Steuerungstechnik: IPC, EtherCAT und TwinCAT 3 bilden funktionale Basis

Modulare Automatisierung von Montagelinien

TwinCAT 3 ermöglicht den Einsatz vorentwickelter und getesteter Steuerungsmodule, was den Engineering-Aufwand für Maschinen und Anlagen reduziert. Die Applikationen lassen sich aus Modulen zusammensetzen Bild: Beckhoff
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PC- und EtherCAT-basierte Steuerungstechnik für Montage und Handhabungstechnik gehört zu Leistungsspektrum der neuen Softwaregeneration TwinCAT 3, die durch ihren modularen Aufbau und Multicore-Support neue Möglichkeiten in der modernen Steuerungstechnik bietet.

Montagelinien bestehen aus mehreren Aggregaten, die in der Regel weitgehend unabhängig voneinander entwickelt und getestet werden. Ebenso modular ist die neue Laufzeitumgebung von TwinCAT 3 aufgebaut. Damit kann der Anwender auf eine Vielzahl vorhandener Module zurückgreifen und sie in einer modernen, auf Microsoft Visual Studio basierenden Entwicklungsumgebung zu neuen Modulen oder ganzen Steuerungsprogrammen zusammenstellen. Sowohl die Automatisierungssprachen der IEC 6113-3 als auch die Programmiersprachen C und C++ stehen zur Verfügung und können gleichberechtigt nebeneinander genutzt werden. Zusätzliche Entwicklungswerkzeuge, wie beispielsweise Matlab/Simulink, sind zur Modul-Erstellung einsetzbar. Durch die Interaktion der TwinCAT-3-Steuerungsmodule über definierte Schnittstellen auf einer gemeinsamen Steuerungsplattform kann die volle Performance eines Industrie- oder Embedded-PC ohne Kommunikations- oder Synchronisierungsverluste genutzt werden.

Die Automatisierungssoftware TwinCAT 3 kann alle Kerne moderner Prozessoren nutzen und ist auf 32- und 64-Bit-Systemen einsatzfähig. Die TwinCAT-Tasks lassen sich auf unterschiedliche CPU-Kerne auslagern. Damit wird die Performance der PC-Steuerung weiter gesteigert und kann, neben der SPS- und Motion-Steuerung, Funktionen, wie schnelle Messtechnik, Condition Monitoring und Robotik integrieren. Diese Funktionserweiterung der PC-basierten Steuerung fasst Beckhoff unter dem Thema „Scientific Automation“ zusammen. Die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff bietet, mit leistungsfähigen CPUs, schnellen I/O, dem schnellen Bussystem EtherCAT und der TwinCAT-Software, hierfür die notwendigen Basistechnologien.
Zum Thema Sicherheit ist das Safety-over-EtherCAT-Protokoll als FSCP 12 (Functional Safety Communication Profile) jetzt Teil der IEC 61784-3. Diese Norm definiert die grundlegenden Anforderungen an ein Kommunikationssystem mit sicherheitsrelevanter Datenübertragung. Es werden Fehler definiert, die bei der Übertragung auf einem Feldbussystem angenommen werden müssen und mögliche Erkennungs- und Abhilfemaßnahmen beschreiben. Alle Anforderungen werden vom Safety-over-EtherCAT-Protokoll sicher beherrscht. Das offene, von der EtherCAT Technology Group angebotene Safety-over-EtherCAT-Protokoll ist bereits seit 2005 in vielen Anwendungen im Einsatz. Das Protokoll ist geeignet, um in Anwendungen bis zu einem Safety Integrity Level SIL3 nach IEC 61508 eingesetzt zu werden. Sicherer Datenaustausch und Standard-Kommunikation erfolgen über den gleichen Bus. Der Einsatz von Safety-over-EtherCAT ist übrigens nicht auf EtherCAT beschränkt. Durch den Ansatz des „Black-Channel“-Prinzips wird gewährleistet, dass die Sicherheit unabhängig vom Kommunikationskanal ist: EtherCAT, Ethernet, andere Feldbusse oder auch unterlagerte Sub-Bussysteme innerhalb von Geräten und sogar Funkübertragungen sind erlaubt. Dies bestätigt die Abnahme des Protokolls durch den TÜV Süd. Der praktische Einsatz nutzt diese Vorteile: Anlagenübergreifend werden die Safety-over-EtherCAT-Container über die (Standard-) Steuerungen und Standardnetzwerke geroutet und können in benachbarten Anlagenteilen ausgewertet werden. wm
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