ethercat g: ultimative i/o-performance für ... · kommunikation hat sich aufgrund ihrer hohen...

www.pc-control.net Nr. 2 | Juli 2019

14 | products

EtherCAT G: Ultimative I/O-Performance für Hochleistungsmaschinen

24 | products

XTS Track Management für

maximale Flexibilität des

Teiletransports

30 | worldwide

Bosch Packaging Technology:

Durchgängiges HMI für Verpackungs-

maschinen im Food-Bereich

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contents PC-Control 02 | 2019

news

4 | Beckhoff Automation steigert Umsatz

um 13 % auf 916 Mio. Euro

6 | Beckhoff China eröffnet neues

Headquarter in Shanghai

10 | Europäische Anbieter gründen

die Open Industry 4.0 Alliance

(mit Gerd Hoppe im Interview)

12 | Messerückblick 2019

products

13 | TwinCAT 3: Maschinelles Lernen für alle

Bereiche der Automatisierung

14 | EtherCAT G: Ultimative I/O-Performance

für Hochleistungsmaschinen

20 | TwinCAT Vision: Echtzeit-Lösung

im SPS-Umfeld programmieren

24 | XTS Track Management für maximale

Flexibilität des Teiletransports

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PC-Control 02 | 2019 contents

Bildnachweis:GettyImages.com/PeopleImages/E+, S. 22

Design: www.a3plus.de

Druck: Richter Druck- und Mediencenter, Germany

Auflage: 23.000

Redaktions- und Projektleitung:Stefan Ziegler

Redaktion: Gabriele KerkhoffVera Nosrati

Telefon: +49 (0) 5246 963-140 [email protected]

impressum

PC-Control – The New Automation Technology Magazine

Herausgeber: Beckhoff Automation GmbH & Co. KGHülshorstweg 20 33415 Verl/Germany Telefon: +49 (0) 5246 [email protected] www.beckhoff.de

worldwide

30 | Bosch Packaging Technology, global:

Durchgängiges HMI für Verpackungs-

maschinen im Food-Bereich

34 | LA ProPoint, USA: Kinoinstallation für

Great Wolf Lodge Resorts wirkungsvoll

in Szene gesetzt

40 | Environmental Operating Solutions, USA:

PC-basierte Steuerung optimiert

Dosierung von Zusatzstoffen

42 | SVM Automatik, Dänemark: Hoch-

leistungs-Multiachs-Servosystem AX8000

maximiert den Maschinendurchsatz

46 | Shiseido und Unista, Frankreich:

Mit XTS zum Vorreiter

in der Kosmetikverpackung

ETG

52 | Feldbuswahl:

Explizit oder implizit?

events

56 | Messen und Events 2019

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Zum 1. April 2019 hat Beckhoff Automation zudem die ADL Embedded Solutions

GmbH mit Unternehmenssitz in Siegen übernommen. ADL ist bekannt als Spe-

zialist für „Deep Embedded“-Anwendungen auf Basis von Motherboards und

speziell abgestimmter Peripherie. Das Unternehmen entwickelt in Zusammenar-

beit mit Kunden maßgeschneiderte und schlüsselfertige Embedded-Lösungen.

Basis dieser Projekte sind seit vielen Jahren die Industrie-Motherboards von

Beckhoff. Diese erfolgreiche Zusammenarbeit hat nun ihre konsequente Weiter-

entwicklung in der Übernahme von ADL durch Beckhoff gefunden.

Derzeit verfügt Beckhoff weltweit über Tochterunternehmen bzw. Repräsentan-

zen in 38 Ländern. Durch eigene Vertriebsgesellschaften sowie Distributoren ist

das Unternehmen in 75 Ländern der Welt vertreten.

Erfolg durch Innovationen

Den kontinuierlichen Unternehmenserfolg verdankt Beckhoff in besonderem

Maße seiner konsequenten Technologieorientierung. Diese zeigt sich im ganzen

Beckhoff-Produktspektrum. So wurden auch in diesem Jahr auf der Hannover

Messe neue leistungsfähigere Industrie-PCs, Busklemmen, Feldbus-Box-Module,

Antriebstechnik und natürlich neue Softwarefunktionen vorgestellt. Dieses Jahr

zeichnet sich insbesondere auch durch gleich drei revolutionäre Produkteinfüh-

rungen aus: dem Antriebssystem XPlanar, der ultraschnellen Kommunikations-

technologie EtherCAT G und den ersten Machine Learning-Softwaremodulen im

Bereich der Künstlichen Intelligenz. Hans Beckhoff erklärt: „Mit XPlanar haben

wir Ende 2018 ein absolutes Technologie-Highlight vorgestellt. Es besteht aus

„2018 war ein weiteres gutes Wirtschaftsjahr für uns, das einen Weltumsatz von

916 Mio. Euro erbrachte“, betont der geschäftsführende Inhaber Hans Beckhoff.

„Das stetige Wachstum des Unternehmens geht natürlich einher mit einem

Kapazitätsausbau aller Abteilungen, sowohl hinsichtlich der Gebäude als auch

der Mitarbeiterzahl. Derzeit beschäftigen wir weltweit 4.300 Mitarbeiterinnen

und Mitarbeiter.“

Ausbau der Produktion

„In 2018 haben wir unsere Produktionsfläche durch Neubauten und den Zukauf

von Gebäuden insgesamt um 40.000 m2 erweitert. Diese Flächen werden nun

sukzessive in Betrieb genommen“, erläutert Hans Beckhoff. „Mit dem Neubau

für die Elektronikfertigung, der eine Fläche von 11.000 m2 umfasst, haben sich

unsere Kapazitäten im Bereich der primären Fertigung verdoppelt.“

Weltweite Expansionsstrategie

Beckhoff verfolgt eine klare Expansionsstrategie und investiert kontinuierlich

in den Ausbau seines weltweiten Vertriebsnetzes. „Unser Ziel ist es, jedes Jahr

um 15 % zu wachsen“, erklärt der Unternehmensinhaber. In vielen Ländern

wurde die bestehende Vertriebsorganisation ausgebaut, durch die Gründung

neuer Niederlassungen, aber auch durch personelle Verstärkung der bestehen-

den Standorte. „Unsere neue Niederlassung in Taiwan hat jetzt das operative

Geschäft aufgenommen, wir haben Beckhoff Mexiko gegründet und in Kürze

werden wir unseren bisherigen koreanischen Distributor übernehmen und in

Beckhoff Korea wandeln“, ergänzt Hans Beckhoff.

Beckhoff Automation steigert Umsatz um 13 % auf 916 Mio. Euro

news PC-Control 02 | 2019

Erfolgreiches Geschäftsjahr 2018 mit Innovationen, erweiterten Produktionskapazitäten und Ausbau des weltweiten Vertriebs-netzes: Beckhoff Automation hat in 2018 einen weltweiten Umsatz von 916 Mio. Euro erwirtschaftet. Dies entspricht einem Wachstum von 13 % gegenüber dem Vorjahr. Zu diesem Erfolg haben gleichermaßen die innovativen Technologieentwick-lungen, die Vergrößerung der Produktionskapazitäten und der Ausbau des Vertriebsnetzes beigetragen.

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erhält der Maschinenbauer die optimale Grundlage zur Steigerung der Maschi-

nen-Performance, z. B. durch vorausschauende Wartung, Selbstoptimierung von

Prozessabläufen oder eigenständiges Erkennen von Prozessanomalien.

Qualifizierte Nachwuchskräfte

Um den Bedarf an qualifizierten Nachwuchskräften zu sichern, bildet Beckhoff

junge Menschen in zahlreichen Berufsfeldern aus. Seit 2010 setzt das Unter-

nehmen zudem auf das praxisintegrierte Studium und bietet in Kooperation

mit der FH Bielefeld am Campus Gütersloh die Studiengänge Mechatronik/

Automatisierung, Wirtschaftsingenieurwesen, Digitale Technologien, Product-

Service Engineering und Digitale Logistik an. Das Modell des praxisintegrierten

Ingenieursstudiums hat sich für Beckhoff bewährt: Aktuell sind 89 Studierende

im Unternehmen beschäftigt. Bislang haben 129 junge Menschen ihr Studium

erfolgreich abgeschlossen und arbeiten in unterschiedlichen Abteilungen des

Unternehmens. Um der Nachfrage nach einer weiteren Qualifizierung im An-

schluss an das Bachelorstudium gerecht zu werden, unterstützt Beckhoff darü-

ber hinaus die berufsbegleitenden Masterstudiengänge Angewandte Automati-

sierung und Wirtschaftsingenieurwesen der FH Bielefeld am Campus Gütersloh.

Weltumsatz 2018:

916 Mio. Euro

(+13 %)

weltweit 4.300 Mitarbeiter

(+10 %)

konsequenter Ausbau

der Technologieentwicklung

frei beweglichen Produktträgern (Movern), die über Planarkacheln schweben.

Die dynamische und flexible Positionierbarkeit der Mover − in Verbindung mit

der berührungslosen, also verschleiß- und abriebfreien Bewegung − bedeutet

eine Revolution beispielsweise für die Verpackungs- und die Montagetechnik.

Die Idee des ‚fliegenden Teppichs‘ wird zur Wirklichkeit.“

Hans Beckhoff ergänzt: „Eine weitere Innovation können wir im Bereich der

Datenkommunikation vermelden. Die von Beckhoff erfundene EtherCAT-

Kommunikation hat sich aufgrund ihrer hohen Stabilität und Leistungsfä-

higkeit bereits seit vielen Jahren als weltweiter Kommunikationsstandard

etabliert. Nun war die Zeit reif für einen nächsten Schritt: EtherCAT G nutzt

die 1-GBit/s-Übertragungsrate des Standard-Ethernet, EtherCAT G10 sogar

die 10-GBit/s-Übertragungsrate. Mit EtherCAT G und G10 erreichen wir somit

neue Performance-Level, die unsere Kunden dabei unterstützen, die besten und

performantesten Maschinen der Welt zu bauen!“

Ein Technologiebereich mit immensem Innovationspotenzial für die Fertigungs-

industrie ist die Künstliche Intelligenz – und hier insbesondere das Machine

Learning. Dies hat auch die Hannover Messe 2019 mit der Wahl ihres Leitthemas

unterstrichen: Integrated Industry – Industrial Intelligence. „Beckhoff hat die

konkreten Vorteile des maschinellen Lernens anhand exemplarischer Applikati-

onsszenarien auf der Messe direkt erlebbar gemacht“, so Hans Beckhoff. Zudem

wurde mit TwinCAT Machine Learning eine nahtlos in die Steuerungstechnik

integrierte, echtzeitfähige Lösung für maschinelles Lernen vorgestellt. Mit ihr

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Automatisierungskompetenz auf über 5.500 m2 FlächeDer Erfolg von Beckhoff in China spiegelt sich seit Anfang 2019 in einem neuen modernen Headquarter wider. Feierlich eingeweiht wurde der insgesamt 4.045 m2 Nutzfläche umfassende Firmensitz am 24. Januar, also kurz vor dem chinesi-schen Mond-Neujahr. Darüber hinaus wurden in der Nähe des Hauptgebäudes ein Lager- und Logistikzentrum mit einer Gesamtfläche von 1.100 m2 sowie ein 400 m2 großes Servicezentrum eingerichtet.

Beckhoff China eröffnet neues Headquarter in Shanghai

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PC-Control 02 | 2019 news

Eröffneten feierlich das neue Headquarter in Shanghai (v.l.n.r.): Xingkai

Ma, Noki Tani, Geschäftsführer von Shanghai ASK Construction & Deco-

ration Engineering Co. Ltd., Chen Jun, Vorsitzender der Shanghai Shibei

Hi-Tech Co. Ltd., sowie Frederike Beckhoff, Liqiang Liang und Kai Ristau

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Die neue und deutlich größere Zentrale von Beckhoff China wurde durch

Liqiang Liang, Geschäftsführer Beckhoff China, Operations Director Xingkai Ma

sowie von Vertretern des Shibei Wisdom Parks und des durchführenden Bau-

unternehmens eröffnet. Aus der Verler Unternehmenszentrale waren Frederike

Beckhoff, Assistentin der Geschäftsleitung, und Kai Ristau, Leiter International

Sales and Business Development, vor Ort mit dabei. Einen Eindruck des reprä-

sentativen Gebäudes erhielten zudem die über 260 Mitarbeiter von Beckhoff

China, die in insgesamt 26 lokalen Niederlassungen aktiv sind.

Das neue, 5-stöckige Headquarter befindet sich im Shanghai Shibei Wisdom

Park im Bezirk Jing‘an, nur etwa 200 m von der bisherigen Zentrale entfernt.

Auf der 4.045 m2 großen Nutzfläche finden nicht nur die rund 100 Mitarbeiter

optimal ausgestattete Arbeitsplätze vor, sondern auch die Kunden profitieren

davon. So informiert ein moderner Showroom in der ersten Gebäudeetage auf

rund 500 m2 umfassend und mit modernster Multimedia-Unterstützung über

das breite Spektrum der PC-basierten Steuerungs- und Antriebstechnik von

Beckhoff. Konkrete Praxisinformationen zu allen relevanten Themen können

sich die Anwender zusätzlich in den mit neuester Technik ausgestatteten Schu-

lungsräumen auf der zweiten Etage vermitteln lassen. Das 400 m2 umfassende

Level-1-Servicecenter sowie das auf 1.100 m2 vergrößerte und modernisierte

Lager- und Logistikzentrum – jeweils mit über zehn Mitarbeitern – ermöglichen

eine noch effizientere Serviceunterstützung bzw. weiter verkürzte Lieferzeiten.

Das Logistik-Team von Beckhoff

China im neuen Lager

Das neue Headquarter von Beckhoff China bietet mit über 4.000 m2 Nutzfläche und

technisch optimal ausgestattet alle Möglichkeiten, das bisherige Wachstum von

Beckhoff China – sowohl beim Umsatz als auch hinsichtlich der Mitarbeiterzahl –

erfolgreich weiterzuführen.

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Optimal gerüstet für die Zukunft

Das neue Headquarter, Lager- und Logistikzentrum sowie Servicezentrum

bilden – so Geschäftsführer Liqiang Liang – den Grundstein für die weitere

erfolgreiche Entwicklung von Beckhoff China. Zudem seien die Voraussetzun-

gen geschaffen worden, um das Niveau und die Effizienz des Kundendienstes

nochmals zu verbessern. Neben den bisher besonders fokussierten Märkten,

wie z. B. Windenergie sowie OEMs in der Metallverarbeitung, Photovoltaik,

Halbleiter- und Elektronikfertigung, wolle man sich verstärkt auch auf strate-

gisch aufstrebende Industrien konzentrieren. Hierzu zählen u. a. Industrierobo-

tik, intelligente Logistik und Elektromobilität. Weitere Zukunftsthemen, die sich

ideal mit PC-based Control abdecken lassen, seien Big Data, Cloud Computing,

künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen sowie 5G und kollaborative

Fertigung.

Die neuen Büroräume bieten den Mitarbeitern ein hochwertiges

und komfortables Arbeitsumfeld.

In nur fünf Monaten von den Rohbauarbeiten

bis zum Umzug ist u. a. ein moderner, 500 m2

großer Showroom entstanden.

weitere Infos unter:www.beckhoff.com.cn

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Konkret umsetzen wird man dies mit einem Open Industry 4.0 Framework, das auf

existierende Standards wie z. B. I/O Link, OPC UA und RAMI aufsetzen wird.

Digitale Transformation ganzheitlich betrachten

Ziel ist ein offenes, standardbasiertes und kompatibles Angebot für die Gesamt-

strecke vom Objekt in der Werkhalle bis hin zum Service. Anwender sollen dabei

die Auswahl aus einem Baukasten modularer, kompatibler und skalierbarer Lö-

sungs- und Dienstleistungskomponenten haben. Ein offenes Framework soll hierbei

sicherstellen, dass der gesamte Lifecycle von Produktions- und Logistikanlagen zur

Verknüpfung aller Geschäftsprozesse eines Unternehmens, wie z. B. Fertigungs-

steuerung, Lagermanagement und Instandhaltung, sowie die über Unternehmens-

grenzen hinausgehende Zusammenarbeit mit Partnern, abgebildet werden kann.

Das geplante Framework besteht aus vier Bausteinen:

– Der Baustein „Device Connectivity“ stellt die Verbindung zu den Maschinen

und Sensoren her.

– Die „Edge“ ist der zentrale Knoten für alle wichtigen und lokal notwendigen

Funktionen in der Fabrik.

– Die „Operator Cloud“ als dritter Baustein ist der zentrale Knoten im Unter-

nehmen des Anwenders, der alle unternehmenszentrischen Funktionen und

Applikationen unterstützt.

– „Cloud Central“ schließlich hostet eine Ontologie für den bi-direktionalen

Austausch von Daten und Informationen über Geräte, Systeme, Produktions-

anlagen und Unternehmensgrenzen hinweg.

Die ersten Proof-of-Concepts wurden bereits im Jahr 2018 abgeschlossen, weitere

sind in Arbeit. Seit der Vorstellung steigt die Anzahl interessierter Firmen aus den

genannten Industrien kontinuierlich an. Die Gründungsmitglieder bereiten eine

erste Leistungsschau für die zweite Hälfte des Jahres 2019 vor.

Gründungsmitglieder dieser Allianz für Industrie 4.0 sind Beckhoff, Endress+Hauser,

Hilscher, ifm, KUKA, Multivac und SAP. Allerdings steht die Gruppierung grund-

sätzlich jedem Unternehmen offen, sodass auch weitere Partner – wie aktuell

bereits Balluff, Gebhardt, Pepperl+Fuchs, Schmidtsche Schack, Samson und WIKA

– beitreten können. Die Mitglieder der Open Industry 4.0 Alliance haben sich ein

ganzheitlich ausgerichtetes Ziel vorgenommen: die Schaffung eines standardisier-

ten und offenen Ökosystems für den Betrieb von hochautomatisierten Fabriken und

Anlagen unter Einbindung von Logistik und Services. Damit sollen proprietäre Insel-

lösungen überwunden und der digitalen Transformation der Manufacturing- und

Prozessindustrie sowie in der Logistik ein entscheidender Schub gegeben werden.

Auf der Hannover Messe 2019 haben führende europäische Unternehmen aus den Bereichen Maschinenbau, Industrial Automation und Software – darunter auch Beckhoff – mit ei-ner Kooperationsvereinbarung die Gründung der Open Indus-try 4.0 Alliance bekanntgegeben. Ihr Ziel ist ein Framework als offener und interoperabler Ansatz für Industrie-4.0-Lösungen, der bis hin zu entsprechenden Dienstleitungen reicht.

Europäische Anbieter gründen die Open Industry 4.0 Alliance

Mit offenem Ökosystem einfacher zur digitalen Transformation der Industrie


Vertreter der Gründungsunternehmen erläuterten auf einer Pressekonferenz während der Hannover Messe 2019 die Ziele der Open Industry 4.0 Alliance (v.l.n.r.): Dr. Thomas May

(Board Member, ifm-Unternehmensgruppe), Dr. Rolf Birkhofer (Managing Director, Endress+Hauser), Reinhold Stammeier (Chief Digital Officer, KUKA), Dr. Marius Grathwohl (Head

of Digitalization, Multivac), Hala Zeine (President Digital Supply Chain, SAP), Gerd Hoppe (Corporate Management, Beckhoff Automation), Hans-Jürgen Hilscher (CEO, Hilscher).

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weitere Infos unter:www.openindustry4.com

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IoT, Analytics, Machine Learning

Geräten und Steuerungen in der Fertigungshalle wird dabei viel Projektarbeit

generiert. Hier muss man gemeinschaftlich den Schritt hin zu einem modernen

Asset Management während des laufenden Betriebs gehen, und zwar mit

kompatiblen Lösungen von möglichst vielen Topanbietern am Markt, in inte-

grierender und offener Weise.

Was bedeutet das ganz konkret für den Anwender?

Gerd Hoppe: Die industrielle Fertigung ebenso wie die Prozess- oder Logistik-

industrie leben heute in einer extrem vielfältigen Welt. Dementsprechend zahl-

reich sind die Lieferanten, die Produkte und Lösungen in die Fabriken bzw. Pro-

duktionsumgebungen liefern. Für die Betreiber ist es daher äußerst schwierig,

relevante Maschinen- und Prozessdaten zusammenzuführen. Aber der Nutzen

von Industrie 4.0 entsteht ja gerade durch das Sammeln sehr vieler Daten und

auch durch das Zusammenführen dieser Informationen auf eine sehr komplexe

und vielfältige Art und Weise. Und genau dieser Datenaustausch lässt sich mit

einer gemeinsamen Lösung vieler Anbieter mit unterschiedlichsten Technologien

deutlich vereinfachen. Nur so kann dem echten Nutzen von Industrie 4.0 zum

Durchbruch verholfen werden. Zudem werden zukünftig sicher auch völlig neue

Services, Produkte und Kundennutzen entstehen, an die wir heute noch nicht

einmal denken.

Was sind die Gründe für das Engagement in der neuen Open Indus-

try 4.0 Alliance? Und welchen konkreten Nutzen soll für die Anwen-

derunternehmen erreicht werden? Diese Fragen beantwortet Gerd

Hoppe, Corporate Management bei Beckhoff Automation.

Warum hat sich Beckhoff an der Gründung der Open Industry 4.0

Alliance beteiligt?

Gerd Hoppe: Beckhoff hat mit PC-based Control schon immer den Fokus

auf eine offene Steuerungstechnik gelegt. Daher begrüßen wir auch mit Blick

auf Industrie 4.0 die Initiative der Allianz zur Definition und Verbreitung einer

offenen Applikationsinfrastruktur für Betreiber von Cloud-Technologien im In-

vestitionsgütersektor. Für die Prozessindustrie, Produktionstechnik und Logistik

ermöglicht sie eine erhebliche Erleichterung über den gesamten Lebenszyklus

von Systemen und Anlagen.

Wie unterscheidet sich die Open Industry 4.0 Alliance zu bestehen-

den Netzwerken wie der Plattform Industrie 4.0?

Gerd Hoppe: Die Allianz möchte ein Angebot in Form eines offenen Frameworks

schaffen, um Betreibern, Kunden und Lieferanten für komplexe Produktions- und

Logistikanlagen das Aufsetzen von digitalen Mehrwertdiensten zu erleichtern.

Sie versteht sich nicht als Konkurrenz zu Standardisierungs-Organisationen und

will Interoperability für Applikationen über Anbieter- und Betreiberdomänen

hinweg auch für die bestehenden Cloud-Dienste oder -Lösungen aufbauen.

Besteht bei den Kunden bereits ein entsprechender Bedarf?

Gerd Hoppe: Da wir sehr eng mit unseren Kunden zusammenarbeiten, haben

wir klar erkannt, dass die Implementierung von Industrie 4.0 heute noch sehr

schwierig ist. Denn aufgrund inkompatibler Lösungen mit vielen Maschinen,

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„Eine gemeinsame Lösung verhilft Industrie 4.0 zum Durchbruch“

Gerd Hoppe


12|Messerückblick 2019

Hannover Messe

Weitere Infos: www.beckhoff.de/automotive-testing Messe-TV: www.beckhoff.de/lignaAutomotive Testing Expo Ligna

Messe-TV: www.beckhoff.de/hannovermesse

Auf der Hannover Messe 2019 demonstrierte

Beckhoff, welchen Beitrag die PC- und EtherCAT-

basierte Steuerungstechnik zur Realisierung intel-

ligenter Automatisierungskonzepte leistet. In fünf

Technologieforen wurden aktuelle Innovationen

und Revolutionen vorgestellt: vom Transportsys-

tem XPlanar mit freischwebenden Movern über

EtherCAT G mit 1-GBit/s-Übertragungsrate bis zur

neuen Kleinsteuerung CX7000 mit optimiertem

Preis-Leistungs-Verhältnis. Die Vorteile des ma-

schinellen Lernens wurden anhand exemplarischer

Applikationsszenarien erlebbar.


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ML-Algorithmen direkt in der Echtzeitumgebung nutzbar

Die Inferenz, d. h. die Ausführung eines trainierten ML-Modells, ist als TwinCAT-

TcCOM-Objekt direkt in Echtzeit möglich, und zwar bei kleinen Netzen mit

einer Reaktionszeit des Systems von unter 100 µs (TwinCAT-Zykluszeit 50 µs).

Aufrufbar sind die Modelle sowohl über die PLC, C/C++-TcCOM-Interfaces als

auch über eine zyklische Task.

Durch die nahtlose Integration in die Steuerungstechnik steht die Multicore-

Unterstützung von TwinCAT auch für das Maschinelle Lernen offen. So kann

aus unterschiedlichen Task-Kontexten auf die jeweilige TwinCAT 3 Inference

Engine zugegriffen werden, ohne dass sich dies gegenseitig begrenzend aus-

wirkt. Weiterhin ist der volle Zugriff auf alle Feldbusschnittstellen und Daten in

TwinCAT gegeben. Damit lässt sich für die ML-Lösung einerseits eine immense

Datenfülle z. B. für die komplexe Sensordatenfusion (Datenverknüpfung) nutzen.

Andererseits stehen echtzeitfähige Schnittstellen zu Aktoren u. a. für Optimal

Control zur Verfügung.

Grundidee des Maschinellen Lernens ist, Lösungen für bestimmte Aufgaben

nicht mehr durch klassisches Engineering zu erarbeiten und in einen Algo-

rithmus zu überführen. Vielmehr soll der gewünschte Algorithmus anhand

von beispielhaften Prozessdaten erlernt werden. Auf diese Weise lassen sich

leistungsfähige Modelle trainieren und damit bessere bzw. performantere

Lösungen erzielen. Für die Automatisierungstechnik erschließt dies neue Mög-

lichkeiten und Optimierungspotenziale beispielsweise in den Bereichen prädik-

tive Wartung und Prozesssteuerung, Anomaliedetektion, kollaborative Roboter,

automatisierte Qualitätskontrolle und Maschinenoptimierung.

Das jeweilige Modell wird innerhalb eines der gängigen ML-Frameworks, wie

z. B. MATLAB® oder TensorFlow, trainiert und anschließend über das standardi-

sierte Austauschformat ONNX (Open Neural Network Exchange) zur Beschrei-

bung von trainierten Modellen in die TwinCAT-Runtime importiert. Diese bietet

dafür folgende neue Functions:

– TwinCAT 3 Machine Learning Inference Engine: für klassische ML-Algo-

rithmen wie Support Vector Machine und Principal Component Analysis

– TwinCAT 3 Neural Network Inference Engine: für Neuronale Netze wie

Multilayer Perceptrons und Convolutional Neural Networks

PC-Control 02 | 2019 products

Machine Learning nahtlos, offen und echtzeitfähig in die Steuerungstechnik integriertBeckhoff bietet eine in TwinCAT 3 nahtlos integrierte Lösung für Maschinelles Lernen (ML). Dabei sind die von PC-based Control gewohnten Vorteile der Systemoffenheit durch die Nutzung etablierter Standards auch für ML-Anwendungen gegeben. Zudem wird die ML-Inferenz in Echtzeit realisiert, sodass sich die TwinCAT-Lösung z. B. auch für den anspruchsvollen Motion-Bereich eignet. Auf diese Weise erhält der Maschinenbauer die optimale Grundlage zur Steigerung der Maschinenperformance, z. B. durch Prescrip-tive Maintenance, Selbstoptimierung von Prozessabläufen oder eigenständige Erkennung von Prozessanomalien.

TwinCAT 3: Maschinelles Lernen für alle Bereiche der Automatisierung

Mit TwinCAT 3 stehen dem Automatisierer die neuen

Möglichkeiten von Machine und Deep Learning in

seiner gewohnten Steuerungswelt zur Verfügung.

weitere Infos unter:

www.beckhoff.de/machine-learning

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Mit der Technologieerweiterung EtherCAT G erreicht EtherCAT das nächste Performance-Level, indem es für besonders datenintensive Anwendungen auf Gigabit-Ethernet aufsetzen kann. Dabei ist die Kompatibilität zum weltweit etablierten, 100 MBit/s nutzenden Standard-EtherCAT ebenso gewährleistet wie die gewohnt einfache Handhabung. In Verbindung mit dem Branch-Konzept für EtherCAT G ist zudem der effiziente Betrieb paralleler Netzwerksegmente möglich.

EtherCAT: Telegrammverarbeitung im Durchlauf mit 100 MBit/s, 1 GBit/s bzw. 10 GBit/s

EtherCAT G: Ultimative I/O-Performance für Hochleistungsmaschinen

products PC-Control 02 | 2019

EtherCAT G hebt die EtherCAT-Technologie

auf das nächste Performance-Level und bleibt

dabei gewohnt einfach zu handhaben sowie

kompatibel zu Standard-EtherCAT.

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EtherCAT G nutzt die 1-GBit/s-Übertragungsrate des Standard-Ethernet; die

als Technologiestudie vorgestellte Variante EtherCAT G10 sogar die 10-GBit/s-

Übertragungsrate. Die erhebliche Steigerung der Übertragungsrate gegenüber

der bisher von EtherCAT gewohnten 100-MBit/s-Basis wirkt sich wesentlich

auf den erreichbaren Datendurchsatz aus. Mithilfe des neu eingeführten

Branch-Konzepts ermöglicht EtherCAT G (1 GBit/s) je nach Applikation einen

Performancezuwachs um den Faktor 2 bis 7, bezogen auf die erreichbaren

Kommunikationszeiten bei bis zu 10-facher Bandbreite. Bei EtherCAT G10 steht

sogar eine bis zu 100-fache Bandbreite zur Verfügung.

EtherCAT G als kompatible Standard-Ergänzung

Mit EtherCAT G lässt sich das bisherige Erfolgsprinzip unverändert mit den heute

technologisch verfügbaren hohen Ethernet-Datenübertragungsraten nutzen

– unter Beibehaltung des EtherCAT-Protokolls. So durchläuft das vom EtherCAT-

Master ausgesandte Telegramm nach wie vor alle Netzwerkteilnehmer. Jeder

EtherCAT-Slave liest die an ihn adressierten Ausgangsdaten „on the fly“ und legt

seine Eingangsdaten in den weitergeleiteten Frame, jetzt allerdings mit 1- bzw.

10-GBit/s-Übertragungsrate. Der letzte Teilnehmer eines Segments (oder Ab-

zweigs) erkennt einen unbenutzten Port und sendet das Telegramm zum Master

zurück. Hierbei wird die Full-Duplex-Eigenschaft der Ethernet-Physik ausgenutzt.


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Das aktuelle EtherCAT-G-Produktportfolio umfasst den Koppler EK1400,

die Branch-Controller CU1403 und CU1418 mit drei bzw. acht Ports,

den EtherCAT-G-Abzweig CU1423 sowie für Entwickler die EtherCAT-G-

und -G10-Briefmarke FB1400 bzw. FB1450 (v.l.n.r.).

EtherCAT-G-Slaves können somit ohne weiteres an einem vorhandenen EtherCAT-

Master betrieben werden, insofern dieser über den besagten GBit/s-Port verfügt.

Allerdings sind einige spezielle Protokollerweiterungen für EtherCAT G in der

Vorbereitung, die eine noch performantere Nutzung erlauben werden. Die hierzu

notwendigen Erweiterungen auf der Master-Seite werden aber nicht zwingend

für den Betrieb des Netzwerks erforderlich sein.

Branch-Konzept für gemischten Betrieb bei maximaler Effizienz

EtherCAT und EtherCAT G können in einem Netzwerk betrieben werden, d. h.

EtherCAT-G-Slaves funktionieren ebenso im 100-MBit/s-EtherCAT-Netzwerk

wie umgekehrt. In einem solchen gemischten Netzwerk schalten allerdings

alle EtherCAT-G-Geräte in den 100-MBit/s-Modus. Um dies zu verhindern,

ermöglicht das neue Branch-Konzept EtherCAT-Abzweige, mit denen sich

durch entsprechende Geschwindigkeitsumsetzungen ein paralleler Betrieb von

100-MBit/s-Segmenten in einem 1- oder 10-GBit/s-Netzwerk realisieren lässt.

So kann z. B. mit dem neuen EtherCAT-G-Koppler EK1400 ein Branch (Abzweig)

von einem EtherCAT-G-Segment auf einem 100-MBit/s-Netzwerk realisiert und

damit das gesamte, extrem breite Spektrum an Standard-EtherCAT-Klemmen in

das EtherCAT-G-Netzwerk eingebunden werden. Die 1-GBit/s-Geschwindigkeit

des EtherCAT-G-Kommunikationsstrangs bleibt dabei erhalten.

Auch alle weiteren EtherCAT-Eigenschaften bleiben vollständig erhalten: Geräte

mit drei oder vier Ports (Junctions) ermöglichen äußerst flexible und damit op-

timal auf die jeweilige Maschinenarchitektur anpassbare Topologien. Optionale

Maschinenmodule können per Hot Connect je nach Bedarf an- oder abgesteckt

werden. Eine netzwerkweite umfassende Diagnosefunktionalität hilft gewohnt

effizient, die Stillstandzeiten der Maschine oder Anlage zu miniminieren und

somit deren Verfügbarkeit zu erhöhen. Das integrierte Konzept der verteilten

Uhren (Distributed Clocks) steht ebenfalls weiterhin zur Verfügung und er-

möglicht Synchronisierungsgenauigkeiten unterhalb von 100 ns zwischen den

Teilnehmern. Selbstverständlich ist die Konformität zum Ethernet-Standard

IEEE 802.3 gewährleistet.

Einfacher Einstieg in EtherCAT-G-Nutzung

Die EtherCAT-Kommunikation kennzeichnet neben der hohen Performance seit

jeher eine einfache Handhabbarkeit. Dies gilt ebenso für EtherCAT G. Nicht

nur das Protokoll, sondern auch die zugrunde liegenden Mechanismen und die

Konfiguration bleiben gleich. Lediglich die für den physikalischen Zugriff auf

die Kommunikationsleitung notwendigen Bausteine sind durch entsprechende

GBit/s-Varianten ersetzt worden. Der Master benötigt also keine neue Software,

sondern nur einen – heute meist ohnehin vorhandenen – GBit/s-Port. Die bisher

gewohnten Leitungen lassen sich ebenfalls weiterverwenden: Cat.5e-Kabel für

EtherCAT G bzw. Cat.6-Kabel für EtherCAT G10.

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Das EtherCAT-G-Branch-Konzept bietet darüber hinaus noch einen weiteren ent-

scheidenden Effizienzvorteil: minimierte Durchlaufverzögerungszeiten. Hierfür

sind die Multi-Port-Branch-Controller CU14xx konzipiert, über die sich mehrere

EtherCAT- und EtherCAT-G-Segmente anbinden lassen. Die einzelnen Abzweige

werden mit einem eigenen Telegramm vom Master adressiert und können da-

durch zeitlich parallel verarbeitet werden. Dies ermöglicht deutlich reduzierte

Signallaufzeiten und damit auch verkürzte Kommunikations- und Zykluszeiten.

Denn das Telegramm eines Segments läuft direkt vom Branch-Controller zum

Master zurück und nicht noch durch alle anderen angeschlossenen Segmente.

Der parallele Betrieb von Netzwerksegmenten ergibt in den meisten Anwen-

dungen einen deutlich höheren Performancezuwachs als die reine Erhöhung der

Übertragungsbandbreite.

Offenlegung und Verfügbarkeit

In den kommenden Monaten wird die EtherCAT-G-Briefmarke FB1400 für das

EtherCAT-Evaluation-Board EL9820 verfügbar sein. Die FB1400 wird ein FPGA

mit einer festen Konfiguration als EtherCAT-G-Slave-Controller (ESC) haben. Bei

Bedarf kann der Kunde dann später mit dem geplanten IP-Core für EtherCAT G

auch eigene ESC-Konfigurationen erstellen und nutzen. Dies gibt den EtherCAT-

Anwendern sowie den Master- und Slave-Herstellern die Möglichkeit, die neue

Technologie zu evaluieren. Für die zweite Jahreshälfte 2019 ist die Verfügbarkeit

des EtherCAT-G-Buskopplers EK1400 geplant. Dieser besitzt Branch-Controller-

Funktionalität und ermöglicht die direkte Anschaltung aller Beckhoff-EtherCAT-

Klemmen sowie aller anderen EtherCAT-Produkte in EtherCAT-G-Netzwerken.

Weitere Produkte, wie z. B. 3- und 8-fach-Branch-Controller (CU1403, CU1418),

EtherCAT-G-Abzweig (CU1423), EtherCAT-G10-Branch-Controller (CU1468) und

EtherCAT-G10-Briefmarke (FB1450), werden folgen.

Eine Offenlegung und Einbringung von EtherCAT G/G10 in die EtherCAT Techno-

logy Group (ETG) ist für Herbst dieses Jahres geplant. Wie schon bei EtherCAT

vor mehr als 15 Jahren sollen alle ETG-Mitglieder auch die Erweiterung nutzen

und davon profitieren können.

Anwendungsbereiche und Performancebeispiel

Für die meisten heutigen Applikationen reicht die hohe Performance von

Standard-EtherCAT vollkommen aus. Die EtherCAT-G-Kommunikation wurde

dementsprechend entwickelt mit Blick auf extrem große Applikationen mit

vielen Teilnehmern sowie die vermehrte Einbindung besonders datenintensiver

Geräte wie z. B. Vision-Kameras, komplexe Motion-Systeme oder Messtechnik-

Komponenten mit hohen Sampleraten. So benötigen Machine Vision, Condition

Monitoring oder auch die innovativen Transportsysteme XTS und XPlanar für je-

den Teilnehmer mehrere hundert Byte Prozessdaten je Zyklus. In Verbindung mit

kurzen Zykluszeiten von unter einer Millisekunde sind hier die mit EtherCAT G

gegebenen hohen Übertragungsbandbreiten gefordert.

17|

18|


Segment #1

Segment #2

Segment #4

Segment #5

Segment #3

B

B

S

S

B

B

EtherCAT EtherCAT G EtherCAT G10 Branch Controller EtherCAT Slave B S

100 MBit/s

100 MBit/s100 MBit/s

100 MBit/s

100 MBit/s

1 GBit/s

1 GBit/s

1 GBit/s

10 GBit/s

10 GBit/s

10

10

10

Master

B

Mit dem Branch-Konzept lassen sich EtherCAT-, EtherCAT-G- und EtherCAT-G10-Segmente auch

gemischt betreiben, was eine maximal effiziente Kommunikation innerhalb des Gesamtsystems ergibt.

18|

19|

EtherCAT mit durchgängigen Eigenschaften


EtherCAT EtherCAT G EtherCAT G10 Branch Controller EtherCAT Slave

Die erste konkrete EtherCAT-G-Applikation ist das auf der SPS IPC Drives 2018

erstmals gezeigte Transportsystem XPlanar. Dieses Planarmotorsystem ermög-

licht es, passive Mover schwebend in sechs Freiheitsgraden zu bewegen und

hochgenau zu positionieren. Aufgrund der dafür notwendigen permanenten

Positionserfassung fallen extrem große, innerhalb weniger Mikrosekunden

zu übertragende Datenmengen an. Dies wäre ohne das hochperformante

EtherCAT G kaum zu realisieren gewesen.

Welchen Performancezuwachs bzw. welche Zeitersparnis sich bei der Daten-

übertragung mit EtherCAT G und dem Branch-Konzept erreichen lässt, verdeut-

lichen folgende zwei Rechenbeispiele:

Verkürzung der Kommunikationszeiten: 128 Servoachsen in 34 μs

– Als Ausgangsapplikation wurde ein großes Maschinennetzwerk mit 128

Servoachsen gewählt.

– Bei einer ‚Standard-Datenbreite‘ von 8 Byte In und Out pro Teilnehmer

ergeben sich in diesem Fall insgesamt 1.024 Byte In bzw. Out pro Zyklus.

Bei einer klassischen EtherCAT-Kommunikation durch alle Teilnehmer sowie

unter Berücksichtigung von Hardware-Durchlaufverzögerung und Tele-

grammlänge ergibt sich eine reine Kommunikationszeit von 237 μs.

– Werden die Standard-EtherCAT-Geräte nun durch EtherCAT-G-Geräte

ersetzt, lässt sich die Kommunikationszeit allein aufgrund der durch die

höhere Übertragungsrate verkürzten Frame-Länge auf 150 μs reduzieren.

– Nutzt man zusätzlich das Branch-Konzept und teilt das gesamte Netzwerk

in acht EtherCAT-G-Segmente mit jeweils 16 Servoantrieben auf, ist sogar

eine Kommunikationszeit von nur noch 34 μs erreichbar – also eine Redu-

zierung um den Faktor 7.

Nutzung des Bandbreitenvorteils: 200 Analogeingänge mit 100 kSamples/s

– Hier wurde eine existierende Applikation aus der Messtechnik, dem

Condition Monitoring gewählt, bei der ein 10 km langes Transportband

überwacht wird.

– Die Applikation besteht aus 200 Analogkanälen (±10 V) mit 100.000

Samples/s (10 μs Messintervall) pro Kanal, die mit einer Zykluszeit von

1 ms abgetastet werden müssen.

– Die heutige Lösungsmöglichkeit besteht aus vier eigenständigen

100-MBit/s-EtherCAT-Netzen mit jeweils 26 zweikanaligen analogen Ein-

gangsklemmen mit Oversampling (EL3702). In jedem EtherCAT-Netz wer-

den acht Telegramme mit je 1313 Byte benötigt, woraus sich eine benötigte

Bandbreite von 322 MBit/s ergibt. Somit werden die vier Netze jeweils mit

88 % der verfügbaren Bandbreite belegt.

– Ersetzt man die vier EtherCAT-Netze durch ein EtherCAT-G-Netz und die

Buskoppler EK1100 durch EtherCAT-G-Buskoppler EK1400 (Branch-Control-

ler), können weiterhin die Standard-EtherCAT-Klemmen genutzt werden. Bei

gleicher Zykluszeit (1 ms) ergibt sich jetzt jedoch eine Bandbreitennutzung

von 350 MBit/s in nur einem EtherCAT-G-Netzwerk. Die noch verfügbare

Bandbreite von 650 MBit/s ermöglicht eine Erweiterung der Kanäle und

noch höhere analoge Sampleraten.

– Weitere Kostenvorteile sind die extrem reduzierte Verkabelung (ein Netz

anstelle von vier Netzen) und die Reduzierung der benötigten Ports im

Master von vier auf einen.

– Echtzeit-Ethernet bis zur I/O-Ebene

– flexible Topologie

– hervorragende Diagnose

– Synchronisiergenauigkeit besser 100 ns

– einfachste Parametrierung bzw. Konfiguration

– geringe Systemkosten

– maximale Performance

– Functional Safety integrierbar

– IEEE-802.3-konform

Dr. Guido Beckmann,

Senior Management Control

System Architecture &

International Key Account

Thomas Rettig,

Senior Management Control

System and Communication

Architecture

weitere Infos unter:www.beckhoff.de/ethercatg

20|

Erst das durchgängige Arbeiten des

SPS-Programmierers in einem Tool –

für Steuerungs-, Motion-,

Messtechnik- und Vision-

Funktionalität – ermöglicht

ein wirklich effizientes

Engineering.

products PC-Control 02 | 201920|

TwinCAT Vision: Echtzeit-Lösung im SPS-Umfeld programmieren

Bildverarbeitung vollständig in die Steuerung integriertDie industrielle Bildverarbeitung war bislang in der Regel getrennt von der klassischen Steuerungstechnik angesiedelt. Spezialisten haben mit speziellen Werkzeugen in speziellen Programmiersprachen die Bildverarbeitung meist auf einem eigenen PC oder in einer intelligenten Kamera gelöst. Durch diese Art der Lösung entsteht ein hoher Engineering- und Supportaufwand und eine zeitliche Synchronisation von ‚normaler‘ Steuerungstechnik und Bildverarbeitung ist nahezu un-möglich. Beckhoff geht daher einen völlig anderen Weg: Vision ist komplett integriert – im Engineering und in der Runtime.

21|

Beckhoff verfolgt auch bei der Bildverarbeitung den Weg, die Intelligenz im

leistungsstarken Industrie-PC zu konzentrieren. Damit ist die Kamera vor Ort

ohne eigene Intelligenz und somit kostengünstig. Die Lösung im Steuerungs-PC

in Software ist zudem sehr flexibel und nur durch die Rechenleistung des IPC

begrenzt. Hier stehen sämtliche Bilddaten und auch Zwischenergebnisse für ein

HMI oder für das Speichern von Bildern zur weiteren Analyse zur Verfügung, im

Gegensatz zu einer Lösung mit intelligenten Kameras.

Effizientes Engineering von Bildverarbeitung

TwinCAT 3 nutzt für das Engineering der Automatisierungsoftware – für PLC,

C++, Motion, Safety und jetzt auch Vision – das Microsoft Visual Studio®.

Damit steht dem Automatisierer das gleiche Werkzeug zur Verfügung, das auch

der Programmierer für die Standard-IT-Applikationen einsetzt. Ein wesentlicher

Vorteil ist die weltweite Bekanntheit und die Akzeptanz dieses Werkzeugs. Aber

auch die Schnittstellen zu Source Code Control, Datenbanken und Testwerkzeu-

gen können direkt genutzt werden. Zudem lassen sich die Konfigurationen für

die diversen von TwinCAT unterstützten Feldbusse sowie mit TwinSAFE auch die

Konfiguration und Programmierung von sicherheitstechnischen Applikationen

im gleichen Werkzeug durchführen. Motion Control mit NC PTP steht ebenso zur

Verfügung wie die Konfiguration und Programmierung von CNC-Applikationen.

Dementsprechend war die Entscheidung, auch Bildverarbeitung zu integrieren,

konsequent. Auf dem Markt verfügbare Lösungen haben immer eigene Kon-

figurations- und Programmieroberflächen. Bei TwinCAT Vision wird die Konfi-

guration, die Kalibrierung und die Programmierung komplett in Visual Studio®

durchgeführt. Der Anwender muss keine weiteren Werkzeuge oder spezielle

Programmiersprachen kennenlernen. Die Integration in das HTML5-basierte HMI

ist ebenfalls sichergestellt.

So einfach wie die Konfiguration eines I/O-Knotens wird jetzt in Visual Studio®

eine Kamera konfiguriert. Unterstützt werden hierbei alle Kameras die GigE

Vision als Bus und GenIcam als Konfigurationsstandard nutzen. Durch die Un-

terstützung dieses Standards sind auch Kameras mit speziellen Eigenschaften

leicht in das System zu integrieren. Mit einem einfachen Scan können alle an

einem Netzwerkadapter des IPC angeschlossenen Kameras gefunden werden.

Durch die Zuweisung der Kamera zur Beschreibungsdatei (GenIcam) stehen

sofort deren gesamte Parameter zur Verfügung. Es müssen weder manuell IP-

Adressen vergeben noch umfangreiche Listen mit Parametern erstellt werden.

Nach wenigen Augenblicken sind die Kameras einsatzbereit und die reale

Aufnahme kann in Visual Studio® eingeblendet werden. Alle Parameter lassen

sich dann manuell in der Engineeringphase oder im laufenden Betrieb durch

SPS-Funktionsbausteine einstellen.

Enthält die Bildverarbeitung auch eine Vermessung, sind die Kameras zu ka-

librieren. Hier werden die Pixelgrößen in metrische Größen umgerechnet. Zur

Kalibrierung können die typischen Schachbrettmuster oder Kreise verwendet

werden. Eine Kalibrierung mit dreidimensionalen Kalibriermustern ist ebenfalls

möglich. Vorteilhaft ist, dass nur ein einziges Bild für die Kalibrierung ausreicht.

Das bringt in einem Servicefall mit dem Austausch von Kamera und/oder Ob-

jektiv eine deutliche Erleichterung der Wiederinbetriebnahme und spart damit

auch Kosten.


Mit der LED-Ansteuerungsklemme EL2596 für die hochpräzise Beleuchtungssteuerung

bei Vision-Applikationen unterstützt Beckhoff die Integration der Bildverarbeitung in

die Steuerungstechnik mit einem ersten speziellen Hardwareprodukt.

22|


Jahren die Funktionalitäten Motion Control, Safety, Messtechnik usw. in die

Steuerungssoftware integriert wurden.

Die Vision-Programmierung startet in der SPS durch das einfache Hinzufügen

einer Bibliothek. Damit stehen Funktionen und Funktionsbausteine für die

Akquise eines Bildes, für die Aufbereitung und Filterung der Bilddaten sowie

für das Erkennen von Objekten zur Verfügung. Zudem können Objekte im Bild

vermessen werden. Speziell im Bereich Verpackungstechnik ist auch das Erken-

nen und Identifizieren von Codes notwendig, was ebenfalls über entsprechende

Bibliotheksfunktionen abgedeckt wird.

Um ein Bild in den IPC zu übertragen, muss zunächst die Aufnahme des Bildes

über die Kamera getriggert werden. Das Triggerereignis wird dazu meist digital

– beispielsweise mithilfe einer EtherCAT-Ausgangsklemme mit Distributed-

Clocks-Funktionalität – ausgelöst. Damit kann die Synchronisierung mit einer

Genauigkeit im Mikrosekundenbereich erfolgen. Ist das Bild im IPC gespeichert,

werden weitere Algorithmen zur Filterung angewendet. Um dabei beurteilen zu

können, ob die Filter tatsächlich korrekt arbeiten, lassen sich alle Zwischenschrit-

te als Bild in Visual Studio® darstellen oder im HMI anzeigen.

Nach der Vorbereitung des Rohbildes werden die eigentlichen Such- und Ana-

lysealgorithmen gestartet. Hier stehen derzeit mehr als 500 verschiedene Algo-

rithmen in verschiedenen Kategorien zur Verfügung. Innerhalb der SPS können

diese durch Online-Change-Parameter und/oder Code beliebig getauscht wer-

den, ohne die SPS anzuhalten. Dies ist ein großer Vorteil bei der Inbetriebnahme

im Vergleich zu den klassischen C++-basierten Lösungen.

Höchste Synchronität erreichbar

Die Bildverarbeitungsalgorithmen werden in der TwinCAT-Echtzeit ausgeführt.

Das hat den entscheidenden Vorteil, dass Vision-Algorithmen sowie SPS,

Motion Control und Messtechnik im gleichen Takt – d. h. synchron – arbeiten.

Eine Kommunikation von einer Nicht-Echtzeit-Applikation in die SPS/Motion/

Messtechnik-Echtzeit-Applikation ist nicht mehr nötig. Dadurch entfallen bisher

übliche Verzögerungen aufgrund von Kommunikation und Jitter.

Die Integration der Bildverarbeitung in die SPS hat den weiteren Vorteil, dass

der SPS-Programmierer das Ergebnis eines Bildverarbeitungsalgorithmus di-

rekt – wie einen analogen Sensor – verarbeiten kann. Als Beispielanweisung:

„Wenn das im Bild erkannte Objekt rund ist, schalte diesen digitalen Ausgang

auf TRUE.“ Zudem stehen dem Programmierer alle von der SPS bekannten

Debugging-Funktionen zur Verfügung. Zu jeder Zeit kann daher im Ablauf ein

Bild angezeigt werden – als klassisches Monitoring einer Variablen, hier des

Bildes. Wenn eine Bearbeitung des Bildes in mehreren Stufen erfolgt, kann in

jeder Verarbeitungsstufe das resultierende Bild direkt in Visual Studio® angezeigt

werden. Auf diese Weise lassen sich Algorithmen sehr schnell und komfortabel

testen. Parameter können online geändert und die Auswirkungen – wie z. B. die

Änderung einer Region-of-Interest – direkt beobachtet werden. Durch den für

SPS-Programmierer typischen Gebrauch des Online-Change sind selbst komplette

Algorithmen bei laufender SPS austauschbar. Damit kann die Bildverarbeitung

schnell in Betrieb genommen und optimiert werden.

Mit EtherCAT und den verteilten Uhren (Distributed Clocks) lassen sich auch die

externen Geräte einer Vision-Applikation synchronisieren. Die meisten Kameras

verfügen über einen digitalen Trigger-Eingang. Wird dieser durch einen digitalen

Ausgang einer EtherCAT-Klemme angesteuert, kann die Bildaufnahme hochge-

Die präzise Vermessung einer Bohrung ist eine von zahlreichen Anwendungen, bei

denen eine integrierte und hochgenau synchronisierte Vision-Lösung zur erhöhten

Produktivität und Qualität im Fertigungsprozess beiträgt.

Durch die in Echtzeit synchronisierten Automatisierungsanwendungen Motion,

Robotik und Vision – hier die Bildverarbeitung kombiniert mit dem linearen

Transportsystem XTS – erschließen sich deutliche Effizienzpotenziale für

Maschinenbau und Prozessabläufe.

SPS-Programmierer mit Vision-Know-how

Sobald die Kamera eingerichtet und kalibriert ist, kann mit der eigentlichen Pro-

grammierung begonnen werden. Als Programmiersprachen stehen mit der in die

Standard-Steuerungstechnik integrierten Lösung die gewohnten SPS-Program-

miersprachen zur Verfügung. Natürlich können auch C/C++ oder MATLAB®/

Simulink® genutzt werden. Das wird dazu führen, dass die SPS-Programmierer

zunehmend auch die Bildverarbeitung mit erledigen werden. Es sind in diesem

Fall weder Vision-Spezialisten noch spezielle Programmiersprachen erforderlich.

Somit wird sich nun auch die Bildverarbeitung zu einer selbstverständlichen

Funktion für die Automatisierung entwickeln, ähnlich wie in den vergangenen

23|


nau mit z. B. der Position eines Förderbandes abgeglichen werden. Ebenso lässt

sich die Beleuchtung zeitlich hochgenau ansteuern. Auch hier hilft die hohe

zeitliche Genauigkeit von EtherCAT. Die neue EtherCAT-Klemme EL2596 – die

speziell für das Ansteuern von LED-Beleuchtungen entwickelt wurde – ist genau

für diesen Einsatzfall konzipiert worden.

Fazit

Mit TwinCAT Vision ist erstmals die Bildverarbeitung komplett in die Automati-

sierungstechnik integriert – sowohl in der Konfiguration und Programmierung

als auch in der Echtzeit. SPS-Programmierer können mit dem bekannten

Konfigurationswerkzeug und den gewohnten SPS-Programmiersprachen eine

Steuerungsapplikation mit Bildverarbeitung konfigurieren, programmieren und

in Betrieb nehmen. Die Integration in der Echtzeit führt zu einer hochgenauen

Synchronisation von SPS/Motion Control und Bildverarbeitung. Mithilfe von

EtherCAT können zudem Kamera und Beleuchtung hochgenau synchronisiert

werden. Bilddaten stehen für die Integration ins HMI oder für das Abspeichern

jederzeit zur Verfügung. Engineering und Support werden vereinfacht.

Ganz im Stil einer typischen SPS-Programmierung lassen sich nun auch Funktionen

für Konturerkennung, Farberkennung, Keypointfeatures und Messaufgaben nutzen.

Dr. Josef Papenfort,

Produktmanager TwinCAT

weitere Infos unter:www.beckhoff.de/twincat-vision

Vorverarbeitung des Eingangsbildes

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Konturermittlung

Erkennung werkstückrelevanter Konturen

Vermessung der äußeren Kontur

Vermessung der Augen

Berechnung der Augendistanz

Berechung des Mittelpunktes der Smiley-Augen

Zeichnen der Ergebnisse in ein Bild

Kamerabild

Wenn erkanntes Werkstück = Smiley , dann…

Ergebnisbild

24|


Mit dem XTS Track Management können die Mover

– unterstützt durch eine applikationsspezifische

Mechanik – einfach und softwarebasiert zwischen

mehreren XTS-Systemen wechseln.

25|


XTS-Softwarefunktionalität ermöglicht neue Lösungsansätze für den MaschinenbauMit der Vorstellung des eXtended Transport System (XTS) im Jahr 2012 hat Beckhoff eine neue Benchmark für den intelligenten Teiletransport gesetzt, der inzwischen in zahlreichen Maschinengenerationen Einzug gehalten hat. XTS ersetzt dabei nicht nur her-kömmliche Förderbänder, es ermöglicht vielmehr ein neuartiges Design der gesamten Maschine. Mit den flexiblen Bewegungsprofilen lassen sich einfache bis hoch komplexe Abläufe realisieren und somit der gesamte Fertigungsprozess optimieren. Hierbei bieten immer neue XTS-Funktionalitäten dem Anwender ungeahnte Freiheiten, die durch die partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen Kunden und Beckhoff in innovative Maschinenkonzepte umgesetzt werden. So wurde auf der SPS IPC Drives 2018 das softwarebasierte XTS Track Management vorgestellt, das die Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten des linearen Transportsystems noch weiter erhöht.

XTS Track Management für maximale Flexibilität des Teiletransports in Maschinen und Anlagen

26|

eines XTS Tracks, in dem einzelne XTS Track Parts in einer spezifischen Rei-

henfolge miteinander verknüpft sind.

Bei der Konfiguration eines XTS-Systems werden zunächst alle Motormodule

in zusammenhängende Streckenabschnitte, die Track Parts, unterteilt. Diese

können nur ein, aber auch beliebig viele aufeinanderfolgende Motormodule

umfassen. Die Track Parts wiederum bilden Bausteine, aus denen eine Vielzahl

an zusammenhängenden Fahrwegen, die Tracks, definiert werden kann. Ein

Track kann dabei aus einem oder mehreren Track Parts bestehen; ein Track

Part kann in einem Track mehrmals auftauchen und zudem in verschiedenen

Tracks enthalten sein.

Im Anwendungsprogramm der SPS wird zunächst entschieden, auf welchem

Track ein Mover verfahren werden soll. Zur Ansteuerung der Mover können

weiterhin die zahlreichen Fahrbefehle aus der Motion-Control-Toolbox

eingesetzt werden. Die Positions-Sollwertvorgabe eines Fahrbefehls bezieht

sich hierbei jedoch nicht mehr auf das gesamte System, sondern auf den

jeweiligen Track. Während des Programmablaufs kann der Fahrbefehl für

jeden Mover beliebig und on-the-fly auf einen anderen Track umgeschaltet

werden. Die einzige Bedingung hierfür ist, dass der Track Part, auf dem

sich der Mover zum Zeitpunkt der Umschaltung befindet, auch im neuen

Track enthalten sein muss. Auch dies lässt sich anhand der Navigation im

Straßenverkehr verdeutlichen: Die Route eines Fahrzeugs kann jederzeit

geändert werden, aber natürlich ist die aktuell befahrene Straße auch Teil

der neuen Route.

Bei dem intelligenten Transportsystem XTS bewegen sich magnetisch ange-

triebene Mover entlang einer Fahrstrecke, bestehend aus Motormodulen und

Führungsschienen. Ein Beckhoff Industrie-PC ermöglicht die unabhängige An-

steuerung der Mover mit individuellen Bewegungsprofilen. Durch verschie-

dene Geometrien der Motormodule kann sowohl eine offene als auch eine in

sich geschlossene Fahrstrecke erstellt werden. Bislang war ein Mover an eine

solche Fahrstrecke gebunden. Mithilfe der neuen XTS-Softwarefunktionalität

Track Management lassen sich nun aber auch Streckenabschnitte zwischen

unterschiedlichen XTS-Systemen austauschen und so mehrere Fahrstrecken

in einem System vereinen. Gemeinsam mit einer geeigneten Mechanik, wie

beispielsweise einer Spindelachse oder einem Linearmotor, wird durch die

Softwarefunktionalität Track Management eine Bewegung von Motormodu-

len und der darauf befindlichen Mover zwischen mehreren XTS möglich. Die

Motormodule und Mover verfügen dabei zu jedem Zeitpunkt über ihre volle

Funktionsfähigkeit, sodass auch die bewegten Streckenabschnitte als volle

Nutzstrecke erhalten bleiben. Das Track Management wird in die bestehende

TwinCAT 3 XTS Extension TF5850 integriert.

Mover-Bewegung über Tracks und Track Parts

Der softwareseitige Aufbau kann am einfachsten mit der Navigation im Stra-

ßenverkehr verglichen werden: Jeder Fahrer eines Fahrzeugs kann individuell

und zu jedem Zeitpunkt seine eigene Route festlegen. Die Route definiert

hierbei, welche Straßen ein Fahrzeug nacheinander befahren muss, um von

Punkt A zu Punkt B oder auch von Punkt A in einem Rundkurs wieder nach

A zu kommen. Analog hierzu verhält sich die softwareseitige Konfiguration


Der Produktausstoß kann z. B. bei zeitintensiven Beschichtungs-

vorgängen durch separate, mehrfach vorgesehene Bearbeitungs-

stationen und das gezielte Wiedereinschleusen der Produkte in

den primären Produktionsprozess (unten) deutlich erhöht werden.

27|

einem vollständigen Formatwechsel eines Werkzeugs lässt sich eine indivi-

duelle Kombination von Werkzeugen realisieren.

Mithilfe des zuvor beschriebenen Aufbaus sind auch Wartungsintervalle sehr gut

in den Produktionsprozess integrierbar. Ein Mover könnte beispielsweise nach

dem Erreichen einer zuvor definierten Anzahl an Produkten oder einer bestimm-

ten Laufleistung ausgeschleust und automatisch durch einen in Stand gesetzten

Mover ersetzt werden. Der ausgeschleuste Mover kann anschließend losgelöst

vom eigentlichen Produktionsprozess gewartet werden. Der Maschinenprozess

muss somit für Wartungsintervalle nicht mehr anhalten.

Geringer Footprint und dennoch Teilespeicher

Nach vielen produktspezifischen Arbeitsschritten muss in vielen Anwen-

dungen eine Wartezeit eingehalten werden, in der das Produkt aushärtet,

trocknet oder abkühlt. Damit hierdurch keine Stillstandzeiten an den nächs-

ten Arbeitsstationen entstehen, wird häufig ein Produktpuffer zur nächsten

Arbeitsstation vorgesehen. Der dafür benötigte zusätzliche Maschinenbau-

raum hängt zum einem von der Größe des Produkts und zum anderen vom

Verhältnis zwischen der Wartezeit und der jeweiligen Bearbeitungszeit ab.

Das Befahren von mehreren Tracks durch ein und denselben Mover bietet

neue Freiheiten in der Gestaltung von Transportaufgaben, die durch das XTS

erledigt werden. Die mit dem Track Management weiter gesteigerte Flexibi-

lität führt sowohl zu Vorteilen für den Maschinenbauer beim Anlagendesign

als auch für den Endanwender im späteren Betrieb der Maschine.

Höchste Flexibilität ohne Stillstandzeiten

Seit einigen Jahren nimmt in Bereichen wie der Lebensmittel- oder Kosmetik-

industrie der Variantenreichtum im Produktsortiment vieler Hersteller stark

zu. Dies führt zwangsläufig zu kleineren Losgrößen und deutlich kürzeren

Produktionslaufzeiten. Ein flexibler Formatwechsel wird somit zu einer immer

bedeutenderen Maschinenanforderung. XTS bietet bislang schon die Mög-

lichkeit eines softwarebasierten und damit schnellen Formatwechsels über

produktspezifische Parametersätze. Form und Verpackungsgröße lassen sich

ohne manuellen Eingriff umsetzen. Hinzu kommt nun die Möglichkeit eines

softwarebasierten Werkzeugwechsels: Mover mit verschiedenen Werkzeugen

können über das Track Management ohne Stillstandzeiten flexibel ein- und

ausgeschleust werden. Die Anzahl der verschiedenen Werkzeuge kann hierbei

frei gewählt werden, sodass auch ein Werkzeugmagazin möglich ist. Neben


Das XTS Track Management bietet die ideale Grundlage,

um auch bei minimiertem Maschinenfootprint ausreichend

große Teilespeicher (Bildmitte) zu realisieren.

28|


Das Track Management ermöglicht durch das Ein- und Ausschleu-

sen einzelner Mover eine maximale Flexibilität des primären

XTS-Systems (oben) und damit sowohl Wartungsarbeiten als auch

Werkzeugwechsel ohne die sonst üblichen Stillstandzeiten.

Das Track Management erschließt hier Effizienzpotenziale, indem die je-

weiligen Arbeitsstationen vom Produktfluss eines primären XTS entkoppelt

werden. Dazu sind die Arbeitsstationen einfach um ein sekundäres XTS-

System herum zu platzieren, welches in sich geschlossen ist. Die Produkte

können so die Stationen mehrfach hintereinander ohne Fahrtrichtungsände-

rung durchlaufen. Nachdem die benötigte Anzahl an Bearbeitungsschritten

erreicht ist, werden die Produkte wieder in den Produktfluss des primären

XTS eingeschleust.

Individuelle Qualitätskontrolle auch bei

hohem Produktionsausstoß

Eine der bedeutendsten Herausforderungen im Maschinenbau ist die Ver-

schmelzung einer individuellen Qualitätskontrolle mit dem Produktionspro-

zess. Durch das flexible Ein- und Ausschleusen von Produkten über das Track

Management kann eine solche Kontrolle vorgenommen werden, ohne den

laufenden Produktionsfluss zu unterbrechen. Besonders bei zeitintensiven,

stichprobenartigen Untersuchungen lässt sich so weiterhin eine hohe Pro-

duktionsleistung sicherstellen.

Durch mehrere übereinander angeordnete Track Parts kann nun ein Pro-

duktspeicher als effizientes und kompaktes Lager aufgebaut und so der

Maschinenfootprint minimiert werden. Weiterhin entfällt gegenüber den kon-

ventionellen Puffersystemen das zusätzliche Teilehandling, da die Produkte

zusammen mit dem Mover gespeichert werden und somit immer eindeutig

definiert bzw. steuerbar bleiben.

Optimierte Auslastung von Arbeitsstationen

Vorteile bietet das Track Management auch, wenn Produkte bestimmte

Arbeitsstationen mehrmals durchlaufen müssen. Ein Beispiel hierfür ist ein

Beschichtungsvorgang, bei dem durch mehrere aufzutragende Schichten eine

bestimmte Höhe erreicht werden soll. Nach jeder Schicht muss dabei zusätz-

lich ein Pressvorgang erfolgen. Zur Erhöhung der Ausstoßgeschwindigkeit

einer entsprechenden Maschine lassen sich die benötigten Arbeitsstationen

mehrmals hintereinander anordnen. Diese Variante ist jedoch sehr kosten-

intensiv und die einzelnen Arbeitsstationen werden meist nicht vollständig

ausgelastet.

29|


Das flexible Ein- und Ausschleusen von Produkten über das Track Ma-

nagement ermöglicht eine individuelle Qualitätskontrolle und Produkt-

nachbearbeitung ohne Unterbrechung des laufenden Produktionsflus-

ses, indem z. B. Schlechtteile einfach ausgeschleust werden (unten).

spielsweise an einem Handarbeitsplatz ließe sich das Teil per Mover einfach

wieder dem Produktfluss zuführen oder im Entsorgungsfall der leere Mover

in den Ablauf eingliedern.

Ist hingegen eine Qualitätskontrolle direkt in den primären Produktions-

prozess integriert und sollen im Anschluss mehrere Produkte parallel ent-

nommen werden, darf keine Lücke durch vorab ausgeschleuste fehlerhafte

Produkte entstehen. Damit beim Auftreten eines Schlechtteils nicht alle davor

befindlichen Produkte die Prozesskette nochmals durchlaufen müssen, kann

durch das Track Management der gesamte Mover inklusive des fehlerhaften

Produkts dem Produktfluss entnommen werden. Nach der Überarbeitung bei-

Thomas Beckhoff,

Produktmanagement XTS

Manuel Bettenworth,

Software-Entwicklung XTS

weitere Infos unter:www.beckhoff.de/xts-track-management

30|

worldwide | global PC-Control 02 | 2019

Das Expertenteam für die Realisierung des neuen Packaging-Bedienpanels (v. r. n. l.):

Pascal Witprächtiger, Industry 4.0 – Lifecycle Solutions bei Bosch Packaging, Roland van

Mark, Product & Marketing Management Industrial PC bei Beckhoff, Thomas Schwende-

mann, Head of Strategic Procurement von Bosch Packaging, Stefan Keller, Area Sales

Manager bei Beckhoff Schweiz, und René Zuberbühler, Geschäftsführer Beckhoff Schweiz

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31|

PC-Control 02 | 2019 worldwide | global

Durchgängiges HMI für Bosch-Verpackungsmaschinen im Food-Bereich

Die Bosch Packaging Technology, Bereich Food, ist spezialisiert auf Verpackungssysteme im Lebensmittelbereich. In großem Umfang eingesetzt werden diese Systeme von multinationalen Nahrungsmittelproduzenten, weshalb ein einheitliches und durch-gängiges Bedienkonzept oft von entscheidender Bedeutung ist. Die Packaging-Experten entwickelten daher eine neue Bedienober-fläche mit dem Namen HMI 4.0, die zusammen mit einem Multitouch-Panel-PC von Beckhoff als weltweiter Bedienstandard für die Bosch Verpackungstechnik im Food-Bereich dient.

Multitouch-Panel-PC als Packaging-Markenzeichen

31|

32|

Standard-Hardware mit kundenspezifischen Anpassungen

Bei dem Bedienpanel von Beckhoff handelt es sich um ein weltweit verfügbares,

kundenspezifisches Gerät, wie Roland van Mark erläutert: „Entscheidend ist,

dass alle spezifischen Anwenderanforderungen erfüllt werden und dennoch eine

optimale weltweite Kundenunterstützung gegeben ist. Erreicht wird dies durch

ein möglichst weitgehend aus standardisierten Komponenten aufgebautes Be-

dienpanel.“ Pascal Witprächtiger bestätigt: „Besonders wichtig ist dies für die

multinationalen Konzerne mit Produktionsstätten in der ganzen Welt. So muss

z. B. auch in China oder Australien im Bedarfsfall niemand mehrere Wochen auf

eine Sonderausführung warten.“

Neben der Erweiterung um elektromechanische Taster und der kundenspezifischen

Bedruckung der Glasfront gibt es für Pascal Witprächtiger noch einen weiteren

applikationsspezifischen Aspekt: „Unser Maschinendesign zeichnet sich u. a.

durch einen optisch besonders ansprechenden Tragarmadapter aus. Da dieser

sehr schlank und mit engem Biegeradius baut, musste für die Panel-Variante mit

Tastererweiterung die Anschlussebene angepasst werden. Die Zusammenarbeit

mit Beckhoff hat hier – ebenso bei der Beratung z. B. hinsichtlich Windows 10

IoT als Betriebssystem oder bzgl. thermischer Auslegungen – sehr gut funktio-

niert.“ Das dahinter stehende Grundkonzept verdeutlicht Roland van Mark:

„Wir profitieren in diesem Fall von der durchdachten Gerätekonstruktion. In

einem ausreichend großen Aluminiumgehäuse ist – thermisch entkoppelt – auf

der einen Seite das Motherboard, auf der anderen Seite der Festplattenspeicher

und in der Mitte die Anschlussebene untergebracht. Durch diese Modularität

lassen sich spezielle Kundenanforderungen wie der besonders schlanke Tragarm

einfach, schnell und ohne Einschränkungen bei der Verfügbarkeit umsetzen.“

Derzeit werden neue Verpackungsmaschinen des Unternehmens mit dem

neuen Bediensystem ausgestattet. Dazu erläutert Pascal Witprächtiger, Director

Industry 4.0 – Lifecycle Solutions bei Bosch Packaging: „Die Soft- und Hardware

ist optimal aufeinander abgestimmt, weshalb HMI 4.0 auch nur in Verbindung

mit dem Multitouch-Panel-PC von Beckhoff eingesetzt wird. Auf diese Weise

ist einerseits die volle Funktionalität garantiert, andererseits findet sich der

Maschinenbediener an jeder unserer Maschinen sofort zurecht – sowohl durch

das einheitliche Look-and-Feel als auch aufgrund der durchgängigen Bedien-

philosophie.“

Schwerpunktmäßig wird das 15,6-Zoll-Bedienpanel von Beckhoff in drei unter-

schiedlichen Varianten eingesetzt: als IP-65-Tragarm-Variante CP3716 mit und

ohne Tastaturerweiterung sowie als Version CP2716 für den Schaltschrankein-

bau. Allein schon diese Flexibilität im Geräteportfolio war für Pascal Witpräch-

tiger ein wichtiges Auswahlkriterium: „Wir bevorzugen die beiden Tragarmva-

rianten, die voraussichtlich je 40 % des Anteils aller Applikationen ausmachen

werden. In schätzungsweise 20 % der Fälle macht die Einbauvariante jedoch

mehr Sinn, z. B. wenn ohnehin ein geeigneter Schaltschrank vorhanden ist und

sich so die Tragarmkosten einsparen oder Vorteile hinsichtlich der Hygieneaus-

führung erreichen lassen.“ Roland van Mark, Product & Marketing Management

Industrial PC bei Beckhoff, ergänzt: „Entscheidend sind hierbei die jeweiligen

Praxisanforderungen. Schließlich kostet ein Tragarm nicht nur Geld, sondern er

benötigt auch Platz, ist eine zusätzliche Mechanikeinheit und bietet mit seiner

Beweglichkeit nicht in jedem Fall einen Mehrwert.“

worldwide | global PC-Control 02 | 2019

Bei den Bosch-Verpackungsmaschinen kommt zu rund 40 % die Panel-PC-

Variante mit beleuchteten elektromechanischen Tastern zum Einsatz.

Je nach Bedarf wird das Bedienpanel auch als

Tragarm-Variante ohne elektromechanische Taster

oder als Einbauversion eingesetzt.

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treibbar und laut Pascal Witprächtiger zudem mit einer für die HMI-Anwendung

sehr gut geeigneten Grafik-Engine ausgestattet: „Zusammen mit dem für das

Maschinendesign und Bedienkonzept optimal passenden Widescreen-Format

sowie der Multitouch-Unterstützung z. B. bei 3D-Darstellungen konnten alle un-

sere Anforderungen umgesetzt werden. Und auch für zukünftige Entwicklungen

sind wir damit gut gerüstet. So bietet das moderne Betriebssystem Windows 10

IoT zahlreiche Möglichkeiten, um auch Industrie-4.0-Ideen zu realisieren. Unser

Ziel ist letztendlich ein ganzheitlicher Ansatz für eine optimale Bedienerführung

bzw. möglichst schnelle Störungsbeseitigung und damit für eine maximale

Maschineneffizienz.“

Als Beispiel für die Umsetzung einer ersten Industrie-4.0-Anwendung nennt

Pascal Witprächtiger eine Leitsystem-Applikation: „Die einzelnen Bedienpanel

synchronisieren sich per WCF-Technologie (Windows Communication Founda-

tion) automatisch und ohne einen abgesetzten Leitrechner. Dadurch kann jedes

HMI auch Informationen, Befehle und Rezepturen anderer Maschinen anzeigen.

Der Endanwender hat dadurch den Vorteil, dass er ohne die Kosten für das sonst

übliche Serversystem über eine Anlagenvernetzung verfügt. Bei den teilweise

100 m langen Verpackungsanlagen vereinfacht sich zudem die Fehlerdiagnose.

Denn der Maschinenbediener muss nicht zwingend zu einer weiter entfernten

Bedienstelle gehen, sondern er kann alles über das HMI an seinem Standort

überprüfen. Für all das bildet die Kombination aus dem Beckhoff Multitouch-

Panel-PC und unserer Bedienoberfläche HMI 4.0 die ideale Plattform.“

Lückenloses HMI-Portfolio im ansprechenden Design

Aufgrund der Bevorzugung von Tragarm-Geräten legte Bosch Packaging laut

Pascal Witprächtiger bei der IPC-Auswahl besonderen Wert auf ein lückenloses

Portfolio inklusive IP-65-Ausführungen: „Es gibt am Markt nur wenige Anbieter

mit einem breiten Spektrum und vor allem mit wirklich rundum geschlossenen,

IP-65-geschützten aktiven Geräten. Bei Beckhoff kommen noch das äußerst

ansprechende Design und die nicht zuletzt aufgrund des hohen Fertigungs-

Know-hows sehr gute Produktqualität hinzu. Außerdem gab uns das extrem

skalierbare HMI-Programm die Sicherheit, auch alle zukünftigen Anforderungen

bis hin zu Sonderwünschen abdecken zu können.“

Gerade das Design spielt nach Pascal Witprächtiger eine wichtige Rolle: „Auch

wenn die Leistungsfähigkeit unserer Verpackungsmaschine im Vordergrund

steht, ist das HMI-Design – sowohl Hard- als auch Software – nicht zu vernach-

lässigen. Zumal HMI 4.0 viel mehr ist als nur eine neue Oberfläche, denn es wird

damit die Interaktion zwischen Mensch und Maschine komplett neu gestaltet.

Das Hauptaugenmerk liegt auf einer Vereinfachung der Bedienung, d. h. das HMI

stellt möglichst wenig, dafür aber genau die jeweils erforderlichen Informatio-

nen dar. Die sogenannte User Experience, also das konkrete Benutzererlebnis

steht im Vordergrund.“ Roland van Mark bestätigt: „Die Reduzierung auf das

Wesentliche ist entscheidend für eine effiziente und zuverlässige Maschinen-

bedienung. Eine ansprechende und leistungsfähige Hardware trägt hier einen

großen Teil zu einer möglichst schnellen und zielgerichteten Bedienung bei.“

Zukunftspotenzial bis hin zu Industrie 4.0

Für ausreichende Rechenleistung sorgt bei den Panel-PCs der Bosch-Verpa-

ckungsmaschinen eine Intel®-Atom™-CPU mit vier Prozessorkernen. Sie ist

nicht nur ausreichend leistungsstark, sondern auch kostengünstig, lüfterlos be-

PC-Control 02 | 2019 worldwide | global

Die kompakt konzipierte Anschlussebene des reinen Touchpanels findet auch

im sehr schlanken Tragarmadapter von Bosch Platz; kommen noch die Anschlüsse

der Tastererweiterung hinzu, lässt sich die Anschlussebene problemlos anpassen.

weitere Infos unter:www.boschpackaging.comwww.beckhoff.de/cp37xx

Kinoinstallation für Great Wolf Lodge Resorts auf kleinstem Raum wirkungsvoll in Szene gesetztFür die amerikanische Resort-Kette Great Wolf Lodge hat LA ProPoint, Spezialist für Unterhaltungstechnik, eine neue Kinoattraktion implementiert. Dabei wird ein die Leinwand umgebender Rahmen mit integrierten beweglichen Elementen und Videoprojektion animiert. Für die Integration der AV-, Animatronik- und Automatisierungstechnologie setzt LA ProPoint auf die universelle Beckhoff-Technik, die wichtige Standards der Unterhaltungsbranche unterstützt und die platzsparende Installation im Foyer ermöglicht.

LA ProPoint kombiniert Kino mit Animatronik in neuartiger Attraktion

worldwide | usa PC-Control 02 | 2019|

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Oben: Szene aus einem der Northwoods-Friends-Trickfilme

Links: Das Great Wolf Lodge Resort in Bloomington, Minnesota,

verfügt über die neuartige Northwoods Friends Show,

entwickelt und implementiert von LA ProPoint.

PC-Control 02 | 2019 worldwide | usa 35|

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Mitreißende Unterhaltung kann man mittlerweile an überraschenden Orten

erleben; so zum Beispiel in den Great Wolf Lodge Resorts, einer in den USA

bekannten Kette von Erlebnisbädern mit Hotelbetrieb. Dort werden die kleinen

und großen Gäste gleich im Foyer von einer neuartigen Kinoattraktion be-

grüßt. Die Cartoon-Charaktere der Northwoods Friends Show agieren in einem

besonderen Rahmen – in den Rahmen integriert sind Animatronikelemente,

die exakt synchron zur Filmhandlung bewegt und so zum Teil des Geschehens

auf der Leinwand werden. Videoprojektionen lassen die in den Rahmen inte-

grierten Figuren zusätzlich lebendiger wirken. Nach ersten Installationen an

vier Standorten der Great Wolf Lodge sind bereits weitere geplant.

Für die erfolgreiche Implementierung des Kinos im Foyer musste die Automa-

tisierungs- und Netzwerktechnik auf kleinstem Raum untergebracht werden.

Planung und Umsetzung des Projekts übernahmen die Experten für Unterhal-

tungstechnik von LA ProPoint mit Sitz in Sun Valley, Kalifornien. Das Unterneh-

men ist auf Entertainment- und AV-Installationen in Nordamerika spezialisiert.

Zu den prominentesten Kunden von LA ProPoint zählen große Namen aus den

Bereichen Themenpark und Show Entertainment wie z. B. Cirque du Soleil, aber

auch Sportstätten wie das AT&T Stadium, Heimat der Dallas Cowboys, und

Museumseinrichtungen wie das California Science Center.

worldwide | usa PC-Control 02 | 2019

Ein Panel-PC CP6706 automatisiert unter TwinCAT 3 die gesamte

Northwoods Friends Show.

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Erlebnisbad der Great Wolf Lodge in

Bloomington aus der Vogelperspektive

Zunehmende Konvergenz von AV- und Unterhaltungstechnik

„Produktionen wie die animatronische Northwoods Friends Show sind deshalb

so aufregend, weil sie aufzeigen, wie sich AV- und Unterhaltungstechnologie

immer weiter überlappen“, kommentiert Richard Adams, Automation Engineer

bei LA ProPoint. Um die anspruchsvolle Kinoinstallation für Great Wolf Lodge

zu realisieren, musste LA ProPoint zunächst ein Steuerungssystem finden, das

AV- und Animatronik-Funktionen nahtlos und kosteneffizient verbindet. Dabei

konnte LA ProPoint auf große Erfahrung in einem breiten Anwendungsbereich

zurückgreifen, zu dem auch die Automatisierung zählt.

Showtime für die Automatisierung mit Beckhoff

Am Ende des Entwicklungsprozesses stand die durchgängige Automatisierung

mit einer PC-basierten Steuerungsplattform und TwinCAT 3 von Beckhoff.

Ein Panel-PC CP6706 übernimmt die Echtzeitsteuerung aller Funktionen ein-

schließlich der Schrittmotor-angetriebenen Animatronik und der AV-Technik

mit TwinCAT. Über Ethernet TCP/IP verbindet die TwinCAT-Steuerung drei ver-

schiedene Projektoren von zwei Herstellern, einen Blu-ray-Player, ein Highend-

PC-Control 02 | 2019 worldwide | usa

In den Animatronikrahmen integrierte Figuren werden mit

Schrittmotoren bewegt und zusätzlich mit Videoprojektionen animiert.

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Mischpult und drei BrightSign Media Player. „Ausschlaggebend für unsere

Entscheidung zugunsten von TwinCAT war die Fähigkeit, alles mit einer durch-

gängigen Softwareplattform zu programmieren“, fügt Richard Adams hinzu.

Die TwinCAT-SMPTE-Timecode-Schnittstelle unterstützt die Kommunikation

von AV- und Unterhaltungsanwendungen, indem sie die von einem SMPTE-

Master gesandten Zeitinformationen extrahiert und als absolute Zeitreferenz

in der Anwendung bereitstellt. „Das sagt viel über die Eignung von TwinCAT

für Entertainmentanwendungen aus und ist aus steuerungstechnischer Sicht

von großer Bedeutung, da herkömmliche SPS-Plattformen in diesem Bereich

einfach keine Unterstützung bieten“, erklärt Richard Adams.

EtherCAT-Klemmen übernehmen die Systemkommunikation und ermöglichen

die platzsparende Installation in einem kleinen Schaltschrank. So dient z. B.

die EtherCAT-Klemme EL3702 mit Oversampling-Funktion zur Erfassung der

Signale eines SMPTE-Masters, während die EtherCAT-Klemme EL7041 als

kompakter Antriebsverstärker für die Schrittmotoren fungiert. Dazu Richard

Adams: „Die Schrittmotorklemme EL7041 war einfach an die Schrittmoto-

ren zur Steuerung anzuschließen. Statt der Programmierung, Montage und

Verdrahtung von acht verschiedenen Motorsteuerungen wird alles zentral

in TwinCAT programmiert, und die Motoren sind sauber an die I/Os auf der

Hutschiene angeschlossen.”

Die Einkabellösung CP-Link 4 verbindet die Beckhoff-Steuerung in einem klei-

nen Technikraum mit einem Control Panel CP2907, welches an der Rezeption

als komfortable Bedienoberfläche dient. Die von LA ProPoint mit TwinCAT ent-

wickelte intuitive HMI ermöglicht unterschiedlichsten Mitarbeitern des Resorts

die Bedienung – vom Rezeptionspersonal bis zu AV- und Wartungstechnikern.

Reduzierter Zeitaufwand für Entwicklung und Installation

Zusammengefasst bewertet LA ProPoint seine erste PC-basierte Steuerungs-

applikation als Erfolg und plant bereits weitere Anlagen. „Die Programmie-

rung der Schrittmotorsteuerung in TwinCAT hat uns im Vergleich zu alternati-

ven Ansätzen eine Woche für Programmierung und Fehlerbehebung gespart“,

berichtet Adams.

„Neben den Einsparungen bei der Softwareentwicklung hat uns die PC-ba-

sierte Steuerung von Beckhoff erhebliche Zeiteinsparungen beim Panel-Design

und der Installation ermöglicht. Wir sind überzeugt, dass wir die Planungs-

und Entwicklungszeit insgesamt um mehrere Wochen verkürzen konnten.“

In dieser Handlungssequenz wird ein Teil des Animatro-

nikrahmens abgesenkt und mit einer Videoprojektion

bespielt, um eine Leiter darzustellen.

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Blick auf die kompakte Schaltschrankinstallation der Northwoods Friends Show

Auf einen Blick

PC-Control in der Anwendung

– TwinCAT 3 für die Programmierung mit Structured Text, TwinCAT NC PTP

für die Steuerung der Animatronik, TwinCAT PLC HMI für die Bedienober-

fläche, TwinCAT TCP/IP für die herstellerunabhängige Kommunikation und

TwinCAT SMPTE Timecode für die Synchronisierung der AV-Geräte

– Panel-PC CP6706 verbunden mit 7-Zoll-Control-Panel CP2907 über CP-Link 4

– EtherCAT-Klemmen EL3702 mit Oversampling und EL7041 zur Ansteuerung

der AV-Systeme bzw. der Schrittmotoren

Lösungen für die Unterhaltungsbranche

Neuartige Freizeitpark-Attraktion kombiniert Kino mit animatronischen

Elementen und Videoprojektion

Kundenbenefit

– PC-based Control unterstützt Kommunikationsstandards der

Unterhaltungsbranche und alle Steuerungsfunktionen.

– TwinCAT reduzierte die Programmierungszeiten erheblich.

– EtherCAT-Klemmen und kompakte Antriebstechnik ermöglichen

platzsparende Installation.

– Die bezahlbare und einfach zu handhabende Implementierung

soll an weiteren Standorten installiert werden.

links: Die Steuerung in einem klei-

nen Raum hinter den Kulissen ist

über die Einkabellösung CP-Link 4

mit dem 7-Zoll-Control-Panel

CP2907 in der Rezeption der Great

Wolf Lodge verbunden.

rechts: EtherCAT bietet nahtlose

Unterstützung für spezielle Stan-

dards der Unterhaltungs- und AV-

Technik wie z. B. SMPTE Timecode.

weitere Infos unter:www.greatwolf.comwww.lapropoint.comwww.beckhoffautomation.com

Für die biologische Schadstoffentfernung in Wasser- und Abwasseraufbereitungs-

anlagen vertreibt der Spezialanbieter Environmental Operating Solutions Inc., mit

Sitz in Bourne, Massachusetts, seit 2003 umweltfreundliche Zusatzstoffe sowie

technische Lösungen und Dienstleistungen in den USA und in Kanada. Samuel

Ledwell, Geschäftsführer EOSi, beschreibt das Kerngeschäft des Unternehmens so:

„Derzeit versorgen wir mehr als 550 Abwasseraufbereitungsanlagen mit sicheren,

effektiven und umweltfreundlichen Produkten.“

Mit der MicroC®-Linie hochwertiger Kohlenstoffquellen als Grundpfeiler des

Portfolios bietet EOSi eine ungefährliche und nachhaltige Möglichkeit, Schad-

stoffe wie Stickstoff, Phosphor, Selen und Perchlorat aus dem Abwasser zu

entfernen. Die MicroC®-Produkte auf Basis von Kohlenhydraten, Alkohol oder

Glycerin dienen als Nährstoffe für die Mikroorganismen im Klärschlamm, die

das Abwasser biologisch reinigen. Diese Produkte unterliegen strengsten Qua-

litätskontrollen.

PC-based Control eröffnet Alternativen zu traditionellem

Geschäftsmodell

„Die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben mit dem geringsten Kostenaufwand ist

die Zielstellung all unserer Kunden“, sagt Samuel Ledwell. Seit etwa fünf Jah-

ren verfolgt EOSi daher einen neuen Ansatz, mit dem Kunden den Einsatz von

MicroC®-Produkten optimieren können. Hierzu gehörten zunächst der Vertrieb und

später die eigene Entwicklung von Systemen zur Steuerung und Überwachung

der Produktdosierung. Zusätzlich entwickeln Prozessingenieure von EOSi maß-

geschneiderte Steuerungsstrategien für spezielle Prozesskonfigurationen beim

Kunden und bieten Dienstleistungen für die Überwachung der Anlagenleistung an.

PC-basierte Steuerung optimiert Dosierung von Zusatzstoffen

PC-based Control als offene und flexible Automatisierungsplattform in der Wasseraufbereitung

Sauberes Wasser ist nicht nur für den Privatverbraucher von existenzieller Bedeutung, sondern auch für viele industrielle Anwen-dungen in Bergbau, Erdölraffinerien und Grundwassersanierung. Environmental Operating Solutions (EOSi), Anbieter von Zusatz-stoffen und Services für die Wasseraufbereitung, entwickelte sein Geschäftsmodell weiter und ermöglicht Anlagenbetreibern mit dem Steuerungssystem Nitrack® nun die Optimierung der Produktdosierung. Die erste PC-basierte Steuerung in diesem Bereich ist prädestiniert für Funktionen wie den Fernzugriff auf die Prozesse in konventionellen Anlagen.

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Kläranlagen wie die des Upper Blackstone Water Pollution Abatement District entfernen

Schadstoffe aus dem Abwasser, bevor es die Anlage wieder verlässt.

Teilprozesse und das HMI, ohne die CPU des Industrie-PCs auch nur annähernd

auszulasten. Bei Bedarf können wir ohne weiteres noch mehr Elemente steuern.

Die Leistungsfähigkeit von PC-based Control bildet die Grundvoraussetzung, um

die Nitrack®-Anlagen im größeren Maßstab einzusetzen.”

Bei Nitrack® handelt es sich um die erste PC-basierte Steuerung, die zur Überwa-

chung des biologischen Nährstoffabbaus in der Abwasserbehandlung eingesetzt

wird. Sie erfasst eine Vielzahl an Sensordaten und nutzt diese, um verschiedenste

Aufbereitungsprozesse kontinuierlich zu steuern und zu überwachen. So steuert

Nitrack® die optimale Dosierung von MicroC® anhand der gemessenen Nähr-

stoffkonzentration im Zulauf der Klärbecken im Vergleich mit der angestrebten

Nährstoffkonzentration im Ablauf der Kläranlage. Für das Nitrack®-System

werden verschiedene PC-basierte Steuerungen von Beckhoff eingesetzt, weil dies

die Integration in die Kundenanlagen erleichtert sowie eine gute Skalierbarkeit

der Rechenleistung und Funktionen wie den Fernzugriff ermöglicht. Die Fern-

anbindung ermöglicht die standortunabhängige Anlagenüberwachung durch die

Experten von EOSi oder durch die Betreiber selbst. Sie bringt aber auch besondere

Konnektivitätsanforderungen mit sich, welche konventionelle Leitsysteme für

gewöhnlich nicht erfüllen können.

PC-basierte Steuerung bietet bestes Preis-Leistungsverhältnis

Bei der Entwicklung des Nitrack®-Systems wollte EOSi den Hardwareaufwand

für den Fernzugriff auf den Aufbereitungsprozess möglichst geringhalten. Die

PC-basierten Steuerungen von Beckhoff boten für diesen Zweck das beste

Preis-Leistungsverhältnis und sind von Haus aus mit den nötigen Kommunika-

tionsschnittstellen ausgerüstet, wie Randy Pulsifer, Automation & Instrumenta-

tion Manager, erklärt: „Hauptgrund für unsere Entscheidung war, dass wir die

Nitrack®-Technologie auf einer kosteneffektiven Plattform entwickeln wollten,

die eine offene Kommunikation mit den Steuerungen unserer Kunden erlaubt und

PC-basiert arbeitet statt mit konventionellen SPS-Systemen.“

Kern der Beckhoff-Steuerung ist der kompakte und kundenspezifisch mit dem

Kundenlogo ausgestattete Multitouch-Panel-PC CP2216 mit Dual-Core-Prozessor

(Intel® Celeron®, 2,2 GHz). Randy Pulsifer erläutert: „Das 15,6-Zoll-Widescreen-

Panel bietet einen besseren Überblick als unsere bisherige Bedieneinheit und ist

nahtlos mit unserer HMI-Software integrierbar.” Auf dem Panel-PC läuft auch die

Software TwinCAT zur Steuerung von Prozessfunktionen wie z. B. der Pumpge-

schwindigkeiten. Die über EtherCAT-Klemmen erfassten Prozessgrößen und an-

dere Anlageninformationen werden an den Schaltschrank-IPC C6920 übertragen,

der sie dann zur kontinuierlichen Optimierung der Aufbereitungsprozesse an das

Scada-System der Anlage weitergibt.

„Flexibilität ist der Schlüssel zum Erfolg von Nitrack®. Angesichts der langen

Lebensdauer von Wasseraufbereitungsanlagen ist die Möglichkeit, EOSi-Systeme

in alle möglichen Arten von Anlagen zu integrieren, ein essenzieller Vorteil“,

erläutert Randy Pulsifer und fügt hinzu: „Mit EtherCAT können wir unsere Steue-

rungsplattform für Nitrack® weitgehend unverändert lassen und müssen nur die

dezentralen I/O-Komponenten an die Kundenanforderungen anpassen. Damit

kann unsere Steuerung in nahezu jedes vorhandene System integriert werden.“

Für Konnektivität und Datenverfügbarkeit spielte der TwinCAT TCP/IP Server eine

wichtige Rolle, da in den Anlagen der EOSi-Kunden die verschiedensten Systeme

laufen. Wichtig im Bereich der öffentlichen Versorgung ist auch die Sicherheit:

Das Steuerungssystem wird zwar direkt mit den vorhandenen Leitsystemen einer

Anlage integriert, verbleibt aber in einem eigenen, vor nicht authorisierten Zugrif-

fen geschützten Netzwerk.

Flexibilität der Steuerung – von Nachrüstung bis Neubau

EOSi zeigt sich mit Nitrack® sehr zufrieden. „Mit unserem alten System konn-

ten wir nur einen Teil des Aufbereitungsprozesses steuern. Mit unserem ersten

Nitrack®-System in einer kommunalen Kläranlage steuern wir dagegen vier

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weitere Infos unter:www.microc.comwww.beckhoffautomation.com

Nitrack® von EOSi nutzt als erstes System seiner Art die PC-basierte Steuerungstechnik für

die Überwachung des biologischen Nährstoffabbaus in der Abwasseraufbereitung.

Auf dem Multitouch-Panel-PC CP2216 von Beckhoff läuft die HMI-Software

von EOSi und die Steuerungssoftware TwinCAT.

Scanzeiten beim Transport steriler Glasampullen auf Mikrosekunden reduziert SVM Automatik A/S, mit Sitz im dänischen Silkeborg, setzt bei der Ausstattung von NESTOR, einer Transportmaschine für die Pharmaindustrie, auf das Hochleistungs-Multiachs-Servosystem AX8000 von Beckhoff. Die Maschine benötigt damit zum Handling von sterilen Glasampullen in der Qualitätskontrolle nur noch Mikrosekunden. Zudem lässt sie sich äußerst flexibel und schnell umrüsten sowie wesentlich einfacher programmieren als die Vorgängermodelle.

Hochleistungs-Multiachs-Servosystem AX8000 maximiert den Maschinendurchsatz

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worldwide | denmark PC-Control 02 | 2019

So schnell laufen die Glasfläschchen auf dem Transportband am Auge vorbei,

dass der Betrachter keinem einzelnen davon folgen kann. Pro Minute führt

die von SVM Automatik entwickelte Maschine 660 kleine, dünne medizinische

Glasspritzen in das Inspektionssystem ein und entnimmt sie wieder: Die sterilen

Glasbehälter werden dabei auf ein Tablett des Transportbandes gesetzt. Robo-

ter greifen sich blitzschnell zehn Röhrchen auf einmal und heben diese dann

zum Überprüfen der Glasqualität sicher in das Prüfsystem. Ist die Kontrolle

beendet, werden die unbeanstandeten Behälter zum nächsten Prozessschritt

transportiert.

Die äußerst kurzen Durchlaufzeiten gelten als Kernfunktion von NESTOR, der

von SVM Automatik gemeinsam mit der Muttergesellschaft Stevanato Group

entwickelten Maschine. Zum Handhaben der filigranen Glasbehälter führen die

Pick-and-Place-Roboter elf Pick-and-Place-Zyklen in der Sekunde aus. Zudem

reduzierte sich die Scanzeit für jedes einzelne Teil auf ein Zwanzigstel der bisher

erforderlichen Zeitspanne.

Möglich ist eine solch hohe Verarbeitungsleistung mithilfe der modernen Servo-

antriebstechnik von Beckhoff – dem modularen Multiachs-Servosystem AX8000

und den Servomotoren AM8000 – sowie dem leistungsstarken Schaltschrank-PC

C6920 und der mit TwinCAT 3 gegenüber der Vorgängermaschine verbesserten

Kinematiksoftware.

Standardisierte Maschinenplattform

vereinfacht maßgeschneiderte Lösungen

SVM Automatik gilt mit derzeit etwa 120 Mitarbeitern und im Jahr 2018 rund

215 Mio. DKK Umsatz als einer der größten dänischen Maschinenbauer. Seit der

Gründung im Jahr 1974 hat sich das Unternehmen auf die Entwicklung voll-

automatischer Produktionsmaschinen spezialisiert.

Nachdem 2016 die Stevanato Group 65 % der Unternehmensanteile über-

nommen hatte, wurde die Unternehmensstrategie neu ausgerichtet. War SVM

Automatik zuvor auf das Entwickeln völlig unterschiedlicher Maschinen für

einige wenige große dänische Hersteller fokussiert, liefert das Unternehmen

nun individuell zugeschnittene Lösungen auf der Basis von standardisierten

Modulen für eine große Bandbreite von Herstellern.

„Teil der Stevanato-Group zu werden, hat uns die Tür zur Welt der Pharmazie-

unternehmen geöffnet. Die zunehmende Zahl ähnlicher Systemimplementierun-

gen in der Pharmaindustrie hat SVM dann in die Lage versetzt, eine Standard-

maschinenplattform zu entwickeln, die für eine Vielfalt von Handhabungs- und

Montageaufgaben eingesetzt werden kann. Die Kunden profitieren davon, weil sie

für ihre Lösungen eine einheitliche Benutzeroberfläche erhalten“, hebt Jens Schou

Christensen, Head of Product Management von SVM Automatik, den Benefit

hervor: „Das vereinfacht die Bedienbarkeit der Maschinensteuerung erheblich“.

Extrem hohe Prüfleistung ist entscheidend

NESTOR ist ein Transportsystem für die Zu- und Abfuhr von leeren oder gefüllten

Glasbehältern zu einem Inspektionssystem. Die Funktionalität von NESTOR ist

aber auch anderweitig von Nutzen. So können die Transportgreifer Werkstücke

zur optischen Kontrolle in kompakte, steril arbeitende Maschinen einsetzen und

Das Expertenteam vor dem neuen Handling- und

Transportsystem NESTOR für Glasampullen und Spritzen

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PC-Control 02 | 2019 worldwide | denmark

Ein Pick-and-Place-Roboter greift sich jeweils

zehn Glasampullen und transportiert diese weiter.

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worldwide | denmark PC-Control 02 | 2019

anschließend zu den nächsten Prozessstationen weiterleiten – wie z. B. Befüllen,

Stichprobenentnahme, Qualitätskontrolle, Verpackung und Etikettierung. Ent-

scheidender Faktor für den Erfolg der Anlage ist eine äußerst hohe Schnelligkeit

des Teiletransports bei ausreichend Zeit für eine gleichbleibende Prüfdauer.

Kompakte und einfach handhabbare Servosteuerung

NESTOR belegt eine Aufstellfläche von lediglich 2 x 1 m. Die zwei integrierten

Delta-Roboter mit den hochdynamischen, von den beiden kompakten Multi-

achs-Servosystemen AX8000 angesteuerten Servomotoren AM8000 bewegen

sich blitzschnell und sicher in einer verglasten Umhausung. Das reibungslose

Zusammenspiel der einzelnen Komponenten – dem Industrie-PC C6920, der

schnellen Servoantriebstechnik und der Software TwinCAT – gaben beim Ma-

schinenbauer letztendlich den Ausschlag für die Beckhoff-Lösung.

Anders Silkær Mikkelsen, Software-Designer von SVM Automatik, bilanziert:

„Die neue PC-basierte Servosteuerung ermöglicht sehr schnelle Zykluszeiten

der Maschine. Sie berechnet selbsttätig, in welche Richtung die Greifer agieren

müssen. Mit dem Hochleistungs-Multiachs-Servosystem AX8000 bewegen sich

die Roboterarme schneller und präziser als bislang. Außerdem kann man die ei-

gentlichen Achsmodule einfach per Plug-and-Play wie Bausteine zusammenset-

zen. Das ist neu und optimiert Platzbedarf sowie Kosten. Die Maschine ist nun so

flexibel, dass wir schnell von 1-ml- auf 10-ml-Glasbehälter umrüsten können.“

Die Lösung nutzt die One Cable Technology (OCT) von Beckhoff, sodass SVM

Automatik für die Verbindung vom Schaltschrank zu den Motoren nur ein Kabel

Per Control Panel und einheitlicher Be-

dienoberfläche lässt sich komfortabel

die „gläserne Fertigung“ von pharma-

zeutischen Produkten steuern.

Jens Schou Christensen, Head of Product Management von SVM Automatik:

„Besonders wichtig war für uns, dass die Scanzeiten von bislang 4 bis 5 ms

auf 20 µs reduziert werden konnten.“

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PC-Control 02 | 2019 worldwide | denmark

benötigt. „Wir können die Steuerung auch in die eigentliche Maschine integrie-

ren. Dadurch wird es noch einfacher, das Maschinendesign anzupassen“, stellt

Mikkelsen fest.

Jens Schou Christensen ergänzt dazu: „Besonders wichtig war für uns, dass die

Scanzeiten von bislang 4 bis 5 ms auf 20 µs reduziert werden konnten. Damit

zählt die Maschine zu den schnellsten auf dem Weltmarkt. Wir haben auf den

Messen Interphex in New York und Achema in Frankfurt, wo wir NESTOR vorge-

stellt haben, äußerst positive Rückmeldungen bekommen. Wir sehen in diesem

Maschinentyp ein großes Potenzial und rechnen damit, pro Jahr zehn Maschinen

verkaufen zu können.“

Ein enger Dialog verkürzt die Time-to-Market

SVM Automatik setzt auf TwinCAT 3 als Engineering- und Steuerungsplatt-

form. Durch die Integration in Microsoft Visual Studio® lassen sich die Auto-

matisierungsobjekte einfacher programmieren. Die Dänen entwickelten die

Kinematiksoftware gemeinsam mit Beckhoff. Diese Software steuert die vier

Servomotoren AM8000 eines Delta-Pickers.

„Wir haben mit Beckhoff in Deutschland und in Dänemark immer im engen

Dialog gestanden und dabei festgestellt, dass der Weg von der Idee zur Um-

setzung kurz ist. Der Dialog verlief die ganze Zeit über gut und wir erhielten

jede notwendige Unterstützung. Beckhoff besetzt hinsichtlich Innovationen und

Support zweifelsohne einen Spitzenplatz“, betont Silkær Mikkelsen.

Je ein Hochleistungs-Multiachs-Servo-

system AX8000 sorgt für die präzise

und hochdynamische Bewegung der

beiden Delta-Pick-and-Place-Roboter.

Die hochdynamischen Servomotoren

AM8000 (oben im Bild) bilden die

dynamische Grundlage für den blitz-

schnellen Weitertransport durch den

Pick-and-Place-Roboter.

Auf einen Blick

Lösungen für die Pharmaindustrie

– Handling- und Transportsystem für Anlagen zum Prüfen

von Glasampullen und Spritzen

Kundenbenefit

– Verarbeitung von 660 Glasampullen pro Minute

– von 4 bis 5 ms auf 20 µs reduzierte Scanzeit

– einfache Maschinenbedienung und -umrüstung

PC-Control in der Anwendung

– extrem kurze Reaktionszeiten mit dem Multiachs-Servosystem AX8000

und den dynamischen Servomotoren AM8000

– kompakte Bauweise und platzsparende Installation im Schaltschrank

– schnelle Inbetriebnahme durch einfaches Verbinden der

gewünschten Achsmodule

– One Cable Technology (OCT) für reduzierten Verkabelungsaufwand

weitere Infos unter:https://engineering.stevanatogroup.com/svmwww.beckhoff.dk

Kompakte Verpackungsanlage mit XTS und

zwei 6-Achs-Robotern an der Peripherie

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worldwide | france PC-Control 02 | 2019

Lineares Transportsystem als Basis für kompakte und flexible Verpackungsanlage mit minimalen Umrüstzeiten

Mit XTS zum Vorreiter in der KosmetikverpackungDie Endkunden in der Kosmetikindustrie verlangen von den Maschinenherstellern heute die Entwicklung maximal anpas-sungsfähiger und flexibler Systeme, da der Markt eine immer schnellere Veränderung der Präsentation und Verpackung der Waren erfordert. Maschinenbauer Unista entwickelte eine innovative Lösung auf Basis des eXtended Transport System (XTS) sowie der Automatisierungskomponenten und -software von Beckhoff, um die Wünsche des Kosmetik-anbieters Shiseido optimal und mit einer kurzen Time-to-Market umzusetzen.

PC-Control 02 | 2019 worldwide | france|

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XTS dient als Basis der kompakten Shiseido-Anlage

zum Verschließen von Kosmetikbehältern.

Die hochwertigen Behälter für Luxuskosmetik der Marke

Shiseido dürfen bei der Handhabung nicht beschädigt werden.

Dies stellt der individuelle und präzise gesteuerte Produkt-

transport durch die XTS-Mover sicher.

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Das XTS-System transportiert die Kosmetikbehälter

mit elf Movern über insgesamt 4 m Streckenlänge an

verschiedenen Bearbeitungsstationen vorbei.

Ein Roboter mit Sauggreifern

(links) legt die Deckel auf die

Kosmetikbehälter auf; ver-

schraubt werden sie anschlie-

ßend durch eine mit Servomo-

toren AM8100 ausgestattete

Handlingeinrichtung (rechts).

Anthony Forget, Geschäftsführer des Maschinenbauers Unista, und David Ranchy,

Beckhoff-Niederlassung Nantes, vor der neuen Verpackungsanlage (v.l.n.r.)

Ein tragarminstalliertes Control Panel CP3918 mit Tastererweiterung ermöglicht

die komfortable Bedienung und Überwachung vor der verglasten Anlage.

Shiseido ist ein japanisches Luxus- und Kosmetikunternehmen mit internatio-

naler Präsenz. Gegründet 1872 in Tokio, ist es eines der ältesten Kosmetik-

unternehmen der Welt. Die europäische Zentrale sowie zwei Produktionswerke

haben ihren Sitz seit dreißig Jahren in Frankreich. Maschinenbauer Unista, in der

Region um Nantes ansässig, erhielt von Shiseido den Auftrag für die Entwick-

lung und den Bau zweier Verpackungsmaschinen. Ziel dabei war ein Höchstmaß

an Flexibilität. Denn für das vielfältige Angebot an Kosmetik im Luxussegment

verwendet Shiseido Behälter und Verpackungen in den verschiedensten Formen

und Größen.

Unista stellt seit zehn Jahren Verpackungslinien her und ist auf die Entwicklung

und den Bau von robotergestützten Fertigungsanlagen spezialisiert. Der neu-

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PC-Control 02 | 2019 worldwide | france

entwickelte Maschinentyp ermöglicht nicht nur eine große Variationsbreite der

Behälter, sondern je nach Bedarf auch unterschiedlichste Losgrößen – und das

bei minimalen Umrüstzeiten.

Schlüsselwort: Flexibilität

Für Unista galt es, die zentrale Forderung nach Flexibilität ohne Nachteile für das

Engineering, die Kinematiksteuerung oder den Produktionsprozess zu erfüllen.

Anthony Forget, Geschäftsführer bei Unista Frankreich, erklärt: „Um der breitge-

fächerten Produktpalette von Shiseido gerecht zu werden, benötigten wir eine

extrem flexible Maschine.“

„Die Anforderungen von Unista entsprachen sehr genau den Eigenschaften

unseres Transportsystems XTS, das nun als zentrales Element der Maschine

fungiert und die Flexibilität der Produktion deutlich steigert“, so David Ranchy,

Vertriebsingenieur aus der Beckhoff-Niederlassung Nantes.

Unista setzt ein XTS-System von insgesamt 4 m Streckenlänge ein und erreicht

damit ein kompaktes Maschinendesign, das die vorhandene Stellfläche optimal

nutzt. Ergänzt wird die Transportlösung durch zwei 6-Achs-Roboter für das

Produkthandling. Der erste Roboter übernimmt die Be- und Entladevorgänge.

Er übergibt die gefüllten Kosmetikbehälter an das XTS-System, das sie mit

insgesamt elf Movern zu den jeweiligen Bearbeitungsstationen transportiert.

Der zweite Roboter legt Verschlussdeckel auf die Behälter auf und dreht diese

leicht ein. In der nachfolgenden Handlingeinrichtung werden die Deckel mit

einem definierten Drehmoment und Drehwinkel vollständig verschraubt. Bei der

Links: Mit XTS lässt sich jeder Kosmetik-

behälter individuell zur nächsten

Bearbeitungsstation transportieren.

Als Anlagensteuerung dient ein Embedded-PC CX5140 (unten links),

an den die EtherCAT-I/Os inkl. der Servoverstärker EL7211 im Klemmenformat

angereiht sind. Hinzu kommt der TwinSAFE-Compact-Controller EK1960

(oben rechts) für die funktionale Sicherheit.

abschließenden Qualitätskontrolle werden die Behälter in Gut- und Schlechtteile

sortiert. Wichtige Anforderung für die Implementierung war es, die hochwerti-

gen Kosmetikbehälter vor Beschädigungen zu schützen, damit die makellose

Verpackung dem hohen Anspruch der Marke Shiseido gerecht wird.

Vorteil: Agilität im Betrieb

Ein Schlüsselvorteil von XTS dafür ist der individuelle Produkttransport, der

keiner starren Taktung zwischen den Bearbeitungsstationen unterliegt. Durch

diese individuelle und präzise Positionierung der Mover konnte eine optimale

Balance zwischen schonendem Produkthandling und maximalem Produktions-

ausstoß erreicht werden.

Die unteren Greifer der Handlingeinrichtung fixieren die Behälter beim

Aufschrauben der Deckel.

50|


Die softwarebasierten Steuerungsfunktionen ermöglichen zudem die einfache

Anpassung an wechselnde Formate wie z. B. verschiedene Behälterdurchmesser.

Dafür bedarf es lediglich einer Änderung der Softwareparameter statt einer

komplexen, zeit- und kostenaufwändigen Neukonfiguration der Maschine.

Einheitliche Hard- und Softwareplattform

Unista setzt neben XTS auch Servoverstärker und Servomotoren von Beckhoff

ein, und zwar für die Handlingeinheit zum Verschrauben der Deckel. Hinzu

kommen zahlreiche weitere Komponenten aus dem Portfolio von Beckhoff, z. B.

EtherCAT-Klemmen für die Kommunikation der Steuerungskomponenten sowie

TwinSAFE-Produkte für die Realisierung der Maschinensicherheit. Die Vorteile

liegen auf der Hand: Alle Komponenten aus einer einheitlichen Hard- und

Softwareplattform bedeutet ein einziger Ansprechpartner und eine einfachere,

schnellere Integration.

Gesteuert wird die gesamte Maschine von einem platzsparend im Schalt-

schrank installierten Embedded-PC CX5140 in Kombination mit der Automa-

tisierungssoftware TwinCAT 3. Besonders kompakt ist die Antriebstechnik der

Handlingeinheit gelöst: Servoverstärker EL7211 im Klemmenformat steuern die

dynamischen Servomotoren AM8100, die mit One Cable Technology (OCT) ange-

schlossen sind. Dies ermöglicht um bis zu 50 % reduzierte Verkabelungskosten

sowie ein besonders aufgeräumtes Erscheinungsbild der Maschine. Ein Control

Panel CP3918 dient als HMI für die Unista-eigene Visualisierung.

Vereinfachtes Engineering und reduzierte Time-to-Market

Das einfache Engineering und die unkomplizierte Inbetriebnahme mit XTS und

PC-based Control haben es den Experten von Unista nach eigener Aussage

ermöglicht, eine betriebsbereite Maschine in weniger als zehn Wochen bereitzu-

stellen. Mit dieser kurzen Time-to-Market und ihrer hohen Flexibilität im Betrieb

ist die XTS-Applikation für Shiseido ein Musterbeispiel für Maschinenbau im

Sinne von Industrie 4.0 und ein Vorreiter im Bereich Kosmetikverpackung.

Links: Die One Cable Technology der

Servomotoren AM8100 reduziert

den Verkabelungsaufwand deutlich.

Die Deckel werden von den oberen Greifern der Handling-

einrichtung sorgfältig mit einem definierten Drehmoment

und Drehwinkel auf die Behälter aufgeschraubt.

weitere Infos unter:www.shiseidogroup.com/emea

51|

PC-Control 02 | 2019 worldwide | france

www.unista.frwww.beckhoff.fr

ETG PC-Control 02 | 201952|

Kaum zu glauben aber wahr – das Kommunikationsnetzwerk ist die wichtigste technologische Komponente einer Maschi-nen- oder Anlagensteuerung, bestimmt es doch die komplette Steuerungsarchitektur: Langsame Netzwerke erfordern, dass schnelle Regelkreise in dezentralisierten Geräten geschlossen werden, wohingegen mit Hochleistungsnetzwerken sowohl zentralisierte als auch dezentralisierte Architekturen verwendet werden können. Des Weiteren bietet ein weit verbreitetes Netzwerk die Freiheit, Komponenten von einer Vielzahl von Anbietern zu wählen. Dagegen wird man bei einem Netzwerk, welches von einem einzigen Automatisierungsriesen dominiert wird, häufig faktisch auf die Produkte eben dieses Riesen reduziert: Steuerungen Dritter für das Netzwerk gibt es kaum, und Slave-Geräte Dritter werden vom Netzwerkkonfigurati-onstool des dominanten Herstellers oft nicht hinreichend unterstützt.

Martin Rostan, Executive Director

EtherCAT Technology Group, Nürnberg

Feldbuswahl: Explizit oder implizit?

|53

Wie also gehen Systemintegratoren oder Maschinenbauer nun bei der Wahl

ihres Kommunikationsnetzwerks, sprich ihres Feldbussystems vor? Wir ge-

hen davon aus, dass die Mehrheit der Nutzer den Feldbus überhaupt nicht

aktiv auswählt – man entscheidet sich für gewöhnlich für den Steuerungs-

anbieter und welches Bussystem auch immer dieser favorisiert, wird dann

den Ausschlag geben. Für die Wahl des Anbieters hingegen gibt es meist

zahlreiche Gründe.

– Ein sehr verbreiteter Grund: Geschichte – „Wir haben schon immer

dessen Produkte verwendet.“ oder „Unser Applikationscode ist in der

Programmiersprache dieses Anbieters geschrieben und wir können den

Aufwand zur Übertragung des Codes nicht rechtfertigen.“

– Ein weiterer Grund: Kundenpräferenz – „Unsere Kunden wollen, dass

wir diese Plattform nutzen, damit ihre Wartungsteams mit der Maschine

umgehen können.“

– Auch die lokalen Verkaufs- oder Applikationsingenieur-Teams des

Anbieters spielen eine sehr wichtige Rolle: „Ich bin mit dem Support

des Anwenders zufrieden, d. h. er ist jederzeit erreichbar und die Leute

dort wissen, wovon sie sprechen.“

PC-Control 02 | 2019 ETG

– Und auch die Reputation des Anbieters ist von Bedeutung: „Mein

Anbieter ist Technologieführer, d. h. er bietet innovative Technologie,

welche mir einen Vorsprung gegenüber meiner Konkurrenz sichert.“

oder „Die sind so groß, die müssen gut sein.“

– Und natürlich viele andere typische Faktoren, die auch in die Entschei-

dung mit einbezogen werden: der initiale Preis (oft wichtiger als die

Gesamtbetriebskosten), Qualität, Nutzerfreundlichkeit, Performance,

und ja, sogar Design.

Hohe Leistung führt zu breit aufgestellter Unterstützung

Wie jedoch steht es mit den Nutzern, die die Bewertung ihres Steuerungs-

systems damit beginnen, die Bustechnologie selbst als Schlüsselkomponente

ihres Systems zu betrachten? Normalerweise sind das die Nutzertypen, wel-

che von den Feldbusorganisationen vorrangig adressiert werden.

Und wir stellen fest, dass EtherCAT für eben diese Nutzer schnell eine Favo-

ritenrolle einnimmt: Das einzigartige Funktionsprinzip ist überzeugend und

macht EtherCAT zur ersten Wahl. Bei EtherCAT werden die Ethernet-Telegramme

Das einzigartige Funktionsprinzip von EtherCAT: Prozessdaten werden „on the fly“ eingefügt und entnommen.

ECAT HDREthernet header EthernetDatagram 1

Logical Process Image Task 1



Datagram 2 Datagram 3

Feldbuswahl: Explizit oder implizit?

ETG PC-Control 02 | 201954|

„on-the-fly“, d. h. im Durchlauf verarbeitet, wodurch die Frames so gut wie gar

nicht verzögert werden. Ein EtherCAT-Frame enthält sowohl die Sende- als auch

die Empfangsdaten für viele Geräte, wodurch die nutzbare Datenrate auf über

90 % steigt.

Die daraus resultierende höhere Leistung führt zu effizienteren Maschinen. Dank

EtherCAT ist die höhere Rechenleistung eines Industrie-PC für die Applikation

tatsächlich verfügbar, und schnellere Steuerungen regeln genauer und führen

damit zu präziseren Produkten. Die Firma Husky beispielsweise, ein führender

Hersteller von Spritzgießmaschinen, berichtet, dass es mit EtherCAT möglich

war, die Teiletoleranz und dadurch in der Folge die Wandstärke von Plastikbe-

chern, welche ihre Maschinen herstellen, zu reduzieren. Im Ergebnis spart dies

den Kunden von Husky Materialkosten im sechsstelligen Bereich.

Aber nicht nur Systeme mit schnellen Regelkreisen profitieren von schnellerer

Kommunikation. In vielen Applikationen gibt es sogenannte Transitionen

oder Weiterschaltbedingungen: Eine Aktion wird erst dann initiiert, wenn die

vorhergehende Aktion als abgeschlossen zurückgemeldet ist. Die Bearbeitung

eines Teils wird gestartet, nachdem dessen Ankunft gemeldet ist, der Zylinder

seine Endposition oder der Druck eine bestimmte Schwelle erreicht hat. Mit

einem schnelleren Netzwerk werden diese Wartezeiten reduziert und der

Durchlauf der Maschine oder Anlage gesteigert. Eine Steigerung der Effizienz

um ein paar Prozentpunkte kann so ganz einfach erreicht werden.

Die oben genannten Nutzer verstehen auch, dass EtherCAT nicht nur schnell,

sondern auch sehr präzise ist: Mithilfe des Synchronisierungsmechanismus der

im System verteilten Uhren, den sogenannten Distributed Clocks (DC), können

Messwerte synchron abgetastet und Ausgänge netzwerkweit synchron gesetzt

werden – mit einem Jitter, der deutlich unter einer Mikrosekunde liegt. Diese

Genauigkeit ist ideal für synchronisierte Antriebssteuerungsapplikationen und

für die Integration von Messaufgaben innerhalb desselben Netzwerks.

Dazu ist EtherCAT sehr vielseitig: Master/Slave-, Slave/Slave- und Master/Mas-

ter-Kommunikation werden unterstützt. Überzeugend ist auch, dass EtherCAT

kostengünstig ist: Auf der einen Seite gibt es die in Software implementierten

Master auf Standard-Ethernet-Ports, auf der anderen Seite die hoch integrierten

und dennoch kostengünstigen Slave-Controller-Chips. Bei der Verkabelung kann

man ebenfalls Geld sparen, da EtherCAT weder Switches noch andere aktive

Infrastrukturkomponenten erfordert und Standard-Ethernet-Kabel und -Stecker

nutzt. Sogar der Engineering-Aufwand ist geringer, da kein Netzwerk-Tuning

erforderlich ist. Und weil die Diagnoseeigenschaften von EtherCAT exakte Feh-

lerlokalisierung bieten, wird auch die Zeit zur Fehlerbehebung reduziert.

Neben kostengünstigen Chips und Hardware ist es wichtig, einen weiteren

entscheidenden Faktor von EtherCAT zur Reduzierung von Komponentenpreisen

zu beachten: Die hervorragende weltweite Akzeptanz der Technologie, welche

zu einer großen Produktauswahl führt und folglich Wettbewerb unter den An-

bietern mit sich bringt.

Flexibilität und Offenheit erhöhen Funktionalität

Wer EtherCAT nutzt, profitiert auch von der flexiblen Topologie, welche die

Planung und Installation des Netzwerks vereinfacht. EtherCAT-Netzwerke haben

praktisch keinerlei Begrenzung hinsichtlich der Topologie: Linie, Stern, Baum,

Die Topologieflexibilität von EtherCAT

vereinfacht Planung und Installation

|55PC-Control 02 | 2019 ETG

redundanter Ring und sämtliche Kombinationen daraus mit einer praktisch un-

begrenzten Zahl an Knoten pro Segment. Sogar drahtlose Technologien können

integriert werden und die Hot-Connect-Funktion erlaubt es Nutzern, Knoten

oder ganze Netzwerksegmente im laufenden Betrieb an- und abzukoppeln.

Systemintegratoren und Maschinenbauer wollen nicht nur die Verkabelung

ihres Systems vereinfachen, sondern auch zunehmend funktionale Sicherheit

in ihre Steuerungsarchitektur integrieren. Früher wurden Sicherheitsfunktionen

getrennt vom Automatisierungsnetzwerk entweder elektromechanisch oder

unter Nutzung eines speziellen Sicherheitsbussystems umgesetzt. Safety-over-

EtherCAT (FSoE) hingegen erlaubt, dass sicherheitsbezogene Kommunikation

sowie Steuerungskommunikation auf demselben Netzwerk stattfinden, was

neue innovative Sicherheitslösungen ermöglicht.

Für zahlreiche potenzielle Nutzer erscheint die Migration vom alten Bussystem

hin zu EtherCAT schwierig. EtherCAT wirkt dem mit einer großen Auswahl an

Feldbus-Gateways entgegen. Mit diesen Komponenten kann man bestehende

Geräte mit herkömmlicher Feldbusverbindung in ein EtherCAT-Netzwerk inte-

grieren und Schnittstellen zu benachbarten oder überlagerten Systemen schaf-

fen. Die Migration von früheren Technologien ist problemlos und gleichzeitig

werden die bisherigen komplexen Schnittstellenanforderungen der zentralen

Steuerung vermieden: Andere Systeme werden nicht mehr über PCI, cPCI, PCIe,

etc., sondern einfach via EtherCAT eingebunden.

In EtherCAT-Netzwerken entfällt zudem die manuelle Adresseinstellung mittels

Dip-Switch, Drehwahlschalter oder Konfigurationstool bei jedem Gerät, da die

Adressen beim Hochlauf automatisch zugewiesen werden. Sogar wenn Geräte

später hinzugefügt werden, können die Originaladressen beibehalten werden –

EtherCAT-Master können auch automatische Topologieerkennung unterstützen,

wodurch sie die tatsächliche Netzwerkkonfiguration mit derjenigen, die vom

Applikationsprogramm erwartet wird, vergleichen können. Nach dem Geräte-

austausch können alle Parameter automatisch heruntergeladen werden.

Bei der Wahl eines Feldbusnetzwerks bedeutet echte Offenheit eine zukunfts-

sichere Implementierung. Das bringt mit sich, dass beinahe jede Feldbus- und

Ethernet-Technologie von sich behauptet, „offen“ zu sein. Bei EtherCAT be-

deutet Offenheit nicht nur internationale Standardisierung (IEC, ISO) und die

Verfügbarkeit von Master- und Slave-Software sowie Chips von verschiedenen

Anbietern. Es bedeutet auch kostenlosen Implementierungssupport, klare Inter-

operabilitätsrichtlinien, Master- und Slave-Implementierungen für eine große

Anzahl an Betriebssystemen und Controllern, Offenheit der Konfigurationstools

(inklusive Geräte Dritter) und Spezifikationen auch für die Applikationsschnitt-

stellen. Die EtherCAT-Technologie ist nicht nur voll Ethernet-kompatibel, sondern

sie zeichnet sich auch besonders durch Offenheit „by Design“ aus: Das Protokoll

kann andere Ethernet-basierte Dienste und Protokolle auf dem gleichen physi-

kalischen Netzwerk transportieren. Diese werden über das EtherCAT-Protokoll

getunnelt, sodass die Echtzeiteigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Aus

diesem Grund können sämtliche Internettechnologien auch in der EtherCAT-

Umgebung genutzt werden: integrierte Webserver, E-Mail, FTP-Transfer, etc.

Eine Antwort für alle Nutzer

Wir beobachten, dass beide Nutzergruppen – diejenige, welche ihre Entschei-

dung für ein Netzwerk auf die Wahl ihres Steuerungsanbieters stützt, und

die, welche die Bustechnologie selbst genauer betrachtet – zunehmend auf

EtherCAT setzen. Zusammengefasst zeichnet sich EtherCAT durch herausra-

gende Performance, sehr einfache Verkabelung und Offenheit gegenüber einer

großen Anzahl an Geräten und anderen Protokollen aus. EtherCAT setzt die Per-

formance-Standards und bietet dank Ethernet und Internettechnologien optima-

le vertikale Integration. Mit EtherCAT gehören Topologieeinschränkungen der

Vergangenheit an – und teure Infrastrukturkomponenten werden überflüssig.

weitere Infos unter:www.ethercat.org

t

Präzise netzwerkweite Synchronisation mit dem Distributed-Clock-Mechanismus

Europa

Deutschland

Husum Wind

10. – 13. September 2019

Husum

www.husumwind.com

EMO

16. – 21. September 2019

Hannover

www.emo-hannover.de

Meorga Ludwigshafen

18. September 2019

Ludwigshafen

www.meorga.de

FachPack

24. – 26. September 2019

Nürnberg

www.fachpack.de

Motek

07. – 10. Oktober 2019

Stuttgart

www.motek-messe.de

K

16. – 23. Oktober 2019

Düsseldorf

www.k-online.de

Meorga Landshut

23. Oktober 2019

Landshut

www.meorga.de

FMB

06. – 08. November 2019

Bad Salzuflen

www.fmb-messe.de

Productronica

12. – 15. November 2019

München

www.productronica.com

SPS

26. – 28. November 2019

Nürnberg

www.mesago.de/sps

Österreich

Building Technology Austria

18. – 19. September 2019

Wien

www.bt-austria.at

Belgien

Bedrijven Netwerkdagen

20. – 21. November 2019

Hasselt

www.bedrijvennetwerkdagen.be

Bedrijven Contactdagen

04. – 05. Dezember 2019

Kortrijk

www.bedrijvencontactdagen.be

Dänemark

HI

01. – 03. Oktober 2019

Herning

www.hi-industri.dk

Finnland

Puumessut

04. – 06. September 2019

Jyväskylä

www.puumessut.fi

Alihankinta

24. – 29. September 2019

Tampere

www.alihankinta.fi

Avita AudioVisual Expo

02. – 03. Oktober 2019

Helsinki

www.audiovisualexpo.messukeskus.com

Teknologia

05. – 07. November 2019

Helsinki

www.teknologia.messukeskus.com

Großbritannien

SPE Offshore Europe

03. – 06. September 2019

Aberdeen

www.offshore-europe.co.uk

PPMA

01. – 03. Oktober 2019

Birmingham

www.ppmatotalshow.co.uk

Italien

Smart Building Expo

13. – 15. November 2019

Mailand

www.smartbuildingexpo.it

Norwegen

Aqua Nor

20. – 23. August 2019

Trondheim

www.aqua-nor.no

Euro Expo Ålesund

18. – 19. September 2019

Ålesund

www.euroexpo.no

Euro Expo Bodø

23. – 24. Oktober 2019

Bodø

www.euroexpo.no

Schweden

Euro Expo Sundsvall

11. – 12. September 2019

Sundvall

www.euroexpo.se

Euro Expo Kiruna

06. – 07. November 2019

Kiruna

www.euroexpo.se

Euro Expo Luleå

27. – 28. November 2019

Luleå

www.euroexpo.se

Tschechische Republik

MSV

07. – 11. Oktober 2019

Brünn

www.bvv.cz/en/msv

events PC-Control 02 | 2019|

56

Messetermine 2019

Afrika

Südafrika

KZN Industrial Technology Exhibition

24. – 26. Juli 2019

Durban

www.kznindustrial.co.za

Asien

China

AHTE

03. – 06. Juli 2019

Shanghai

www.shanghaiahte.com

InfoComm China

17. – 19. Juli 2019

Peking

www.infocomm-china.com

Cippe Shanghai

28. – 30. August 2019

Shanghai

http://sh.cippe.com.cn

Industrial Automation Show

17. – 21. September 2019

Shanghai

www.industrial-automation-show.com

China Wind Power

22. – 24. Oktober 2019

Peking

www.chinawind.org.cn

CeMAT Asia

23. – 26. Oktober 2019

Shanghai

www.cemat-asia.com

Indien

Automation Expo

25. – 28. September 2019

Mumbai

www.automationindiaexpo.com

Engimach

04. – 08. Dezember 2019

Gandhinagar

http://kdclglobal.com

Indonesien

Manufacturing Indonesia

04. – 07. Dezember 2019

Jakarta

www.manufacturingindonesia.com

Japan

MECT

23. – 26. Oktober 2019

Nagoya

www.mect-japan.com

Japan Pack

29. Oktober – 01. November 2019

Tokio

www.japanpack.jp

IIFES

27. – 29. November 2019

Tokio

www.iifes.jp

Singapur

Industrial Transformation Asia Pacific

22. – 24. Oktober 2019

Singapur

www.industrial-transformation.com

Taiwan

Taipei International Automation Exhibition

21. – 24. August 2019

Taipeh

www.autotaiwan.com.tw

Vereinigte Arabische Emirate

SPS Automation Middle East

03. – 04. September 2019

Dubai

www.spsautomationme.com

Adipec

11. – 14. November 2019

Abu Dhabi

www.adipec.com

weitere Infos unter:www.beckhoff.de/messe

PC-Control 02 | 2019 events 57|

Nordamerika

Kanada

Canadian Manufacturing

and Technology Show

30. September – 03. Oktober 2019

Toronto, ON

www.cmts.ca

USA

Digital Industry USA

11. – 12. September 2019

Louisville, KY

www.digitalindustryusa.com

Pack Expo

23. – 25. September 2019

Las Vegas, NV

www.packexpolasvegas.com

Automotive Testing Expo

22. – 24. Oktober 2019

Novi, MI

www.testing-expo.com/usa

Fabtech

11. – 14. November 2019

Chicago, IL

www.fabtechexpo.com

www.pc-control.net

ethercat g: ultimative i/o-performance für ... · kommunikation hat sich aufgrund ihrer hohen...

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