Vernetzung heißt das Zauberwort

Trends bei IPC und ethernetbasierten Steuerungen

Roland Hensel, freier Autor für ke NEXT Roland Hensel, freier Autor für ke NEXT

6. November 2018 - 07:00

CNC-System MTX: Durchgängig mehr Performance durch höhere Rechenleistung, Echtzeit Automatisierungsbus Sercos und schnelles E/A-System.

(Bild: Rexroth)

Mit der Digitalisierung der Wertschöpfungskette verändern sich die Anforderungen an den Shopfloor. So werden proprietäre Feldbus-systeme ergänzt oder abgelöst durch konvergente, IP-basierte, deterministische Vernetzung auf der Basis des Time Sensitive Networkings. Und gleichzeitig werden die Embedded-PCs immer kleiner, schneller und robuster.

Die traditionellen speicherprogrammierbaren Steuerungen wird es auch weiterhin geben, wenn Anwender Wert auf Determinismus, Echtzeit, Latenz, Verfügbarkeit und langen Produktlebenszyklus legen. „Dazu ist aber keine dedizierte Hardware mehr nötig, denn eine SPS-Funktionalität kann ihren Dienst ebenfalls auf einem IPC verrichten“, sagt Holger Meyer, Head of Marketing in der Business Unit Control Systems bei Phoenix Contact Electronics. Entscheidend dabei ist die SPS-Runtime, welche auf die jeweilige Hardware angepasst wird und die entsprechende Steuerungsfunktionalität bietet. Wenn die SPS in Hochsprache programmiert wird, kann sie neben ihren klassischen Aufgaben auch als IT-Gateway oder für das Edge Computing genutzt werden. Dazu muss aber die Steuerungsplattform auf der Firmware-Ebene funktionale Erweiterungen für den Anwender zulassen, so Meyer.

110 Milliarden US-Dollar

Gemäß des aktuellen Research and Markets Reports, der eine Prognose für den Zeitraum 2017 bis 2023 zusammenstellt, erreichen Embedded-Systeme mit einem weltweiten jährlichen Wachstum von über vier Prozent bis 2023 ein Gesamtvolumen von mehr als 110 Milliarden US-Dollar.

13 Milliarden US-Dollar

Zu dem Umsatz von Embedded-Systemen kommt sieben Prozent jährliches Wachstum im Markt für Edge Computing, dessen Volumen von derzeit rund acht Milliarden auf mehr als 13 Milliarden US-Dollar Ende 2022 steigen wird.

Erfahrungsgemäß sieht dies Beckhoff ähnlich. „Mit zunehmender Digitalisierung bekommt der IPC mit seinen schon von Haus aus vorhandenen Schnittstellen zum IT-Netzwerk und zur Cloud eine zusätzliche Bedeutung“, erklärt Dr. Josef Papenfort, Produktmanager TwinCAT. „So kann der Steuerungs-PC entweder per Software einen sicheren Zugang zu Netzwerk und Cloud erhalten oder ein Edge-Computer wird vor den Steuerungs-PC gekoppelt und übernimmt dann die sichere Kommunikation. Dies hat den Vorteil, dass neben erhöhten Leistungsanforderungen und einer skalierbaren Rechenleistung die Geräte immer kompakter werden können. Und Schaltschrankplatz ist kostbar“, so Papenfort.

„Steuerungen müssen in Zukunft noch mehr Rechenleistung als bisher bereitstellen und sich in Hochsprachenanwendungen der Informationstechnologie einfügen. Die neue Steuerungs-Hardware-Generation XM4 von Rexroth erfüllt genau diese Anforderung mit modernen Multi-Core-Prozessoren.“

Steffen Winkler, Vertriebsleitung der Business Unit Automation & Electrification Solutions, Bosch Rexroth

Hintergrundwissen

TSN als neuer Standard in der Fabrik der Zukunft

Das Time Sensitive Networking (TSN) garantiert im Gegensatz zum Standard Ethernet eine gewisse Latenzzeit und Quality of Service (QoS). Damit ein TSN-Netzwerk mit einer getakteten Ende-zu-Ende-Übertragung von Kommunikationsströmen den harten Echtzeitanforderungen der Industrie genügt, muss jeder Teilnehmer am Netzwerk eine eigene, interne Uhr und damit ein Grundverständnis für Zeit besitzen. Diese Zeitsynchronisation soll proprietäre Feldbussysteme bei der Maschinensteuerung in der Fertigung ersetzen und gleichzeitig
helfen, nahtlos bis in die IT-Ebene zu kommunizieren.

In einem Testbed werden deshalb nacheinander die drei Kernfähigkeiten – die Zeitsynchronisation, das Traffic Scheduling, also das zeitlich exakt getaktete Versenden von Daten-Paketen und -Frames, sowie die zentralisierte, automatisierte Systemkonfigura-tion – mit einem sogenannten Central Network Configurator getestet.

Winziges Ethernet

Elektrotechnik

High-Speed Datenübertragungstechnik im Miniaturformat

Die neuen Mini-Max-Serie von Fischer Connectors, Hersteller von Hochleistungs-Rundsteckverbindern und Kabelkonfektionen, bietet AWG24-Ethernet in 20 Metern Tiefe für 24 Stunden.

Die Intelligenz verlagern

Bei Kontron ist man der Meinung, dass man sich durch die Vereinheitlichung von Netzwerken vom Sensor über Steuerungen bis in die (Embedded) Cloud immensen Aufwand bei Sensoren, Gateways sowie Protokollkonvertern spart. Durch die Standardisierung könne man sehr schnell neue Steuerungsaufgaben einschließlich einfachem Datenaustausch, Datenanalyse und Optimierung vorantreiben. Norbert Hauser, Vice President Marketing Kontron S&T, betont: „In der Konsequenz holt man damit die Intelligenz an die Fertigungs-straße und kann mit leistungsfähigen Embedded Servern eine Embedded Cloud aufbauen, die in Maschinennähe die Produktion in Echtzeit steuern kann. Gleichzeitig verlagert sich damit immer mehr Intelligenz in die Sensorik oder Edge Devices. Deshalb müssen bereits hier für die vernetzten Sensoren und Gateways besondere Security-Anforderungen erfüllt werden. Dies lässt sich nur mit State-of-the-Art-Produkten und -Komponenten erreichen, die Kontron mit ganzheitlichen Konzepten und Plattformen umsetzen kann“.