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Lösungen

Robuste Hardware für
Soft-SPSen und mehr

Bis vor ein paar Jahren reichte eine klassische Hardware-SPS für die meisten Steuerungsaufgaben aus. Dabei spielte es keine Rolle, ob einfache oder komplexe Aufgaben zu bewältigen waren oder harte Echtzeit und komplexe Regelungen gefordert wurden. Doch der Stand der Technik hat sich im Zeitalter smarter Fabriken weiterbewegt.

(Bild: ASEM S.p.A.)

In der vernetzten Fabrik steigen auch die funktionalen Anforderungen an die speicherprogrammierbaren Steuerungen, kurz SPSen. Neben der Steuerung müssen weitere Aufgaben wie Kommunikation und Datenaustausch mit ERP- oder MES-Lösungen sowie Anbindung an cloud-basierte Dienste, die Überwachung und Fernwartung, sowie Visualisierung und Datenverarbeitung übernommen werden. Ohne standardisierte Schnittstellen und offene Technologien wären Anwendungen im Sinn von Industrie 4.0 kaum möglich. Ebenso wichtig ist die Skalierbarkeit und Flexibilität des jeweiligen Systems.

IPC mit Soft-SPS

Gegenüber einer klassischen Hardware-SPS bieten Industrie-PCs (IPC) durchaus einige Vorteile. Ausgestattet mit einer entsprechenden Soft-SPS kann der IPC nicht nur wie eine normale Hardware-SPS nach IEC61131-3 programmiert werden, er kann inzwischen auch bei harten Echtzeitanforderungen eingesetzt werden. Bei Einsatz von Mehrkern-Systemen können die Aufgaben auch dediziert einzelnen CPU-Kernen zugeordnet oder auch mehrere Steuerungen mittles Soft-SPS in einem System realisiert werden. Die nötige Flexibilität bietet der IPC über seine standardisierten Schnittstellen. Diese Anforderungen nach Flexibilität und Leistungsfähigkeit berücksichtigte der Hardwarehersteller Asem bei der Konstruktion seiner neuen Industrie- und Panel-PCs. Die Geräte der Serien BM2200, BM3300 und BM3400 kommen in einem Gehäuse aus extrudiertem Aluminium, die auf der Vorderseite Zugriff auf Wechselmedien wie CFAST-Karte bieten, PCI-Steckplätze für SSD oder HDDs und einen USB 3.0-Steckplatz. Auch die Pufferbatterie hinter der Frontklappe kann unkompliziert ausgetauscht werden. Die Geräte wurden von Asem inklusive ihrer Mainboards in Eigenregie entworfen und konstruiert. Darüber hinaus werden die IPCs, wie alle Geräte von Asem, in der eigenen Produktion in Italien gefertigt.

Industriespezifisches Design

Bei den Einheiten verfolgt der Hersteller das Konzept eines ‚All-in-One‘-Mainboards, bei dem alle Module wie CPU, RAM, Massenspeicher und so weiter auf dem Mainboard untergebracht werden. Zudem wurde die Spannungsversorgung als separates Board konstruiert, damit im Servicefall nur eines der Boards getauscht werden muss. Die Spannungsversorgung ist isoliert und kann optional mit einer Mikro-USV erweitert werden. Die Stör- und Fehleranfälligkeit wird durch Verzicht auf unnötige Steckverbindungen und Kabel reduziert. Gleichzeitig ließ sich so das Volumen der Industrie-PCs reduzieren. Dennoch ist der Hersteller in der Lage, Kundenwünsche in Hinblick auf Komponenten und Erweiterungen individuell umzusetzen.

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Offene Technologien

Der Hersteller setzt bei seinen Geräten auf standardisierte Schnittstellen und offene Technologien. Ethernet-basierte Feldbusse können unter Nutzung des I210-Ethernet-Controllers von Intel implementiert werden, oder über die auf NetCore-X-Technologie basierenden Erweiterungskarten. Für Speichererweiterungen stehen Schnittstellen wie mSATA oder zwei SATA-III-Schnittstellen zur Verfügung. In der größten Ausbaustufe gibt es zudem PCI, bzw. PCIe-Steckplätze. Mit den aktuellen Core-i-Prozessoren der sechsten und siebten Generation decken die IPCs nach Herstellerangaben das komplette Leistungsspektrum ab, angefangen beim ARM-Prozessor für die Einsteigerserie bis hin zum Core-i Prozessor. Die Einsatzbereiche reichen von der Steuerung über Scada-Systeme bis hin zur industriellen Bilderfassung. Alle IPCs werden passiv gekühlt.

Panel-PCs bis 24 Zoll

Das gleiche Kühlkonzept und die gleiche Hardware-Architektur verbaut Asem auch in den eigenen Panel-PCs. Die LED-TFT-Displays sind in Größen von 6.5 Zoll bis 24 Zoll erhältlich. Neben Widescreen-Formaten sind die Geräte auch im klassischen 4:3-Format erhältlich. Mit Spezialanfertigungen der Gerätegehäuse oder -fronten können Abnehmer die Geräte an ihre Bedürfnisse anpassen. Alternativ dazu gibt es eine leicht modifizierbare Variante, bei der sich die Standardausführungen des Herstellers schon in anderer Farbe und eigenem Logo bestellen lassen.

Für die Lebensmittelindustrie

Eine Besonderheit der Industrie-PCs stellen die Panel-PCs zur Tragarmmontage dar. Mit Schutzklassen bis IP69K sind diese Geräte auch für die Lebensmittelindustrie geeignet. Auch hier ist eine bedarfsgerechte Fertigung möglich. Zusätzlich kann bei den Panel-PCs in Tragarmmontage ein Bereich frei konfiguriert werden, in dem verschiedene Schalter und Taster untergebracht werden können. Schlüsselschalter, Taster zur Zweihandbedienung oder farbige Gestaltung sind einige Beispiele.

Softwareausstattung

Kundenanforderungen bezüglich des Software-Images, wie ein anpassbares BIOS mit einem selbst erstellten Softwareimage sind möglich. Zudem lassen sich gängige Betriebssysteme und Soft-SPSen kombinieren. Der Standard von Asem umfasst in der Regel eine Soft-SPS, eine Visualisierung sowie Fernwartung. Auch können nur Teile der Software bei Auslieferung installiert oder angepasst werden.

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Eigene HMI-Umgebung

Zur Visualisierung können Asem-Anwender die Softwareplattform Premium HMI nutzen. Das Tool erlaubt Anwendern, die Funktionalitäten eines Scada-Systems im Bereich der HMI- bzw. PC-Visualisierung zu realisieren. Zentrales Element sind dabei relationale Datenbanken. Datenlogger, Rezepturverwaltung und Trends werden über eine ODBC-Datenbank abgebildet, die entsprechende SQL-Schnittstellen bietet. Jede Veränderung der Daten von Variablen kann über die Audit-Trail-Funktion abgebildet und nachvollzogen werden.

Abgesicherte Fernwartung

Viele Anlagenbetreiber wollen per Fernwartung die Verfügbarkeit und Produktivität ihrer Maschinen sicherstellen. Bei den Funktionen müssen die Hersteller dieser Anlagen die IT-Sicherheit berücksichtigen. Daher hat Asem alle Komponenten seines mitgelieferten Fernwartungstools Ubiquity überprüft, getestet und nach IEC62443-3 zertifizieren lassen. Die selbst entwickelte Softwareplattform unterstützt bei Pflege, Wartung und Änderungen am Maschinen- oder Anlagenpark genauso wie bei der Fehlersuche, einem Training oder einer Installation. Ubiquity besteht im Wesentlichen aus dem Control Center, der Laufzeitumgebung auch Runtime genannt und der Server-Infrastruktur. Mit der App Mobile Ubiquity VPN kann auch vom Tablet oder Smartphone eine VPN-Verbindung zur jeweiligen Maschine hergestellt werden.

(Bild: ASEM S.p.A.)

Datum:5. April 2019

Autoren:Dipl.-Ing. André Zivny ist Produktmanager Industrial Automation bei Asem S.p.A.

Themen: Hardware und Infrastruktur

Schlagwörter: Industrie-PC und HMI, Lösungen

Webseite: www.asem.it

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