Mechatronischer Ansatz für die Automatisierung Pilz Industrieelektronik: Am Anfang steht die Funktion

Innovationsgeschwindigkeit und verkürzte Entwicklungszeiten spielen im globalen Wettbewerb eine immer grössere Rolle. Um Engineering-Prozesse zu vereinfachen sowie die Wiederverwendbarkeit der einzelnen Einheiten zu steigern, legen Konstrukteure ihr Augenmerk auf einen modularen Aufbau der Maschine und damit auf einen mechatronischen Ansatz.

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Pilz Industrieelektronik GmbH

Der mechatronische Ansatz stellt einen Erfolgsfaktor für Unternehmen bei der Entwicklung neuer Maschinen und Anlagen dar. Der Begriff «mechatronisch» spiegelt das Zusammenwirken der Domänen Mechanik und Elektronik wieder. Ein System nach mechatronischem Ansatz besteht im Grunde aus Modulen. Hierbei besitzt jedes Modul Sensoren, Aktoren, eine Informationsverarbeitung und ein mechanisches (hydraulisches und/oder pneumatisches) Grundsystem.

Mit Blick auf die Herausforderungen wird mittel- und langfristig nur ein konsequentes interdisziplinäres «In-Modulen-Denken» zum Erfolg führen. Eine zentrale Rolle spielen die Steuerungssysteme, die diesen Ansatz mit unterstützen müssen. Hier haben heutige Systeme ihre Grenzen. Einerseits können zwar Softwaremodule erstellt werden, doch wenn diese durch mächtige, zentrale Steuerungssysteme ausgeführt werden sollen, wird die Inbetriebnahme einzelner Module komplex. Andererseits können lokale Steuerungen für die Automatisierung der Module eingesetzt werden, was dann einen erhöhten Aufwand bei der Erstellung der Kommunikation untereinander bedeutet. So sollte sich also Anzahl und Anordnung der Steuerungseinheiten idealerweise am mechatronischen Gesamtaufbau der Maschine orientieren. Diese Punkte müssen herkömmlicherweise vor der Konstruktion geklärt werden, damit sie nicht einen erheblichen Aufwand in Bezug auf nachträgliche Änderungen nach sich ziehen.

Neue Möglichkeiten

Das Automatisierungssystem PSS 4000 von Pilz eröffnet hier neue Möglichkeiten. Dank seiner dezentralen Ausrichtung lassen sich Entscheidungen, wie etwa die Auswahl der für die Konstruktion notwendigen SPS und Steuerungsarchitektur, auf einen sehr späten Zeitpunkt während der Konstruktionsphase verschieben. Konstrukteure können sich so auf die Planung der für den Prozess notwendigen Komponenten konzentrieren, Performance- und Strukturthemen treten in den Hintergrund. Während bei der klassischen Automatisierung eine einzelne, zentrale Steuerung die Maschine oder Anlage überwacht und alle Signale verarbeitet, erlaubt PSS 4000 eine konsequente Verteilung von Steuerungsfunktionen. Im Detail besteht das Automatisierungssystem PSS 4000 aus Hardware- und Software-Komponenten sowie dem Echtzeit-Ethernet SafetyNET p und verschiedenen, für unterschiedliche Bereiche einsetzbaren Programmiereditoren mit ihren applikationsorientierten Funktionsbausteinen. Zur Hardware gehören Steuerungen verschiedener Leistungsklassen. Prozess- oder Steuerungsdaten, Fail-safe-Daten und Diagnoseinformationen werden über Ethernet ausgetauscht und synchronisiert. Diese konsequente Verschmelzung von Sicherheits- und Automatisierungsfunktionen reduziert die Komplexität im Bereich der Kommunikation und führt zusätzlich noch zu einer Optimierung der Kosten. Weiterhin spielt es für die Steuerungsfunktionen keine Rolle, wo der zugehörige Programmteil abgearbeitet wird. Statt einer zentralen Steuerung arbeiten Anwender mit einem zur Laufzeit verteilten Anwenderprogramm in einem zentralen Projekt.

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