Schnelles Ethernet dringtin Roboter und Antriebe

Von unserem Redaktionsmitglied Werner Möller ia-redaktion@t-online.de

Wer eine neue Anlage errichtet, achtet schon zu Beginn auf niedrige Kosten bei der Installation, im Betrieb und bei der Wartung. Und er verlangt eine hohe Anlagenverfügbarkeit. Dazu müssen die Maschinen, Anlagen und Komponenten untereinander und mit dem Leit-PC vernetzt sein. Möglich wird dies durch Bussysteme, die mittlerweile in fast allen Industriebereichen eingesetzt werden. Die technischen Vereinfachungen und langfristigen Kostenvorteile bescheren den Anbietern solcher Systeme nach Expertenmeinung einen wahren Boom: Nach einer Analyse im Bereich der Prozesstechnik, die die Unternehmensberatung Frost & Sullivan, Frankfurt/New York, im Sommer 2002 veröffentlichte, soll sich der europäische Markt für Feldbus-Systeme von fast 200 Mio. US-$ 2002 auf 420 Mio. US-$ im Jahr 2008 mehr als verdoppeln. Ähnlich dynamisch wird sich der Markt für Feldbusse in der Fabrikautomation entwickeln.

Unter den verschiedenen Feldbussystemen in der Automation sind in Europa Profibus, Can-Open und Interbus die bekanntesten. In den USA sind es eher Protokolle wie Devicenet und Foundation Fieldbus, die den Markt prägen. Weil es derzeit noch keinen einheitlichen Standard gibt und die Systeme nicht mit allen anderen Ausrüstungen kompatibel sind, wird es insgesamt zukünftig eine deutliche Verschiebung der Marktanteile zugunsten eines einheitlichen Ethernet geben. Insofern werden Anbieter wie die Siemens AG in Nürnberg (Halle 9, Stand D06), die ABB Manucfacturing & Consumer Industries GmbH in Friedberg (Halle 11, Stand A35) oder Rockwell Automation in Haan (Halle 11, Stand C60) immer wieder versuchen, die Kosten- und Produktivitätsvorteile ihrer Systeme deutlicher herauszustellen.

Isochrones Realtime Ethernet (IRT) nennt Siemens seinen neuen Echtzeit-Standard, der auf der Messe demonstriert wird. IRT basiert auf Switched-Ethernet mit 100 MB/s und erweitert die Standard-Kommunikation um einen deterministischen Kanal mit präziser Zeitsynchronisation. Schneller als 1 ms werden sich 100 Antriebsachsen auf Gleichlauf regeln lassen, indem der Systemtakt über die gesamte Konfiguration ausgedehnt wird. Im Betrieb mit modularen Maschinenaggregaten sollen auch mehrere 100 Achsen synchronisierbar sein.

„Ein besonderer Vorteil ist, dass trotz der Echtzeit-Erweiterungen ein Standard-Teilnehmer jederzeit auf Gerätedaten zugreifen kann“, freut sich Helmut Gierse. Erste Hardware erwartet der Vorstandsvorsitzende des Siemens-Bereichs A&D, Nürnberg, ab 2004. „Auch die Profibusnutzerorganisation (PNO) arbeitet IRT sowie das Profidrive-Protokoll in Profinet V3 ein“, freut sich Helmut Gierse.

Ein Bereich, in dem sich das Ethernet gerade seinen Platz erkämpft, ist die Robotik. Angeführt sei hier nur die jüngste Kooperation zur Entwicklung eines Echtzeit-Ethernet-Standards auf Basis von Ethernet Powerlink. In diesem Projekt arbeiten der Initiator B&R Industrie-Elektronik GmbH aus Bad Homburg (Halle 9, Stand F67), die Hirschmann Electronics GmbH & Co. KG aus Neckartenzlingen (Halle 9, Stand D32) und die Lenze AG aus Aerzen (Halle 11, Stand A41) sowie die Kuka Roboter GmbH aus Augsburg (Halle 11 Stand C13) zusammen.

Auch alle ABB-Roboter der aktuellen Generation werden mit Ethernetschnittstellen ausgeliefert. Die Maschinen können mit Hilfe des Transferprotokolls FTP (File Transfer Protocol) Daten über Ethernet mit einem PC austauschen und so beispielsweise Fehlermeldungen oder Programmvariablen senden. Am Bildschirm sehen Anwender die Daten, suchen Fehler, sichern Daten, modifizieren Programme oder optimieren Prozessparameter.

Auch bei den Antriebsbussen herrscht Dynamik. Die Firewire-Schnittstelle aus der PC-Welt wird auf Grund ihrer Echtzeitfähigkeit immer mehr im industriellen Umfeld eingesetzt „Sind mehr als sechs Servoachsen zu synchronisieren, dann ist die IEEE-1394-Schnittstelle eine kostengünstige Alternative zu Sercos“, sagt Eric Hezemans, Geschäftsführer der Nyquist Industrial Control aus dem holländischen Eindhoven (Halle 9, Stand A09). Peter Lutz hält dagegen eine Firewire-Karte für äußerst proprietär. Der Managing Director der Interessensgemeinschaft Sercos Interface e.V., Stuttgart (Halle 9, Stand F31), sieht seine offene Sercos-Schnittstelle aufgrund der Protokolleffizienz anderen Systemen überlegen. Lutz sagt: „Selbst die verschiedenen, auf Fast-Ethernet basierenden Ansätze wie etwa Powerlink erreichen trotz einer Datenrate von 100 Mbit/s keine bessere Performance.“

Edgar Küster, Vorstandsvorsitzender der PNO (Halle 11, Stand A41), will mit dem Profidrive-Profil V3 viele Antriebsachsen über den Profibus synchronisieren. Mehr als 100 sollen es in der Profinet-Version 3 sein, die für das kommende Jahr angepeilt ist. „Echtzeitfähiges Ethernet wird dann auch in der Antriebstechnik Realität, besonders an Werkzeugmaschinen, wo bisherige spezielle Antriebsbusse substituiert werden können“, sagt Küster. Mit Profidrive V3, erweitert um einen azyklischen Engineering-Kanal für Konfiguration und Inbetriebnahme, ist es möglich, 80 % der Motion-Control-Anwendungen über den Feldbus zu fahren. Erst mehr als 20 zu synchronisierende Achsen setzen hier Grenzen. „Da aber die meisten Motion-Control-Anwendungen auf maximal zwölf Achsen ausgelegt sind, gibt es hier ein weites Feld für den Profibus“, meint Küster. Zudem werde Ethernet für die Feldebene weiter entwickelt, um auch Antriebe direkt an Ethernet anzuschließen. Christoph Winterhalter, Leiter Produktmanagement bei ABB in Friedberg, sieht Ethernet auch in traditionelle Feldbus-Ebenen vordringen. Für den Fall sieht Winterhalter einen warmen Regen auf die Anwender zukommen: „Die Kosten werden rapide sinken.“