,

welche mithilfe informationsverarbeitender

Algorithmen

eine Zustandserkennung realisieren

und im weiteren Schritt eine

Zustandsprognose ermöglichen.

Diese Information für die Dienste

wird aus den Sensordaten an der

Maschine gewonnen. Dies können

Temperaturen, Drücke, Beschleunigungen,

Vibrationen, Dehnungen

oder Winkelgeschwindigkeiten sein,

welche mit geeigneten Modellen und

Algorithmen höherwertige Information

aus den Daten extrahieren.

Smart Data

Diese Datenverarbeitungskette mit

all den Algorithmen muss so umgesetzt

werden, dass unter den gegebenen

Randbedingungen ein möglichst

hoher Mehrwert generiert werden

kann. Bei der Umsetzung werden

alle Ebenen vom kleinen Sensor

mit eingeschränkten Rechenressourcen,

über Gateways und Edge-

Computern bis hin zu großen Cloud-

Rechnern betrachtet. Intelligente

Algorithmen direkt am Beginn der

Verarbeitungskette bieten die Möglichkeit

eine frühe Verdichtung und

Veredlung der Daten zu erreichen,

indem man z. B. Merkmale extrahiert

und nur diese weiterleitet. Dies

reduziert die Kommunikations- und

Speicherkosten und die Entwicklung

von globalen weniger komplexen

Algorithmen auf den höheren

Ebenen. Zudem bieten sich in den

meisten Fälle auch Algorithmen aus

dem Streaming-Analytics-Bereich

an, um die Daten nicht unnötig zu

speichern und dadurch hohe Datentransfer-

und Speicherkosten zu verursachen.

Diese Algorithmen verwenden

jeden Datenpunkt nur einmal,

d. h., die gesamte Information

wird direkt heraus extrahiert und die

Daten brauchen nicht gespeichert

zu werden. Somit kann man aus Big

Data Smart Data herstellen.

Zukünftige Richtlinien für

KI-Systeme

Die europäische Union hat einen

Vorschlag (ARTIFICIAL INTELLI-

GENCE ACT) erarbeitet, welcher

eine harmonisierte Vorschrift für

künstliche Intelligenz festgelegen

soll. Die neuen strengeren Vor gaben

für KI-Systeme werden eine angemessene

Risikobewertungs- und

Risiko minderungssysteme beinhalten.

An die Daten, die für das Erlernen

des KI-Modells verwendet werden,

werden hohe Qualitätsansprüche

gesetzt, um Risiken so gering wie

möglich zu halten. Zudem soll eine

Rückverfolgbarkeit der Ergebnisse

und die Protokollierung der Vorgänge

ermöglicht werden, um eine transparente

Sicht der Entscheidung zu

erhalten. Neben einer ausführlichen

Dokumentation mit allen erforderlichen

Informationen über das System

und seinen Zweck, damit die

Behörden seine Konformität beurteilen

können, sollen auch klare und

angemessene Information den Nutzer

bereitgestellt werden. ◄

Autor:

Dr.-Ing. Frederik Beutler,

Geschäftsführer – Spezialist für

Sensorfusion und automatische

Datenanalyse

Knowtion GmbH

www.knowtion.de

Vibrationsüberwachung von Motoren

78 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Aktuelles

Automation hybrid erleben

Pepperl+Fuchs verbindet seine „Digital Expo“ mit Auftritt auf der SPS 2021

Halle 7A, Stand 330

Pepperl + Fuchs SE

fa-info@de.pepperl-fuchs.com

www.pepperl-fuchs.com

Wo die Grenzen zwischen realer

und digitaler Welt verschwimmen,

entsteht Raum für neue Ideen

und hybride Konzepte: Getragen

von diesem Motiv kombinieren

die Automatisierungsspezialisten

von Pepperl+Fuchs nun erstmalig

ihren Auftritt auf der Branchenmesse

SPS mit der kostenlosen

haus eigenen Digitalmesse „Digital

Expo“ (15. – 26. November

2021). Zielsetzung des Projekts ist

es, unter dem Motto „Your Future

Automation“ eine Wechselwirkung

zwischen den jeweiligen Vorteilen

analoger und digitaler Kommunikation

herzustellen und beide Veranstaltungen

für die Besuchenden

zu einem ganzheitlichen hybriden

Erlebnis zu transformieren.

Persönlicher Dialog auf

Fachmesse, ergänzende

Inhalte in 3-D-Umgebung

Hierfür bestückt das Unternehmen

im Rahmen seiner Hausmesse

die virtuelle, browsergestützte

3-D-Umgebung Digital Expo

mit neuen, detailgetreuen Exponaten

rund um seine Produkte und

Lösungen für die Fabrik- und Prozessautomation.

Gleichzeitig werden

diese 3-D-Modelle, ergänzt

um einige ausgewählte klassische

Messe exponate, auf der SPS in

Nürnberg in adaptierter Form an

digitalen „Touch Tables“ präsentiert.

Besucher erhalten im direkten

Dialog mit den Experten von

Pepperl+Fuchs Informationen zum

digitalen Exponat. Bei Bedarf können

sie sich dann nach ihrem Aufenthalt

auf der SPS erneut innerhalb

der virtuellen Digital Expo mit

dem zuvor vor Ort gesehenen Produkt

beschäftigen. Dort erwarten sie

zudem weiterführende digitale Inhalte

wie Broschüren oder 3-D-Animationen.

Zusätzlich werden exklusiv für

Interessierte auch Live-Vorträge von

der SPS per Stream innerhalb der

Digital Expo zu sehen sein.

Zukunftsthemen der

Automatisierungstechnik im

Fokus

Auf beiden Veranstaltungen adressiert

Pepperl+Fuchs drei übergeordnete

Schwerpunkte aus der Automatisierungstechnik.

Sämtliche

Inhalte dazu stehen sowohl in deutscher

als auch englischer Sprache

zur Verfügung:

• E-Mobility - New Solutions for

New Production Processes

• Functional Safety - from Extraordinary

Products to Customized

Safety Concepts

• Industrial Communication -

Digitized Processes for Hazardous

Areas

Interessierte können sich nun

unter der Adresse

www.pepperl-fuchs.com/expo-2021-pr

vollständig kostenlos für die Digital

Expo von Pepperl+Fuchs registrieren.

Die einmalige Anmeldung inkludiert

ebenso den Zugang zu sämtlichen

Inhalten der beiden vorherigen

Digitalmessen von Pepperl+Fuchs.

Kostenlose Tickets für die SPS 2021

sind unter folgendem Link erhältlich:

www.pepperl-fuchs.com/sps-ticket


Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

79


Sicherheit

Neue Lösungen für Maschinensicherheit:

Klein, digital und vernetzt

Halle 9, Stand 460

Schmersal

www.schmersal.com

www.tecnicum.com

Unter der Devise „Klein, digital und

vernetzt“ präsentiert die Schmersal

Gruppe auf der SPS „Smart Production

Solutions“ 2021 in Nürnberg

neue Lösungen für Maschinensicherheit,

die bei geringem Aufwand

maximale Wirkung erzielen.

Die Verkleinerung der Sicherheitskomponenten

reduziert den Materialaufwand

und verringert ihren Platzbedarf

in Maschinen und Anlagen.

Die fortschreitende Digitalisierung

auch bei den Sicherheitssystemen

ermöglicht eine höhere Prozesstransparenz

und Predicitive-Maintenance-Konzepte.

Im Zuge von Industrie

4.0 werden Maschinen und

Anlagen komplexer und erfordern

infolgedessen auch umfangreichere

Sicherheitssysteme. Die Vernetzung

unterschiedlicher Sicherheitsschaltgeräte

ist ein Weg, die Komplexität

zu reduzieren. Schmersal demonstriert

am Stand, wie die Herausforderungen

der Industrie 4.0 durch

die Miniaturisierung, Digitalisierung

und Vernetzung von Sicherheitskomponenten

und -systemen

bewältigt werden können.

Miniaturisierung: intelligente

Schalter im Mini-Format

Der AZM40 ist die kleinste elektronische

Sicherheitszuhaltung der

Welt. Dabei verfügt er über eine

Excellence in Digital Security für die Industrie

Sicherheit im Netzwerk:

cognitix Threat Defender

Hochsicheres Industrial Monitoring:

cyber-diode

Sichere und komfortable Fernwartung:

genubox

Die genua GmbH ist Enabler der digitalen

Transformation. Wir schützen

sensitive IT-Netzwerke der Industrie,

im Public- und im Enterprise-Sektor,

bei KRITIS-Organisationen sowie in der

geheimschutzbetreuten Industrie mit

hoch sicheren Cyber-Security-Lösungen

„Made in Germany“. Ob bei der

Fernwartung, an der Schnittstelle zwischen

IT und OT oder in anderen Bereichen

der Industrie 4.0 – genua sorgt für

eine effiziente, skalierbare und zuverlässige

IT-Sicherheit. Wir sichern Anlagen

und Prozesse in vernetzten und automatisierten

Produktionssystemen für

einen störungsfreien Ablauf der Wertschöpfung.

Zum Lösungsspektrum zählen:

• Industrial Firewalls und Gateways

• sichere Fernwartungssysteme

• AI-basierte Lösungen für die interne

Netzwerksicherheit

• Cloud Security

• hochsichere Virtual Private Networks

• Remote-Access-Security für mobile

Mitarbeiter und Home Offices

Die genua GmbH ist eine Tochtergesellschaft

der Bundesdruckerei-Gruppe.

Mit mehr als 300 Mitarbeitern entwickelt

und produziert sie IT-Security-

Lösungen ausschließlich in Deutschland.

Seit der Unternehmensgründung in 1992

belegen regelmäßige Zertifizierungen

und Zulassungen durch das Bundesamt

für Sicherheit in der Informationstechnik

(BSI) den hohen Sicherheitsund

Qualitäts anspruch der Produkte.

Zu den Kunden zählen u.a. Arvato Systems,

BMW, die Bundeswehr, das THW

sowie die Würth-Gruppe.

genua GmbH | Domagkstr. 7 | 85551 Kirchheim

Tel.: 089/991950-0 | Fax: 089/991950-999

info@genua.de | www.genua.de

80 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Sicherheit

hohe Zuhaltekraft von 2.000 Newton.

Und dank der Winkelflexibilität

kann die Zuhaltung auch in

beengten und nicht leicht zugänglichen

Bereichen problemlos verbaut

werden.

Ebenfalls extrem kompakt ist der

RFID-Sicherheitssensor RSS260:

Jetzt hat Schmersal den Sensor

mit neuer Software ausgestattet,

sodass dieser nun vier zusätzliche,

optional wählbare Funktionen bietet.

Die zusätzlichen Funktionen

des RSS260 ermöglichen nicht

nur die Einsparung eines Sicherheitsrelaisbausteins,

sie reduzieren

darüber hinaus den Verdrahtungs-

und Installationsaufwand.

Zu den wichtigsten Merkmalen

der digitalen Produktion

gehört ein durchgängiger Datenaustausch.

Bei der Sicherheitssteuerung

PROTECT PSC1 kann

der Anwender das integrierte universelle

Kommunikationsinterface

als Gateway nutzen, um Diagnoseinformationen

der Sicherheitssensoren

an ein übergeordnetes Steuerungssystem

zu senden. Zudem

kann der Anwender mit der modular

aufgebauten, programmierbaren

Sicherheitsteuerung seine Sicherheitsanforderungen

für unterschiedlichste

Maschinen zielgerichtet und

einfach umsetzen.

Auf der SPS 2021 zeigt Schmersal

erstmals eine Weiterentwicklung

der PROTECT PSC1: Das Nachfolgemodell

bietet eine Reihe von

zusätzlichen Funktionen.

Vernetzung: Mehr

Flexibilität bei geringerem

Verdrahtungsaufwand

Um der steigenden Komplexität

der Sicherheitsmaßnahmen bei

größeren Maschinen und Anlagen

Herr zu werden, bietet Schmersal

verschiedene Lösungsansätze. Die

Safety Fieldbox ermöglicht flexible

und individuell konfigurierbare

Sicherheitslösungen sowie eine

fehlersichere „Plug & Play“- Installation

von diversen Schaltertypen.

Der SD-Bus von Schmersal ist

ein System zur seriellen Diagnose

von Reihenschaltungen. In Verbindung

mit einer neuen Lösung von

Schmersal – der Sicherheitssteuerung

PSC1 mit OPC UA-Anbindung

– wird der serielle Diagnose-

Bus jetzt zu SD 4.0: Damit lassen

sich industrie-4.0-taugliche Sicherheitskonzepte

entwickeln, die einen

hohen Diagnosekomfort bieten und

einfach skalierbar sind.

Sicherheit auf dem

Schmersal-Messestand

Aufgrund der anhaltenden Corona-

Pandemie hat Schmersal für seinen

Messestand in Halle 9 / 460

ein konsequentes Hygienekonzept

entwickelt, sodass Sicherheit und

Gesundheit der Besucher jederzeit

gewährleistet sind. ◄

Lösungen zur sicheren Drehzahlüberwachung

Zu langsam, zu schnell oder genau richtig?

Welche Drehzahl liegt vor? Es gibt viele Applikationen,

bei denen nicht nur die Position – beispielsweise

ein eingestellter Winkel – exakt

zur Steuerung übermittelt werden muss, sondern

auch die Verstellgeschwindigkeit – sprich

die Drehzahl als Maß für die Geschwindigkeit.

Vielleicht ist im Rahmen einer Drehzahlüberwachung

die Drehzahl sogar noch wichtiger

als die zugehörige, momentane Position.

Neben der Eigenschaft ‚exakt‘, also mit hoher

Genauigkeit, ist auch die Eigenschaft ‚sicher‘,

also verlässlich, die Voraussetzung für Sensoren

in einer gut konstruierten, sicher arbeitenden

Maschine.

Die TWK hat ihr Portfolio bezüglich Sensoren

für die Messung von Position und Geschwindigkeit

nun ausgeweitet. Dies umfasst unterschiedliche

Messsysteme für unterschiedliche

Arten der Montage und Messanforderungen.

Diese Messsysteme beinhalten eine hochwertige

Ausführung der Hardware und eine ausgeklügelte

Software, um neben der präzisen

Positions- und Geschwindigkeitserfassung

auch die Kriterien der funktionalen Sicherheit

nach den Normen ISO 13849 sowie IEC

61508, mit Level PLd bzw. SIL2, zu erfüllen.

Ideal für eine Drehzahlüberwachung in kritischen

Applikationen.

Typische Anwendungen sind Portalkräne,

bei denen die Verfahrgeschwindigkeit erfasst

werden muss. Häufig auf beiden angetriebenen

Seiten, damit er gleichmäßig verfährt.

Das Gleiche gilt für Kranbrücken, die auf fest

installierten Schienen fahren. Zusätzlich müssen

die Laufkatze und der Lasthaken mit definierter

Geschwindigkeit arbeiten, um zügig und

sicher die anvisierten Positionen zu erreichen.

Ein weiteres Beispiel sind die Rotoren von

Windkraftanlagen, die drehzahlüberwacht sind.

Gerade bei sehr großen Rotoren muss darauf

geachtet werden, dass sie nicht zu schnell drehen,

damit die Rotorblätter keinen Schaden

nehmen. Eine sichere Drehzahlüberwachung

mit „Overspeed-Abschaltung“ ist erforderlich.

Für diese und viele andere Applikationen hat

TWK entsprechende Drehgeber, elektronische

Nockenschaltwerke und Rotornabensensoren

neu im Programm - angepasst an die Einbauerfordernisse

des Kunden: Für kleinen Bauraum

gibt es einen ultrakompakten FSoE-Multiturn-

Safety-Drehgeber mit nur 38 mm Durchmesser

(TRK38/S3). Für das Beispiel der Rotoren

gibt es einen neuen PROFIsafe Rotornabensensor

NBT-D/S3, der auf dem sicheren Neigungssensor

NBT/S3 mit zusätzlichem Gyroskop

basiert, und für die Drehzahlmessung

keine feste Wellenanbindung braucht. Er

muss auch nicht zentral auf der Drehachse

montiert werden.

Ein weiter Fächer von sicheren Schnittstellen

ist verfügbar: PROFIsafe über PROFINET,

EtherCAT FSoE, CANopen safety und weitere.

Die Nockenschaltwerke der Serie NOCIO79/S3

mit IO-Link Schnittstelle haben Safety-Relais

für die Verwendung in einer Sicherheitskette

implementiert. Sie schalten auf Wunsch nicht

nur bei bestimmten Positionen, sondern auch

bei Überschreiten eines einstellbaren Drehzahllimits

– „Safety First“ eben.

• TWK-ELEKTRONIK GmbH

www.twk.de

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

81


Sicherheit

Zero-Trust-Security: Trau, schau, niemandem…

Sieben Fragen hierzu an Steffen Ullrich, Technology Fellow bei genua

Stefan Ullrich, Technology Fellow

Genua GmbH,

www.genua.de

PC&Industrie: Herr Ullrich, im

Zuge der Aufrüstung der Produktionsanlagen

(Operational Technology,

OT) sollen immer mehr

Produktionsstätten mit der IT vernetzt

werden. Ist das aus Ihrer

Sicht nicht problematisch?

Herr Ullrich: Die Anforderungen

in der OT unterscheiden sich deutlich

von der IT: Ungeplanter Ausfall

von Systemen oder andere Fehlfunktionen

können einen massiven

Schaden anrichten und eventuell

sogar zu Personenschäden führen.

Entsprechend hoch sind die

Anforderungen an Verfügbarkeit

und korrekte Funktion. Schnell mal

ein System patchen oder die Hardware

austauschen ist typischerweise

nicht möglich, sondern es

muss zuerst gründlich analysiert

werden, ob die Änderung ungeplante

Nebenwirkungen hat. Selbst

in der IT eher nebensächliche und

akzeptable Veränderungen an Zeitverhalten

und Performance können

in der OT kritisch sein. Dazu kommt

ein signifikant längerer Betrieb von

Systemen, d. h. vielfach sind Systeme

in Betrieb, die vom Hersteller

nicht mehr ausreichend unterstützt

werden.

Traditionell waren OT und IT ausreichend

voneinander getrennt und

mit dieser Annahme wurde die Sicherheit

in OT-Systemen konzipiert. Eine

einfache Kopplung von OT mit IT

exponiert eine per Design schwach

geschützte, fragile aber gleichzeitig

betriebskritische Infrastruktur und ist

daher keine gute Idee. Einige erinnern

sich vielleicht noch an die vielfältigen

Angriffe, als in den 90iger

Jahren massenhaft Computer in der

IT plötzlich mit dem Internet verbunden

wurden, obwohl sie eigentlich

nur für den Einsatz in vertrauenswürdigen

lokalen Netzen ausgelegt

waren. Allerdings ist es unbestreitbar,

dass erst eine Kopplung

von OT und IT die Digitalisierung

entscheidend voran bringen kann.

Entsprechend ist die Herausforderung

nicht, eine Kopplung zu verhindern,

sondern diese möglichst

sicher zu gestalten.

PC&Industrie: Was heißt hier:

„Sicher gestalten“?

Herr Ullrich: Eine sichere Kopplung

der OT an die IT darf einerseits

die Angriffsfläche nicht wesentlich

vergrößern und muss andererseits

das OT-Netz robust gegen potentielle

Angriffe machen. In der IT

geht man seit längerem davon aus,

dass eine reine Perimeter-Sicherheit

zu durchlässig ist und irgendwann

Teile der internen Infrastruktur

kompromittiert werden. Ziel ist

es daher, durch Maßnahmen wie

etwa proaktive granulare Separation

und reaktive frühzeitige Detektion

des Angreifers mögliche Schäden

zu verhindern bzw. zu verringern.

Je enger IT und OT gekoppelt

werden, desto wichtiger werden

derartige Herangehensweisen

für die gesamte Sicherheit.

Abhilfe verspricht hier das Konzept

des Zero-Trust Networking. Bei

diesem Paradigma wird dem Netz

nicht mehr im Gesamten vertraut,

sondern stattdessen nur einzelnen

Geräten, Anwendungen und Kommunikationsbeziehungen.

Starke

Separation zwischen den Teilen

des OT-Netzes einerseits und selektive

Anbindung nur einzelner Teile

an die IT andererseits reduziert die

Angriffsfläche und bremst proaktiv

laterale Bewegungen eines Angreifers

im Netz. Granulares Monitoring

der Aktivitäten wiederum ermöglicht

eine frühzeitige Detektion

des Angreifers.

PC&Industrie: Die Aufgabenstellungen

und Prozesse

werden immer komplexer und

unübersichtlicher. Besteht da

nicht irgendwann das Risiko

eines Kontrollverlusts?

Herr Ullrich: Zunehmende Komplexität

ist nicht der einzige Faktor,

der zu einem Kontrollverlust

beiträgt. Zusätzlich werden immer

mehr Teile der Infrastruktur fremd

gemanagt, wie etwa Fernwartung

durch den Hersteller oder die Nutzung

von externen Services für

Edge- und Cloudcomputing. Die

Hoffnung, dass KI- und Anomalie-

Erkennungssysteme hier magisch

die Kontrolle zurückbringen, erfüllt

sich nur eingeschränkt, denn auch

diese werden unbenutzbar, wenn die

Komplexität zu groß ist. Hier ist also

ein smarteres Vorgehen gefragt,

welches verschiedene Methoden

kombiniert, um die Kontrolle wieder

zu gewinnen.

82 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Sicherheit

PC&Industrie: Was heißt hier

in dem Zusammenhang smart?

Herr Ullrich: Mittels Zero-Trust Networking

kann man die erwarteten

Kommunikationsbeziehungen granular

beschreiben und durchsetzen.

Die Verständlichkeit, aber auch die

Granularität und Flexibilität werden

dabei erhöht, indem Beziehungen

nicht basierend auf physikalischen

Eigenschaften wie IP-Adressen und

Ports, sondern zwischen logischen

Identitäten wie Geräten, Anwendungen

und Nutzern modelliert werden.

Eine derartige Mikrosegmentierung

der Kommunikation verringert

nicht nur die Angriffsfläche, sondern

auch die Komplexität. Dies resultiert

in einer solideren Basis für KI

und Anomalieerkennung, um z. B.

über die reine Kommunikationsbeziehung

hinaus auch Kommunikationsmuster

zu analysieren. Identitätsbasierte

Zugriffskontrollen wiederum

erlauben eine Minimalisierung

der eingesetzten Privilegien

und reduzieren somit ebenfalls die

Angriffsfläche. Gleichzeitig ermöglichen

sie es, kompromittierte Identitäten

frühzeitig zu detektieren und

damit Schäden schnell und wirksam

zu begrenzen.

PC&Industrie: Welche Rolle

spielt der Benutzer?

Herr Ullrich: Während in der IT

die in eine Kommunikation involvierten

Akteure zumeist Personen

sind, haben wir es in der OT sehr

oft mit Geräten oder Anwendungen

zu tun. Aber auch diese können

kompromittiert werden. Analog zu

menschlichen Benutzern müssen

diese industriellen Kommunikationsendpunkte

daher ebenso mit

solide verifizierbaren Identitäten

ausgestattet, in ihren Möglichkeiten

auf das Minimum beschränkt und

hinsichtlich unerwartetem Verhalten

beobachtet werden.

PC&Industrie: Das hört sich

kompliziert an; wie kann man

so etwas einfach und schnell

realisieren?

Herr Ullrich: Mithilfe von KIgestützten

Netzwerkanalysesystemen

kann man sich einen Überblick

über die aktuellen Geräte und

Anwendungen sowie deren Kommunikationsbeziehungen

schaffen

Was versteht man unter Zero Trust Security?

Zero Trust (eigentlich Zero Trust

Network Access, ZTNA) ist eine

Sicherheitsstrategie, die sich von

dem bisherigen Paradigma der

implizierten Sicherheit im internen

Netz abwendet.

Die zunehmende Vielfalt von

Anwendungen und der Einsatz

von IIoT, Cloud-Diensten und Fernwartungen

lassen sowohl in der

IT als auch der Produktion (OT)

die Netze immer komplexer und

unübersichtlicher werden, sodass

den Administratoren zunehmend

die Kontrolle entgleitet. Der Perimeter

(Grenze des Firmennetzes)

wird durchlässiger, die Angriffsfläche

steigt und damit auch die

Wahrscheinlichkeit erfolgreicher

Angriffe.

ZTNA zielt auf die Absicherung

der einzelnen Geschäftsprozesse

auch in weniger sicheren Netzen,

indem es die Kommunikation zwischen

Nutzern, Geräten, Anwendungen

und Diensten reguliert

und davon ausgehend schrittweise

eine proaktive Mikrosegmentierung

des Netzes vornehmen. Einfache

Umsetzungen segmentieren hier

nur auf der Ebene von IP-Adressen

und Ports, bessere können

Anwendungsprotokolle erkennen

und diese bei der Mikrosegmentierung

mit einbeziehen. Zusätzlich

empfiehlt es sich, die erwartete

Kommunikation auch auf unerwartete

Ereignisse zu überwachen, um

Bewegungen eines Angreifers auf

erlaubten Kommunikationspfaden

erkennen zu können.

Zur Umsetzung können dabei

Produkte wie der cognitix Thread

Defender von genua benutzt werden.

Dieser ermöglicht KI-gestützt

Monitoring und Mikrosegmentierung

auf Applikationsebene, Detektion

der Geräte und Anwendungen

im Netz sowie eine Überwachung

von Kommunikation auf bekannte

Angriffsmuster.

PC&Industrie: Sie hatten vorher

Prioritäten erwähnt: Was würden

Sie zuerst absichern? Wo droht

die meiste Gefahr und wie kämpft

man dagegen am besten an?

und überwacht. Zur proaktiven

Reduktion der Angriffsfläche

gilt das Minimalitätsprinzip, d. h.

nur die wirklich benötigte Kommunikation

ist erlaubt und Nutzer

agieren nur mit den jeweils wirklich

nötigen Zugriffsrechten. Eine

Bestandsaufnahme bestehender

Kommunikation und Zugriffsrechte

ist daher Voraussetzung für eine

gezielte Absicherung.

Durchsetzung der

Zugriffsbeschränkungen

Herr Ullrich: Als wichtigsten Aspekt

sehe ich die Bestandsaufnahme

des eigenen Netzes. Oftmals findet

man dabei Geräte oder Kommunikation,

deren Bedeutung initial

unklar ist und die eventuell unerwünscht

ist. Der cognitix Thread

Defender kann hier durch eine

intuitive Erkennung neuer Geräte

und Darstellung von Kommunikationsbeziehungen

intelligent unterstützen.

Ein einfaches,aber mächtiges

Regelwerk ermöglicht darauf

aufbauend die gewünschte Kommunikation

proaktiv zu beschränken,

d. h. eine Mikrosegmentierung

nach Zero-Trust Prinzipien

vorzunehmen. Durch Einbeziehung

bekannter Angriffs- und Bewegungsmuster

wird eine frühzeitige

Detektion von Angreifern möglich,

wobei betroffene Anwendungen

oder Systeme isoliert oder partiell

in der Kommunikation eingeschränkt

werden können.

Viele externe Bedrohungen entstehen

durch unzureichende Beschränkungen

bei Fernwartungszugriffen.

Neben schwacher Authentisierung

findet hier häufig eine Netzkopplung

statt, was einem Angreifer in

Zur Durchsetzung der Zugriffsbeschränkungen

gibt es verschiedene

ZTNA-Konzepte. Für bestehende

Industrienetze eignet sich

eine netzbasierte Mikrosegmentierung

mittels Middleboxen, da

hier Restriktionen transparent

ohne Änderungen an den Geräten

und Anwendungen eingefügt werden.

Fernwartung wiederum lässt

sich über einen Software Defined

Perimeter umsetzen, der authentisierten

externen Teilnehmern den

selektiven Zugriff auf interne Dienste

ermöglicht. Eine Authentisierung

und Zugriffskontrolle direkt

an jedem Dienst wie bei Beyond-

Corp bzw. BeyondProd wiederum

eignet sich z. B. für die Anbindung

interner IIoT Systeme an

externe Clouddienste. Zur frühzeitigen

Detektion erfolgreicher

Angriffe sollten neben der proaktiven

Zugriffskontrolle auch eine

Analyse der übertragenen Daten

und Kommunikationsmuster auf

potentielle Anomalien erfolgen.

Der Aufbau einer ZTNA ist ein

ressourcenaufwändiges langfristiges

Projekt, das aber gut

schrittweise und bedarfsorientiert

umgesetzt werden kann. Dabei

können verschiedene ZTNA-

Konzepte miteinander kombiniert

werden, einerseits abhängig

von den Use Cases aber andererseits

auch für zusätzlichen

Schutz durch Defense in Depth.

dem kompromittierenden Netz des

Dienstleisters eine laterale Bewegung

in das OT-Netz erlaubt.

genua bietet mit der genubox Fernwartung

eine sichere und einfach

zu betreibende Lösung nach Zero-

Trust-Prinzipien an. Diese ermöglicht

einen authentisierten Zugriff

auf dedizierte Anwendungen, ohne

dass dabei eine Netzkopplung

erfolgt. Aufzeichnen der kompletten

Fernwartungssession als Video ermöglicht

extensives Monitoring und

Multi-Faktor Authentisierung schützt

zuverlässig gegen eine Kompromittierung

von Accounts. Die Applikation

benötigt keine Installation und

bietet eine einfache Bedienbarkeit

bei höchster Sicherheit. Darüber

hinaus bietet das Unternehmen mit

der cyber-diode eine Möglichkeit,

Daten absolut sicher aus der OT in

die IT oder in die Cloud zu transportieren.

Ein Datentransport findet

dabei garantiert nur eine Richtung

statt. Neben Protokollen wie

TCP oder FTP werden für diese

Einwegkommunikation auch dedizierte

Protokolle für Logdaten oder

komplexe Industrieprotokolle wie

OPC UA unterstützt. ◄

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

83


Bedienen und Visualisieren

Perfektion als Partner: Andon und LED

Mit der Produktion im Blick Fehler frühzeitig erkennen und Qualität steigern

zur Verdeutlichung der Produktivität.

Die Idee ist nicht neu: Als anschauliche

Prozessüberwachung für relevante

Kennzahlen und zur kontinuierlichen

Verbesserung der Produktion

wurden die sogenannten Andon-

Boards bereits in den 1960er-Jahren

von Toyota eingeführt. Die Möglichkeiten

der modernen Anzeigetechnik

jedoch erweitern und optimieren

den Einsatz stetig. Werden

aktuelle Prozessleistungen dauerhaft

sichtbar für alle Mitarbeiter kommuniziert,

beispielsweise mithilfe einer

oder mehrerer großflächigen Leuchtanzeigen

an Wand oder Decke der

Produktion, können Störungen im

Ablauf umgehend pariert werden.

So liefern leuchtstarke, großformatige

LED-Anzeigen allen Mitarbeitern

eine schnell zu erfassende

Übersicht über die laufenden Vorgänge

in ihrem Produktionsumfeld

– unverzichtbar in einer vernetzten

Industrie, in der Zeit digitalisierter

Arbeitsanweisungen und -abläufe.

Prozessrelevante

Kennzahlen im Sinn

der kontinuierlichen

Verbesserung

Autor:

Manuel Raß, Geschäftsführer

microSYST Systemelectronic

GmbH

info@microsyst.de

www.microsyst.de

Komplex, digital, effizient. Oder:

Produktion von heute. Fehlerquellen

sind vielfältig, toxische Auswirkungen

mit passender Visualisierung

nach dem Andon-Prinzip jedoch oft

vermeid- oder eindämmbar.

Eine Störung an einer produzierenden

Maschine, die Verpackung

oder der Abtransport des Endprodukts

stockt, der Folgeauftrag ist

nicht eingegeben, das Rohmaterial

kommt nicht nach, der Output

oder die Qualität bricht ein. In

einem industriellen Umfeld, das

– Stichwort Digitalisierung und

Industrie 4.0 – immer mehr auf Effizienz

getrimmt ist, müssen Beeinträchtigungen

im Ablauf schnell registriert

und kommuniziert werden.

Eine kontinuierliche Überwachung

der laufenden Prozesse registriert

Störungen oder Abweichungen in

Echtzeit. Damit Werker und Führungskräfte

rechtzeitig gegensteuern

können, braucht es zudem

schnellen und jederzeit einsehbaren

Informations fluss.

Moderne Anzeigetechnik

optimiert Flow entlang der

Produktionskette

Andon liefert als Bestandteil des

Lean Managements be- und verwertbare

Aussagen über den Workflow

entlang der gesamten Produktionskette.

Letztlich ist Andon also nichts

anderes als ein visuelles Werkzeug

Andon liefert auf diese Weise

einen Anstoß zur kontinuierlichen

Verbesserung betrieblicher Abläufe

und unterstützt das optimale Zusammenspiel

zwischen Mensch und

Maschine. Wirtschaftlichkeit, Schnelligkeit

und Zuverlässigkeit stehen

produktionsspezifisch im Andon-

Fokus. Dabei sollte sich Andon bei

der Visualisierung von Informationen

immer auf jene Kernzahlen konzentrieren,

die

a) für einen effizienten Ablauf relevant

sind und/oder

b) Schwankungen oder Unsicherheiten

unterliegen können.

Kennzahlen, die keinen Einfluss

auf Fertigungsprozesse nehmen,

84 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Bedienen und Visualisieren

Weithin sichtbar: LED-Laufschriftanzeigen

einen Informationswechsel in der

Anzeige aufmerksam macht. Die in

der Anzeige dargestellten Informationen

werden intern gespeichert

und erscheinen nach einem eventuellen

Stromausfall automatisch

wieder in der Anzeige. Zur Ansteuerung

verfügen die Geräte über

eine Datenschnittstelle USB-C und

eine serielle Schnittstelle RS485/

RS232. Ebenso ist die Ansteuerung

über Ethernet TCP/IP und

WLAN möglich.

Eine neue Generation von LED-

Laufschriftanzeigen für den Indoorund

Semi-Outdoorbereich bietet

Siebert mit der Serie TextLine One

an. Typische Einsatzgebiete sind

Gebäudeautomatisierung, Parkraumbewirtschaftung

und allgemein

die visuelle Kommunikation,

ebenso Applikationen im industriellen

Umfeld. Die Geräte werden

serienmäßig mit einer Zeilenlänge

von 6, 13 und 20 Zeichen angeboten,

können aber bis zu 60 Zeichen

umfassen, was einer Textlänge

von rund drei Metern entspricht.

Die Zeichenhöhe ist in allen

Versionen 50 mm. Brillant leuchtende

LEDs sorgen in Verbindung

mit reflexionsfreien Filterscheiben

für eine gute Lesbarkeit, auch in

heller Umgebung. Die Texte können

statisch, blinkend oder in Laufschrift

dargestellt werden. Die integrierte

Uhr ermöglicht außerdem

die Anzeige von Uhrzeit und Datum.

Optional haben die Geräte einen

akustischen Signalgeber, der auf

Halle 3, Stand 335

• Siebert Industrieelektronik

GmbH

www.siebert-group.com

müssen und sollen auch nicht kommuniziert

werden. Das verhindert

Komplexität beim visuellen Erfassen

und Verarbeiten der Informationen,

gewährleistet obendrein die zielgerichtete

Konzentration auf prozessrelevante

Kennzahlen. Kennzahlen

also, die niemals einen für die Produktion

kritischen Wert erreichen

oder zu denen keine Abhängigkeit

innerhalb der Produktion besteht,

nehmen keinen Platz auf Andon-

Boards ein.

• Kapazität in Bezug auf eine

optimale Auslastung von

Produktionsmaschinen/-linien,

• Qualität oder Fehlerrate,

• Störungen,

• Ressourcen im Hinblick auf verfügbares

Rohmaterial, Mitarbeiter

oder Technik,

• sämtliche KPIs.

Die geeigneten Kennzahlen ergeben

sich individuell nach Branche,

Produkt, interner Steuerung und

Fertigungsverfahren.

gut sichtbar „zum Leuchten“ zu bringen,

bietet die LED-Technik beste

Voraussetzungen. Starke Farben

treffen auf hohe Kontraste und liefern

dadurch beste Ablesebedingungen.

Selbst bei Gegenlicht,

Staub entwicklung oder im Freien

überzeugen Leuchtdioden durch

tadellose Funktion und Sichtbarkeit.

Ein modularer Aufbau und kundenspezifische

Anpassungen schöpfen

das Potential von Andon in der Fertigung

bestmöglich aus. Problemloser

24/7-Dauerbetrieb und Wartungsfreiheit

schaffen die Voraussetzung

für eine durchgehende, lückenlose

Andon-Visualisierung. Für die Unterstützung

des visuellen Outputs bietet

sich zudem die Anbindung von

akustischen Signalgebern, etwa im

akuten Störfall, bei Gefahren oder

extremen Prozessentwicklungen,

an. Variable Zeichenhöhe sowie die

Mehrfarbigkeit gliedern die Ansicht

und ermöglichen den schnellen, effizienten

Blick. Doppelseitige Anzeigen

sowie Anzeigeneinheiten, die

auf drei, vier oder mehr Seiten hin

visualisieren, erreichen jeden noch

so entlegenen Arbeitsplatz. ◄

Prozessrelevant können

sein:

LED als technische Lösung

für lückenlose Andon-

Visualisierung prädestiniert

• Produktivität im Sinne von produzierten

Stückzahlen,

Um Informationen prominent und

selbst in großen Produktionshallen

Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

85


Bedienen und Visualisieren

Smarte Signalsäulen

Von der klassischen Statusanzeige zur drahtlosen Datenerfassung

PATLITE Europe GmbH

www.patlite.eu

Da sich der Signalisierungsbedarf der Branche von

einfachen Signalsäulen zu intelligenten, netzwerkfähigen

Geräten verschiebt, hat Patlite eine Reihe

von Produkten entwickelt, die von IO-Link und USBfähigen

Säulen zu drahtlosen Datenerfassungssystemen

reichen.

Zahlreiche Varianten

Die LR Serie ist Patlites vollmodulare Signalsäule.

Durch das einfache Twist&Lock System lässt sich das

Signalbild kundenspezifisch anpassen. Die Säulen sind

mit den Durchmessern 40, 50, 60 und 70 mm verfügbar

und bieten, trotz optionalem Summer, ein komplett

geschlossenes System. Der IP65-Schutz sorgt dafür,

dass auch der Einsatz in sensiblen Anwendungen mit

Spritzwasser und Staub problemlos möglich ist. Basierend

auf der innovativen LR Serie wurde eine Vielzahl

von Optionen entwickelt. Bei der Signalsäule

LR6-USB erfolgt die Steuerung und Spannungsversorgung

durch die vorhandene USB-Schnittstelle. Die

Steuerung kann per PC oder HMI realisiert werden. Die

offene Softwarearchitektur ermöglicht eine Kompatibilität

mit diversen Betriebssystemen, wie z. B. Windows

R und Linux. Anwendungen finden sich z. B. in

den Self-checkout Kassensystemen sowie in der Integration

mit PCs, z. B. in der Pharmabranche.

IO-Link fähige

Signalsäule

Die Visualisierung von Sensorinformationen wird

durch die LR6-IL ermöglicht, der IO-Link fähigen Signalsäule.

Mit der weltweit standardisierten IO-Link-Technologie

ermöglicht diese Signalsäule die Kommunikation

mit Sensoren und Aktoren. Der M12 Steckverbinder

ermöglicht eine schnelle Installation sowie ein einfaches

Austauschen. Die LR6-IL ist auch mit Patlites

drahtlosen Datenerfassungssystem kompatibel. Das

WD System von Patlite ist ein IIoT-fähiges Extra,

welches aus Sender (WDT) und Empfänger (WDR)

besteht. Mit diesem System können Statusänderungen

der Ausrüstung drahtlos an einen Host-PC zur Echtzeitüberwachung

und Datenanalyse gesendet werden.

Komplettlösung

Durch die Zusammenarbeit mit europäischen Softwarepartnern

profitiert der Kunde von einer Komplettlösung.

Das WD System ermöglicht es den Kunden,

Produktionsengpässe zu identifizieren, Stillstände zu

minimieren, die Produktivität zu optimieren und die

Overall Equipment Effectiveness (OEE) zu steigern.

Einfach den Zustand seiner Anlage in der Cloud erfassen

und visualisieren. Das WD System ist auch mit

Siemens MindSphere kompatibel, sodass Betriebszustandsdaten

jederzeit, überall und von jedem Gerät

aus verfügbar sind. ◄

Nächste Generation von Digitalanzeigen

vorgestellt

Einfachheit einer Digitalanzeige kombiniert mit der Leistungsfähigkeit einer vernetzten Zukunft.

Red Lion Controls

www.redlion.net

Red Lion stellt die nächste Generation

PM 50 von Digitalanzeigen

vor, die das Portfolio der preisgekrönten

Anzeigen von Red Lion

erweitert. Die PM-50 ist mit einem

3,5-Zoll- oder 4,3-Zoll-Grafik-Touchscreen-Display

erhältlich, per einfacher

„Swipe“-Technologie wechseln

die Benutzer leicht zwischen

den relevanten Bildschirmen und

erhalten umfassende Betriebsdaten

zur Überwachung von Anlagen

und Produktion. Visuelle Warnungen

informieren den Benutzer,

dass sofortige Maßnahmen erforderlich

sind, entweder auf dem Gerät

selbst oder über die PM-50-App,

die auf Google Play oder im Apple

Store erhältlich ist.

Integrierte Wi-Fi-

Konnektivität

Der PM-50 verfügt über integrierte

Wi-Fi-Konnektivität, um per Fernzugriff

auf wichtige Arbeitsabläufe und

Prozessdaten zuzugreifen und so

eine intelligentere Fabrik zu schaffen.

Optional ist auch eine kabelgebundene

Konnektivität über Ethernet

und Modbus möglich.

Gewachsener Bedarf

Rod Smith, Senior Director, Product

Management bei Red Lion,

kommentiert: „Das heutige Produktionsumfeld

verändert sich schnell, es

86 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022


Bedienen und Visualisieren

LED-Anzeigen für Produktionsmaschinen

Vierseitige Visualisierung optimiert Informationsfluss und Prozesse