Vernetzung von Automation und IT

Vernetzung von Automation und IT

Industrie 4.0 braucht
Mehrsprachigkeit

Ressourceneffizienz, Qualitätssicherung oder die wirtschaftliche Produktion kleiner Losgrößen – ohne die Vernetzung von Automation und Unternehmens-IT bleibt Industrie 4.0 nur eine Vision. Die Basis für die notwendige Konnektivität bilden drei homogen miteinander verbundene Elemente: offenes Engineering, multilinguale Steuerungen und Kommunikationsstandards wie OPC-UA.
Um die Wirtschaftlichkeit in der Produktion zu steigern, suchen Maschinenanwender nach Möglichkeiten, wichtige Kennzahlen wie Zykluszeiten, Energieverbrauch und Stillstandzeiten effizient zu erfassen und auszuwerten. Parallel dazu wächst in vielen Branchen das Bestreben, die Wettbewerbsfähigkeit durch Individualisierung und kleine Losgrößen zu erhöhen oder eine lückenlose Rückverfolgung und Qualitätssicherung zu realisieren. Ohne eine effiziente Anbindung der Automatisierung an die Unternehmens-IT lassen sich all diese Ziele jedoch kaum umsetzen. Sind die bestehenden Produktionssysteme einmal horizontal und vertikal vernetzt, lassen sich auch sehr kleine Losgrößen wirtschaftlich fertigen. Denn bei jeder Produktumstellung sind eine Vielzahl von Daten oder Rezepturen von der IT an die Maschinensteuerungen zu übergeben. Um dies einfacher und ressourcenschonender als bisher bewerkstelligen zu können, hat Bosch Rexroth mit Open Core Engineering eine Schnittstelle in seine Steuerungen implementiert, die einen einfachen und schnellen Datenaustausch mit IT-basierten Anwendungen erlaubt. Das sogenannte Open Core Interface schont dabei die Rechenkapazität der Maschinensteuerungen und gewährleistet die volle Leistungsfähigkeit des Produktionssystems.

Doppelte Programmierarbeit vermeiden

Bei neuen wie bei bereits installierten Maschinen erfordert die Datenerfassung durch Systeme außerhalb der Automatisierung bislang einen erheblichen Aufwand. Denn nach Stand der Technik müssen sowohl die auswertende Software in einem Produktionssystem wie auch das SPS-Programm erweitert werden. Weil das dafür benötige SPS-Know-how in den wenigsten Fällen im IT-Bereich der Unternehmen zu finden ist, müssen Endanwender diese Aufgabe bislang kostenintensiv an den Maschinenhersteller oder einen externen Dienstleister auslagern. Mit dem Open Core Interface lässt sich der hohe Aufwand für die zweifache Programmierung und den nötigen Softwareabgleich jedoch vermeiden. Unterschiedliche Unternehmensstellen können über die Schnittstelle direkt aus ihrer gewohnten Software-Umgebung per Ethernet auf die Steuerung zugreifen. Dabei geht es im Kern um Kommunikationsdienste wie OPC UA oder das mit HTML5 eingeführte WebSockets-Protokoll. Ein typischer Anwendungsfall: Die Produktionsplanung liest im Rahmen von Excel mithilfe von VBA-Makros (Visual Basic for Applications) Fertigungsdaten aus, um sie sofort in der Tabellenkalkulation auszuwerten. Das Open Core Interface ermöglicht IT-Programmen den direkten Zugriff auf Daten der Steuerungen und Antriebe einer Maschine oder Anlage – im bekannten Sprachumfang der eingesetzten Hochsprache, gänzlich ohne SPS-Kenntnisse und unabhängig vom laufenden Maschinenprogramm. Das reduziert den Aufwand im Engineering des Gesamtsystems und steigert die Flexibilität, wenn es darum geht, bedarfsgerecht Produktionsdaten mit beliebigen Programmen außerhalb der Maschinenautomation zu erheben und auszuwerten.

Datenzugriff in verschiedenen Hochsprachen

Neben VBA zur Einbindung der Office-Welt in die Automation unterstützt das Open Core Interface weitere Hochsprachen wie C/C++, C# (.NET), Java und Lua sowie sämtliche Programmierumgebungen mit Einbindung von Microsoft-COM-Bibliotheken. Die entscheidende Kompatibilität mit den unterschiedlichen Programmierumgebungen erreicht Bosch Rexroth durch ein nachinstallierbares, kostenlos zur Verfügung gestelltes Software Development Kit (SDK), das thematisch geordnete Funktionsbibliotheken für den direkten Zugriff auf alle Daten und Funktionen sämtlicher unterstützter Steuerungen wie IndraMotion MLC bereitstellt. Die bisherigen Programmier- oder Konfigurationsarbeiten an der Steuerung sind somit hinfällig. Durch diese Vereinfachung können nicht nur verschiedene Fachabteilungen mit unterschiedlichen Tools auf eine Maschine zugreifen. Vielmehr eröffnet sich Maschinenherstellern, Systemintegratoren und Endanwendern die Chance für eine effiziente Standardisierung ihrer Automatisierungslösungen. Auf Basis des Open Core Interface können Produktionsfirmen über den ethernetbasierten Daten-Highway nicht nur sämtliche Produktionsdaten dezentral per Tabellenkalkulation verwalten, sondern viele Unternehmensziele realisieren, die mit Industrie 4.0 in Verbindung stehen – vom unternehmensweiten Condition Monitoring über eine detaillierte Erhebung des Energieverbrauchs nach einzelnen Aktoren bis hin zur Berechnung der Overall Equipment Efficiency (OEE) anhand der einzelnen Verfügbarkeitsdaten.

Steuerungsinformationen via integriertem OPC-UA-Server

Im Sinne einer weitreichenden Konnektivität, also der Fähigkeit zum systemübergreifenden Informationsaustausch, unterstützt Bosch Rexroth mit Open Core Engineering umfangreich das ethernetbasierte Standardprotokoll OPC UA, auf welches sich die Automatisierungsbranche für die M2M-Kommunikation verständigt hat. Weil sich die Vision von Industrie 4.0 auf Produktionsebene nicht ohne serviceorientierte Architekturen (SOA) umsetzen lässt, hat das Unternehmen die Funktionen des in die Steuerungssysteme integrierten OPC-UA-Servers im letzten Jahr erweitert. So erhalten Anwender nun den Zugriff auf sämtliche Geräteinformationen und -funktionen über deren Abbildung im OPC-UA-Adressraum. Das hat den Vorteil, dass sich serviceorientierte Lösungen und die automatisierte Datenaufbereitung für beispielsweise ein übergreifendes Condition Monitoring oder Energiemanagement viel einfacher implementieren lassen wie bisher. Neben OPC UA sind Web-Technologien ein weiterer wichtiger Baustein für die standardisierte Informationsbereitstellung in der Industrie 4.0. Mit einem neu entwickelten Universaldolmetscher, dem WebConnector, versetzt Bosch Rexroth Endkunden und Maschinenbauer in die Lage, performante Web-Anwendungen, die browserbasiert auf beliebigen Plattformen wie PCs, Tablets oder Smartphones laufen, ohne zusätzliche Software-Komponenten mit seinen Steuerungen und Antrieben zu verbinden. Der WebConnector übersetzt webbasierte Kommunikationsprotokolle in die Sprachen der Maschinen und umgekehrt. Auf diese Weise gelingt es unter anderem, von Smart Devices bekannte Technologien wie WebSocket, Java Virtual Machine sowie den neuen Standard HTML5 auf die Motion Logic-Systeme von Rexroth zu übertragen. Als weiterer Vorteil lässt sich die effiziente Hochsprachenprogrammierung direkt auf der Steuerung nutzen.

Vernetzung von Automation und IT

Schnittstellen wie Open Core Interface versetzen Endanwender und Maschinenbauer in die Lage, Automation und Unternehmens-IT unter geringem Aufwand zu verbinden und entsprechende Anwendungen ohne SPS-seitige Programmierung effizient selbst zu entwickeln. In Verbindung mit multilingual programmierbaren Steuerungen eröffnet Bosch Rexroth zudem vielfältige und auf offenen Standards basierende Kommunikationswege als Basis für eine effiziente Vernetzung auf Maschinenebene sowie mit der IT-Welt. Das vereinfacht die Auswertung von Produktionsdaten wie Maschinenstillstandzeiten, Zykluszeiten und Energieverbräuche und schafft gleichzeitig die Voraussetzung zur Realisierung einer intelligenten Fabrik, in der Maschinen und IT-Systeme homogen und standardisiert Informationen auf unterschiedlichen Ebenen austauschen.

Bosch Rexroth AG
www.boschrexroth.com

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