«Industrie 4.0»: Der Titel des Zukunftsprojekts der deutschen Bundesregierung lässt an eine epochale Entwicklung denken. Seine Erklärung macht die historische Dimension noch klarer: Nach dem Zeitalter der Mechanisierung, der Massenfertigung und dem Einsatz von Elektronik zur Produktionsautomatisierung folgt nun mit der vierten industriellen Revolution die Ära der intelligenten Fabrik. Dabei sollen die zunehmende Vernetzung von Geräten und Systemen sowie die Verfügbarkeit jeglicher Informationen die industriellen Anlagen noch komplexer machen.
Antwort auf den Trend zu immer komplexeren Anlagen
Aus diesen aktuellen Herausforderungen macht Bihl+Wiedemann im Bereich der Sicherheitstechnik Chancen. Das Unternehmen aus Mannheim hat eine ebenso einfache wie innovative Antwort auf den Trend zu immer grösseren, verzweigteren Fertigungsanlagen: «Sichere Querkommunikation» heisst das Zauberwort. Damit lassen sich mehrere sichere AS-i-Netze effizient miteinander verbinden und in komplexe Anwendungen integrieren. Und das sogar dann, wenn in den einzelnen Bereichen der jeweiligen Anlage verschiedene Steuerungen das Kommando haben.
Konventionelle Optionen mit Grenzen
Aber auch in sämtlichen komplexen und verzweigten Anlagen, die mit einem einheitlichen Automationssystem oder einer fehlersicheren Steuerung arbeiten, bietet das Feature entscheidende Effizienzvorteile. Zwar konnte man auch bisher schon sichere AS-i-Netze miteinander verbinden, doch jede der konventionellen Optionen bringt gewisse Einschränkungen mit sich. Bei der Kopplung über potenzialfreie Kontakte beispielsweise handelt es sich letztlich um eine Art Parallelverdrahtung. Deshalb macht diese Variante nur dann Sinn, wenn nur wenig mehr als die 62 Slaves einzubinden sind, die ein Doppelmaster dirigieren kann. Für das Koppeln von mehreren sicheren Signalen bot sich vor allem die Verbindung direkt über AS-Interface an. Dabei ging jedoch pro Gateway ein AS-i-Kreis für die Kopplung verloren.
Fast 2000 AS-i-Slaves in direkter Verbindung
Mit der sicheren Querkommunikation können nun fast 2000 Slaves quer durch alle angeschlossenen AS-i-Netze auf direktem Weg miteinander kommunizieren, unabhängig vom technologischen Gesamtkonzept der Anlage. Sie haben unmittelbaren Zugriff auf die Eingangs- und Ausgangsdaten aller beteiligten Maschinen. Die Geräte tauschen die Werte automatisch miteinander aus und stellen sie dem jeweiligen Programm zur Verfügung. Insgesamt lassen sich auf diese Art bis zu 31 Module mit integriertem Sicherheitsmonitor miteinander koppeln – ohne Leistungsverlust und zusätzliche Hardware.
Flexible und wirtschaftliche Sicherheitsapplikation
Die sichere Querkommunikation funktioniert über ein einfaches Standard-Ethernet-Netzwerk. Bei Anwendungen, die mit klassischen Feldbussen arbeiten, läuft der Austausch über die Ethernet-Diagnoseschnittstelle der AS-i-Gateways mit integriertem Sicherheitsmonitor. Bisher war dieses Feature «nur» dazu da, die im gesamten Netz gesammelten Diagnoseinformationen weiterzugeben und den Zugriff für die Fernwartung via Webserver zu ermöglichen. Diese Funktio-nen bleiben – zusätzlich aber kann diese Schnittstelle nun bis zu 31 Bits pro Gateway anderen Teilnehmern zur Verfügung stellen. Das heisst: Alle Module in den miteinander vernetzten AS-i-Kreisen hören alle Signale mit und sind damit in der Lage, direkt auf neue Informationen zu reagieren – und das ohne Einsatz einer fehlersicheren Steuerung.
Fernzugriff oder getrennte Netzwerke?
Noch einfacher wird es, wenn als Feldbus ohnehin schon ein industrielles Ethernet-Derivat verwendet wird: Dann lassen sich die AS-i-Kreise auf Wunsch auch über die Feldbus-schnittstelle der Gateways koppeln, und die Kommunikation läuft über die bereits vorhandene Ethernet-Schiene. Die Vorlieben der Anwender sind hier allerdings sehr verschieden. Laut den Spezialisten von Bihl+Wiedemann bevorzugen es gewisse Anwender, wenn die Sicherheitstechnik ihrer Anlagen mit dem Firmennetzwerk verbunden ist und beispielsweise auch die Fernwartung erlaubt – anderen ist es lieber, wenn Büro- und Fertigungskommunikation völlig unabhängig voneinander sind. Mit den Lösungen der Mannheimer lassen sich beide Varianten realisieren.
Wachsendes Portfolio, das sich am Markt orientiert
Welche Schnittstelle verwendet wird, können Anwender flexibel entscheiden – das Programm bleibt dasselbe. Denn das Konzept der sicheren Querkommunikation funktioniert unabhängig von der übergeordneten Steuerung und fügt sich in jedem Fall perfekt ein. Dafür sorgt die permanent wachsende Palette der AS-i-Gateways. Derzeit sind die Multitalente erhältlich für Profibus und Profinet, für Sercos, Ethernet/IP und Modbus/TCP sowie für EtherCAT, CANopen und CC-Link. Die AS-i- Spezialisten beobachten den Markt weiter: Sobald es eine Nachfrage für Links zu anderen Systemen gibt, werden sie auch die anderen Gateways mit dem neuen Feature ausstatten.
Einsparpotenzial bei der Verdrahtung
Das Gateway-Portfolio ist inzwischen sehr umfangreich. Selbst bei Anlagen mit fehlersicheren Steuerungen punktet der einfache Sicherheitsbus auf der Aktuator-Sensor-Ebene mit klaren Vorteilen. Ein simples Rechenbeispiel veranschaulicht das Sparpotenzial, das sich allein aus dem reduzierten Verdrahtungsaufwand ergibt: Zum Einsammeln der Daten von beispielsweise 31 Sicherheitssensoren würde die herkömmliche dezentrale Peripherie einer fehlersicheren Steuerung mindestens viermal so viele, also 124 Drähte, von der Schaltanlage ins Feld benötigen. Im Falle von Türzuhaltungen wären es sogar noch erheblich mehr. Mit AS-i «Safety at Work» genügt für dieselbe Anwendung das gelbe Kabel.
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