M2M-Kommunikation in der Produktion

Andreas Mühlbauer,

Die sich selbst organisierende Produktion

Prozessoptimierung, Flexibilität, Vernetzung: Die Industrie 4.0 verspricht vielfältige Vorteile. Doch gehen damit auch steigende Anforderungen an SPS-Systeme für den Anlagen- und Maschinenbau einher. In diesem Zusammenhang sind vor allem für die Realisierung der M2M-Kommunikation neue Hard- und Softwarelösungen entscheidend.

Terminals müssen netzwerkfähig sein und auch Datenanalyse ermöglichen. © Sabo Elektronik

Was braucht es für eine Produktion nach den Maßstäben der Industrie 4.0? In erster Linie ist es eine funktionierende Kommunikation, zum einen zwischen Mensch und Maschine, zum anderen zwischen Maschinen untereinander. Um einen reibungslosen Informationsaustausch zu ermöglichen, ist die vollständige Vernetzung Voraussetzung. Hierbei müssen immense Datenmengen mit höchstmöglicher Signalgeschwindigkeit transferiert werden. Doch auch Visualisierung und Interoperabilität gewinnen an Bedeutung. Moderne Steuerungssysteme sind gefragt.

OPC UA als Voraussetzung für M2M-Kommunikation

Ein wichtiger Aspekt für die Entwicklung von Master-Terminals ist die notwendige Fähigkeit der Systeme zur Datenanalyse. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse können entscheidend dazu beitragen, die Produktivität einer Anlage zu steigern. Dafür werden Daten der Maschinenteile über entsprechende Schnittstellen an das Master-Terminal übertragen, wo eine zentrale Überwachung sowie Analyse erfolgen. M2M-Kommunikation ist das Stichwort. Hier kommt der Open Plattform Communications Unified Architecture (OPC UA) große Bedeutung zu. Denn wenn Komponenten und Maschinenteile diesem Standard entsprechen, wird eine übergreifende Kommunikation möglich. Dies gilt umso mehr, je größer eine Anlage ist und je mehr Komponenten verbaut sind.

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OPC UA beschreibt einen branchenübergreifenden und einheitlichen Datenstandard. Dieser ist Voraussetzung für eine standardisierte und sichere Kommunikation vom Feldgerät bis in die Cloud und sorgt auch für Interoperabilität zwischen unterschiedlichsten Komponenten verschiedener Hersteller. Wenn alle Komponenten die gleiche Sprache sprechen, können auch die Schnittstellen einheitlich sein. Damit ist ein schneller Zugriff auf alle Daten und Anwendungen möglich.

Marcel Sabo, Geschäftsführer des Steuerungstechnik-Anbieters Sabo Elektronik. © Sabo Elektronik

Neue Lösungen sind gefragt

Die Kommunikation der Maschinen untereinander führt zu neuen Abläufen und Gegebenheiten in der Produktion. Beispielsweise sind für die Überwachung einer Anlage nur noch wenige Mitarbeiter nötig, die einzelne Produktionsschritte im Blick behalten. Die Anpassung der Steuerung auf veränderte Rahmenbedingungen läuft automatisch ab. Statt vieler Mitarbeiter, die über die ganze Anlage verteilt sind, braucht es nur noch einen Mitarbeiter am Master-Terminal. Dem können Maschinen- und Anlagenbauer nur mit neuen Hardware- und Softwarelösungen gerecht werden, die die digitale Vernetzung erlauben. Denn nur eine vernetzte Anlage lässt sich komplett über ein einziges Master-Terminal darstellen. Doch welche Eigenschaften müssen Master-Terminals besitzen, um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden und eine komfortable Weiterverarbeitung von Maschinendaten zu ermöglichen? Eine moderne Target-Visualisierung spielt hier eine wichtige Rolle.

Insbesondere bezüglich der Bedienoberfläche, dem Aussehen eines Master-Terminals und der Führung des Anwenders gibt es viele Möglichkeiten, die Usability zu steigern. Ein Beispiel dafür ist die Verwendung einer Glasfront, wie sie von Smartphones und Tablets bekannt ist. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, die Visualisierung der Terminals weiter zu optimieren. So können Anlagen- und Maschinenbauer entscheiden, wie die Darstellung auf einem Display aussehen soll und sie ihren Anforderungen anpassen. Eine Kacheloptik, die an die Anordnung der Apps auf privaten Endgeräten erinnert, ist ebenso möglich wie dynamische Icons, die Master-Terminals bedienfreundlicher gestalten. Das ist von großem Wert, da den Mitarbeitern der professionelle Umgang mit den Master-Terminals leichter fällt. Die entsprechende Visualisierung lässt sich entweder vom Anlagen- und Maschinenbauer selbst oder vom Hersteller der Master-Terminals erstellen.

Was moderne Bussysteme bieten müssen

Übersichtliche und robuste Bediensysteme tragen zur erhöhten Produktivität der vernetzten Fabrik bei. © Sabo Elektronik

Ebenfalls eine zentrale Voraussetzung für die reibungslose M2M-Kommunikation ist die hohe Leistungsfähigkeit der Bussysteme. Sie ermöglichen den permanenten Informationsaustausch und somit die maschinelle Produktionssteuerung. Diese bedient sich der Ergebnisse der kontinuierlichen Verarbeitung und Analyse von Mess- und Sensordaten aus verschiedenen Produktionsschritten. Um dies sicherzustellen, müssen Bussysteme in der Lage sein, in immer kürzerer Zeit immer größere Datenmengen zu übertragen und eine hohe Signalgeschwindigkeit sicherzustellen. Aber auch die Speicherung der Daten und entsprechende Cloud-Lösungen werden immer wichtiger. Nicht zuletzt müssen Bussysteme elektrisch und mechanisch äußerst robust sein. Schließlich befinden sich die Komponenten stets in einer industriellen Umgebung, wo sie verschiedensten äußeren Einflüssen ausgesetzt sind, denen sie trotzen müssen.

Fehlt nur noch ein zentraler Aspekt: die Beratung. Denn um die Herausforderungen der Industrie 4.0 zu bewältigen, brauchen Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau die Marktkenntnis der Hersteller von Feldbuskomponenten. Vom Test über die Inbetriebnahme der Hard- und Softwarelösungen bis hin zur Beratung bei Problemen sollte ein umfassender Service verfügbar sein. Nur wenige Anbieter verfügen zudem über die Produktion der Systemkomponenten am Firmenstammsitz in Deutschland. Die räumliche Nähe erleichtert auch bei geringen Stückzahlen die gemeinsame Entwicklung von Lösungen speziell für den deutschen Markt.

Die Produktion befindet sich inmitten eines rasanten Wandels. Industrie 4.0 wird zunehmend Realität. Anlagen- und Maschinenbau können den daraus resultierenden Herausforderungen dank leistungsfähiger Terminals gerecht werden. Die heute verfügbaren Soft- und Hardwarelösungen bieten hohe Signalgeschwindigkeiten, Kompatibilität mit dem Standard OPC UA, hohe Rechenleistungen und die Möglichkeit zur Cloud-Anbindung. Die Zukunft kann kommen und mit ihr die gesteigerte Flexibilität und Produktivität in Zeiten der Industrie 4.0.

Marcel Sabo, Geschäftsführer Sabo Elektronik / am

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