Hans Beckhoff erklärt auf der SPS IPC Drives den Systemaufbau von Ethercat P: Über die vieradrige Leitung werden neben Ethercat zwei 24-V-Stromkreise übertragen, einen für die Sensor- und System-Versorgung sowie einen für die Aktoren bis 3 A. (Bild: Redaktion IEE)
Beckhoff Automation in Zahlen
Zweistellig gewachsen
„2015 schaffen wir über 600 Millionen Euro Umsatz“, erklärt Hans Beckhoff anfangs zur Pressekonferenz, „wobei es wohl eher 610 Millionen sein werden.“ Im Vergleich zum Vorjahr (510 Millionen) entspricht dies satten 18 % Zuwachs. Dazu beigetragen hat Asien, das inzwischen für 28 % des Umsatzes steht. Deutschland trägt mit 29 % dazu bei, Europa mit 27 %. „Alles in allem werden wir internationaler,“ freut sich Hans Beckhoff. Selbst die USA sind mittlerweile zweistellig (10 % Umsatzanteil) am Umsatz beteiligt. Die neu gegründete Niederlassung direkt im Silicon Valley soll die Entwicklung weiter forcieren. Dazu Beckhoff: „Wir sind ganz nah an Google & Co. und spüren hautnah den Puls der Zeit.“
Ethercat P integriert in einem Kabel die Kommunikation sowie die System- und Peripheriespannung. Darüber hinaus ermöglicht das System eine Weiterleitung (Daisy Chain) über die Teilnehmer. Diese Kombination vereinfacht die Verdrahtung im Feld: Material- und Montagekosten werden reduziert, der Bauraum in Schleppketten, im Schaltschrank und in der Maschine reduziert. „Mit Ethercat P kommen wir unserer Vision der schaltschranklosen Automation wieder einen Schritt näher“, betont Hans Beckhoff auf der Jahrespressekonferenz in Nürnberg.
Die 24-V-DC-Versorgung der Ethercat-P-Slaves und der angeschlossenen Sensoren und Aktoren ist integriert: Us (System- und Sensorversorgung) und Up (Peripheriespannung für Aktoren) sind voneinander galvanisch getrennt und stellen jeweils bis zu 3 A für die angeschlossenen Komponenten bereit. Die Ströme werden auf die Adern der 100-Mbit/s-Leitung eingekoppelt, woraus eine kostengünstige und kompakte Anschaltung resultiert. Dabei bleiben die Vorteile von Ethercat, wie die freie Wahl der Topologie, hohe Geschwindigkeit, Bandbreitennutzung, präzise Synchronisation und umfangreiche Diagnose, erhalten. Für den Wechsel zwischen der bisherigen Ethercat-Infrastruktur (IP20-Klemmen und IP67-Module) oder für zusätzliche Einspeisungen für den Aufbau getrennter Lastkreise gibt es entsprechende Kupplungen und Übergänge. Für eine schnelle und breite Akzeptanz soll die Offenlegung der Technologie sorgen. „Wir streben eine Standardisierung von Ethercat P an“, so der Firmengründer Hans Beckhoff. Die Offenlegung erfolgt dabei über die Ethercat Technology Group.
Vom Sensor bis zum 600-V-Antrieb
Um eine Verwechslung mit Standard-Ethercat-Slaves und eine Fehlverdrahtung auszuschließen, wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Conec für Ethercat P eine eigene Steckerfamilie entwickelt. Sie deckt alle Anwendungsfälle von der 24-V-I/O-Ebene bis zu Antrieben mit 400 V AC oder 600 V DC und Ströme bis 64 A ab. „Die Möglichkeit, auch solche Leistungen zu übertragen, öffnet Ethercat P den Weg hin zur schaltschranklosen Automatisierung“, betont Beckhoff.
Bei der One Cable Automation werden Automatisierungskomponenten oder auch kleine dezentrale Klemmenkästen einer Maschine oder Anlage über nur ein Kabel und entsprechende Abzweige mit den notwendigen Steuerungsdaten und Leistungen versorgt. Das macht große Schaltschränke überflüssig. Die dafür nötigen Infrastrukturkomponenten, etwa Verteilerboxen und Energieeinspeisungen, werden künftig das Portfolio ergänzen.
Maschinendiagnose und Big Data
Cloud-Anbindung inklusive
Twincat Analytics speichert und analysiert die Daten direkt auf der lokalen Steuerung, in privaten Netzwerken oder in einer Public Cloud. Der Analytics-Server kann auch mehrere Maschinen in der Fabrik analysieren. (Bild: Beckhoff Automation)
Voraussetzung, um Abarbeitungsfehler in der Maschine analysieren und beheben zu können, ist eine möglichst lückenlose sowie zyklussynchrone Datenerfassung. Hierfür hat Beckhoff Twincat-Analytics entwickelt. Das Industrie-4.0-Tool speichert alle prozessrelevanten Daten zyklussynchron in einem einheitlichen Prozessdatenformat mit Datenkomprimierung. Die Daten stehen lokal in der Steuerung oder als Cloud-basierte Lösung auf einem Server im Firmennetzwerk oder in einer öffentlichen Cloud zur Verfügung. Die Prozess- und Produktionsdaten lassen sich on- und offline auswerten oder Maschinentakte etwa auf Minimal-, Maximal- und Durchschnittswerte der Taktzeiten untersuchen. Die Gesamtlaufzeiten und Zeitdifferenzen werden über Taktzähler oder aus Offline-Trace-Analysen ermittelt. Über die Erfassung von Betriebsstunden, Frequenzanalyse oder RMS-Berechnungen lässt sich ein leistungsfähiges Condition Monitoring realisieren. Zudem ist die Grenzwertüberwachung verschiedener Prozessdaten damit möglich. Zur Zuverlässigkeit von Prozessabläufen trägt auch die Detektion von Regelmäßigkeiten und Wiederholungen durch Mustererkennung bei. Unterstützt wird zudem die Forderung nach einer hochflexiblen Fertigung bis hin zu Losgröße 1. In diesem Fall kann Twincat Analytics für jedes Werkstück eine vollständige Produktionsdokumentation erstellen.
Komponentenbasierte Analysesoftware
Twincat Analytics umfasst vier Komponenten: Der Analytics Logger übernimmt die zyklische Sicherung großer Datenmengen und speichert im Sinne von Big Data das gesamte Prozessabbild, inklusive der Applikationsdaten. Die Online- und Offline-Analyse von einer oder mehreren Maschinen erfolgt in der Workbench. Das Engineering-Tool umfasst die PLC-Runtime, einen Konfigurator, die SPS-Bibliothek mit den Funktionsbausteinen für Taktanalyse, Energiebedarfs- oder RMS-Berechnungen sowie eine Scope-View-Lizenz und die Cloud-Anbindung über das standardisierte Protokoll MQTT. Im Rahmen von Twincat IoT werden auch die Protokolle AMQF sowie OPC UA unterstützt. Mittels Cloud Storage können Daten über einen sogenannten Message-Broker in lokalen oder öffentlichen Netzwerken gespeichert werden.
(sk)
