Intelligenz nachrüsten

Mit Retrofit zu Industrie 4.0

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Firma zum Thema

Die offene Plattform PAC verbindet die Steuerungsebene mit der MES- und/oder ERP-Ebene.
Die offene Plattform PAC verbindet die Steuerungsebene mit der MES- und/oder ERP-Ebene.
(Bild: ZNT-Richter)

Eine andere Möglichkeit zum Nachrüsten von Kommunikationsschnittstellen hat ZNT-Richter entwickelt. Sein Process Automation Controller (PAC) ist eine offene Plattform, mit der die Steuerungsebene mit dem MES oder ERP verbunden wird. PAC kann neben der Datensammlung und -aggregation auch Automatisierungsaufgaben auf der Arbeitsbereichs­ebene übernehmen.

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Zu diesen gehören die maschinenübergreifende Fertigungssteuerung sowie die Integration von beispielsweise Prozessregelung und -optimierung, Maschinenprogrammverwaltungen oder Material­fluss-­Steuerungen. Die Plattform entlastet auch die MES-Ebene von Automatisierungsabläufen in Echtzeit, denn angeschlossene Maschinen lassen sich im Bedarfsfall vom MES abkoppeln. Das wiederrum ermöglicht flexible Start-und-Stop-Zyklen einzelner Anlagen, ohne den gesamten Produktionsprozess stillzulegen. Die Ausführungen aufwendiger Auswertungen können durch PAC übernommen werden, Rohdaten lassen sich direkt in eine Prozessdatenbank schreiben.

1. MM Innovationstag Fertigungstechnik 4.0

Datenmanagement und Datentransparenz - Praxisbeispiele beim innovationstag


Wie gehen Firmen mit der Fülle an Daten um? Nutzen sie für deren Erfassung einen Cloudservice? Wie garantieren sie dabei die Datensicherheit? Beim 1. MM Innovationstag Fertigungstechnik 4.0 am 7. Dezember in Düsseldorf präsentieren führende Unternehmen verschiedene Lösungsansätze.

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Maschinen lernen eine Fremdsprache

Als Kommunikationsstandard für die vernetzte Fabrik entwickelt sich OPC UA heraus. Aber nicht jede Maschine beherrscht diese Sprache. Dem Problem sind Forscher des Fraunhofer-IOSB in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Codewerk nachgegangen. Das Ergebnis ist die Nachrüstbox Plug-and-Work-Cube. Die Lösung besteht aus dem Siemens-IPC „Nanobox“ und einem Assistenzsystem, mit dem die Produktionsausrüstungen ohne Modellierungs-Know-how beschrieben werden können. Auf der Nanobox befindet sich ein aggregierender OPC-UA-Server mit Automation-ML als Informationsmodell und der Möglichkeit zur automatischen Kopplung an Siemens-­SPSen und unterlagerte OPC-UA-Server. Das Assistenztool ist eine Windows-Anwendung, die in den offiziellen Automation-ML-Editor als Plug-in integriert ist. Mit ihr kann die Konfiguration für den aggregierenden OPC-UA-Server erstellt werden.

Kleine Veränderung, große Erleichterung

Manchmal hakt es aber schon an einfacheren Stellen: Wie komme ich an Diagnosedaten eines Stellventils oder wie erfahre ich, wann meine Produkte aus der Trocknung können – ohne eine komplette Automatisierungsstruktur einzubauen? Um individuelle Lösungen hat sich der Sensorik- und Sicherheitstechnikhersteller Turck Gedanken gemacht. Das Stellventil gehört zu einem Schwenk­antrieb. Hier dreht sich alles darum, ob das Ventil offen oder geschlossen ist, also die Zeit von dem Moment an, in dem das Ventil angetriggert wird, bis zum Signal „Ventil ist offen“. Turck hat ein TPM-Modul mit der Funktion „Field logic controler“ versehen. Diese misst, wie lange das Ventil zum Öffnen braucht. Durch die Daten ergeben sich mehrere relevante Informationen. Beispielsweise können Anwender erkennen, ob eine Wartung nötig ist. Die Analysedaten werden in Kurven dargestellt, die direkt am Modul ausgewertet werden können. Eine zusätzliche Steuerungseinheit ist nicht nötig.

Ein weiteres Beispiel einer simplen Lösung ist die Überwachung der Trocknungszeit bei der Steckverbinderfertigung. Der Hersteller hatte den Trockenraum nicht automatisiert; wann eine Ladung Steckverbinder fertig war, lag in der Hand der Mitarbeiter. Turck hat lediglich eine Signalleuchte, RFID-Schreib/Leseköpfe und ein kleines Modul installiert. Die Aufgabe der Installation besteht darin, zu registrieren, wann welcher Wagen ankommt, wie lange er in der Station ist, und diese Werte mit der einprogrammierten Wartezeit zu vergleichen. Diese richtet sich nach der Trocknungszeit, die es braucht, um die Qualität der Steckverbinder zu sichern. An der Signalleuchte am Terminal sieht es der Anwender sofort, wenn ein Wagen aus dem Raum geholt werden kann. Dafür braucht es keine Steuerung und keine komplette Automatisierungsstruktur.

Mit vernetzter Sensorik und neuer Software wurde eine alte Werkzeugmaschine zum modernen Prüfstand umgebaut.
Mit vernetzter Sensorik und neuer Software wurde eine alte Werkzeugmaschine zum modernen Prüfstand umgebaut.
(Bild: Fraunhofer-IPK)

Eine Werkzeugmaschine im Retrofit

An eine Umrüstung mit mehr Aufwand, aber auch umfangreicherem Ergebnis haben sich Contact Software und das Fraunhofer-IPK getraut. Das Team führte bei einer Werkzeugmaschine eine Retrofit durch. Allerdings wurde es auch ein Umbau, die Maschine ist nun ein Prüfstand. Grundlage ist ein Sensornetzwerk auf Basis von MEMS, das Daten zur Laufzeit erfasst, sammelt und auswertet. Außerdem wurde die Maschine an die Plattform Contact Elements angeschlossen. Dadurch können nun Betriebsdaten aus dem Live-Monitoring und Bauzustände des Prüfstands und der Prüflinge in einem digitalen Zwilling zusammengeführt werden. Ergänzt wird dieser durch eine digitale Lebenslaufakte. Sie dokumentiert die Bauzustände und unterstützt Prüfabläufe digital. Für die Messdatenanalyse wurde weitere Software eingespielt.

Schlussendlich kommt es bei einem Retrofit also auf eine vernetzte Sensorik und eine durchgängige Kommunikation an. Beide Themen haben sich Automatisierungshersteller und Forschungsinstitute endlich zur Brust genommen und sie arbeiten auch weiterhin daran, für bestehende Anlagen sinnvoll umsetzbare Nachrüstlösungen zu finden. MM

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