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IIoT: Mit u-control einfach zum webbasierten Engineering

Steuerung für kleine und mittlere Automatisierungsaufgaben
Mit u-control einfach zum webbasierten Engineering

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Dezentrale Stand-Alone-Steuerungen, wie u-control web von Weidmüller, können eigenständig und ohne Zusatzgeräte ihre Steuerungsaufgaben erfüllen und bieten dadurch in vielen Anwendungen Vorteile gegenüber zentralen Lösungen.

Silke Lödige
Fachpresse, Weidmüller Interface GmbH & Co. KG, Detmold

In der Regel werden im Maschinen- und Anlagenbau Anlagen oft mit ein und dem gleichen Steuerungstyp ausgerüstet, nicht selten nach Vorgabe. Das ist auf der einen Seite praktisch, da immer gleiche Hardware und Funktionsblöcke genutzt werden. Auf der anderen Seite ist der Aufwand allerdings umso größer, diese, teilweise nur für ein Projekt, immer neu anzupassen. u-control web als offene webbasierte Steuerung vereinfacht den Prozess der Programmierung für Stand-Alone-Applikationen. Sie integriert die Echtzeitautomatisierung und die Kommunikation für das Internet der Dinge und bildet somit die ideale Schnittstelle zwischen den bisher getrennten Welten der Information Technology (IT) und der Operational Technology (OT).

Die Web-Anbindung der Steuerung ermöglicht es von jedem Standort, mit jedem Endgerät, unabhängig vom Betriebssystem auf Maschinen zuzugreifen. Diese Unabhängigkeit wird durch die Verlagerung der Software vom PC auf die Steuerung sowie durch die Nutzung offener Webtechnologien erreicht. Mit HTML5, CSS3 und Java Script lässt sich jede Anlage unabhängig von Betriebssystemen überwachen und programmieren. Bei der Steuerung u-control web ist der Webserver bereits installiert, inklusive der Software u-create web, die verschiedene Softwaremodule integriert: wie die SPS-Entwicklungsumgebung, die Entwicklungssoftware Node-Red und einen OPC-UA-Server. Durch die auf der Hardware, also der Steuerung, integrierte Software wird kein zusätzlicher Rechner benötigt, lediglich ein Display mit Webbrowser. Außerdem benötigt der Anwender keine zusätzlichen Entwicklungstools oder Wartungsverträge, was Kosten spart.

Webbasiertes Engineering und Visualisierung mit u-control web

Die integrierte, webbasierte Engineering-Software für Konfiguration, Systemparametrierung und Programmierung basiert auf der IEC 61131-3, der weltweit gültigen Norm für Programmiersprachen von speicherprogrammierbaren Steuerungen. Diese offenen Standards werden durch die Anwender weiter gepusht und entwickeln sich dadurch schnell weiter. Warum also nicht weg von proprietären Standards und einfach von und mit diesen Communities die Maschinenprogrammierung stetig intelligenter machen? Die Programmierung, inklusive webbasierter Visualisierung und Bedienung, funktioniert mit der u-control web besonders einfach und effizient. Doch das reicht heute längst nicht mehr aus. Wo es früher primär darum ging, dass die Anlage funktioniert und produziert, spielen heute noch andere Gesichtspunkte eine wesentliche Rolle: es geht um Effizienzerhöhung aller Prozesse. Dazu gehören nicht nur die Produktion an sich, sondern auch Bereiche wie Planung, Instandhaltung und Prozessoptimierung. Zudem wird es immer wichtiger, seine Produktion flexibel zu gestalten, um kundenspezifisch, bis hin zu Losgröße eins, produzieren zu können und das kostendeckend.

Das bedingt Daten-Analyse und stetiger Überwachung des Produktionsprozesses. Die dazu benötigten Daten – das „Gold des 21. Jahrhunderts“ liegen dabei durchaus schon vor, doch der Mehrwert daraus wird noch selten erschlossen. Den konkreten Nutzen liefern die Daten erst, wenn die gesammelten Informationen logisch verknüpft und intelligent ausgewertet werden. Dazu müssen die Maschinen und Anlagen nicht nur untereinander, sondern auch mit dem Internet vernetzt sein. Durch die Anbindung der Steuerung u-control web ans Internet der Dinge (IoT) können die Daten nun nicht nur erfasst (OT), gegebenenfalls vorverarbeitet und vernetzt (IT), sondern schlussendlich auch analysiert werden. So können die generierten Daten helfen, Fertigungsprozesse zu optimieren oder Predictive Maintenance zu etablieren.

Einfache Programmierung mit Node-Red

Auch für die Anbindung an das IIoT setzt Weidmüller auf bekannte Technologien, wie das graphische Entwicklungstool Node-Red, das sich als beliebte Entwicklungsplattform für IoT-Anwendungen etabliert hat. Es ist das Tool der Wahl, um Daten aus der Steuerung in das IoT zu transportieren und Anwendungen im IoT-Bereich mit einem Baukastensystem umzusetzen. Die Programmierung erfolgt über einzelne Funktionsbausteine (Nodes). Diese werden einfach durch das Ziehen von Verbindungen kontaktiert. Eine Vielzahl an mitgelieferten und frei verfügbaren Nodes deckt die meisten gängigen Dienste und Technologien ab. Dabei bietet vor allem die Offenheit und die Möglichkeit den Bibliotheksumfang selbst zu erweitern, dem Anwender die gewünschte Flexibilität seine Daten zu verarbeiten und an die gewünschte Stelle zu kommunizieren. So lässt sich beispielsweise eine Temperatur-Überwachung durch die einfache Kombination von Nodes programmieren und eine Aktion definieren. Das kann unter anderem eine E-Mail sein, die mit einer entsprechenden Meldung an einen Servicetechniker herausgeht, wenn beispielsweise eine definierte Temperatur überschritten wird. Am Beispiel eines Verkehrsleitsystems könnte die Aktion das Schließen einer Schranke bei Gewichtsüberschreitung des Fahrzeuges bedeuten.

SPS-Entwicklungsumgebung in u-control

Für die Programmierung der Steuerung u-control muss man kein Computerspezialist sein, denn die Programmierung mit sogenannten Funktionsblöcken (Function Block Design) ist auch für wenig erfahrene Entwickler einfach anzuwenden und begeistert aufgrund von schnellen Erfolgen bei der Erstellung einer Applikation. Durch die intuitive Bedienung sind kleinere Programmieraufgaben, wie beispielsweise eine Temperaturregelung oder eine Heizungssteuerung, in wenigen Minuten aufgesetzt. Dabei helfen verständliche Meldungen bei Programmierfehlern sowie klare Statusmeldungen und Anzeige von aktuellen Messdaten zur Systemlaufzeit.

Ein integrierter einfach gehaltener Designer für Anzeige- und Bedienungsoberfläche ermöglicht es, einfach verschiedene Elemente, wie alphanumerische Pegelanzeige oder eine LED-Anzeige mit wechselnden Farben auf der Oberfläche anordnen, anschließend mit der gewünschten Variablen verknüpfen und die Visualisierung erstellen zu können. Nach der Fertigstellung lässt sich über die Ethernet-Schnittstelle jedes beliebige Anzeigegerät mit integriertem Web-Browser anschließen, um auf der Steuerung die entwickelte Oberfläche darzustellen.

OPC-UA-Server inklusive

Laut der Marktstudie „Industrielle Kommunikation /Industrie 4.0 – 2020“, von Dipl.-Betriebswirtin Michaela Rothhöft, entwickelt sich OPC UA kontinuierlich zu einem weiteren Kommunikationsstandard. Wobei ein besonderes Augenmerk auf Funktionalitäten wie Data Access und Alarms, als auch Conditions gelegt wird.

Die Steuerung u-control web integriert daher bereits den OPC-UA-Server. Durch diesen geräteunabhängigen Standard lassen sich Daten in die vertikalen Ebenen, also Machine to Scada, MES- oder ERP-System, aber auch in die horizontalen Ebenen, Machine to Machine übertragen.

Sicherer Fernzugriff leicht gemacht

Neben dem bereits implementierten graphischen Entwicklungstool Node-Red und dem OPC-UA-Server hat Weidmüller auch den u-link Remote Access Service, für den sicheren Fernzugriff, integriert. Damit wird Wartung und Service dem Anwender leicht gemacht. Eine große Herausforderung für jeden Servicetechniker ist es, nach wie vor, systemrelevante Daten der Maschine oder Anlage in der richtigen Form zu erhalten. u-control web in Kombination mit den u-link Remote Access Service ermöglicht jederzeit einen schnellen und effizienten Zugriff auf Maschinen und Anlagen von jedem Endgerät aus.

Damit wird ein sicherer Zugriff auf die Konfiguration sowie Parametereinstellungen der Anlagensteuerung und anderer Geräte für Wartung und Service garantiert.

Abgesicherter Zugriff auf Systeme per u-link Remote Access Service

Weidmüller bietet mit dem u-link Remote Access Service eine intuitiv bedienbare Zugriffsmöglichkeit, welche dem Techniker den abgesicherten Zugriff auf seine Systeme erlaubt. Dabei hilft ihm unter anderem ein effizientes Device-Management, die Übersicht auf seinen Anlagen zu behalten. Weidmüller Industrial-Ethernet-Router stellen sicher, dass unterschiedliche Netzwerke reibungslos und unter maximalen Sicherheitsstandards harmonisieren. Alle Router von Weidmüller sind out-of-the-box u-link fähig. Kommt der Router von einem Drittanbieter, ist auch das kein Problem. Auf der u-control web ist ebenfalls standardmäßig der u-link Remote Access Service installiert. Die Verbindung ist daher stets sicher

Die Steuerung u-control web ist Teil des zukunftsorientierten und aufeinander abgestimmten IoT-fähigen Portfolios von Weidmüller. Hiermit gelingt der einfache Weg ins Industrial IoT – „from data to value“ sowohl für Greenfield- als auch für Brownfield-Applikationen. Die Lösungen aus den Bereichen Datenerfassung, -vorverarbeitung und -kommunikation bilden dabei die Infrastruktur, um darauf aufbauend die logische Verknüpfung und Auswertung der gesammelten Informationen – die Datenanalyse – aufzusetzen.

Kontakt:

Weidmüller GmbH & Co. KG
Klingenbergstraße 26
32758 Detmold
www.weidmueller.de

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