In der Photovoltaik-Produktion ist Effizienz ein Muss. Eine flexible, durchgängige Visualisierung hilft dabei.

In der Photovoltaik-Produktion ist Effizienz ein Muss. Eine flexible, durchgängige Visualisierung hilft dabei.Solarworld

Die Solar-Fertigungslinie produziert auf drei parallel verlaufenden Spuren simultan. Gegenüber früheren Anlagen, mit nur einer Spur, hat dies den Vorteil, Platz, Taktzeiten und Kosten einzusparen. Durch die gesteigerte Produktivität werden nicht nur mehr Teile produziert, sondern es entstehen auch höhere Datenmengen. Somit ist die Nachverfolgung und die Visualisierung der verschiedenen Prozessdaten ein wichtiger Aspekt bei der Automatisierung der Fertigungslinie. Denn alle Parameter werden sorgfältig gemessen, geregelt und archiviert werden: Es beginnt bei der Teilevorbereitung und geht über mehrere Prozessstufen hinweg bis zur Messung des Wirkungsgrads der Solarwafer. Deswegen ging es dem Maschinenbauer bei der Auswahl der Steuerungstechnik und der Visualisierung darum, diese vielen Prozessdaten möglichst schnell und einfach austauschen zu können, um bei der hohen Fertigungsgeschwindigkeit die Prozesskontrolle zu bewahren.

Modulare Maschine mit hohen Anforderungen

Aber nicht nur die vielen Prozessdaten waren von den Automatisierungskomponenten zu bewältigen. Der modulare Aufbau der Fertigungslinie stellt ebenfalls hohe Anforderungen an die dezentrale Steuerung, die Visualisierung der verschiedenen Bedienstellen und der Kommunikation allgemein. Um diese Anforderungen zu erfüllen, kommen in der Linie leistungsstarke Steuerungen mit den kleinen kostensparenden Displays und Stepper-Controller zum Einsatz.

Kompakte Ethercat-SPS mit netzwerkfähiger Visualisierung

Im Zentrum der Steuerungslösung steht die kompakte und modulare Codesys-SPS EC1000 von Berghof. Die integrierte Codesys-Visualisierung lässt sich über das Ethernet-Netzwerk abrufen und ermöglicht dezentrale Maschinenbedienung mit fest eingebauten Ethernet-Terminals, zentrale Maschinenvisualisierung auf einen Maschinenleitrechner und Fernwartung und Produktionsüberwachung per Smartphone. Der Anwender kann also für seine gesamte Anlagenvisualisierung ein einziges System nutzen.

Die Codesys-Visualisierung der SPS lässt sich von Bedienterminals, Smartphones und vom Leitrechner aus gleichzeitig nutzen.

Die Codesys-Visualisierung der SPS lässt sich von Bedienterminals, Smartphones und vom Leitrechner aus gleichzeitig nutzen.Berghof

Ein weiterer Pluspunkt der Lösung ist die Integration von Visualisierung und SPS-Programm in einem Tool. Damit entfällt die lästige und aufwendige Schnittstelle zwischen Visualisierungs- und Programmiertool. Außerdem ist das Konzept zukunftssicher, denn mit der Codesys-Visualisierung wird ein Standard genutzt, der nicht direkt vom Steuerungshersteller abhängt. Das Bundle aus Visualisierung und SPS-Programm auf einer Hardware spielt seine Vorteile vor allem bei der Fernwartung aus. In einem Update-Vorgang lassen sich bei Bedarf SPS-Programm und Visualisierung auf den neuesten Stand bringen und bei der Fehlersuche parallel analysieren. Dadurch entfällt auch ein zweiter Wartungsanschluss für das Display.

HMI-Anbindung per IP-Adresse

Zum Bedienen der einzelnen Anlagensegmente kommt das Ethernet-Terminal ET1000 zum Einsatz, das aufgrund des HMI-Konzepts auf Basis der Codesys-Visualisierung ohne zusätzliche Software auskommt. Nach dem Einstellen der IP-Adresse wird sofort die Visualisierung der zugehörigen Codesys-SPS auf dem Display anzeigt. Sämtliche HMI-Masken sind Bestandteil des SPS-Programms, das alle Daten für den kompletten Bildaufbau enthält. Die Ethernet-Terminals greifen lediglich darauf zu.

Die Ethernet-Terminals der Firma Berghof unterstützen sowohl die Codesys-Target- als auch die Web-Visualisierung. Der Anwender kann sich entsprechend der Steuerungskonfiguration für die passende Variante entscheiden. Gerade das Visualisieren in räumlich weit verteilten Systemen lässt sich so effektiv gestalten. Sind für das Bedienkonzept einer Maschine oder Anlage mehrere Ethernet-Terminals erforderlich, können mit der Target-Visualisierung zusätzlich zur Hauptvisualisierung weitere Ethernet-Terminals oder auch Smartphones über einen Browser auf die Web-Visualisierung zugreifen.

Die Steuerungskonfiguration der neuen Solarlinie besteht aus einer Kombination von Ethernet-, Ethercat- und CAN-Bus-Komponenten.

Die Steuerungskonfiguration der neuen Solarlinie besteht aus einer Kombination von Ethernet-, Ethercat- und CAN-Bus-Komponenten.Berghof

Steuern, kommunizieren und Daten speichern

Im Projekt kamen I/O-Module mit Ethercat-Anschluss zum Einsatz. Die Kommunikation mit den Terminals basiert auf TCP/IP. Zusätzlich zu den aktuellen Ethernet-Technologien ist bei der eingesetzten Steuerung der CAN-Bus immer mit dabei. Diese Schnittstellenkombination brachte dem Anwender weitere Freiheitsgrade. So konnte das Unternehmen bei den Antrieben auf RSTEP Steppercontroller von Berghof mit CAN-Bus-Anschluss zurückgreifen. Die CANopen-Schnittstelle der Stepper lässt sich per Codesys-Motion-Bibliothek komfortabel ansteuern. Durch das durchgängige Verkabelungs-Konzept ließen sich Kosten sparen.

Für die Nachverfolgung der Prozessdaten nutzt der Controller Funktionen wie Aufzeichnen, Speichern und Auswerten. Die Daten lassen sich zur Auswertung in einer Datei speichern, zum Beispiel für MS-Office-Programme im CSV-Format. Der Anwender kann die Dateien entweder lokal am USB-Port auf ein Speichermedium übertragen oder auch  im IP-Netzwerk per FTP-Protokoll oder per Web-Interface ablegen.