Intelligente Steuerungen - Die nächste Generation der industriellen Automatisierung

Abbildung 1: Das PLCnext Technology Starterkit bietet alles, was man für den Einstieg in das PLCnext Technology-Universum braucht. (Bildquelle: Phoenix Contact)

Für gewöhnlich nutzt man für die Automatisierungstechnik einer Maschine programmierbare Logiksteuerungen (Programmable Logic Controller, PLC), Mikrocontroller oder industrielle Computer wie Sigle Board Computer, SBC für den Proof of Concept, PoC. Diese Geräte überwachen und steuern die Maschinenabläufe basierend auf vordefinierten Programmen und Echtzeit-Daten. Zudem kommen häufig Sensoren und Aktoren zum Einsatz, um Zustände zu erfassen und entsprechende Aktionen regelbasiert auszuführen. Doch was ist, wenn man mehr als eine normale Automatisierung benötigt. Analysen des Energieverbrauchs, vorausschauende Wartung (Pre-Dictive Maintenance, PDM) oder Optimierung der Produktionsprozesse ermöglichen nicht nur Kosteneinsparungen, sondern auch einen verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen und gehören inzwischen schon zum Stand der Technik (State of the Art).

Digitale Fabriken sind nachhaltige Fabriken

Industrie 4.0 und das Internet der Dinge verbessert die Fertigung durch Echtzeit-Überwachung und -Analyse. Sensoren erfassen hierbei kontinuierlich Daten, die zur proaktiven Wartung und zur Vermeidung von Ausfallzeiten genutzt werden können. Die Analyse dieser Daten hilft, Engpässe zu identifizieren und die Prozesse zu optimieren, wodurch die Produktivität und Ressourcennutzung gesteigert werden. Zusätzlich ermöglicht IoT eine lückenlose Qualitätsüberwachung und eine effiziente Koordination der Lieferkette, was die Gesamtleistung und Nachhaltigkeit der Fertigung erheblich verbessert.

Das Ziel der Industrie 4.0 ist eine flexible Produktion. Sie ermöglicht eine bessere Abstimmung und Planung durch Vernetzung, was die Effizienz und Auslastung der Maschinen erhöht.

Zukünftige Produktionsstraßen werden modular und wandelbar gestaltet sein, was eine schnelle Anpassung an unterschiedliche Aufgaben ermöglicht. Dies steigert die Produktivität und Wirtschaftlichkeit, sodass individualisierte Produkte in kleinen Stückzahlen zu erschwinglichen Preisen hergestellt werden können. Gleichzeitig rücken Konsumenten und Produzenten näher zusammen, wodurch Kunden Produkte nach ihren Wünschen mitgestalten können.

Hierfür müssen Geräte zum einen miteinander kommunizieren können, aber auch die Daten auswerten können. Gängige Systeme können meistens nur das eine oder andere und sind dann entweder nicht für den Einsatz in der Industrie vorgesehen oder erfordern eine komplizierte Programmierung.

Smartere Automatisierung

Mit PLCnext Control der Axioline Serie bietet Phoenix Contact eine Lösung, mit der Unternehmen ihre Anwendungen startklar für IoT (Internet of Things, Internet der Dinge) und Industrie 4.0 bzw. 5.0 machen können. Dabei bietet PLCnext Technology nicht nur IoT-Devices an, sondern ein vollständiges Ökosystem.

Bei der Hardware handelt es sich um ein modulares, offenes Linux System zur Steuerung. Die Erweiterungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt. Vom XC-Modul (eXtended Conditions) für besonders raue Umgebungen bis hin zu Edge Computing ist für jeden etwas dabei. Doch die Software macht das Gerät wirklich einzigartig. Neben der Standardprogrammierung von SPS-Systemen nach der Industrienorm: IEC 61131-3 ermöglicht eine Emulation die Nutzung von weiteren höheren Programmiersprachen wie C/C++ und MATLAB Simulink. Alles selbstverständlich in Echtzeit. Auf diese Weise sind Aspekte, wie Funktionale Sicherheit (FuSi bzw. FuSa, Functional Safety) aber eben auch alle anderen Automatisierungsthemen mit Leichtigkeit umsetzbar.

Natürlich bietet die Software auch eine direkte Anbindung an die Cloud. Neben der Proficloud von Phoenix lassen sich auch bestehende Cloud-Infrastruktur als eigene Lösung zur Internet-Anbindung nutzen.

Abbildung 2: Der PLCnext Industrial Edge Computer mit Intel Celeron N3350-Prozessor ist ein Edge-Gerät, welches IEC 61131-3, MATLAB Simulink, C/C++ unterstützt und ideal für Protokollkonvertierung, Datenerfassung und Cloud Computing ist. (Bildquelle: Phoenix Contact)

Zur Inbetriebnahme stellt Phoenix Contact PLCnext Engineer kostenlos zur Verfügung. Hiermit lassen sich alle Kernaufgaben einfach erledigen. Zum Funktionsumfang gehören:

• Konfiguration
• Programmierung nach IEC 61131-3
• Visualisierung
• Diagnose

Die Community

Um den Nutzer noch besser zu unterstützen, bietet PLCnext Technology innerhalb des Ökosystems eine eigenständige Community an. Hier finden Einsteiger auf der einen Seite alles, was sie für den Start brauchen, aber auch den Experten wird hier bei allen denkbaren Problemstellungen weitergeholfen. Neben Foren, Blogs und einer Präsenz auf GitHub, auf welcher Automatisierungs-Experten und Software-Entwickler zusammengebracht werden, findet man hier den PLCnext Store. Dort werden fertige Anwendungen entweder von Phoenix selbst oder von Partnern und Community entwickelt und angeboten.

Abbildung 3: Das PLCnext Technology Ökosystem besteht aus offener Hardware, modularer Engineering-Software, globaler Community und digitalem Software-Marktplatz. (Bildquelle: Phoenix Contact)

Das primäre Ziel ist es, neben den typischen Anwendern auch diejenigen anzusprechen, welche nicht ursprünglich aus dem Sektor der Automatisierung stammen. Schließlich ist eine andere Perspektive auf ein Problem oftmals hilfreich. So findet PLCnext Technology auch Einzug in Sektoren, welche normal nicht direkt in die Automatisierungstechnik fallen.

Die Fabrik der Zukunft

Wie der Einsatz von Digitalisierung den Fabrik-Alltag effizienter gestaltet, zeigt Phoenix Contact in der Digital Factory now. In der All Electric Society, einer Welt, in der Energie ausschließlich aus erneuerbaren Ressourcen ausreichend und bezahlbar zur Verfügung steht, fügt sich die digitale Fabrik perfekt ein und zeigt, dass ein bewusster Umgang mit Ressourcen bereits heute möglich ist. Betrachtet werden hierbei Felder wie die Sektorenkopplung, bei welcher Energieflüsse über Branchengrenzen hinweg verbunden werden und natürlich die Digitalisierung selbst. Durch Batteriespeicher, 5G Campusnetze und einem Gleichstromnetz zeigt Phoenix Contact was die nachhaltige Produktion der Zukunft braucht.

Abbildung 4: Der All Electric Society Park in Blomberg ist frei zugänglich und zeigt den Besuchern die Fabrik von morgen. (Bildquelle: Phoenix Contact)

Verfügbarkeit

Um die eigenen Anlagen fit für die Zukunft zu machen und einen nennenswerten Beitrag zur Energieeffizienz leisten zu können, benötigt man also nur noch PLCnext Technology. Vertrieben werden diese durch den amerikanischen Distributor DigiKey. Die Partnerschaft zwischen DigiKey und Phoenix Contact besteht nun seit über 25 Jahren. Da sich DigiKey durch eine ausgezeichnete Lagerhaltung hervorhebt, sind die Artikel innerhalb von 48 Stunden in Europa verfügbar. Bei DigiKey werden wichtige Produkte weiterhin vorgehalten, um auch im Fall einer Abkündigung keinen Ausfall zu erleiden. Neben den Produkten von Phoenix Contact bietet DigiKey natürlich noch weitaus mehr an. DigiKey ist seit 1972 die Heimat der weltweit größten Auswahl an elektronischen Komponenten. Damals begann Dr. Ron Stordahl einen kleinen Versandhandel aufzubauen. Er verkaufte, die Restbestände für ein elektronisches Tastgerät (namens Digi-Keyer). Heute findet man vom Akku bis zur Zener-Diode alles, was man sich an elektronischen Bauteilen und Baugruppen vorstellen kann. Nun liegt es an Ihnen, Ihren Beitrag für die Zukunft umzusetzen. (mr)