Mit dem SQL4automation Connector von Inasoft steht ein Werkzeug zur Verfügung, das die herstellerübergreifende Kommunikation zwischen Steuerungen, Robotersteuerung und Datenbanken ohne zusätzlichen Aufwand ermöglicht und damit vereinfacht.Inasoft, ABB, Rockwell Automation, Siemens, Sigmatek
Das Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) der Bundesrepublik Deutschland bringt es in ihrer Hightech-Strategie für das Zukunftsbild Industrie 4.0 auf den Punkt: „Die Prozessebenen des Unternehmens werden durchgängig miteinander verknüpft und können auf Grundlage der jeweils aktuellsten Prozessdaten immer wieder neu aufeinander abgestimmt werden.“ Das klingt einfach, ist es aber nicht. Jeder, der mit dem Austausch von Produktionsdaten bereits zu tun hatte, weiß das. Und nicht ohne Grund identifizieren verschiedene Studien die noch nicht ausgereiften und nicht standardisierten Schnittstellen als eines der Haupthemmnisse für Industrie 4.0.
Bisher hat sich für den Datenaustausch das Kommunikationsprotokoll OPC UA etabliert, das in vielen Anwendungen eine passende und praktikable Lösung darstellt – unter anderem, um Variablen zwischen einer SPS und einem .Net-Programm, zum Beispiel einer Visualisierung, auszutauschen. Hierbei handelt sich um eine immer gleichbleibende, relativ starre Verbindung zwischen Steuerung und Visualisierung. Da der OPC-Server zyklisch arbeitet, werden die Werte der SPS immer aktuell angezeigt. Sobald aber große Datenmengen flexibel zwischen SPS und Datenbank auszutauschen sind, stößt diese klassische Lösung schnell an ihre Grenzen. Grosse Datenmengen wie Punktewolken werden über OPC oft zyklisch übertragen, was zeitaufwändig ist. Und für jede einzelne Anfrage muss eine Prozedur im .Net-Programm hinzugefügt werden. Anders arbeitet die Lösung mit SQL4automation, bei der die Steuerungen die SQL-Queries direkt abschicken. Zudem sind OPC Server oft kostenpflichtig und erfordern zusätzlichen Implementierungsaufwand.
Um Produktionsdaten in Datenbanken wirklich nutzbar zu machen, ist ein zusätzliches Hochsprachenprogramm erforderlich. OPC tauscht Daten zwischen dem Client und dem Server aus. Clients können eine SPS oder ein .NET-Programm sein. OPC selbst kann nicht ohne Hilfe eines .NET-Programms Anfragen an eine Datenbank stellen. Dieses Programm bestimmt, auf welchen Event hin welche Datenbankanfrage erfolgen soll und welche OPC-Variablen geschrieben oder gelesen werden. Die Verbindung ist somit relativ starr in diesem .NET-Programm definiert. Sollen weitere Anfragen hinzugefügt oder verändert werden, sind nicht nur das SPS-Programm und die Datenbank anzupassen, sondern auch das Programm. Letzteres verlangt Hochsprachenkenntnisse.
Die Software SQL4automation fungiert als Gateway zwischen Steuerung und ODBC-basierten Datenbanken.Inasoft
Mit dem SQL4automation Connector von Inasoft steht ein Werkzeug zur Verfügung, das die herstellerübergreifende Kommunikation zwischen Steuerungen, Robotersteuerung und Datenbanken ohne zusätzlichen Aufwand ermöglicht und damit vereinfacht. Und dies gilt sogar für große Datenmengen ohne Einschränkung der Leistungsfähigkeit. Der Grund: SQL4automation wurde performanceorientiert programmiert. Die Dauer einer Abfrage hängt lediglich ab von der Leistungsfähigkeit der SPS, der TCP/IP-Schnittstellen und des Datenbankservers sowie dem Rechner, auf welchem SQL4automation installiert ist.
Mit wenigen Klicks steht die Verbindung
Komplett in C++ programmiert, läuft die Software unter Windows und Linux. Der Connector kommuniziert über TCP/IP mit der Steuerung beziehungsweise über ODBC mit der Datenbank. ODBC unterstützen die gebräuchlichen Datenbanken wie Microsoft SQL Server, SAP, Oracle, MaxDB, MySQL und auch Excel. Aufgrund vieler Bibliotheken deckt Inasoft die wesentlichen Steuerungstypen und Robotersteuerungen ab. Mit wenigen Klicks lassen sich Verbindungen herstellen. Dabei werden die SQL-Befehle in der gewohnten Programmierumgebung der SPS oder Robotersteuerung erstellt und anschließend an den Connector gesendet, der den Zugriff direkt aus der Steuerung auf die Datenbank ermöglicht. Am Connector selbst, der quasi als Gateway fungiert, sind keine projektspezifischen Anpassungen notwendig. Bei größeren Anwendungen hat sich gezeigt, dass es sinnvoll ist, einen Hutschienen-PC als Host einzusetzen. Ein weiterer Grund: Oft darf auf dem Datenbank-Server keine Fremd-Software installiert sein. Auf dem Hutschienen-PC läuft ein Embedded Betriebssystem, das den SQL4automation-Connector hostet. Über verschiedene Ethernet-Ports kann das Maschinen- und Firmennetzwerk getrennt werden. Und aufgrund der Anbindung über ODBC ist die Maschine aus der IT-Sicht nichts anderes als ein normaler Datenbank-User, der auf die vom Administrator freigegeben Prozeduren und Tabellen der Datenbank zugreift.
Die Kommunikation zwischen Steuerung und Datenbank wird über Bibliotheken (hier: Codesys V3) programmiert, die es für verschiedene SPS-Typen und Hersteller gibt.Inasoft
Eine der häufigsten Anwendungen ist, dass Steuerungen Daten direkt in die SQL-Datenbank schreiben, beispielsweise zum Loggen von Werkstückdaten: Werkstücknummer, Messdaten, Datum, Uhrzeit, Seriennummer sowie Produktionslinie oder -maschine stehen darüber transparent und abrufbereit in der Datenbank ebenso zur Verfügung wie jegliche Form von Meldungen sowie weitere Maschinendaten (Gesamt-, Produktions- und Stillstanddauer, Anzahl und Zeit der Werkstückproduktion sowie der Verschleiß von Maschinenbauteilen).
Diese geballten Produktionsinformationen stehen für die klassische Betriebsdatenerfassung oder für MES-Lösungen bereit. So nutzt zum Beispiel das Unternehmen Wilhelm Bahmüller Maschinenbau aus Plüderhausen den Connector, um Steuerungsdaten aus den Faltschachtelklebemaschinen direkt der Betriebsdatenerfassung zu übergeben. Als Datenbank kommt hier Firebird zum Einsatz.
Flexibler Datenaustausch in beiden Richtungen
Möglich ist auch, dass Steuerungen Daten aus der Datenbank einlesen, die als zentrales Datengefäß fungiert. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass es einfacher ist, wichtige Produktionsdaten nicht in der Steuerung, sondern in Datenbanken vorzuhalten. Zu solchen Daten zählen etwa der aktuelle Produkttyp, Werkstückdaten, Angaben zur Produktionsserie (wie Losgröße und Seriennummer), Parameter für die Maschinenkonfiguration, die Maschinen- und Produktionsdaten sowie Meldungen. So sind die Daten nicht in jeder Steuerung einzeln einzugeben, was Dateninkonsistenzen vermeidet. Jede Steuerung lädt sich bei Produktionsstart dann die für sie relevanten Daten.
Welche SPS soll es denn sein?
Die aktuelle Connector-Version (V 3.2.2.0) unterstützt folgende Steuerungen: Siemens S7-1500, S7-1200, S7-300 und S7-400, Codesys 2.0 und Codesys 3.0, Beckhoff Twincat 2.0, Beckhoff Twincat 3.0, Rockwell Allen Bradley RSLogix, ABB AC500, Sigmatek Lasal und B&R, sowie Robotersteuerungen, zum Beispiel für ABB Rapid, Kuka KRC4 und Stäubli Val3. Die jeweilige Bibliothek muss lediglich in das Projekt eingebunden werden. Das Config-Tool sorgt dann dafür, dass bei der Parametrierung nur noch wenige Klicks erforderlich sind.
Falls ein Kunde eine Steuerung zusammen mit dem Connector einsetzen will, für die es noch keine Bibliothek gibt, entwickelt der Hersteller zusammen mit dem Kunden eine weitere Bibliothek, die zeitlich versetzt dann auch allgemein verfügbar ist.
Max Ruedi Gloor
(sk)
