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Kann ein Automatisierungssystem mehr sein als nur die Summe seiner Teile?

moderne Automatisierungsplattform

Das Alter der PLC-Plattform ist jetzt

Barry Weller von Mitsubishi Electric argumentiert, dass es möglich ist und dass das Zeitalter der PLC-Plattform nun eine Reihe von Vorteilen bringt, die weit über die Einfachheit der Programmierung und Einfachheit der Integration hinausgehen.

Ersatz und Upgrades beiseite, ist es heute selten, dass Automatisierungskomponenten isoliert gekauft werden. Häufiger wird eine Mischung aus Controllern, PLCs, Invertern, Servokomponenten, Netzwerkkarten, HMIs und I / O-Modulen als Gesamtlösung gekauft, um ein System für Maschinensteuerung, Prozesssteuerung, Positionierung, Fertigungslinienautomatisierung und sogar für das System zu schaffen werksweite Koordination.

Das sollte natürlich nicht überraschen. Die meisten Automatisierungsanbieter werden die Vorteile des Kaufs mehrerer Komponenten von einem Hersteller vertreten, wobei sie die Beseitigung von Kompatibilitätsproblemen und die Verfügbarkeit von gemeinsamen Programmierplattformen erwähnen. In der Tat sind dies alles vollkommen legitime Argumente, um sich auf eine Marke zu konzentrieren. Aber auch ein System eng aufeinander abgestimmter Komponenten kann Sie nur so weit bringen. Die wirklichen Vorteile kommen, wenn Sie die Möglichkeiten einer vollständigen Automatisierungsplattform betrachten.

Die Evolution der modernen Automatisierungsplattform, in der Regel mit einer SPS, liefert ein System, das viel mehr ist als die Summe seiner Bestandteile und adressiert wichtige aufkommende Trends und Branchenherausforderungen. Insbesondere stellt es den Enabler zur Verfügung, der es Herstellern ermöglichen wird, den Weg in Richtung Digitalisierung und Industrie 4.0 voranzutreiben.

Wenn wir beispielsweise über die Bedeutung der Kommunikation heute und innerhalb der Industry 4.0-Umgebung von morgen sprechen, ist eine echte Automatisierungsplattform nicht nur für die integrierte Kommunikation innerhalb einer Fabrik, sondern darüber hinaus für ein vollständiges Ökosystem globaler Einrichtungen, das Unternehmen ermöglicht optimieren ihre Produktionsprozesse weltweit.

Darüber hinaus kann eine Automatisierungsplattform ihre eigene Gesundheit und Leistung analysieren und vorbeugende Wartung anbieten. Es kann auch Energie sparen, indem es Leerlaufmaschinen und -prozesse sicher abstellt oder in den Standby-Modus versetzt. Außerdem kann es seine Bediener darüber informieren, wie sich die Effizienz verbessern lässt und die Fertigung, Verarbeitung und Logistik weit über die Wände der Maschine hinaus koordiniert werden die Fabrikeinheit, in der es sich befindet.

Durch die Verwendung der Cloud kann die Datenspeicherung und -verarbeitung auch auf die virtuelle Welt ausgedehnt werden, indem wichtige Informationen über den Produktionstrend aufgezeichnet und Moment-für-Moment-Zustandsüberwachungs- und -optimierungsupdates bereitgestellt werden. Darüber hinaus kann es unabhängig von einer physischen Aktion denken und Produktionsumgebungen bereitstellen, die sich selbst optimieren können. Es ermöglicht den Herstellern eine ganzheitliche Sicht auf ihre Betriebsabläufe, was zu enormen Produktivitätsgewinnen führt und gleichzeitig die Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) deutlich senkt.

Der Automatisierungslebenszyklus

Mit der eigentlichen SPS minimiert die echte Automatisierungsplattform die Gesamtbetriebskosten in allen Phasen des Automatisierungslebenszyklus, indem Entwicklungszeiten verkürzt, die Produktivität gesteigert, Abfall- und Wartungskosten gesenkt und Informationen in der gesamten Anlage leichter zugänglich gemacht werden.

Als Beispiel hat Mitsubishi Electric all diese Vorteile durch seine iQ-Plattform ermöglicht. Die iQ-Plattform basiert auf den führenden SPS-Systemen und dedizierten CPUs von Mitsubishi Electric und realisiert konsolidierte Controller auf einer einzigen Plattform. Multi-Funktions-Controller, die für verschiedene Aspekte der Automatisierungssteuerung zuständig sind, können gemeinsam an einem schnellen Systembus eingesetzt werden. Die verschiedenen Steuer-CPUs verwenden eine Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikation über die Rückwandplatine, was die Kosten weiter reduziert, da keine zusätzlichen Netzwerke erforderlich sind, und die Leistung aufgrund der großen Datenbandbreitenfähigkeit der Plattform verbessern.

Neben der Logik-CPU umfassen dedizierte Funktions-CPUs CNC-CPUs für komplexe Maschinenoperationen und Bewegungssteuerungs-CPUs, die Positionierung, Geschwindigkeit, Drehmoment, Anziehen und Einpressen ermöglichen, fortschrittliche Synchron- und Nockensteuerung, um auch die anspruchsvollsten High-Mix- und Low-Anforderungen zu erfüllen -Volume-Anwendungen.

Eine dedizierte integrierte Robotersteuerungs-CPU trägt ebenfalls zur Verbesserung der Gesamtmaschinenproduktivität bei, während eine Prozess-CPU speziell für mittlere bis große Prozessleitsysteme entwickelt wurde, die eine Hochgeschwindigkeitsleistung in Verbindung mit der Handhabung großer PID- und Regelkreise erfordern. Mitsubishi Electric bietet außerdem einen C-Controller an, der eine zuverlässige, offene Plattform für die Ausführung von C / C ++ - Anwendungen bietet.

Alle diese CPUs arbeiten auf dem gleichen Hochgeschwindigkeitsbus, wodurch eine komplexe Maschinensteuerung ohne Beeinträchtigung der Betriebsgeschwindigkeit realisiert werden kann. Als Bedienerschnittstelle kann ein HMI wie GOT2000 von Mitsubishi Electric die Produktivität durch mehrere erweiterte Funktionen verbessern und gleichzeitig als nahtlose Schnittstelle zu anderen Steuerungen innerhalb der Produktionslinie fungieren.

Gleichzeitig liefern eine Reihe direkt in die Automatisierungsplattform integrierter Edge-Computing-Lösungen IT-Informationen von und in die Fertigungshalle und bieten so weitere Möglichkeiten, Prozesse zu optimieren und die Rückverfolgbarkeit durch direkte Verbindung mit dem Unternehmen zu verbessern.

Reduzierung der Systemkonfigurationskosten

Natürlich muss nicht jeder Datentransfer zwischen der Fertigungshalle und übergeordneten Systemen innerhalb der SPS verwaltet werden, und ein weiterer Vorteil einer echten Automatisierungsplattform besteht darin, dass nahtlose Konnektivität nicht nur zwischen Produktionsmanagementsystemen und SPSen, sondern auch zwischen diesen möglich ist Level-Systeme und andere Geräte. Dies reduziert die Kosten für die Systemkonfiguration erheblich, da die Kommunikation eingerichtet werden kann, ohne sich um Netzwerkhierarchien und -grenzen kümmern zu müssen.

Plattformen wie die iQ-Plattform von Mitsubishi Electric nutzen das Seamless Message Protocol (SLMP) - ein einfaches Client-Server-Kommunikationsprotokoll, das die Kommunikation zwischen Ethernet-Produkten und CC-Link IE-kompatiblen Maschinen ermöglicht. Mit einer Kombination aus CC-Link IE und Ethernet-Geräten (z. B. Vision-Sensoren und RFID-Controllern), die SLMP unterstützen, können Daten von praktisch überall im Netzwerk überwacht und erfasst werden.

Aus der Sicht der Plattform ist die Wahl eines bestimmten Netzwerkprotokolls heutzutage weniger ein Problem, da die meisten Anbieter mehrere Protokolle unterstützen. Das bevorzugte Protokoll von Mitsubishi Electric ist jedoch CC-Link - ein schnelles, hochzuverlässiges Protokoll mit Optionen auf Feldebene - mit dem ursprünglichen CC-Link-Feldbus sowie der Industrial Ethernet-Variante CC-Link IE Field und der Steuerungsebene über CC -Link IE-Steuerung. Mitsubishi Electric bietet außerdem ein erstklassiges Servosystem-Steuerungsnetzwerk (SSCNET III / H), das flexible Verkabelungsfähigkeiten auf der Grundlage von Glasfaserkabeln bietet.

Die Vorteile einer Automatisierungsplattform gehen jedoch über die reine Kontrolle hinaus. Ein weiterer wichtiger Vorteil einer echten Automatisierungsplattform ist eine integrierte Entwicklungsumgebung, die die Gesamtbetriebskosten weiter senkt. Diese einzelne Entwicklungsumgebung bietet Tools für Systemdesign, Programmierung, Debugging und Wartung, die die Konsistenz des gesamten Lebenszyklus des Systems gewährleisten.

So bietet die Software-Suite iQ-Works von Mitsubishi Electric Tools, die die Herausforderung des Engineerings zur Entwicklung und effizienten Wartung fortschrittlicher Produktionslinien über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg abdecken. Anstatt auf separate Software-Tools für unterschiedliche Produkte angewiesen zu sein, profitieren Ingenieure, die iQ-Works einsetzen, von einer vollständig integrierten Entwicklungssoftwaresuite für SPSen, Servosysteme, Bewegungssteuerungen, Frequenzumrichter, HMIs, PC-basierte Steuerungen, Roboter und CNC von Mitsubishi Electric Systeme.

Die Reise zu Industry 4.0

Wir sehen also, dass die SPS-basierte Automatisierungsplattform den Herstellern aller Maßstäbe und an allen Punkten auf dem Weg zu einer Industry 4.0-Umgebung viel zu bieten hat. Die integrierten Steuerungskomponenten innerhalb der iQ-Plattform bieten dem Systementwickler die Möglichkeit, ein optimiertes Steuerungssystem zu implementieren, das unterschiedliche Steuerungsprozesse auf einer gemeinsamen Plattform integriert. Der High-Speed-Systembus ermöglicht eine schnelle Datenkommunikation zwischen diesen Prozessen und stellt sicher, dass die hohen Genauigkeitsanforderungen der Anwendung erfüllt werden.

Wenn Prozesse eine Trennung von Steuerungssystemen erfordern, bietet die nahtlose Netzwerkarchitektur der iQ-Platform eine branchenführende Mehrfachhierarchie mit nahtloser Kommunikation zwischen den verschiedenen Netzwerkschichten bei hoher Kommunikationsgeschwindigkeit. Schließlich ergänzt die Engineering-Umgebung die Hardware-Integration, indem verschiedene Projektmanagement-Funktionen für die einzelnen Programmier- und Design-Software-Tools freigegeben werden.

Für einen bedeutenden Teil der Hersteller - diejenigen, die einen ganzheitlichen Blick auf ihre Betriebe werfen und die Effizienz, Produktivität, Entwicklungsgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit ihrer Produktionsprozesse auf ein neues Niveau bringen wollen - bietet die Automatisierungsplattform die beste Grundlage, um von Smart zu profitieren Herstellung und Umzug in Richtung Industrie 4.0.

Mitsubishi Electric Europe BV

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