TwinCAT Analytics: Lückenlose Aufzeichnung und Analyse von Prozessdaten - BECKHOFF
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Nr. 1 | April 2016 www.pc-control.net
14 | products
TwinCAT Analytics: Lückenlose Aufzeichnung
und Analyse von Prozessdaten
24 | interview 48 | worldwide
Interview mit Hans Beckhoff:
One Cable Automation ermöglicht People’s Grand Theatre, China:
die konsequente Maschinen- Durchgängige Gebäudeautomation mit
modularisierung Beckhoff-Komponenten
|
2 contents PC-Control 01 | 2016
news products worldwide
4 | Hannover Messe 2016 14 | TwinCAT Analytics: Lückenlose 26 | Uhlmann, Deutschland: Innovativer
Aufzeichnung und Analyse von Prozess- Flaschenkartonierer für die Pharma-
und Produktionsdaten industrie
28 | Aumat Maschinenbau, AST und Wilka,
technology Deutschland: Offene, flexible Steuerungs-
und Antriebstechnik im Sondermaschinen-
19 | EtherCAT P vereint ultraschnelle Kommu- bau für die Schließtechnikindustrie
nikation und Power auf einem Kabel
8 | Messehighlights im 2. Quartal 2016
interview
interview
10 | Interview mit Hans Beckhoff:
TwinCAT für IoT und Industrie 4.0 – 24 | Interview mit Hans Beckhoff:
Maschinen besser verstehen und EtherCAT P – One Cable Automation 32 | Starke Vor-Ort-Präsenz im Osten Bayerns
optimieren ermöglicht die konsequente Maschinen-
modularisierung 34 | OilPainter, Schweiz: PC-basierte
NC-Steuerung und Antriebstechnik für
einen Malroboter
36 | Beocom, Italien: Transferstraße zur Her-
stellung von Kleinteilen für Gasarmaturen
PC-Control 01 | 2016 contents 3
|
38 | Power21, Südkorea: Hochgenaue Frequenz- 52 | Echo Precast Engineering, Belgien:
messung durch XFC Vollautomatische Herstellung von
Spannbeton-Fertigelementen
Nr. 1 | April 2016 www.pc-control.net
39 | dLaboratory Sweden AB, Schweden:
Intelligente Stromnetze verhindern
TwinCAT Analytics:
Stromausfälle ETG Lückenlose Aufzeichnung
und Analyse von
Prozessdaten
40 | Sodecia GTAC, Kanada: Schlüsselfertige 54 | Neuigkeiten und Aktivitäten der
Anlage zur robotergestützten Montage von EtherCAT Technology Group
Fahrzeugunterbaugruppen
43 | Groninger, USA: Kompakte Abfüllmaschine events
für die Kosmetikindustrie
56 | Messen und Events 2016
46 | Beckhoff eröffnet Technologiezentrum
im „Silicon Valley“
48 | People’s Grand Theatre, China: Durchgän-
gige Gebäudeautomation mit Beckhoff-
E-Magazin:
Komponenten
Für iPad und
Android.
impressum
PC-Control – Redaktionsleitung: Bildnachweis: Design: www.a3plus.de
The New Automation Technology Magazine Frank Metzner Beocom, Italien, S.36 - 37
Druck: Richter Druck- und Mediencenter,
DLR/Simon Schätzle (CC-BY 3.0), Deutschland, S. 55
Herausgeber: Projektleitung/Redaktion: Germany
dLaboratory Sweden AB, Schweden, S. 39
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG Martina Fallmann
Echo Precast Engineering, Belgien, S. 52 - 53 Auflage: 30.000
Hülshorstweg 20
Redaktion: Groninger, USA, S. 43 - 45
33415 Verl/Germany
Gabriele Kerkhoff iStockphoto/ Waltraud Ingerl: S. 32 – 33
Telefon: +49 (0) 5246 963-0
Stefan Ziegler iStockphoto/Nancy Nehring: S. 46
info@beckhoff.de
iStockphoto/crossroadscreative: S. 47
www.beckhoff.de
Telefon: +49 (0) 5246 963-140 Jilin City People’s Grand Theatre, China, S. 48 - 51
redaktion@pc-control.net OilPainter, Schweiz, S. 34 -35
www.pc-control.net Power21, Südkorea, S. 38
Sodecia GTAC, Kanada, S. 40 - 42
Uhlmann Pac-Systeme, Deutschland, S. 26 - 27
|
4 news PC-Control 01 | 2016
Integrated Industry konkret erleben.
Mit „Ready-to-use“-Produkten für IoT
und Industrie 4.0.
Als weltweite Industrie-Leitmesse bietet die Hannover dukte für die Smart Factory: TwinCAT Analytics speichert
Messe 2016 die Plattform für Industrie 4.0 und macht Prozessdaten zyklussynchron ab, die als Grundlage für
„Integrated Industry“ konkret erlebbar. Der Beckhoff- umfangreiche Analysen dienen. TwinCAT IoT unterstützt
Auftritt in Hannover folgt konsequent dem Leitthema die gängigen Protokolle für die Cloud-Kommunikation
„Discover Solutions“ und stellt Industrie 4.0 gleich und stellt eine einfach konfigurierbare Verbindung zwi-
mehrfach auf dem Messegelände in den Fokus: Auf schen dem Internet of Things und dem Internet of Ser-
dem Beckhoff-Stand in Halle 9 wird ein vergrößer- vices her. Hinzu kommen Innovationen wie EtherCAT P,
tes Industrie-4.0-Forum präsentiert. Auf 1.000 m² zeigt TwinCAT HMI sowie die neue Highend-Messtechnik-
Beckhoff seine Basistechnologien und Ready-to-use-Pro- Generation.
PC-Control 01 | 2016 news 5
|
Integrated Industry –
Discover Solutions
Was als Vision begonnen hat, ist mittlerweile Realität. Unter dem Leitthema
„Integrated Industry – Discover Solutions“ erleben wir auf der Hannover Messe
2016 erstmals mehr als 100 konkrete Anwendungsbeispiele für Industrie 4.0. Dr. Jochen Köckler,
Das ist weltweit einzigartig. Und damit präsentiert sich die Hannover Messe Mitglied des Vorstandes,
einmal mehr als der globale Hotspot für alle Themen rund um die Vernetzung Deutsche Messe AG
in der Industrie.
In Hannover erfahren die Besucher zahlreicher Industriebranchen, wie sie ihre IoT. Präsentationen wie diese füllen das Leitthema der Hannover Messe mit
Produktionsanlage zur smarten Industrie-4.0-Fabrik ausbauen. Integrated Indus- Leben: Discover Solutions!
try ist mehr als ein Trend, es ist eine Zeitenwende, die wir in Hannover in den
Mittelpunkt stellen und der wir neue Impulse geben. Und nicht nur beim Leitthema, auch beim Partnerland setzt Beckhoff ein
Zeichen. Mit einer großen Live-Präsentation zum Partnerland USA verbindet
Doch auch wenn jetzt Anwendungsbeispiele in größerer Zahl zu finden sind, so Beckhoff deutsche Industrie-4.0-Technik mit amerikanischer IoT-Technologie.
darf dies nicht darüber hinweg täuschen, dass in vielen kleineren und mittleren
Unternehmen die Vorstellungen oft noch vage sind, welche Vorteile ihnen die Dass die USA als größte Volkswirtschaft der Welt und gleichzeitig einer der Vor-
vernetzte Produktion bringt. Dabei ist Eile geboten. Wer wettbewerbsfähig reiter in Sachen vernetzter Industrie ihren großen Auftritt hat, wird der Hannover
bleiben will, muss bei der Digitalisierung vorn dabei sein. Messe 2016 noch einmal zusätzlichen Schub verleihen.
Umso wichtiger ist es, dass Unternehmen wie Beckhoff als Vorbild vorangehen Kommen Sie deshalb nach Hannover – zum Gipfeltreffen der globalen Industrie.
– in Halle 9 mit beeindruckenden Ready-to-use-Produkten für Industrie 4.0 und Wir freuen uns auf Sie!
Schnell, einfach und erweiterbar: One Cable Automation für die High-End-Messtechnik im Standard-I/O-
TwinCAT HMI. Feldebene: EtherCAT P. System: Multifunktionsklemme EL3751.
Mit TwinCAT HMI präsentiert Beckhoff die EtherCAT P integriert in einem Kabel die Mit der EtherCAT-Klemme EL3751 präsentiert
nächste HMI-Generation: Statt proprietärer Sys- EtherCAT-Kommunikation sowie die System- Beckhoff eine neue Generation hochpräziser
teme für Engineering und Kommunikation setzt und Peripheriespannung. Darüber hinaus er- Messtechnik-I/Os. Mit 10.000 Samples/s, einer
Beckhoff auf IT-Standards wie Visual Studio® für möglicht EtherCAT P eine Stromversorgungs- Messgenauigkeit von ±0,01 % und einer 24-Bit-
das Engineering, HTML5 für das Design und TLS weiterleitung direkt über die Teilnehmer. Die Auflösung bietet die EL3751 Highend-Mess-
für die sichere Kommunikation. Die Bedienober- Kombination aus hoher EtherCAT-Performance technik im Standard-I/O-System. Hinzu kommen
fläche kann auf jedem HTML5-fähigen Brow- und der flexiblen und uneingeschränkten Langzeitstabilität, flexible Filterkonfigurationen
ser, unabhängig von Betriebssystem, Auflösung EtherCAT-Topologie machen die Einkabellösung (z. B. Bandsperre) sowie umfangreiche Paramet-
oder Display, ausgeführt werden. zum optimalen Bussystem für die Sensorik, riermöglichkeiten für den Messbereichseingang:
Aktorik und die Messtechnik: Material- und U, I, R, DMS, RTD.
Montagekosten werden damit reduziert, der
Bauraum in Schleppketten, im Schaltschrank
und in der Maschine minimiert.
|
6 news PC-Control 01 | 2016
Industrie 4.0 von Beckhoff:
Viermal auf der Hannover Messe.
Halle 7, C04: Im Fokus der Live-De-
monstration steht die enge Verzah-
nung von Fertigungsprozessen mit
betriebswirtschaftlichen Abläufen. Die
SAP-Software kommuniziert unmittel-
bar mit dem Beckhoff-XTS auf Basis
standardisierter Dienste.
Halle 7, C40: Als Partner auf dem
Microsoft-Stand präsentiert Beckhoff
seine neuen IoT-Produkte, wie z. B. die
einfache und sichere Anbindung der
Automatisierungs- und Feldebene an
die AzureTM-Cloud.
Halle 16, A04: Auf dem Messestand des Technologienetz- Halle 9, F06: „Discover Solutions“: Entdecken Sie im
werkes „it‘s OWL“ zeigt Beckhoff den aktuellen Status der vom BMBF Industrie-4.0-Forum Ready-to-use-Produkte für Ana-
geförderten Spitzenclusterprojekte „Scientific Automation“ und lytics, Big Data und die IoT-Kommunikation und infor-
„eXtreme Fast Automation“. mieren Sie sich in zahlreichen Live-Demonstrationen.
PC-Control 01 | 2016
|
news 7
Macht Integrated Industry erlebbar:
Das Industrie-4.0-Forum auf dem Maximierung der Produktionseffizienz:
TwinCAT ermöglicht, neben den klassischen
Beckhoff-Stand. Steuerungsaufgaben, auch Anwendungen
wie Big Data, Mustererkennung sowie
Condition- oder Power-Monitoring und er-
höht damit nachhaltig die Produktionsef-
fizienz.
Predictive Maintenance und Effiziente Einbindung von Cloud-
Maschinenoptimierung: Diensten: TwinCAT IoT unterstützt
TwinCAT Analytics bietet, neben standardisierte Protokolle für die
der Fehleranalyse und voraus- Cloud-Kommunikation und für das
schauenden Wartung, zahlreiche Versenden von Push-Nachrichten an
Möglichkeiten zur energetischen Smart Devices. Cloud-Dienste und
oder Prozessoptimierung von -Services sind damit einfach in das
Maschinen und Anlagen. Maschinen-Engineering integrierbar.
Halle 7, C04: Beckhoff präsentiert auf dem SAP-Stand internationale Auf einen Blick:
Standards für die Smart Factory Hannover Messe
25. – 29. April 2016
In einem Showcase präsentieren Beckhoff und weitere Technologiepartner auf dem Öffnungszeiten: täglich von 9.00 – 18.00 Uhr
SAP-Stand die Verzahnung von Fertigungsprozessen mit betriebswirtschaftlichen Beckhoff-Stand: Halle 9, Stand F06
Abläufen. Die Fertigungslinie basiert auf dem eXtended Transport System (XTS). Es
transportiert und positioniert die zu bearbeitenden Produkte individuell und hochdy- Beckhoff auf Partnerständen:
namisch zu den einzelnen Bearbeitungsschritten. Die SAP Manufacturing Execution EtherCAT Technology Group: Halle 9, Stand D18
Suite kommuniziert unmittelbar mit dem XTS und weiteren Betriebsmitteln auf Basis SAP: Halle 7, Stand C04
standardisierter Dienste. Die Software TwinCAT ist als „Auftragssprachen“-Interface Microsoft: Halle 7, C40
das Bindeglied zwischen der Maschine und einem SAP-System. Die Auftragskommu- it’s OWL: Halle 16, Stand A04
nikation basiert auf dem Konzept der serviceorientierten Architektur (SOA), die mit PROFIBUS Nutzerorganisation: Halle 9, Stand D68
OPC UA realisiert wird. OPC Foundation: Halle 9, Stand A11
weitere Infos unter:
www.beckhoff.de/Hannover-Messe
www.hannovermesse.de
|
8 news PC-Control 01 | 2016
Highend-Messtechnik im Standard-I/O-System
Beckhoff integriert Automation und Messtechnik in ein System: eine Engineering-Software, ein I/O-
System und ein Feldbus mit hoher Geschwindigkeit, hoher Bandbreite und präziser Synchronisierbarkeit.
Das Ergebnis ist Highend-Messtechnik basierend auf Standardkomponenten. Mit der Multi-Messtech-
nikklemme EL3751 präsentiert Beckhoff auf der Sensor + Test eine neue Generation hochpräziser
Messtechnik-I/Os. Ein weiteres Messehighlight sind die neuen TwinCAT-Module mit denen sich Big-Data- Nürnberg | 10. – 12. Mai 2016
Anwendungen einfach und effektiv realisieren lassen. Halle 1 | Stand 350
weitere Infos unter:
www.beckhoff.de/sensor-test
PC-based Control für die Prüfstandstechnik
Erstmals ist Beckhoff auf der Automotive Testing Expo Europe, der größten europäischen Fachmesse 6
rund um Test-, Prüf- und Entwicklungsverfahren für die Automobilbranche, vertreten. Mit seiner
Highend-Messtechnik im Standard-I/O-System, präsentiert sich der Spezialist für PC-basierte Automati-
sierung als kompetenter Ausrüster für Prüfstände. Stuttgart | 31. Mai – 2. Juni 2016
Halle 1 | Stand 1105
weitere Infos unter:
www.beckhoff.de/automotive-testing-expo
PC-Control 01 | 2016
|
news 9
PC-Control für alle Druckverarbeitungsstufen
Unter dem Leitthema „touch the future“ fokussiert sich die internationale Messe für Print und Cross-
media Solutions, Drupa, in diesem Jahr auf Megatrends wie „Print 4.0“ und die digitale Vernetzung von
Maschinen und Systemen. Auf seinem Messestand zeigt Beckhoff, wie Sie schon heute Industrie 4.0 in
Ihren Maschinen und Produktionsstätten realisieren können. Mit PC-based Control stellt Beckhoff die
Basistechnologie für Industrie-4.0-Konzepte und die Internet-of-Things-Kommunikation zur Verfügung. Düsseldorf | 31. Mai – 10. Juni 2016
Halle 14 | Stand A48
weitere Infos unter:
www.beckhoff.de/drupa
TwinCAT: Roboterkinematik und
Cloud-Connectivity in einem Tool.
Beckhoff präsentiert auf der Automatica sein Spektrum der PC-basierten Automatisierungslösungen,
das von der Integration der Roboterkinematik bis zur einfachen und sicheren Anbindung von Cloud- München | 21. – 24. Juni 2016
Services reicht. Den Themenschwerpunkt bilden die Ready-to-use-Produkte für Industrie 4.0: TwinCAT Halle B6 | Stand 320
Analytics und TwinCAT IoT. Weitere Innovationen auf dem Beckhoff-Messestand sind E therCAT P, die
One Cable Technologie für die Feldebene, das TwinCAT HMI sowie die neueste Generation hochpräziser weitere Infos unter:
Messtechnikklemmen. www.beckhoff.de/automatica
| 10 interview PC-Control 01 | 2016
PC-Control 01 | 2016 intervew 11
|
TwinCAT-Lösungen für IoT und Industrie 4.0
Maschinen besser verstehen
und optimieren
Das Ziel von Industrie 4.0 ist eine noch höhere Effizienz. Dies wird durch eine zielgerichtete Analyse der Produktionsdaten ermög-
licht. Dafür wird nun eine Reihe von TwinCAT-Lösungen auf der Hannover Messe von Beckhoff vorgestellt. Mit Geschäftsführer
Hans Beckhoff sprach Ronald Heinze, Chefredakteur der ETZ, über die aktuellen Entwicklungen.
Industrie 4.0 führt zu mehr Effizienz. Deshalb sind alle Fertigungsunternehmen bungen rund um RAMI 4.0 und die Verwaltungsschale für „einen vernünftigen
aufgerufen, sich mit Industrie 4.0 zu beschäftigen. Es spielt dabei keine Rolle, und guten Weg“. „Wir begleiten und beobachten diese Entwicklungen auf-
ob es sich um eine „echte“ Revolution handelt oder nur um eine logische merksam.“ Allerdings sei es nicht zwingend, dass sich die heute entwickelten
Technologieentwicklung. „Jede Revolution hat eine vor- und eine nachrevolu- Referenzarchitekturen wie RAMI 4.0 wirklich weltweit als Standard durchsetzen.
tionäre Zeit“, stellt Hans Beckhoff heraus. „In der vorrevolutionären Zeit wird Beide Wege sind seiner Meinung nach zielführend: Standards über Normungs-
eine kritische Masse erzeugt.“ Technische Revolutionen können dann auch gremien und frühzeitige Entwicklungen von Technologieführern. Unstrittig ist,
Jahrzehnte andauern. dass es eine Reihe von Standards geben wird, die von den entsprechenden
Geräten und Komponenten beherrscht werden müssen. Geografisches Denken
„Viele evolutionäre Ideen schlagen in ihrer Gesamtheit in eine neue Qua- hält er in diesem Zusammenhang für überholt: „Unternehmen stellen sich dem
lität um“, setzt der Geschäftsführer fort. „Und in diesem Sinne wird man weltweiten Wettbewerb, der sich über Ideen und Technologien definiert.“
rückblickend in 50 Jahren wahrscheinlich tatsächlich feststellen: Die vierte
industrielle Revolution gab es wirklich und echte Maschinenintelligenz begann Eine gute Basistechnologie für Industrie-4.0-Strukturen bildet die PC-basierte
sich auszubreiten.“ Ob Revolution oder nicht – Industrie 4.0 kann zu einem Automatisierungstechnik als leistungsfähige Maschinensteuerungsplattform.
„gesamtgesellschaftlich sehr großen Produktivitätsfortschritt“ führen. Die Er- „PC-Control bringt die Vernetzung untereinander und zu höheren Ebenen gleich
weiterung klassischer Steuerungsaufgaben durch Anwendungen, wie Big Data, mit und ist damit eine ideale Plattform für Industrie-4.0-Anwendungen“, findet
Mustererkennung, Condition oder Power Monitoring in der Cloud, führt zu einer der Unternehmer. „Basis der PC-basierten Automatisierungstechnik bilden
nachhaltigen Steigerung der Produktionseffizienz. zentrale oder auch dezentrale Steuerungen mit Microsoft-Betriebssystem und
I/O-Systeme mit EtherCAT als schnellem Kommunikationssystem. Dabei werden
PC-Control als Basistechnologie für Industrie 4.0 alle relevanten Kommunikationsprotokolle unterstützt und die IT-Welt, das
Auf die eigenen Geschäftsmodelle von Beckhoff hat sich der Trend Industrie 4.0 Internet und die Automatisierungstechnik zusammengeführt. „Es gibt sehr viele
bisher noch moderat ausgewirkt. „Dafür umso mehr auf die Produktphiloso- industrielle Kommunikationsdialekte, die in der Praxis gebraucht werden und
phie“, betont Hans Beckhoff. Im Programm des Unternehmens gibt es nun die unsere PC-Control-Technologie unterstützt, und wir sind sicher, dass die Welt
Ready-to-use-Produkte für IoT- und Industrie-4.0-Funktionalität, die den Anwen- durch verschiedene Industrie-4.0- oder IoT-Variationen noch ein wenig bunter
dern helfen, eine entsprechende Softwareinfrastruktur aufzubauen. werden wird. Für diese Vielfalt, die sich aus Applikationsanwendungen heraus
und auch aus Wettbewerbsgründen entwickelt, sind wir und unsere Kunden gut
Der Geschäftsführer ist überzeugt, dass sich auch im Industrie-4.0-Alltag nicht vorbereitet. Wir denken, dass wir unsere Erfahrung aus der industriellen Steue-
der eine große Gesamtentwurf durchsetzen wird, sondern individuelle Entwick- rungskonfiguration gut in die Entwicklung leistungsfähiger und praxisgerechter
lungen von Technologieführen werden die Praxis schaffen und schließlich zum IoT-Strukturen für die Automatisierung einbringen können“, so Hans Beckhoff.
Marktstandard werden. Er hält die Normierungs- und Standardisierungsbestre- Die Konvergenz von Automatisierungstechnik und IT eignet sich ideal für IoT|
12 interview PC-Control 01 | 2016
und Industrie 4.0. „PC-Control-Technologie ist auch in Bezug auf die Cloud- Das zur SPS IPC Drives 2015 vorgestellte Produkt wird derzeit von Kunden ge-
Kommunikation die optimale Plattform“, schließt er an. „Die Kommunikation testet. „Erste Angebote sind geschrieben und Teile des Produkts, zum Beispiel
gehört zum natürlichen „Lebensraum“ der PC-Technologie.“ Condition Monitoring, werden auch schon genutzt“, erklärt er weiter. Integriert
in TwinCAT Analytics sind neue Algorithmen und eine Datenbank. „TwinCAT
Big Data in der Cloud Analytics ist auf der Basis von TwinCAT 3 realisiert, die Anwender können so
Zunehmend entdeckt die Industrie die Analyse von Big Data. Dank der Da- ihre Maschinendiagnose auf der Basis bekannter und erprobter Werkzeuge
tenauswertung werden zum Beispiel mögliche Ausfälle vieler Maschinenteile durchführen. So kann z. B. das TwinCAT Scope zur grafischen Darstellung von
präzise vorherbestimmt. Eine wichtige Datenbasis dafür ist die Maschinensteu- Signalverläufen genutzt werden.“
erung, da hier alle Funktionen einer Maschine zusammenlaufen. „Big Data“
führt zu vielen Erkenntnissen über Produktionsprozesse und das Verhalten Auswerteroutinen können – ähnlich wie bei TwinCAT – sowohl in
von Maschinen, auch in Bezug auf andere nachgeschaltete Maschinen“, ist IEC 61131-3-Sprachen, C++ oder auch in MATLAB®/Simulink® selbst geschrie-
der Physiker überzeugt. „Mit einer zielgerichteten Analyse der Daten entsteht ben werden. Der Anwender hat die freie Wahl. „Das lässt sich auch komplett
schnell praktischer Nutzen.“ Das erkennen, laut Hans Beckhoff, natürlich auch mischen“, so der Geschäftsführer. „So steht ein sehr einfach handhabbares und
Unternehmen wie Google, die entsprechende Dienste bereitstellen und hierfür gleichzeitig mit MATLAB®/Simulink® ein sehr mächtiges Analysewerkzeug zur
ihre Erfahrungen und Technologien aus anderen Anwendungsbereichen in die Verfügung.“ Genutzt werden kann dafür die TwinCAT Analytics Workbench.
industrielle Fertigung übertragen werden. „Der Produktionsbereich innerhalb Mit dem Engineering-Produkt können Online- oder Offline-Analysen für eine
der gesamten Wertschöpfungskette ist zu wichtig, als dass dieser von Global oder mehrere Maschinen durchgeführt werden. Dazu lassen sich Bausteine aus
Playern aus der digitalen Welt ausgelassen werden kann.“ Bereits heute können der TwinCAT-Analytics-Bibliothek nutzen. Die Workbench enthält die Analytics-
Microsoft Analytics oder Microsoft-Cloud-Dienste von beliebigen Anwendern Library, eine SPS-Bibliothek mit Bausteinen für z. B. die Taktanalyse, Lebens-
genutzt werden. Für den Geschäftsführer ist diese Entwicklung eine große Chan- dauerüberwachungen, Condition Monitoring oder die Energiebedarfs- und
ce und keine Gefahr. Als entscheidend sieht er an: „Der Wettbewerbsvorsprung RMS-Berechnungen. Der erfahrene SPS-Programmierer kann die Bausteine der
entsteht bei dem Unternehmen, das die besten Algorithmen für den jeweiligen Bibliothek übrigens auch direkt in einer eigenen SPS-Applikation zur integrierten
Anwendungsfall anbietet.“ Überwachung innerhalb der Maschinensteuerung selbst verwenden.
Schon heute sind alle Applikationen mit Beckhoff-PC-Control-Technologie prin-
zipiell Industrie-4.0-fähig. Durch die neuen spezifischen IoT- und Industrie-4.0-
Produkte von Beckhoff wird die Nutzung dieser Eigenschaften praxisnah
vereinfacht. Mit dem vollständigen Prozessabbild der Steuerung lassen sich
die Maschinen und Anlagen beurteilen, die aus der Steuerungstechnik heraus
einfach gewonnen werden können. „Umfangreiche Industrie-4.0-Eigenschaften „Mit einer zielgerichteten
stehen per Knopfdruck zur Verfügung“, freut sich Hans Beckhoff. Eine Reihe
neuer Produkte macht dies möglich. Analyse der Daten entsteht
TwinCAT IoT stellt – zusammen mit einem Industrie-PC oder Embedded-PC als schnell praktischer Nutzen.“
IoT-Controller – eine nahtlose Verbindung zwischen dem Internet of Things und
dem Internet of Services her. „Als integraler Bestandteil der Automatisierungs-
umgebung TwinCAT ermöglicht TwinCAT IoT, dass alle Beckhoff-Steuerungen
einfach, sicher und direkt mit der Cloud kommunizieren können“, erläutert Hans
Beckhoff. „Als Cloud-Lösungen werden z. B. Microsoft Azure™ und Amazon
AWS™ unterstützt. Außerdem ist die Anbindung mit SAP Hana vorgesehen.“
TwinCAT IoT beinhaltet standardisierte Protokolle für die Cloud-Kommunikation,
wie z. B. AMQP für die Microsoft- und MQTT für die Amazon-Welt, setzt er fort.
„Die Gateway-Funktion wird mit TwinCAT einfach konfiguriert.“
Zyklussynchrone Datenanalyse
Im Zentrum der neuen Industrie-4.0-Lösungen steht TwinCAT Analytics, wel-
ches die Prozessdaten zyklussynchron abspeichert, die dann als Grundlage für
umfangreiche Analysen dienen. Die Lösung ermöglicht „sehr komfortable und
aussagekräftige Maschinenanalysen“, so Hans Beckhoff. Online- und Offline-
Zustandsanalyse, vorausschauende Wartung, Mustererkennung und Machine
Learning, Maschinenoptimierung oder die Langzeitarchivierung von Daten sind
Beispiele für Anwendungen mit TwinCAT Analytics.PC-Control 01 | 2016
|
intervew 13
Zugriff auf das komplette Prozessabbild werden können“, erläutert Hans Beckhoff. „Wenn ein Anwender seine vorhan-
Um Daten analysieren zu können, müssen diese zunächst aufgezeichnet werden. dene Anlage analysieren will, kann er einfach unseren TwinCAT Data Agent
Für die zyklische Sicherung großer Datenmengen wurde der TwinCAT Analytics zusätzlich installieren; eine Änderung des eigentlichen Maschinensteuerungs-
Logger vorgestellt. „Mit dem Analytics Logger werden alle Prozessdaten mitge- programms ist nicht notwendig.“ Die Daten für TwinCAT Analytics können
schrieben“, erläutert Hans Beckhoff. „TwinCAT Analytics dient dann dazu, auf wahlweise lokal in der Maschinensteuerung, auf dem lokalen Server oder in der
dem Prozessabbild Online- oder Offlineanalysen durchzuführen.“ Das klassische Cloud abgelegt werden.
Anwendungsbeispiel ist Condition Monitoring, also die Überwachung der
Lebensdauer von Aggregaten. Es lassen sich Signale oder Schaltzyklen zählen Die Datenformate sind so gewählt, dass ein einfacher Zugriff und eine einfache
und vorausschauende Auswechselintervalle angeben. Ebenso können Tempera- Weiterverarbeitung durch die Analytics-Dienste von z. B. Microsoft oder Amazon
turverläufe bestimmten Maschinenzuständen zugeordnet oder der spezifische möglich sind. „Dies erleichtert den Einstieg in Industrie 4.0 und schafft schnell
Energieverbrauch einzelner Maschinenteile bestimmt werden. Es entstehen leistungsfähige Anwendungen“, betont der Unternehmer. TwinCAT Analytics
Analysen, z. B. wo die Maschine welche Energie verbraucht, ohne die Steuerung nutzt die gleichen Kommunikationsprotokolle wie Microsoft Analytics. Bei Be-
zu belasten. Eine weitere mögliche Anwendung stellt die Zeitoptimierung dar: darf erhalten Anwender applikationsspezifische Unterstützung für die Analysen
„Es wird die Zeit einzelner Prozesse bestimmt, Zeitmarken werden ausgemessen von Beckhoff.
und mit Grenzwerten versehen“, weiß Hans Beckhoff. „Überschreitungen der
Prozesszeit werden erkannt.“ Für den Servicetechniker nützlich ist der komplette Bereits heute gibt es von Beckhoff eine umfangreiche Infrastruktur für IoT- und
Mitschrieb der Maschine durch den TwinCAT Analytics Logger. Damit können Industrie-4.0-Anwendungen. Beckhoff sieht hier einen sich schnell entwickeln-
Fehler analysiert und gefunden werden, die zum Beispiel bei Abwesenheit der den Bedarf. „Neue spannende Produkte für dieses neue Geschäftsfeld werden
Bediener auftreten. „Dies alles hat unmittelbare Prozessrelevanz, weil die Ma- auch zur Hannover Messe 2016 vorgestellt“, freut sich Hans Beckhoff.
schine besser verstanden wird“, so der Unternehmer.
Veröffentlichung aus der ETZ S1/2016, VDE-Verlag
TwinCAT Analytics ist auch für die weit verbreitete Version TwinCAT 2 einsetzbar.
weitere Infos unter:
„Hierfür haben wir mit dem „Data Agent“ ein weiteres Tool, mit dem Daten
www.beckhoff.de/TwinCAT-industrie40
auch aus diesen Steuerungen herausgelesen und per IoT-Protokoll verschickt| 14 products PC-Control 01 | 2016
PC-Control 01 | 2016 products 15
|
TwinCAT Analytics: Lückenlose Aufzeichnung und Analyse von Prozess- und Produktionsdaten
TwinCAT beherrscht Big Data
Mit PC-based Control und der Steuerungssoftware TwinCAT wird die Basis für moderne Industrie-4.0- und Internet-of-Things-
Architekturen einer intelligenten Maschine gelegt. Ein wichtiger Bestandteil einer solchen Architektur ist TwinCAT Analytics,
als Grundlage für umfangreiche Analysen. So kann man Maschinenoptimierungspotenziale aufdecken, eine vorausschauende
Maschinenwartung ermöglichen sowie nachträgliche Verhaltensanalysen oder eine Langzeitarchivierung von Daten durchführen.
Gleichzeitig ergeben sich ganz neue Geschäftsmodelle für innovative Maschinenbauer.
Auch in intelligenten Maschinen können Abarbeitungsfehlverhalten auftreten. kalen Abspeicherung sinnvoll, um die maximal möglichen Speicherkapazitäten
Wahre Intelligenz zeichnet sich in einem solchen Moment durch die Analyse- einzuhalten. Werden die Daten direkt kommuniziert, kann der Ring-Speicher
Möglichkeiten aus, welche die Maschine bietet. Natürlich sind Fehlverhalten einen Verbindungsabbruch entsprechend überbrücken.
immer kostspielig und zeitaufwendig, es ist aber umso ärgerlicher, wenn für
die Analyse und die zukünftige Vermeidung des Verhaltens die notwendigen Hochflexible Analyse-Architekturen dank IoT-Kommunikation
Maschinendaten und Produktionsparameter fehlen. Häufig ist die Konsequenz, und Cloud-Technologie
dass die Verhaltensweise nicht mehr analysiert werden kann und in einem Speziell für die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle eignet sich die direkte
ersten Schritt nur zusätzliche Datenlogging-Mechanismen eingebaut werden. Datenübertragung durch den TwinCAT Analytics Logger. Dabei greift er auf
Folglich muss das Verhalten erneut auftreten, um die Analyse fortzusetzen. Mit sogenannte IoT-Kommunikationsprotokolle zurück, welche hervorragende
TwinCAT Analytics soll genau dieses Informationsdefizit vermieden werden, Eigenschaften für die Nutzung von Cloud-Diensten bieten. Die IoT-Protokolle
indem alle prozessrelevanten Daten der Maschine zyklusgenau erfasst werden. bauen dabei immer eine ausgehende Verbindung zu einem Message-Broker auf.
So entsteht eine vollständige Mitschrift der Abläufe in der Maschine. Je nach Dieser entkoppelt die Kommunikation, sodass sich die Teilnehmer im Gegensatz
Bedarf können die Daten lokal auf dem Maschinenrechner oder innerhalb einer zu klassischen Client/Server-Kommunikationsprotokollen nicht kennen müssen.
Cloud-basierten Lösung im eigenen Netzwerk oder im Internet gesammelt Die Kommunikationsteilnehmer agieren alle als Client. In diesem Fall ist also
und analysiert werden. Insbesondere die Cloud-basierte Lösung eignet sich der TwinCAT Analytics Logger auf einem Steuerungsrechner ein IoT-Client, wel-
hervorragend für die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. Denn nicht nur eine cher Daten an einen Message-Broker „published“ und in einem sogenannten
nachträgliche Verhaltensanalyse ist möglich, sondern auch eine Analyse der Topic ablegt. Topics können hierarchisch aufgebaut sein.
Daten, um präventiv an der entsprechenden Maschine aktiv zu werden. Das Beispiel: myCloud/CustomerA/WoodWorkingMachine9/PackagingModulB/Data
Stichwort lautet „vorausschauende Wartung“, welche der Maschinenbauer
seinen Endkunden als Service anbieten kann. Der Message-Broker selbst hält sich einzig eine Liste von „Interessenten“ für
die entsprechenden Topics, da andere IoT-Clients sich auf diese Topics bzw.
Ohne Daten keine Analyse auf dessen Daten „subscriben“ können. Beispielsweise kann sich ein Analyse-
Die Grundlage einer leistungsfähigen Analyse sind lückenlose Daten. Um diese Server für die Daten des Loggers interessieren oder auch eine Mobile-Appli-
zu beschaffen, wird der TwinCAT Analytics Logger auf dem Steuerungsrechner kation auf einem Smartphone. Beide sind IoT-Clients, subscriben sich auf ein
aktiviert. Er lässt sich bequem in der Engineering-Umgebung von TwinCAT 3 entsprechendes Topic und erhalten jeweils eine Kopie der Daten. Das Schöne
konfigurieren. In der Konfigurationsoberfläche gibt man sehr einfach per Check- an den IoT-Protokollen sind die ausgehenden Verbindungen, da in der Regel
box an, welche Daten aus dem Prozessabbild oder der Applikation zyklisch nur eingehende Verbindungen von Firewalls geblockt werden. Ein aufwendiges
erfasst werden sollen. Des Weiteren kann der Nutzer einstellen, ob die Daten Freischalten von Ports entfällt somit. Ein weiterer daraus resultierender Vorteil
lokal gespeichert oder per Kommunikationsprotokoll verschickt werden sollen. zeigt die volle Flexibilität, die man mit dieser Technologie erreichen kann: Die
Für beide Anwendungsfälle ist ein Ring-Speicher einstellbar. Dies ist bei der lo- gleichen Mechanismen können innerhalb einer eigenen lokalen Netzwerk-|
16 products PC-Control 01 | 2016
Public Cloud
Analytics
IoT Communication Storage
End customer n
End customer
Local Cloud
Analytics
Storage
Machine 1 Machine 2 Machine builder/ 3rd Party Analyst
Automation
PLC PLC
Analytics Analytics 3rd Party Software
Storage Storage
TwinCAT Analytics bietet zahlreiche Anwendungsszenarien: Speicherung und Analyse der Daten direkt auf der lokalen Steuerung, in privaten
Netzwerken oder in der Public-Cloud. Der Analytics-Server kann auch mehrere Maschinen in der Fabrik analysieren. Der jeweilige Maschinen-
bauer oder externe Analysten können die Daten in verschiedenen Dateiformaten bekommen oder sich die Daten aus dem TwinCAT Analytics
Cloud-Storage in der Cloud holen.
architektur und für die Kommunikation mit Diensten im Internet verwendet Alternativ ist die Installation von TwinCAT Analytics auf einer virtuellen
werden. Cloud-Provider wie Amazon Web Services™ oder Microsoft Azure™ Maschine möglich. Dadurch bietet sich auch die Nutzung einer öffentlichen
haben eigene IoT-Message-Broker, die für die Kommunikation genutzt werden Cloud an. Prozessorleistung und Speicher sowie die IT-Infrastruktur können
können. Die bekanntesten Protokolle sind aktuell MQTT (MQ Telemetry Trans- so von Anbietern, wie z. B. Microsoft Azure™, flexibel gemietet und genutzt
port) und AMQP (Advanced Message Queueing Protocol), beide werden von werden. Die globale Anbindung von Maschinen an das Analyse-System wird
TwinCAT unterstützt. auf diese Weise deutlich vereinfacht. Eine weitere Variante besteht darin,
dass ein Maschinenbauer als Service-Dienstleister für seine Maschinen auf-
Die TwinCAT-Analytics-Infrastruktur tritt und die Daten der Maschinen in der Cloud analysiert oder die Cloud nur
Wie bereits erwähnt, haben Maschinenbauer und Endkunden durch die IoT- als „Übertragungsmedium“ nutzt, um die Analyse in der eigene IT-Infrastruk-
Schnittstelle einen großen Gestaltungsspielraum bei der Einrichtung von tur auf einem Server durchzuführen. Wenn ein Endkunde, welcher natürlich
TwinCAT Analytics. Die aufgezeichneten Daten können selbstverständlich Interesse an hoher Maschinenverfügbarkeit, Produktivität und Produktqua-
lokal auf jeder Maschine mit der TwinCAT-Analytics-SPS-Bibliothek analysiert lität hat, die Beschäftigung eines externen Analysten bevorzugt, hat er die
werden. Sind Maschinensteuerungen für die lokale Analyse nicht performant Möglichkeit, die Zugangsdaten zum Message-Broker, die Topics-Architektur
genug, lassen sich die Daten über die IoT-Anbindung in einer lokalen Cloud di- und die Datenbeschreibung offenzulegen. Ein 3rd-Party-Analyst kann sich so
rekt beim Endkunden untersuchen. Damit kann der Maschinenbetreiber selbst mit den notwendigen Daten versorgen und seinem Kunden entsprechende
die Analyse seiner Maschinen in der eigenen Netzwerkumgebung vornehmen. Services anbieten.
In diesem Fall kann TwinCAT Analytics auf einem Server laufen und die Analyse
von mehreren Maschinen an diesem Produktionsstandort durchführen.PC-Control 01 | 2016 products 17
|
kann. Der große Vorteil ist dabei, dass sich die Maschinenbauer beim Wechsel
zwischen der Programmierumgebung der Maschinensteuerung und der Umge-
bung der Analyse-Software nicht umstellen müssen. Das seit Jahren aufgebaute
Programmier-Know-how kann 1:1 in der Workbench angewendet werden.
Dadurch lassen sich auch sehr einfach eigene Algorithmen für die Analyse
schreiben oder bereits in Maschinen genutzte Algorithmen wiederverwenden.
Alternativ kann man die Algorithmen der TwinCAT-Analytics-SPS-Bibliothek
nutzen. Enthalten sind hier Bausteine zum Zählen von Flanken, zur Analyse von
Minima und Maxima, für die zeitliche Beurteilung von Maschinentakten oder
für die Berechnung von Energiebedarf pro Zeit einer ausgewählten Komponente.
Gerade bei der zeitlichen Beurteilung von Maschinentakten helfen Angaben wie
die kürzeste, die längste und die durchschnittliche Laufzeit. So können direkt
Optimierungspotenziale abgeleitet oder Indikatoren für die vorausschauende
Wartung erkannt werden. Ob beispielsweise ein Fräsdrehkopf häufig steht, eher
mit Geschwindigkeit a, b oder c fährt oder sich oft im Fehlerzustand befindet,
kann sehr leicht über eine Zustandsanalyse ermittelt werden. Die Ergebnisse
lassen sich übersichtlich in einem Histogramm darstellen, weshalb auch das aus
TwinCAT bekannte Charting-Tool TwinCAT Scope in der Anayltics-Workbench
eine entscheidende Rolle spielt. Dies gilt insbesondere im Zusammenspiel mit
dem Analytics-Konfigurator, der ebenfalls in der Engineering-Umgebung von
TwinCAT eingebettet ist. Mit dem Konfigurator ist es möglich, sich auf bereits
aufgenommene Daten eine Post-Scope-Konfiguration zusammenzustellen, um
die Datenverläufe wieder grafisch darstellen zu können.
Der Analytics-Konfigurator
Autor: Pascal Dresselhaus, Für das „Sichten“ der Daten greift bereits der Analytics-Konfigurator auf diesel-
Produktmanager TwinCAT, Beckhoff ben Algorithmen zurück, wie sie in der Analytics-Bibliothek verwendet werden.
Die ausgewählten Zeitbereiche der Datenströme werden direkt im Konfigurator
analysiert und dargestellt. Signifikante, auf diese Weise herausgearbeitete Wer-
te können sehr leicht per Drag-and-drop in die Charting-Oberfläche des Scopes
gezogen werden. Das Scope springt dann automatisch zu den entsprechenden
Stellen, um grafisch den Kontext zu anderen Signalen zu veranschaulichen. Da-
durch ist quasi die Nadel im „Big-Data-Haufen“ wesentlich einfacher zu finden.
Was man mit Big Data tun kann
TwinCAT Analytics liefert nicht nur Daten per IoT-Protokoll, sondern gibt auch ei-
ne Antwort darauf, wozu man die Daten nutzen kann. Big Data erzeugen ist nicht
alles, Big Data will auch beherrscht werden. Mit dem Herzstück, der TwinCAT
Analytics Workbench, ist genau das möglich. Die Daten können direkt online
oder offline analysiert werden. Online bedeutet dabei, dass sich die Analytics-
Workbench per IoT-Kommunikationsprotokoll auf das Topic einer zu analysie-
renden Maschine am Message-Broker subscribed. Offline bildet die Möglichkeit
ab, dass die Daten zuvor von der Maschine mit dem Beckhoff-Cloud-Storage
abgelegt worden sind. Der Cloud-Storage integriert sich dabei nahtlos in
alle Varianten der zuvor beschriebenen Analytics-Infrastruktur, also sowohl
in der Cloud als auch in der lokalen und eigenen IT-Netzwerkumgebung. Die
Workbench kann dann auf diese historischen Daten zugreifen und Analysen
vornehmen.
Die TwinCAT-Analytics-Workbench
Die TwinCAT-Analytics-Workbench basiert auf einer TwinCAT-Runtime, welche
mit der TwinCAT-Engineeringumgebung konfiguriert und programmiert werden Signifikante Stellen werden im Charting-Tool markiert, um diese einfach zu finden.|
18 products PC-Control 01 | 2016
Außerdem wird das Engineering mit dem Analytics-Konfigurator deutlich ver- transport. Die Analytics-Workbench selbst übernimmt die maschinenbaunahe
einfacht. Da alle Algorithmen der gleichen Quelle entstammen, ist es möglich, Auswertung, Darstellung oder Vorverarbeitung der Daten sowie deren Lang-
die im Konfigurator eingestellte Konfiguration mit allen ausgewählten Variab- zeitspeicherung in Datenbanken. Erweiterte Datenanalysen und auch „Machine
len und den zugehörigen Grenzwerten in die SPS zu spielen, um so von einer Learning“ zur Maschinenoptimierung lassen sich in TwinCAT über die nahtlose
Offline-Analyse auf eine Online-Analyse mit gestreamten Daten aus der Cloud Integration von MATLAB®/Simulink® oder andere über die IoT-Protokolle er-
umzuschalten. reichbare Cloud-Services realisieren. Die Analytics-Workbench stellt all diese
Funktionen bereit und ist dabei direkt in die bekannte TwinCAT-Umgebung in
Die TwinCAT-Analytics-Workbench-Base Microsoft Visual Studio® integriert. Letztendlich sind die Maschinendaten und
Die beschriebenen Funktionalitäten beziehen sich auf die TwinCAT-Ana- deren Analyse der Schlüssel für viele neue Geschäftsmodelle und eine zukunfts-
lytics-Workbench-Base. Dort enthalten sind eine TwinCAT-SPS-Runtime, die weisende, leistungsfähigere Automatisierung.
Analytics-SPS-Bibliothek, eine IoT-Anbindung zum Streamen von Daten, der
Analytics-Konfigurator und das Scope View Professional. Des Weiteren kann
die Workbench mit Paketen für Condition Monitoring, C++ und MATLAB®/
Simulink® erweitert werden. Insbesondere die MATLAB®/Simulink®-Integration
in die TwinCAT-Runtime erlaubt einen sehr umfangreichen Zugriff auf nützliche Cloud
Toolboxen zum Thema Analytics. Beispielsweise gibt es eine Toolbox für „Ma-
chine Learning“ oder „Optimization“.
ERP MES
Neben den speziellen Erweiterungen für TwinCAT Analytics kann auch auf an-
dere Standard-Bordmittel von TwinCAT zurückgegriffen werden. Der TwinCAT SCADA/HMI Cloud Services
Database Server ist in der Lage, online und offline Daten in diversen Daten-
banken abzulegen. Ein Analytics-System kann auch über das in der Automa-
Analytics
tisierung weitverbreitete OPC UA mit Daten gefüttert werden. Zudem bietet
Beckhoff Umsetzer von OPC UA zu IoT-Protokollen an, um so beispielweise
auch Fremdsteuerungen den Zugang zur Analyse zu ermöglichen. Einen sehr
wichtigen Punkt bildet TwinCAT 3 HMI, das es ermöglicht, auf HTML5 basierend
M2M
intuitiv nutzbare Dashboards für die Analytics-Workbench zu designen. Hieraus
entsteht ein Analyse-Cockpit, über das sich alle Ergebnisse für eine einzelne
Maschine oder maschinenübergreifend darstellen lassen. Ein hierarchischer PLCs
Aufbau ermöglicht dann die Darstellung immer tieferer Details.
Zukunftsweisende Automatisierung mit TwinCAT Analytics
Durch Industrie-4.0- und IoT-Technologien, insbesondere durch die Cloud-
Nutzung, werden sich die Hierarchien klassischer Kommunikationsarchitek-
turen zunehmend auflösen. Alle Teilnehmer, von Echtzeit-Feldgeräten bis zum
ERP-System, können miteinander kommunizieren. TwinCAT Analytics gliedert Factory Floor
sich sehr gut in diesen Trend ein. Denn es umfasst nicht nur ein Produkt, son-
dern ein ganzes Konzept. Die genutzten IoT-Kommunikationsprotokolle bieten
für die Infrastruktur ein Höchstmaß an Flexibilität und sorgen für den Daten- Die Cloud bricht die klassische Strukturierung der Kommunikationsarchitektur auf.
weitere Infos unter:
www.beckhoff.de/twincat-industrie40PC-Control 01 | 2016 technology 19
|
One Cable Automation – auf dem Weg zur schaltschranklosen
und steckbaren Automatisierung
EtherCAT P vereint
ultraschnelle Kommunikation
und Power auf einem Kabel
Autor: Thomas Rettig, Senior Produktmanager
EtherCAT Technology, Beckhoff
Mit EtherCAT P erweitert Beckhoff die als weltweiten Standard etablierte EtherCAT-
Technologie. Die Lösung vereint in einem Kabel die ultraschnelle EtherCAT-Kommu-
nikation mit der 24-V-System- und -Peripheriespannung – und bei Bedarf mit einer
zusätzlichen Leistungsversorgung. Damit lässt sich die „One Cable Automation“
(OCA) für die Feldebene realisieren, um Maschinen und Anlagen einfach steckbar
und schaltschranklos vom 24-V-Sensor bis zum 600-V-Antrieb zu vernetzen.|
20 technology PC-Control 01 | 2016
RX- TX-
TX+ RX+
Power:
2 × 24 V DC, TX-US
3A (US, UP)
RX+
GNDP
RX- TX+
UP GNDS
UP
GNDS
US GNDP
Zweikabelanschluss: EtherCAT + Power Einkabellösung: EtherCAT P
EtherCAT P (rechts) kombiniert auf einem 4-adrigen Standard-Ethernet-Kabel die leistungsfähige EtherCAT-
Kommunikation mit der bislang getrennten Leistungsversorgung für die angeschlossenen Verbraucher.
In der EtherCAT-P-Leitung ist die 24-V-DC-Versorgung der EtherCAT-P-Slaves Um auch Komponenten mit höheren Anforderungen bezüglich Spannungs- und/
und der angeschlossenen Sensoren und Aktoren in einer einzelnen 4-adrigen oder Stromversorgung anschließen zu können, wurde eine komplette EtherCAT-P-
Standard-Ethernet-Leitung kombiniert. Dabei sind US (System- und Sensorver- Steckerfamilie entwickelt. Sie deckt alle Anwendungsfälle bis hin zu Antrieben
sorgung) und UP (Peripheriespannung für Aktoren) galvanisch voneinander mit 400 V AC oder 600 V DC und bis 64 A ab. Auf diese Weise lassen sich
getrennt. Versorgt werden die angeschlossenen Komponenten mit jeweils bis alle Komponenten der Feldebene sehr einfach verbinden. So gibt es für den
zu 3 A Strom. I/O-Bereich die Anschaltungen in Schutzart IP 20 und IP 67. Weiterhin eignet
sich das System für Aktoren, wie z. B. AC- und DC-Motoren, Stellantriebe und
EtherCAT P – der ideale Sensor-, Aktor- und Messtechnik-Bus Ventilinseln, sowie für Sensoren, d. h. Näherungsschalter, Lichtschranken oder
Bei EtherCAT P werden die Ströme von US und UP direkt auf die Adern der Drehgeber. Für Vision-Aufgaben lassen sich Kameras, Barcodescanner und 3-D-
100-MBit/s-Leitung eingekoppelt, woraus eine sehr kostengünstige und kom- Scanner anbinden.
pakte Anschaltung resultiert. Damit erweist sich EtherCAT P als idealer Sensor-,
Aktor- und Messtechnik-Bus, mit Vorteilen sowohl bei der Verbindung von abge- EtherCAT P vereinfacht die Systemverkabelung
setzten kleineren I/O-Stationen im Klemmenkasten als auch bei dezentralen I/O- Die Grundidee von EtherCAT P liegt darin, die Anzahl der Anschlüsse an den
Komponenten vor Ort im Prozess. Entwickelt wurde dafür ein M8-Steckverbinder Automatisierungskomponenten und -geräten zu reduzieren und somit die Sys-
mit entsprechendem Steckgesicht, der durch eine mechanische Kodierung zuver- temverkabelung zu vereinfachen. Einsetzbar ist diese optimal entsprechend der
lässig vor einem Fehlstecken mit Standard-EtherCAT-Slaves schützt. jeweiligen Leistungsanforderungen skalierbare Einkabellösung in der gesamtenPC-Control 01 | 2016 technology 21
|
EtherCAT-Master
Sternverteiler
24 V DC
EtherCAT P EtherCAT P EtherCAT P EtherCAT P
für Aktoren für Sensoren für Vision für I/O-Systeme
Mit EtherCAT P lässt sich die gesamte Feldebene effizient per Einkabellösung vernetzen.
Feldebene: Für den 24-V-Bereich wird eine konventionelle Standard-Ethernet- flexible Topologiewahl. Linien-, Stern- und Baumstrukturen lassen sich miteinan-
Leitung verwendet. Bei höheren Spannungen und Strömen wird EtherCAT P der kombinieren, um Anlagen möglichst kostengünstig und optimal auszulegen.
in die entsprechende Powerleitung mit integriert. Hierfür bietet Beckhoff ein Anders als beim klassischen Power-over-Ethernet (PoE) können bei EtherCAT P
umfangreiches Programm an Kabeln und Steckern. Teilnehmer auch kaskadiert angeschlossen und von nur einem Einspeisegerät
versorgt werden. Die Kaskadierung von EtherCAT-P-Geräten wird dabei nur
Durch den Wegfall der separaten Versorgungsleitungen reduzieren sich für durch den Spannungsabfall begrenzt, was sich aber jederzeit durch zusätzliche
den Maschinenbau die Materialkosten, der Montage- bzw. Zeitaufwand sowie Leistungseinspeisungen wieder auffrischen lässt.
die Fehlerhäufigkeit bei der Installation. Zudem wird der benötigte Bauraum
in Schleppketten, Schaltschränken und in der Maschine selbst minimiert. Au- Für den Aufbau individueller EtherCAT-P-Topologien stehen bereits zahlreiche
ßerdem sind kleinere und übersichtlichere Kabeltrassen ebenso wie kleinere Infrastruktur- und I/O-Komponenten in IP 20 und IP 67 zur Verfügung. Dabei
Sensoren bzw. Aktoren möglich. Insgesamt eröffnet dies dem Maschinenbauer lassen sich selbst große Distanzen – auch 50 m und mehr – überbrücken und
deutlich mehr Freiheiten im Anlagendesign, und das bei minimierten Material- so z. B. verteilte Maschinenmodule auf einfachste Weise miteinander verbinden.
bzw. Systemkosten durch eine toolgestützte Systemauslegung. Weiterhin ist der nahtlose Übergang von einem EtherCAT- in ein EtherCAT-P-
Netzwerk möglich. Umgekehrt kann über einen einfachen Adapter die Sys-
Flexible Topologie durch Stromversorgungsweiterleitung tem- und Peripheriespannung vom EtherCAT-P-Netzwerk geblockt werden, um
Besonders profitiert der Anwender durch die von EtherCAT gewohnte freie und wieder auf EtherCAT-Geräte mit eigener Versorgung überzugehen.|
22 technology PC-Control 01 | 2016
Schaltschrank Maschinenmodul 1
24 V DC 24 V DC 24 V DC
Maschinenmodul 2
EtherCAT P
zu EtherCAT
24 V DC 24 V DC
Maschinenmodul 3 Maschinenmodul 4
24 V DC
Mit den zahlreichen EtherCAT-P-Komponenten in IP 20 und IP 67 lässt sich flexibel die optimale
Netzwerktopologie umsetzen.
Für die Planung einer Maschine werden die einzelnen Verbraucher und Kabel- Schaltschränke können reduziert werden oder vollständig entfallen. Und erst auf
längen per TwinCAT toolgestützt konfiguriert, um mit diesen Informationen das diese Weise werden modulare Maschinen- und Anlagenkonzepte mit deutlich
EtherCAT-P-Netzwerk bestmöglich auszulegen. Da die Daten aller Verbraucher minimiertem Montage- und Inbetriebnahmeaufwand, reduziertem Footprint und
dem System bekannt sind, kann dabei die Leistungsaufnahme der einzelnen Ge- maximaler Flexibilität umsetzbar.
räte auch im Verlauf über die Zeit berücksichtigt werden. Denn wenn beispiels-
weise zwei Aktoren aus logischer Sicht niemals zeitgleich schalten, benötigen Maximale Effizienz wird zukünftig die Umsetzung einer steckbaren Automati-
sie nie zur gleichen Zeit die volle Leistung. Dadurch ergibt sich ein weiteres sierung ergeben. Denn mit der Etablierung der für die verschiedenen Leistungs-
Einsparpotenzial hinsichtlich der benötigten Einspeisungen und Netzteile. anforderungen konzipierten EtherCAT-P-Stecker und -Buchsen als Standard liegt
die Idee zu industriegerechten Steckdosenleisten – für den 24-V-Bereich und
One Cable Automation für die Feldebene auch für höhere Leistungsklassen – nahe. Diese könnte der Maschinenbauer
Entwickelt wurde EtherCAT P im Sinne der One Cable Automation für die ohne großen Aufwand und entsprechend den jeweiligen Applikationsanforde-
Feldebene. Sie ergibt für den Maschinenbau eine enorm reduzierte Komplexi- rungen äußerst flexibel in der Maschine bzw. Anlage verteilen. Ganz im Sinne
tät durch die vereinfachte Systemverkabelung und damit deutlich geringere eines Plug-and-work – einfach durch Anstecken der passenden EtherCAT-P-
Entwicklungs- und Fertigungskosten. So werden bei diesem Konzept Automati- Kabel – ließen sich daran die notwendigen Sensoren und Aktoren ebenso wie
sierungskomponenten, dezentrale Klemmenkästen und auch einzelne Maschi- Verteilerboxen und autarke Maschinenmodule anschließen.
nenmodule oder Roboterapplikationen über nur ein Kabel mit Steuerungsdaten
und Leistungen versorgt. Die in den Anlagen bislang unverzichtbaren großen weitere Infos unter:
www.beckhoff.de/EtherCATPPC-Control 01 | 2016
|
technology 23
600 V AC,
14 A
400 V AC,
30 A
400 V AC, 400 V AC, 230 V AC,
64 A 14 A 14 A
400 V AC US: 24 V DC,
UP: 24 V DC
Die One Cable Automation bildet mit einer EtherCAT-P-Verkabelung für verschiedene Leistungsklassen an
Automatisierungskomponenten die optimale Basis für den modularen Maschinen- und Anlagenaufbau.
EtherCAT P – Highlights und Vorteile
EtherCAT ist eine offene Industrial-Ethernet-Technologie, die von Beckhoff – EtherCAT + 2 × 24 V DC/3 A auf nur 4 Adern
entwickelt wurde und seit 2007 internationaler IEC- sowie SEMI-Standard ist. – Stromversorgungsweiterleitung in den Teilnehmern
Die nun vorgestellte Technologieerweiterung EtherCAT P, die in bewährter Weise – Skalierbare Steckerfamilie von 24 V DC bis 600 V DC und 64 A
über die EtherCAT Technology Group (ETG) offengelegt wird, ist hierzu vollstän- – Freie und flexible Topologiewahl durch Stromversorgungsweiterleitung
dig kompatibel. Damit stehen die herausragenden Eigenschaften von EtherCAT – Überragende EtherCAT-Performance zu geringen Anschaltkosten
weiterhin uneingeschränkt zur Verfügung, wie z. B. 100-MBit/s-Vollduplex- – Reduzierte Material- und Montagekosten
Kommunikation bis in den Sensor/Aktor, Prozessdatenverarbeitung im Durchlauf – Reduzierte Fehlerquellen und minimierter Verdrahtungsaufwand
sowie hochgenaue Synchronisation mit Distributed Clocks und Zykluszeiten – Optimierter Bauraum bei Schleppketten, Schaltschränken, Kabeltrassen und
unter 100 µs. Als spezifische EtherCAT-P-Vorteile kommen hinzu: Maschinen
– Verkleinerte Sensoren und Aktoren durch Wegfall separater Versorgungsein-
speisungen|
24 interview PC-Control 01 | 2016
Interview mit Hans Beckhoff zu EtherCAT P
One Cable Automation
ermöglicht die konsequente
Maschinenmodularisierung
EtherCAT P kombiniert Hochleistungskommunikation und Leistungsversorgung in einem Kabel und ermöglicht so die One Cable
Automation für die gesamte Feldebene. Hans Beckhoff, Geschäftsführender Gesellschafter, erläutert im Interview das Konzept der
steckbaren Automatisierung sowie die konkreten Vorteile und Auswirkungen für den modernen Maschinenbau.
Was waren die Hintergründe, die zur Entwicklung von EtherCAT P Was bedeutet EtherCAT P für die PC-Control-Systemlösung?
geführt haben?
Hans Beckhoff: EtherCAT P ist ein wichtiger Baustein in Richtung einer Ver-
Hans Beckhoff: Beckhoff zeichnet sich dadurch aus, dass wir einerseits als einfachung unserer Systemarchitektur. System-Kunden können mit vorhandenem
Hightech-Unternehmen viele neue Technologien beherrschen und erkennen. Know-how die Vorteile mit der bereits verfügbaren 24-V-EtherCAT-P-Technik sehr
Andererseits wird, u. a. durch den eigenen Schaltschrankbau, nie die praktische schnell nutzen. Darüber hinaus wurde EtherCAT P bereits innerhalb der EtherCAT
Seite der Maschinen- oder Gebäudeautomatisierung außer Acht gelassen. Und Technology Group (ETG) vorgestellt. An den Spezifikationen zur Standardisierung
gerade im Maschinenbau zeigt sich schon seit Jahren die Tendenz, die Anzahl wird derzeit gearbeitet. Ziel ist es, EtherCAT P als offenen Technologiestandard zu
der Kabel an der Maschine zu reduzieren. Schließlich sind diese nicht nur teuer, etablieren, genau wie dies sehr erfolgreich bei EtherCAT gelungen ist.
sondern sie kosten auch Platz und können eine Fehlerquelle darstellen. Schon
die Entwicklung der Feldbussysteme vor vielen Jahren beruhte auf diesem Welche Zielbranchen werden mit EtherCAT P angesprochen?
Wunsch. Bestätigt wird diese Tendenz zudem durch die Entwicklungen in der
IT, wie z. B. mit USB und Power-over-Ethernet als kombinierte Kommunikations- Hans Beckhoff: Schon EtherCAT hat sich als eine Universaltechnologie
und Leistungsverbindung. Mit EtherCAT P haben wir nun einmal mehr die von bewährt, die von vielen Bereichen genutzt wird. Realisiert werden damit z. B.
PC-based Control gewohnte Konvergenz von IT-Welt und Automatisierung Maschinen- und Gebäudesteuerungen, Messtechnikanwendungen und Audio
umgesetzt. übertragungen. EtherCAT P ist aus unserer Sicht eine logische, das System-
design vereinfachende Technologieerweiterung von EtherCAT. Daher wird es
Welche besonderen Anforderungen erfüllt EtherCAT P auch in den gleichen Bereichen Einzug halten. Ein Schwerpunkt wird sicher der
als industrielle Einkabellösung? Maschinenbau sein, aber gerade auch in der Gebäudetechnik wird EtherCAT P
als wesentlicher Faktor für eine vereinfachte Automatisierungsinfrastruktur
Hans Beckhoff: Viele Automatisierungsgeräte benötigen zwei Versorgungs- angesehen. Der Bereich Messtechnik wird vor allem davon profitieren, dass für
spannungen, damit sich Ein- und Ausgänge getrennt voneinander schalten las- die Anbindung intelligenter Sensorik nur noch ein M8-Stecker benötigt wird, die
sen, und häufig auch eine Versorgung mit höherer Leistung. Außerdem kommen Systeme somit kompakter bauen und leichter zu integrieren sind.
in Maschinen meist sehr viele Automatisierungsgeräte zum Einsatz, weshalb
eine industrielle Einkabellösung kaskadierbar sein muss. All diese Voraussetzun- EtherCAT P ist die Basis für One Cable Automation.
gen werden von der IT-Welt nicht erfüllt. Daher haben wir EtherCAT P entwickelt, Welche Grundidee steckt hinter diesem Konzept?
das die ultraschnelle und flexible EtherCAT-Kommunikation mit der industriellen
Normspannung auf einem 4-adrigen Standard-Ethernet-Kabel vereint. So kön- Hans Beckhoff: Die Einkabeltechnologie, bestehend aus Kommunikation
nen Automatisierungsgeräte über nur ein Kabel und einen einfachen M8-Stecker und Power, hat Beckhoff im Bereich der Antriebstechnik mit OCT schon vor vier
mit Daten und mit 2 × 24 V/3 A versorgt werden. Jahren sehr erfolgreich eingeführt. Die One Cable Automation als Einkabelan-
satz ist also schon länger ein treibendes Element unserer Produktentwicklung.
EtherCAT P ist nun eine Generalisierung dieses Prinzips, mit dem sich die One
Cable Automation für die Feldebene optimal umsetzen lässt. Dahinter steckt der
Gedanke einer Plug-and-work-Technologie, sodass ein AutomatisierungsgerätSie können auch lesen
