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Kombination von Panel-PC und SPS-System

Steuerungsfunktionen im Bediengerät abbilden

Für die Prozessvisualisierung steht ein breites Produktportfolio zur Verfügung, das vom webbasierten System bis zur Scada-Lösung reicht. Als Alternative kann sich der Blick auf eine Kombination aus Panel-PC und SPS-System lohnen. Beijer Electronics stellt dazu mit seiner Softcontrol-Lösung eine Codesys-Umgebung bereit.

Bild: Beijer Electronics

Für eine Vielzahl an Anwendungen verspricht eine kombinierte Lösung von Steuerung und HMI Vorteile, welche die Eigenschaften beider Komponenten zusammenführt und gleichzeitig Flexibilität für die Ankopplung unterschiedlicher Ein-/Ausgabe-Baugruppen (E/A) lässt. Eine der am häufigsten eingesetzten Visualisierungslösungen ist die Kombination aus Hardware-SPS und HMI-Panel. Unterscheiden sich die SPSen in Leistung, anzukoppelnden E/A-Modulen, Motion- und Safety-Funktionen, Vernetzung und Preis, geht bei den HMI-Lösungen neben der Rechenleistung die Qualität der Projektierungsumgebung auseinander: Nicht jeder Anbieter führt umfangreiche Bibliotheken für Grafikobjekte, Seitenvorlagen und Stilrichtungsauswahl im Portfolio. Im besten Fall kann der Anwender allerdings die vorhandenen Funktionen nach eigenen Vorstellungen abändern und so sein Know-how in die Oberfläche einbringen. Eine solche kombinierte Lösung hat ihre Stärken in der Vielfältigkeit der Einsatzbereiche und Anwendungsausprägung. Sie hängt allerdings häufig von der Erweiterungsmöglichkeit der angeschlossenen Steuerung ab, zudem muss der Anwender zwei unabhängige Programmierumgebungen beherrschen. Ebenso müssen Kommunikationsprotokolle und Datenübergabe abgestimmt sein – und in der Regel kommen bei diesem Ansatz unterschiedliche Lieferanten zum Zug.

Web-Visualisierung kann Kosten senken

Die Web-Visualisierung basiert hingegen auf einer Client-Server-Struktur. Hierbei werden auf IT-Netzwerke sogenannte Web-Clients aufgeschaltet. Sie zeigen in einem Browser-Fenster die Bedienoberfläche an, die in dem Web-Server, also der Steuerung, hinterlegt ist. Der große Vorteil hierbei ist der Anschaffungspreis. Es werden häufig bestehende Kabel-Topologien genutzt, zur Visualisierung genügt ein Webbrowser. Treiber- oder Ankopplungsprobleme entfallen genauso wie der Erwerb von Runtime-Lizenzen für die Panels. Das Visualisierungskonzept kommt aber an seine Grenzen, wenn die Anwendung eine gewisse Komplexität überschreitet. So lassen sich die Erfassung und das Abspeichern von Maschinendaten und Störmeldungen im Client oft nicht realisieren. Hinzu kommt die funktionale Abhängigkeit von der als Web-Server ausgelegten Steuerung: In der Regel steht keine Erweiterungsmöglichkeit abseits des Lieferumfangs zur Verfügung, auch nicht für die Oberflächen-Projektierung.

Scada-Systeme für komplexe Anwendungen

‚Supervisory Control and Data Acquisition‘-Lösungen (Scada) kommen dann zum Einsatz, wenn komplexe vernetzte Anlagen und Prozesse sowohl auf lokaler als auch zentraler Ebene überwacht und gesteuert werden sollen. Dazu werden Prozessdaten gesammelt und an übergeordnete Leitsysteme weiter vermittelt. SPSen überwachen und steuern im Feld, PC-Systeme oder Client-Monitore dienen zur Benutzereingabe und bildlichen Darstellung. Bei diesem Visualisierungskonzept gibt es keine Limitierung in Bezug auf E/As oder zu vernetzende Eingabestationen. Der Entwicklungsaufwand ist höher als bei kleineren Projekten, doch mittlerweile bieten viele Scada-Hersteller komfortable Editoren für die Oberflächenerstellung. Zu berücksichtigen ist auch hier, dass eine separate Steuerungsprogrammierung vonnöten ist, auch wenn das Scada-Paket im Rahmen der Bildgestaltung automatisch SPS-Code erzeugen kann. Der finanzielle Aufwand liegt meist weit über dem anderer HMI-Konzepte, nicht zuletzt durch die kostenintensiven, E/A-gebundenen Runtime-Lizenzen. Entsprechend lohnt sich diese Art zu bedienen und beobachten nur für größere Prozessvisualisierungen.

Kombination aus Panel-PC und SPS-Funktionen

Ist die Steuerung in ein Bedienpanel integriert, ermöglicht das eine Vielzahl von Anwendungen. Möglich wird das Konzept, da aktuelle Prozessoren neben der Datenaktualisierung der grafischen Prozessdarstellung auch die strukturierte Verarbeitung der Steuerungsdaten übernehmen. Die CPU-Priorität liegt dabei immer auf dem Steuerungsteil. Das Panel besitzt entweder eigene E/A oder bietet entsprechende Kopplungsmöglichkeiten. Obwohl der Umfang der zu verarbeitenden digitalen und analogen Signale nicht ganz an den leistungsstarker Hardware-SPSen heranragt, lassen sich mit HMI-Steuerungen auch umfangreiche Applikationen realisieren. Zu nennen sind Verpackungsanlagen, Montageautomaten, Licht-, Tür-, Klima- und Belüftungssteuerungen sowie Produktionsmaschinen aller Art. Insbesondere Serienmaschinenhersteller mit überschaubarer Steuerungsfunktionalität können von dieser Zusammenführung der SPS-Visualisierung profitieren. Wurde die Lösung mit Fokus auf HMI-Gestaltung aufgesetzt, können sich zudem durch einfache Bedienung geringere Schulungs- und Wartungsaufwände ergeben.

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