Bild 1: Spezialisierte Apps erlauben den Maschinenbauern eine komfortable und intuitive Parametrierung der Bewegungen in Motion-Control-Anwendungen.

Bild 1: Spezialisierte Apps erlauben den Maschinenbauern eine komfortable und intuitive Parametrierung der Bewegungen in Motion-Control-Anwendungen. AMK

Ein praktisches Beispiel dafür ist das integrierte, kompakte Gerätesystem MultiServo von AMK. Es vereint vier Wechselrichter samt Einspeisung mit einer Motion-Control-Steuerung und ist für mehrachsige Anwendungen konzipiert. Für dieses System hat der Hersteller eine Motion-Control-Plattform entwickelt, das die Parametrierung von Bewegungsfunktionen in einzelne Apps verlagert anstatt in eine, auf das ganze Spektrum der Bewegungsführung angelegte und deshalb komplexe Software. Diese Kombination mit der Bewegungssteuerung ist möglich, weil das Gerätesystem über die reine Regelung der Motoren hinaus noch genügend Rechenleistung hat, um die Motion Control mit zu übernehmen. Indem die Mehrachsgeräte die rechenintensive Interpolation erledigen, kann dieses echtzeit-kritische Aufgabenpaket komplett in die Antriebsebene wandern.

Durch variable Feldbus-Schnittstellen lässt sich das Gerätesystem flexibel mit überlagerten Steuerungen verbinden und arbeitet somit unabhängig von der Marke der eingesetzten Steuerung. Auf diese Weise können Maschinenbauer für die Bewegungsführung sämtliche Vorteile der Mehrachsgeräte ohne Einschränkungen nutzen. Die Bewegungsfunktionen befinden sich in entsprechend spezialisierten Apps; sie erlauben eine komfortable und intuitive Parametrierung der Bewegungen. Die verschiedenen Apps decken auf Basis der standardisierten Sprachen der IEC 61131-3 (Codesys) derzeit die Anwendungen Kurvenscheiben, Handhabungsaufgaben, Pick & Place-Bewegungen, Querschneider sowie mehrachs-koordinierte Achsverbünde (Interpolation) ab.

Bild 2: Das Gerätesystem MultiServo vereint vier Wechselrichter samt Einspeisung mit einer Motion-Control-Steuerung und ist für mehrachsige Anwendungen konzipiert.

Bild 2: Das Gerätesystem MultiServo vereint vier Wechselrichter samt Einspeisung mit einer Motion-Control-Steuerung und ist für mehrachsige Anwendungen konzipiert. AMK

Die Vorteile der Apps

Indem sowohl Steuerungsaufgaben als auch die Motion-Control als App – und damit als fest definierter Container – erscheinen, wird die Software eindeutig von der Hardware gelöst. Folglich lässt sie sich mit klar umrissenen Schnittstellen sowohl austauschen, als auch risikolos updaten. „Software in Container zu bringen und diese über App-Stores verfügbar zu machen wird in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen“, blickt AMK-Geschäftsführer Dr. Ulrich Viethen auf die kommenden Jahre. Zeitgleich lassen sich auch die unterschiedlichen Innovationszyklen bei Hardware und Software voneinander trennen. Weil die Apps losgelöst sind von ihrer hochspezialisierten Elektronik, braucht bei neuen Entwicklungsstufen niemand mehr auf den anderen zu warten. Damit sind dann Weiterentwicklungen in der Programmierung sofort gewinnbringend für die eigene Maschine nutzbar. Das Risiko, dass etwa ein neues Firmware-Update nicht mehr auf einer älteren Geräteplattform lauffähig ist, gehört damit der Vergangenheit an. Zudem macht es die Anbindung der Steuerungstechnik an App-Stores generell leichter, um mit Maschinen in puncto Software immer auf dem neuesten Stand zu bleiben. „Mit dieser Herangehensweise industrialisieren wir quasi die Innovationsschritte aus der Konsumwelt“, fasst Viethen zusammen.

Dieser Ansatz ist konform mit dem Trend, dass das Innovationstempo in der Automation weniger von der Hardware, als vielmehr von Kommunikation und Software beschleunigt wird. Somit mündet diese Entwicklung in die Industrie-4.0-Technologie, die durch Vernetzung eine neue technische Evolutionsstufe darstellt. Ob dabei intelligente Antriebsregler mit SPS-Funktionen, streng hierarchische Architekturen mit zentralem Kopf oder auch eine Mischung des Ganzen das Mittel der Wahl ist: Die Hardware tritt bei allen Lösungswegen immer mehr in den Hintergrund. Kommunikation und Software bestimmen nachhaltig die Entwicklung.

Bild 3: Fünf verschiedene Apps decken derzeit die Anwendungen Kurvenscheiben, Handhabungsaufgaben, Pick & Place-Bewegungen, Querschneider sowie mehrachs-koordinierte Achsverbünde (Interpolation) ab.

Bild 3: Fünf verschiedene Apps decken derzeit die Anwendungen Kurvenscheiben, Handhabungsaufgaben, Pick & Place-Bewegungen, Querschneider sowie mehrachs-koordinierte Achsverbünde (Interpolation) ab. AMK

Einflüsse auf die Automatisierung

Diese Aussage findet Unterstützung durch immer größere Anwendungsfelder, die auf die Automatisierung einwirken und dabei standardisierte Daten austauschen. Bekannte Beispiele sind Qualitätsmanagement-Werkzeuge, die jeden Fertigungsschritt überwachen, aufzeichnen und auswerten sowie ERP- und MES-Systeme zur Produktionssteuerung. War noch vor nicht allzu langer Zeit die SPS-Welt ein in sich geschlossenes Biotop, herrscht heute eine immer stärkere Verzahnung mit Software-Lösungen außerhalb der Werkshalle.

Weil die SPS längst nicht mehr im Mittelpunkt der Automation steht, wird es in Zukunft immer wichtiger werden, gerade für die nicht-zeitkritische Ablaufsteuerung auf Industrie-Hardware zu verzichten und stattdessen Standardgeräte aus dem Konsumbereich zu verwenden. „Deshalb ist die OPC-UA-Schnittstelle als Bindeglied so wichtig“, betont Dr. Viethen. Das Protokoll zählt aus gutem Grund zu den grundlegenden Voraussetzungen für das Industrie-4.0-Konzept. Dabei stellt OPC UA als Kommunikationsplattform für alle sicher, dass der Datenaustausch auch zwischen Geräten funktioniert, die auf den ersten Blick so gar keine Gemeinsamkeiten haben. Daraus folgt, dass die SPS um ihre Hauptrolle als Dreh- und Angelpunkt einer Maschinenautomatisierung bangen muss. Der Grund: Die intelligenten Teilnehmer von cyberphysischen Systemen schicken ihre Daten direkt an die überlagerten Tools. Das OPC-UA-Protokoll bringt dafür von Haus aus auch alle notwendigen Security-Mechanismen für die sichere Kommunikation mit.

Wohin führt die Entwicklung?

Die Programmierung der Antriebstechnik und Motion Control durch Apps machen den Anfang dieser Entwicklung auf diesem Gebiet. Angesichts der Tatsache, dass Smartphones und Tablets vor allem durch ihre einfache Handhabung bestechen, wird diese Technik auch die Automatisierung in naher Zukunft bestimmen. Erste Demo-Maschinen liefern bereits vielversprechende Ergebnisse – bringen zeitgleich aber auch neue Herausforderungen mit sich. Automatisierungshersteller sowie der Maschinen- und Anlagenbau müssen für diese neue Arbeitsweise neue Kompetenzen im Personal aufzubauen. „Wir sehen nicht mehr den klassischen Maschinenprogrammierer als Spezialisten, sondern eher Internetprogrammierer und Experten für grafische Benutzeroberflächen“, prognostiziert der AMK-Geschäftsführer Viethen.

SPS IPC DRIVES 2016: Halle 4, Stand 210