"Wir helfen dabei, dass Industrie 4.0 wahr wird"

10.12.2015 

erschienen in der Konstruktion & Entwicklung Ausgabe 12

Interview mit Mlrlam Mörz:

Mlrlam Mörz: Mit dem Leiter der Vorentwicklung der Zimmer Group, Winfried Hils, sprach K&E über die Besonderheiten der Greifer- und Klemmelemente-Steuerungen und wie das Steuerungskonzept lndustrie-4.0-tauglich wird.

Herr Hils, Sie sind der Entwickler der Steuerung für die Greifer und Klemmele­mente der Zimmer Group. Was sind die besonderen Anforderungen an diese Steuerung und kann diese bei Bedarf modular erweitert werden?

WINFRIED HILS: Die Besonderheiten sind die zur Verfügung stehende Baugröße, die rauen Umweltbedingungen/Schutzarten, Temperatur, Stoßfestigkeit usw. und die notwendige Leistungsdichte.
Oft ist es heute üblich, zu einem Gerät noch zusätzlich extern optionale Zusatzgeräte anzubringen. Bei den Geräten der Zimmer Group ist dies nicht notwendig, da all diese Funktionalitäten bereits standardmäßig voll integriert sind.

Nun müssen die Greifer sich ja in den unterschiedlichsten Bereichen, wie der Automatisierungs-, Dämpfungs-, Linear-, Verfahrens-, Werkzeug- sowie Maschinentechnik, bewähren. Gibt es die eine Steuerung für alles, oder spezielle Anpassungen bereichsbedingt notwendig?

Virtuelle Module sind der Schlüssel. Das heißt, ein mechatronisches Modul basiert auf einer elektronischen Hardwareplattform, welches erlaubt, das passende Softwaremodul in unterschiedlichen Bauformen abzubilden. Moderne Entwicklungsmethoden erlauben, zusammen mit dem Mechanik-Entwickler, Bauräume abzuprüfen und Funktio­nen zu simulieren, bevor die eigentliche Prototypenfertigung beginnt. Wir können auf diese Weise erarbeitete und dokumentierte Module in kurzer Zeit in unterschiedliche Anwendungen verbauen und auch mit anderen Modulen kombinieren.

Bedienerfreundlich sind laut den Herstellern ja alle Steuerungen. Wie definie­ren Sie ,Bedienerfreundlichkeit' für Ihre Steuerungen?
Eine Komponente der Zimmer Group wird ja typischer Weise in den unterschiedlichsten Anlagen/Zellen/Maschinen verbaut. Die Wahl der Steuerung obliegt deshalb nicht uns. Um nun die Komponenten nicht für alle Steuerung und Feldbussysteme der Welt anbieten zu müssen, haben wir uns entschieden, alle mechatroni­sche Produkte mit einer IO-Link Schnittstelle zu versehen. IO-Link hat den Vorteil nicht Feld busabhängig zu sein, eine ein Kabel Lö­sung zur Ansteuerung und Energieübertragung zu haben und nahezu von allen gängigen Steu­erungsherstellern unterstützt zu werden.
Auf diese Weise können wir uns bei der Be­dienung voll und ganz auf die Eigenschaften unserer Komponente konzentrieren. Zu jeder Zimmer-Komponente wird es eine HTML5-Pa­ge geben, mit der das Gerät eingestellt, über­prüft und betrieben werden kann.
Diese Software ist auf jedem herkömmlichen Internet Browser lauffähig. Es muss lediglich eine Verbindung zwischen dem HMI-Rechner und dem Gerät hergestellt werden, welche entweder mit einer kleinen SPS oder auch mit einem USB to 10-Link Adapter erfolgen kann. 10-Link wirbt mit .,use- universal-smart-easy': Wir runden mit unserer web-basierenden Soft­ware das ganze ab und bieten Geräte an, die dann ,easy to handle' und ,easy to use' sind.

Werden potenzielle Bediener bei Ihnen bereits in der Planungsphase mit einbezogen oder wird in interdisziplinären Teams entwickelt?
Ja, wir nehmen Maschinenbauer und End­kunden mit ins Boot, so können wir unnötige Iterationsschleifen verhindern und schneller zu den, vom Endanwender benötigen Funktio­nen, kommen.

Die Kommunikationsgeschwindigkeit innerhalb von Maschinen und Anlagen steigt und auch die Daten­menge. Wo sehen Sie von der Steuerungsseite her die besonderen Herausforderungen?
Ja, das ist definitiv Fakt und auch die Hauptkritik an dem IO-Link System, da hier nur Baudaten von circa 200 Kbit möglich sind.
Allerdings ist 10-Link kein Netzwerk, sondern eine Punkt zu Punkt Verbindung und kann auf diese Weise mehr als hundertmal in einem Steuerungssystem verbaut werden, ohne dass die Performance sinkt. Wenn also ein Gerät mit dieser Kommunikationsbandbreite auskommt, stellt 10-Link sicher nicht den .,Bottle neck" dar.

 

Winfried Hils
»Moderne Entwicklungs-methoden erlauben zusammen mit dem Mechanik-Entwickler, Bauräume abzuprüfen und Funktionen zu simulieren. bevor die eigentliche Prototy­penfertigung beginnt.«

 

 

Schlagwort Industrie 4.0: Welchen Einfluss sehen Sie steuerungstech­nisch, sprich, wie weit wird die Kommunikation in die Komponentenebene hineinreichen?
Immer weiter! Fast jede mechatronische Komponente hat heute schon hochwertige Rechner an Bord und weiß viel mehr, als es mit ein-/zwei digitalen Ein- oder Ausgängen kommunizieren kann. Über die eigent­liche Primärfunktion hinaus können sich solche Komponenten selbst beobachten, Rückschlüsse auf Wartungsbedarfe oder Nachjustierun­gen schließen, ja sogar frühzeitige Ausfallprognosen errechnen. Wenn nun in Zukunft jede Komponente diese Informationen auch an die übergeordnete Steuerung oder an ein MES-System übermitteln kann, dann liefern solche Komponenten eigentlich die Basis für Indus­trie 4.0.

Ein interessantes Konzept verfolgt Bosch Rexroth mit dem Open Core­Konzept, wo der Steuerungskern für externe Entwickler offen liegt. Im Kern geht es darum, PLC mit IT-Automation zu verknüpfen. Wie sehen diese Entwicklung?
Ja, dieses Konzept trifft genau auf die vorherige Aussage zu. Open Core ermöglicht das "Vorbeileiten" von Informationen aus den Komponen­ten an der eigentlichen SPS für weitergehende, oft auch nicht vorpro­grammierte Wartungsszenarien.

Sichere Steuerungen sind gerade in der Welt von JoT eine große Herausforde­rung. Wie Sie sich diesem Thema?
Nun das deutsche Wort Sicherheit steht für Personenschutz, sichere Maschinenfunktion und auch Schutz vor Datenmissbrauch. Im Eng­lischen kann man mit Safety und Security besser unterscheiden. Alle drei Themen kann eine Komponente nicht vollständig erfüllen, son­dern muss immer im Zusammenhang mit der Verwendung gesehen werden.
Mit den ersten zwei Themen beschäftigen wir uns intensiv bei der Komponentenent-
wicklung. Das Thema ,Security' wird hauptsächlich zwischen dem Maschinen- und An-
lagenbauer und den Betreiber abzuhandeln sein. Natürlich haben wir auch in unserem HTMLS-Portal Sicherungsmechanismen eingebaut, welche helfen, versehentliche oder absichtliche Änderung zu verhindern.

Die Maschine 4.0 kann fühlen und Zahlreiche Sensoren unterstützen diese Fähigkeiten. Es gilt die Daten der Sensoren möglichst in Echtzeit auszuwerten und eventuell notwendige Schritte einzuleiten. Wie stark ist die Sensoril bereits in Ihrem Bereich vertreten?
Die mechatronischen Komponenten der Zimmer Group haben alle notwendigen Sensoren direkt mit eingebaut. Das heißt, eigentlich be­nötigt der Anwender keine weiteren Sensoren mehr. Wir unterschei­den nicht mehr zwischen Sensoren und Aktoren, sondern entwickeln ,Sensorgeräte' und ,Aktorgeräte'. Unsere Aktargeräte haben Applikationsrechner, Servo-
regler und alle notwendigen Sensoren integriert. Dies reduziert die Anzahl der SPS Ein-/ Ausgänge, den Verdrahtungs- ­und Montageaufwand, macht die Schaltplä­ne übersichtlicher, reduziert die Anzahl der Komponenten. Vereinfacht damit die gesamte Logistik beim Bau der Maschinen. Kapselt die Funktion, ermöglicht, dass voreingestellte Funktionen an die Maschine geliefert werden. Das heißt, Ersatzteile werden mit in den Pro­duktionskreislauf eingebaut und helfen beim schnellen Umrüsten auf neue Produkte.
Die Sensoren müssen nicht nachgestellt wer­den. Das alles hilft, dass Industrie 4.0 wahr wird.

Wie sieht es hinsichtlich der Entwicklungsge­schwindigkeit bei der Steuerungstechnik aus? ln welchen Zyklen spielt sich das ab?
Die Entwicklungsgeschwindigkeit steigert sich permanent. Heute gibt es wesentlich bessere Werkzeuge. Zum Beispiel müssen sich Software-Ingenieure nicht mehr mit den Basics der Hardware beschäftigen. Mechatronische Simutationen reduzieren Iterationszyklen. Unsere Entwicklungszyklen hängen vor allem von der Herausforderung ab, das heißt, einige Projekte haben noch Forschungscharakter, bei anderen werden heute bereits vorhandene Lö­sungen ,mechatronisiert'. Da hier Prüfanlagen, Know-how und Anwendungserfahrung bereits vorhanden sind, benötigen wir oft nur einige Monate Entwicklungszeit.

Noch eine Frage zu den unterstützten Feldbussys­temen: Welche werden unterstützt?
Wie bereits vorher gesagt, unterstützen unsere mechatronischen Produkte indirekt alle gängigen Feldbusse durch die Wahl der IO-Link Schnittstelle. Wird jedoch aus irgend-
welchen Gründen ein Feldbussystem oder Ethernet benötigt, so sind wir in der Lage auch das in unsere Mechatronikprodukte einzubauen. Auf Kundenwunsch haben wir das auch schon gemacht.