Statt 15 SPS-Fabrikate jetzt eine einheitliche Lösung

Frank Saueressig ist Leiter des Beckhoff-Vertriebsbüros Süd in Balingen

Bei uns übernimmt der PC heute die Aufgaben der klassischen speicherprogrammierbaren Steuerungen und der NC-Steuerungen“, erläutert Konstruktionsleiter Heinrich Hornberger die Strategie. Beim schwäbischen Verpackungsmaschinenhersteller Koch in Pfalzgrafenweiler-Bösingen erhalten die mittleren und großen Maschinen ihre Befehle nur noch von der Steuerungssoftware Twin-Cat. Statt aufwendiger Steuerungs-Hardware leistet ein einziger PC-Prozessor die Regiearbeit. Ein Praxisbeispiel hat Hornberger sogleich parat: „Im Auftrag der Braun AG aus Marktheidenfeld haben wir gerade eine Blisterstraße für Zahnbürsten fertiggestellt, die von der Windows-Software Twin-Cat gesteuert wird.“

Das Automatisierungssystem der Maschine besteht aus vier Komponenten-Gruppen des Automatisierers Beckhoff aus Verl: Twin-Cat-Software, IPC, Lightbus und den Beckhoff-Busklemmen. Kern des Systems ist die echtzeitfähige Steuerungssoftware Twin-Cat. Hornberger nennt den zentralen Vorteil gegenüber herkömmlichen SPS: „Früher wollte jeder Kunde eine andere Steuerung in seiner Maschine haben, je nachdem, welche SPS er in seinem Betrieb bereits einsetzte, und für die dort bereits das nötige Know-how vorhanden war. Und ausländische Kunden wollten Steuerungen haben, die in ihren jeweiligen Ländern verbreitet waren.” Das führte dazu, dass jede, auch identische, Maschine die Koch-Entwickler zu einem erneut hohen Programmieraufwand verpflichtete.

„Über fünfzehn verschiedene SPS-Fabrikate zwangen zur Vereinfachung“, erinnert sich der Konstruktionsleiter. In dieser Phase entschied man sich für den offenen Beckhoff-Ansatz PC-basierter Automatisierung. Dies wurde durch die gestiegene Leistungsfähigkeit des Betriebssystems Windows NT einerseits und durch die hohe Rechenleistung moderner Pentium-Prozessoren andererseits leicht möglich: Die Soft-SPS ersetzt bei Koch jetzt Hard-SPS. Mit Twin-Cat steuert damit ein einzelner Prozessor alle Achsen einer Maschine für eine exakte Positionierung im Verpackungsablauf.

Das sind aber nicht die einzigen Leistungsmerkmale der Steuerungs-Software von Beckhoff. Sie vereinfacht auch die Konstruktion und Konzeption der Maschinen bei Koch: „Das Know-how für die Programmierung muss nicht immer neu aufgebaut werden”, ist Heinrich Hornberger heute erleichtert. „Wir haben kontinuierlich daran gearbeitet, möglichst viel an den Maschinen gleichartig zu konstruieren”, sagt er. Gab es auch schon lange Zeit einheitliche Bedientableaus, um wenigstens die Oberfläche einheitlich zu gestalten, so war doch die Steuerungstechnik dahinter stets heterogen. „Dank Twin-Cat können wir jetzt vorhandene Programmmodule für neue Maschinen übernehmen, verändern und weiterbenutzen und so Zeit und Geld sparen“, so der Leiter der Konstruktion.

Fernwartung ist möglich mit der Remote-Control-Software PC Anywhere des Softwareherstellers Symantec aus Ratingen. Ein weiteres Leistungsmerkmal ist die Anbindung an das Firmennetz via Ethernet-Karte. Im Netz können Mitarbeiter die Maschine auch im Büro kontrollieren und abfragen. Fehler- und Betriebsmeldungen gehen als Reports von der Maschine ab und lassen sich in Excel-Tabellen zusammenfassen und auswerten. Ein weiterer Vorteil liegt für Maschinenbauer Koch zudem in der Programmierung nach dem Standard IEC 1131. Dieser garantiert Mindestnormen und Industriekompatibilität. Alle offenen Hochsprachen lassen sich für die Programmierung in Twin-Cat einsetzen. Hornberger räumt zwar ein, dass durch das Windows-System auch der Aufwand für Programmierung und Support steigt, denn die Programmierung ist komplexer als bei herkömmlichen SPS. Doch sprechen die Verbreitung von Windows und das allgemein vorhandene Know-how für die Systemtechnik von Microsoft aus Redmond.

Auch die NC-Funktionalitäten von Twin-Cat nutzt der Konstruktionsleiter, sparen sie doch erheblich Investitionen für konventionelle NC-Hardware ein. „Zusammen mit konventioneller SPS-Hardware brauchte ich früher intelligente Regler für die Achsen der Maschine, und die kosteten“, erinnert sich Hornberger noch gut. Diese erhielten dann Befehle von den SPS. Heute reichen unter Twin-Cat einfache Regler, die ihre Befehle vom PC erhalten. Bei der Braun-Maschine sind es in diesem Fall acht Achsen.

„Früher mussten wir alle SPS- und NC-Steuerungen an den Achsen parallel verdrahten. Mit den elektronischen Beckhoff-Busklemmen und -kopplern können wir jetzt an beliebiger Stelle an der Maschine auf dem Lightbus aufsetzen, um die Steuer- und Messsignale durchzuleiten”, sagt Hornberger. Vor allem bei der Verteilung der Signale kommen ihm die feinmodularen Busklemmen entgegen. „Normale Busverteiler mit 6er-, 12er- oder 24er-Klemmenblöcken in einem Kasten sind zu unflexibel. Die Einzelklemme für unterschiedliche Signalformen auf der Anschlussschiene ermöglicht individuelle Lösungen.”

Der zur Datenübertragung im Feld verwendete Lightbus bringt laut Hornberger Vorteile gegenüber dem unübersichtlichen Angebot der Feldbusse in der Industrie. Beim Profibus etwa müsse er immer wieder mit Störungen durch ungewollte Abstrahlung rechnen, wenn die Abschirmung nicht sauber oder die Stecker schlecht konfektioniert seien. „Gleiches“, so Hornberger, „erleben wir auch beim CAN-Bus.” Mindestens 50 % günstiger als die Kupferleitungen sei der Lichtwellenleiter, weiss der Konstruktionschef zu berichten. Überdies würden die aufwendigen Kabeltrassen an der Maschine entfallen. Ebenso einfach sei das Verlegen. Einmal verlegt, funktioniere der Lightbus. Dazu kommt, dass auch die Signalübertragung über längere Distanzen im Feld kein Problem sei.