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Bussysteme und Vernetzungen auf der Hannover-Messe 2001

29.09.2006 | Redakteur: MM

Die Feldbusse wurden in den 80er Jahren mit dem Ziel entwickelt, die übliche parallele, sternförmige Verdrahtung zu vereinfachen und durch ein Bussystem zu ersetzen. Da jedoch nicht alle...

Die Feldbusse wurden in den 80er Jahren mit dem Ziel entwickelt, die übliche parallele, sternförmige Verdrahtung zu vereinfachen und durch ein Bussystem zu ersetzen. Da jedoch nicht alle Anwendungsschwerpunkte dieselben Anforderungen stellten, entwickelten sich ,,hauseigene" Lösungen, die heute zu mittlerweile ,,offenen" Bussystemen weiterentwickelt wurden. Weiterentwicklungen der Feldbusse reichen bis in die Steuerungs- und Prozessebene hinein.Bereits zu Beginn der Hannover-Messe 2001 erwies sich der Bereich Factory Automation als Integration von Elektrotechnik, Elektronik, industrieller Informations- und Kommunikationstechnik sowie dem Maschinen- und Anlagenbau als Besuchermagnet. Auf der Abschlusspressekonferenz gab es durchweg zufriedene Gesichter, die Messe wächst, die Wachstumsprognose für den Maschinenbau liegt bei 5 bis 6%, für die Elektrotechnik bei 7%. Die Stimmung bei den Ausstellern ist positiv und scheint den Optimismus des Kanzlers bei der Eröffnung der Hannover-Messe 2001 zu bestätigen. Gegenüber der regierungsseitig verkündete Abschwächung auf 2% Wachstum fühlt man sich als Konjunkturlokomotive. Mit Selbstbewusstsein übergeht man die ,,Old Economy" und fühlt sich als ,,Next Economy" aufgeschlossen gegenüber klassischem und elektronischem Handel. Der Anteil der Fachbesucher ist weiterhin gestiegen und unterstreicht die Bedeutung der Messe als Informations- und Kommunikationsplattform für die Fachmessen Automatisierungstechnik (Hallen 8 bis12, 14 bis 17 und 23), Antriebstechnik und Fluidtechnik (Hallen 19 bis 26) sowie Mikrosystemtechnik (Halle 7). Diese Querschnittstechnologien verdeutlichen mit 7000 Ausstellern, davon 2850 aus dem Ausland, auf 252 400 m2 die Bedeutung dieser Bereiche der Messe.Innerhalb der Automatisierung von Prozessen, Produktionen, Fabriken und Gebäudekomplexen spielen Bustechnologien und Vernetzungen eine besondere Rolle. Die Feldbussysteme sind im Schichtenmodell der Ebene der Sensoren und Aktoren zugeordnet und verbinden diese mit den Steuerungen. Weiterentwicklungen der Feldbusse reichen bis in die Steuerungs- und Prozessebene hinein. Auf der Feldebene findet die Steuerung der eigentlichen Prozesse statt, hier ist auch die sichere und schnelle Übertragung von Alarmmeldungen angesiedelt. Die Verwaltung verschiedener Steuerungen, der Einsatz von Leittechniken und die Visualisierung von Prozessen erfolgt im Bereich der Zell- oder Leitebenen. Über den Fabrikbus wird die Leitebene mit der Betriebs-/Fabrikebene verbunden.Die meisten Feldbussysteme wurden Ende 2000 unter der IEC 61158 zusammengefasst. Bekannte Bussysteme für den Sensor-Aktorbereich sind: AS-i, CAN, Interbus-S, Profibus-DP, Sercos, Devicenet, für den Prozessbereich: Profibus - FMS, Profibus -PA. Für den Bereich der Gebäudesystem-/Gebäudeleittechnik kommen noch Bussysteme wie EIB und LON hinzu. Durch die Erweiterung der Automatisierungsstrukturen gewinnt die übergreifende Vernetzung und damit die Kommunikationstechnik immer größere Bedeutung, daher ist für die Automatisierungsprojekte auch die industrielle Variante des Ethernet immer stärker im Gespräch, Ansätze zur Ausweitung bis in die Prozessebene hinein sind in der Diskussion. Nach der Hannover-Messe 2001, auf der sowohl für die Existenzberechtigung der Feldbussysteme, aber auch für den integrativen Ansatz mit dem industriellen Ethernet gestritten wurde, lässt sich eine eindeutige Entscheidung für zukünftige Entwicklungen noch nicht festlegen. Mit AS-Interface Sensoren und Aktoren einfach anschließenDas AS-i-System ist optimiert für binäre und analoge Geräte der untersten Automatisierungsebene, also vornehmlich Sensoren und Aktoren. Mit der jetzt vorgestellten Version 2.1 des AS-Interface erfolgt die Analogwertverarbeitung im Master, sodass die Analogwerte einer angeschlossenen SPS zeitlich schneller zur Verfügung stehen. Zusätzlich zu Kommunikationsfehlern kann die neue Software auch Peripheriefehler wie Kurzschluss, Überlastung, fehlende Hilfsspannung erkennen und lokalisieren. Gleichzeitig wurde eine Erweiterung auf 62 Slaves je Master vorgenommen. Nach wie vor kann die Verdrahtung in Baumstruktur erfolgen. Die Durchdringungstechnik für das charakteristische gelbe Kabel vereinfacht den Anschluss und sichert die einfache Erkennbarkeit. Das AS-i-System ist nach oben offen und ergänzt die oberen Feldbussysteme wie Profibus, Interbus-S, Devicenet und CAN. Als interessante Komponente für die Überwachung zeigte die Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim, in Ergänzung der Produktlinie Positionsmelder auf der Messe eine Ausführung mit AS-Interface-Ausgang. Ein insbesondere auf Sicherheit ausgelegtes und für den Mobilbereich geeignetes Steuerungssystem stellte die Sensor-Technik Wiedemann GmbH, Kaufbeuren, vor. Es handelt sich hierbei um ein selbstständiges Mess-, Steuer- und Regelgerät für das Sensor-Aktor-Management, das in C programmierbar ist. Durch Wahl der Schutzklasse IP 65, optional IP67, und ein Aluminium-Druckgussgehäuse wird eine hohe EMV-Sicherheit erreicht. Die Möglichkeit von Erweiterungen, insbesondere hinsichtlich Fernwartungs- und Servicetools, öffnet vielseitige Einsatzmöglichkeiten. Die Steuerung ist auf das CAN-Bus-System ausgelegt. Für die Kommunikation in vernetzten Steuerungen ausgelegt ist die Kompaktsteuerung von Phoenix Contakt, Blomberg. Eingesetzt als dezentrale Steuerung ermöglicht sie einen Vorabtest von Teilbereichen und den Datenaustausch mit der Zentralsteuerung über den Interbus. Durch den G4-Master ist eine Erweiterung der E/A-Struktur in weiten Bereichen möglich. Die Slave-Schnittstelle ermöglicht die schnelle Übergabe von Daten über den Prozessdatenkanal und eine umfangreichere Datenkommunikation über den Parameterkanal. Die Karl Lumberg GmbH & Co. KG, Schalcksmühle, trägt mit ihrem Verbindungsmodul zur Vereinfachung des Aufbaus von Interbus-Feldbussen bei. Für Sensoren und Aktoren sind M12-Anschlüsse, für die Busanschaltung und die Energieversorgung M23-Steckverbinder vorgesehen. Der Vollverguss der Elektronik erhöht die Funktionssicherheit unter Umwelteinflüssen und Erschütterungen. Mit der softwaremäßigen Übermittlung von Störmeldungen zum Master erfolgt der Eintritt in die Entwicklung von zusätzlichen Überwachungsmaßnahmen.Als Aktorenelement mit Busschnittstelle stellt die NTI AG, Zürich, eine Reihe direkter elektromagnetischer Linearantriebe vor. Die Antriebe sind als komplette Einheiten aufgebaut und können klassisch über analoge Positionssignale, digitale Triggersignale, serielle Schnittstellen oder die Feldbussyteme Profibus DP, DeviceNet, ServoNet und CANopen gesteuert werden. Die Wiederholgenauigkeit liegt bei 0,1 mm, zyklische Bewegungen mit Beschleunigungen von 200 m/s2 beziehungsweise. 20 Hüben/s sind möglich. Zur Vermeidung von Folgeschäden gewinnt die Objekt- und Werkzeugüberwachung zunehmend an Bedeutung. Die Leukhardt Systemelektronik GmbH, Tuttlingen, zeigte hierfür ein Werkzeug- und Objektüberwachungssystem, das über den Profibus direkt in Steuerungen eingebunden werden kann. Werkzeuge, Objekte und kritische Prozesszonen werden im Maschinentakt von einem kompakten Tastkopf abgetastet. Über ein Steuergerät erfolgt die Einstellung der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und der Verzögerung des Tastkopfantriebes. Im Falle einer Störung wird der Bearbeitungsprozess gestoppt, im Bedarfsfall kann eine Meldung über E-Mail oder SMS für das Wartungspersonal generiert werden.Die Bihl + Wiedemann GmbH, Mannheim, stellte neben Komponenten für das AS-i-System auch eine Platine aus, die ein embedded Profibus Slave Interface darstellt. Durch Integration dieser Platine können größere Entwicklungskosten für eine Profibus-Schnittstelle eingespart und die Entwicklungszeiträume für Buskomponenten verringert werden.Was für Kommunikationsnetze bereits lange eine Selbstverständlichkeit darstellt, steht jetzt auch für das Profibus-System zur Verfügung. Die Gesellschaft für Mikroelektronikanwendung Chemnitz mbH, Chemnitz, bringt einen Tester auf den Markt, der die Signalverhältnisse auf der Busleitung bewertet und einen Sofortüberblick über die Signalqualität ermöglicht. Inbetriebnahme, Wartung und Überwachung werden damit wirkungsvoll unterstützt.Spannungsaufbereitung filtert transiente Störungen herausDie H. Zander GmbH & Co. KG, Aachen. stellt ein flexibel einsetzbares Busmodul zum Anschluss von Sensoren und Aktoren vor. Der Baustein hat acht Optokopplereingänge für Spannungen zwischen 10 und 30 V, die acht Ausgänge sind kurzschlussfeste Transistorausgänge. Steckklemmen für die Ein-/Ausgänge erleichtern das Auswechseln des Busbausteins. Mit nur wenigen Handgriffen lässt sich der Busbaustein durch Wechseln einer kleinen Platine umrüsten von Interbus-S auf Profibus oder CAN. Die im Modul integrierte Spannungsaufbereitung filtert schnelle transiente Störungen und Surgeimpulse aus der Versorgungsspannung aus.Das Installationskonzept der Hirschmann Electronics GmbH & Co. KG, Neckartenzlingen, das in einem Busbaustein die Verbindung zwischen Feldbus und der Peripherie herstellt, besteht aus unterschiedlichen I/O-Modulen, aus einem Brückenbaustein, einem Buskoppler-Modul und abnehmbaren Feldbusbausteinen, über die die Anpassung erfolgt. Für dieses System steht jetzt auch ein Koppelbaustein für Ethernet TCP/IP zur Verfügung. Angepasste Schalter in industrietauglicher Ausführung unterstützen den Aufbau von Steuerungsnetzen auf der Basis von Industrial Ethernet. Das Sercos-Interface ist eine international genormte, digitale Schnittstelle, die für die digitale Antriebstechnik vorgesehen ist. Das System hat eine synchrone Übertragung von Echtzeitdaten bei einer sehr hohen Datenübertragungsrate und arbeitet anstelle von parallelen Einzelverkabelungen oder abgeschirmten Buskabeln mit kostengünstigen und störsicheren Kunststofflichtleitern. Die Standardisierung der Betriebsdaten, Betriebsarten, Parameter und Wichtungen sichert ein problemloses Zusammenschalten von Steuerungen und Antrieben, ein spezielles Anwender-IC erleichtert Anpassungen.Software unterstützt nur Standardfunktionen Hier engagiert sich die Indramat GmbH, Lohr mit einer Einheit zur Inbetriebnahme von zertifizierten Antriebssystemen im Sercossystem. Die Box wird in den Ringbus eingeschleift und über eine serielle Schnittstelle mit einem PC oder Laptop verbunden. Die Software unterstützt nur die Standardfunktionen, sodass im Bus auch I/O-Einheiten eingesetzt werden können. Prozessorgesteuert laufen Initialisierung und Kommunikation mit den Antrieb sowie die Antriebsdiagnose ab. Für die Kopplung von PC und Steuerung mit verschiedenen Antreiben unter Sercos dient eine Steckkarte. Ein Mikroprozessor mit Dual-Port-RAM sorgt selbstständig für Initialisierung und Kommunikation zwischen Steuerung und Antrieb. Wenige Grundeinstellungen brauchen nur einmalig vorgenommen zu werden. Für acht Antriebe sind jeweils Sollwertkanal, Istwertkanal, Kommandokanal, NC-Servicekanal und Diagnosekanal vorgesehen.Auf den Sercos-Bus abgestimmt zeigte die Robert-Bosch GmbH, Erbach, Antriebssysteme für hohe Anforderungen.Kommunikationstechnik dringt in den Feldbusbereich vor Im Bereich der Feldbusse haben sich unterschiedliche Feldbussysteme ihren Anwenderbereich gesichert. Der Markt für die Feldbussysteme ist daher stärker differenziert. Die hohe Verbreitung des Kommunikationsnetzes Ethernet, dessen Stellung gerade durch die Projektgruppe 802 des IEEE ausdrücklich bestätigt wurde, und das gegenüber den einzelnen Feldbussystemen große Marktvolumen werden den Druck auf die Feldbussysteme erhöhen und zukünftig das Eindringen des Ethernet in die Automatisierungs- und Steuerungstechnik erleichtern. Innovationsfreudige Hersteller setzen schon jetzt auf das Ethernet.Mit Profinet wandelt sich die Profibus-Technik zur Projektierung von autonomen Fertigungsinseln mit eigener Intelligenz und weitgehender Unabhängigkeit von spezifischen Herstellern. Vorgetestete Anlagenmodule vereinfachen den Aufbau von Ethernetnetzen. Der Einsatz der Proxy-Technologie sichert den Übergang zur klassischen Feldbusebene Profibus, es sind jedoch auch Einheiten für andere Feldbussysteme vorgesehen. Für Lloyds-Register und den Germanischen Lloyd zertifiziert ist das I/O-System der Wago Kontakttechnik GmbH, Minden. Das System ist als Knoten für anpassbaren Kanalbedarf ausgelegt. Die einzelnen Module stehen als 2- und 4-kanalige Ausführungen zur Verfügung. Ingesamt lassen sich 64 digitale und/oder analoge I/O-Module sowie verschiedene Sondermodule anreihen. Je nach Anwendungsfall wird dem System ein Feldbuskoppler zugeordnet, realisiert sind Koppler für Profibus, Modbus und Canopen. Der Anwender ist so unabhängig von einem speziellen Feldbus und kann einem Feldbuswechsel einfach folgen. Mit der kompakten Powerklemme geht Beckhoff Industrie Elektronik, Verl, ähnliche Wege. Die Powerklemme weist alle üblichen Funktionen eines Motorschutzschalters auf, sie wird einfach auf dem Schütz installiert und über eine Adapterklemme mit dem Busklemmensystem verbunden. Dieses Klemmensystem ist über Buskoppler an verschiedene Bussysteme adaptierbar. Die Powerklemme liefert über die Buskommunikation wichtige Werte wie Stromaufnahme, Spannung, Wirkleistung und Spitzenwert des Stromes seit dem Einschalten. Über diese Aussagen lassen sich die Belastung der Maschine beurteilen und Diagnosedaten entwickeln. Um den durchgängigen Informationsfluss zu gewährleisten, ermöglichen Ethernet-Gateways die Kopplung von Ethernet und Fast Ethernet und den einschlägigen Bussystemen Profibus, Interbus CANopen, DeviceNet, Arcnet und RS232/465. Ein integrierter Riscprozessor sorgt für hohen Datendurchsatz und minimale Verzögerungen. Die vorgestellten Geräte haben einen integrieten Web-Server, der das dynamische Laden von Websites ermöglicht. Die Gateways sind damit auch fernwartbar und zugeschnitten auf kommende Anforderungen, wie das Beispiel der Deutschmann Automation GmbH, Bad Camberg, zeigt.Ethernetkabel ist industrietauglich ausgeführt Für den Einsatz von Ethernet im Industriebereich stellte die Friedrich Lütze GmbH, Weinstadt,jetzt ein Ethernetkabel vor, das widerstandsfähig gegen Schmutz ist. Die besondere Auslegung erlaubt auch den Einsatz in Schleppketten. Zur Zeit verfügbar ist es in zwei- oder vierpaariger Ausführung mit einem Durchmesser von 6,5 und 9,5 mm. 5 Millionen Biegezyklen sind mit dem Kabel erreichbar.Um die Automatisierungstechnik auf der Basis von Ethernet TCP/IP und Webtechnologien zu fördern, wurde die IDA-Group gegründet, der bereits eine Reihe einschlägiger Firmen der Automatisierungstechnik angehören. Entwickelt werden soll ein Standard, der alle Kommunikationsdienste und alle Schnittstellen zu Geräten und der Software beinhaltet. Ziel ist die Interoperabilität von Geräten unterschiedlicher Hersteller in Echtzeit und ohne zusätzlichen Aufwand für die Programmierung.

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