Flexible Steuerungslösung: Reicht das Standard-Repertoire an Schnitstellen und Erweiterungen nicht aus, wird die fehlende Konnektivität über ein Anybus-Modul nachgerüstet.

Flexible Steuerungslösung: Reicht das Standard-Repertoire an Schnitstellen und Erweiterungen nicht aus, wird die fehlende Konnektivität über ein Anybus-Modul nachgerüstet.HMS, Alterfalter – Fotolia.com, Zlikovec – Fotolia.com

Maschinenbauer, die Geräte, Module oder kleinere Produktionsinseln herstellen, stehen oft vor der Frage nach der passenden Steuerung: Sie muss kompakt und dennoch für Weiterentwicklungen aufrüstbar sein. Die nächste Frage ist dann, wie wird die Steuerung programmiert? Während etwa in der Medizintechnik historisch gewachsen, wegen der Leistungsfähigkeit und sicheren Überprüfbarkeit die Anwendung oft in C programmiert wird, bevorzugen Entwickler in anderen Bereichen die IEC 61131-3. Beide Welten eint aber der Wunsch nach einer kompakten, preiswerten Steuerung, die sich in vielfältige bestehende Netzwerke einbinden lässt. HMS Industrial Networks hat für diese Zielgruppe mit der Ixxat Econ 100 eine Kleinsteuerung für Real-Time-Ethernet und klassische Feldbussysteme entwickelt. Dass dieses Konzept eine breite ­Palette an Möglichkeiten unterstützt, zeigen verschiedene Anwendungsbeispiele.

Röntgenscanner für die Medizin

Längst geht auch in der Medizintechnik der Trend hin zu immer kompakteren, intel­ligenten Einheiten. Der Hersteller muss also einen Kompromiss finden zwischen leistungsfähiger und kompakter Hardware, die zudem das für medizinische Anwendungen essenzielle Sicherheitskonzept berücksichtigt. Im vorliegenden Fall wurde ein mobiler Röntgen-Scanner bisher über einen zusätzlichen, externen Windows-PC gesteuert. Durch den Einsatz der Embedded-Steuerung Econ 100 konnte die Steuerung im Gerät selbst untergebracht werden. Ein weiterer Vorteil: Dessen Rechenleistung sowie die Anzahl I/Os reichen aus, um künftige Upgrades und Weiterentwicklungen des Scanners zu ermöglichen. Änderungen der Komponenten wie präzisere Antriebe für eine höhere Auflösung, genauere Sensoren oder zusätzliche Antriebe bewältigt der Rechner ebenso.

Da die Software in C programmiert ist, hat der Hersteller die notwendige Übersicht in die laufenden Programme und konnte auch bestehende Software-Komponenten wieder verwenden. Das erleichterte die Umstellung auf die neue Steuerung. Die integrierten Kommunikationsschnittstellen erlauben eine sichere Fernwartung sowie die selbsttätige Anforder-
ungen von Verschleiß- und Verbrauchsmaterialien per Standard-Ethernet direkt beim Hersteller oder dessen Servicepartner.

Schnittstellen und Funktionsmodule der Steuerung: Über das Compact-Com-Interface lassen sich durch einen Modultausch individuelle Anpassungen an die vorhandenen Infrastrukturen vornehmen.

Schnittstellen und Funktionsmodule der Steuerung: Über das Compact-Com-Interface lassen sich durch einen Modultausch individuelle Anpassungen an die vorhandenen Infrastrukturen vornehmen.HMS

Flexible Handhabung

In der Produktion und bei Verpackungsmaschinen sind Handhabungsroboter kaum noch wegzudenken. Ein mobiles Handhabungsgerät, stellt jedoch andere Anforderungen an die Steuerung als ein stationärer Roboter. Natürlich spielen Abmessungen und Gewicht eine Rolle; noch wichtiger sind bei ständig wechselnden Einsatzorten aber die Nehmer-Qualitäten des Rechners. Läuft direkt nebenan ein großer Elektromotor an oder schaltet sich die Ladestation eines Gabelstaplers zu, kann es zu Spannungseinbrüchen kommen. Bei herkömmlichen Steuerungen lösen kosten- wie wartungsintensive USV diese Probleme, verbunden mit zusätzlichem Gewicht und Platzbedarf. Die Econ-100-Steuerung brachte auch hier die Lösung: Deren nichtflüchtige Speicher behält bei Spannungsausfällen alle Daten zur Greiferladung, Position des Auslegers und anderen Sensor- und Motordaten im Gedächtnis. Stabilisiert sich nach einigen Sekunden die Stromversorgung, setzt der Roboter seine Arbeit fort.

Neben dieser ‚Freeze-and-Go‘-Funktion war es für den Anwender wichtig, in den unterschiedlichen Netzwerken kommunizieren zu können. Schließlich kommt das mobile Gerät in Anlagen mit wechselnder Infrastruktur zum Einsatz. Der dritte Punkt war die Zukunftssicherheit. Derzeit arbeitet das Gerät noch mit einem Greifer, jedoch sind weitere Ausführungen mit Schaufel oder Fingern geplant. Die dafür nötigen Sensoren und Antriebe sollen einfach anzuschließen sein. Das verlangt zusätzliche lokale I/Os und Kommunikationsschnittstellen. Darüber hinaus können über die integrierte Anybus-Schnittstelle praktisch alle bestehenden Feldbussysteme eingebunden werden. Nicht zuletzt ist die Flexibilität der Kompaktsteuerung auch für OEMs interessant: Als Plattform für Sonderausführungen hinsichtlich Bauform, Farbe und Schnittstellen.

Technik im Detail: Welches Protokoll soll‘s denn sein?

Die Linux-basierte Embedded-PC-Plattform Ixxat Econ 100 bietet eine umfangreiche Multi-Protokoll-Unterstützung. Damit lassen sich kundenspezifische Gateway- und Steuerungslösungen für viele unterschiedliche Feldbus- und Industrial-Ethernet-Standards realisieren. Zwei Ethernet-, zwei CAN- und zwei USB-Schnittstellen gehören zur Basisausstattung, die mit zusätzlichen Boards um diverse Schnittstellen erweitert werden kann: Analoge und digitale I/Os, serielle Schnittstellen, 512 kB NV-RAM sowie ein Steckplatz für die Anybus Compact-Com-Module: Diese Module decken alle gängigen Feldbus- und Industrial-Ethernet-Protokolle ab. Die I/O-Erweiterungskarte hat 24 Eingänge mit 12 Bit Auflösung und Ausgänge (2 A). Zwei zusätzliche RS232/RS485-Schnittstellen auf einer weiteren Karte schaffen eine Brücke zwischen echtzeitfähigem Industrial-Ethernet und CAN-basierenden Netzwerken oder seriellen ­Geräten.

Eine leistungsfähige ARM-CPU, bis zu 1 GB RAM, lüfterloses Design und der erweiterte Temperaturbereich von -40 bis 70 °C machen den Hutschienen-PC flexibel einsetzbar. Der IPC ist 72 mal 154 mal 105 mm groß. Neben der Programmierung in C/C++ steht die Programmierumgebung und Runtime von Codesys zur Verfügung. Das Software-Paket unterstützt alle namhaften Protokolle inklusive CANopen, Ethercat, Powerlink, Profinet und Ethernet/IP.