Fachverlag x-technik
search
 

Schließen

PDF


IT meets OT: Neue Lenze Controller-Generation

: Lenze


Flexiblere, intelligentere Maschinen bedeuten mehr Komplexität – und damit auch höhere Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Steuerung. Lenze antwortet darauf nicht nur mit einer leistungsfähigeren CPU, sondern auch mit einem intelligenteren Konzept. Die neue Controller-Generation reizt die Grenzen des technisch Machbaren für diesen Formfaktor aus.

/xtredimg/2019/Automation/Ausgabe274/18158/web/Lenze_c750_grafik_9-vers_2.jpg
Die neue Controller-Generation von Lenze reizt die Grenzen des technisch Machbaren für diesen Formfaktor aus.

Die neue Controller-Generation von Lenze reizt die Grenzen des technisch Machbaren...

Der Trend in der Automation ist eindeutig: mehr Achsen, mehr Sensoren, mehr Connectivity – mehr Daten. Industrie 4.0 setzt auf erweiterte Informationen, die höhere Flexibilität von Maschinen wird mit komplexeren Anordnungen von Antrieben, Roboter-Armen und dem vermehrten Einsatz von Bild- und Videotechnik erkauft. Die Erfassung und Verarbeitung dieser Datenmassen einer smarten Produktion erfordert mehr Ressourcen, bis hin zu neuen Technologien wie Machine Learning oder künstliche Intelligenz. Rechenkapazitäten und Speicherausstattung von üblichen Steuerungen halten mit dieser Entwicklung kaum noch Schritt. Manche Anwendungen benötigen zudem zwingend eine Windows-Umgebung.

Für die IT ist ein solches Szenario kein Problem: die Cloud stellt quasi unendliche Ressourcen zur Datenspeicherung und -verarbeitung zur Verfügung, bei Bedarf auch virtuelle Umgebungen mit unterschiedlichen Betriebssystemen. Doch auf dem Shopfloor gelten andere Gesetze. Begrenzte Netzwerkkapazitäten und Kostenaspekte setzen dem Cloud-Einsatz in kritischen Bereichen der Automation Grenzen.

Alternativer „Rechenknecht“

Mit dem Cabinet Controller c550 zeigt Lenze nun einen neuen Weg auf, um leistungshungrige Automationsaufgaben mit Hilfe von Steuerungstechnik zu lösen. Den Grundstein dazu legt der verwendete Intel-Prozessor Core i7-7600U mit zwei Kernen und 2,8-GHz-Taktung. Mit dieser CPU wird die Performance-Grenze für Steuerungen nach oben neu definiert. Ziel war es, eine Controller-Serie zu entwickeln, welche die mit Industrie 4.0 schnell ansteigenden Anforderungen für Steuerungsaufgaben und Motion-Anwendungen problemlos bewältigen kann. Damit erweitert
/xtredimg/2019/Automation/Ausgabe274/18158/web/Lenze_X4_Remote_router_und_pad.jpg
Mit X4 Remote bietet Lenze ein zukunftsfähiges Serviceportal. Das IoT Gateway x500 unterstützt Ethernet oder WiFi-InternetVerbindungen.

Mit X4 Remote bietet Lenze ein zukunftsfähiges Serviceportal. Das IoT Gateway...

Lenze sein Portfolio deutlich nach oben. OEMs müssen sich bei komplexen Aufgaben also keine Gedanken mehr darüber machen, ob die Steuerung genügend Rechenpower liefern kann. Der c550 bietet Rechenpower satt.

Der Controller tritt damit in Konkurrenz zu Lösungen, für die aufgrund der reinen Leistungsanforderungen bisher nur Industrie-PCs in Frage kamen. Stattdessen kann der Maschinenbauer nun auf den kleineren Formfaktor der SPS zurückgreifen und ebenso die Standard-Software-Bausteine der FAST-Toolbox von Lenze einsetzen, inklusive der dafür erstellten Module sowie selbst entwickelten Bausteinen. Ebenso können bereits existierende Programme bzw. Programm-Module nach IEC 61131-3 und Projekte auf Basis der Codesys-Programmierumgebung weiterverwendet werden.

PC und SPS kombiniert

Das Modell c750, das auf der gleichen Hardware basiert, lässt die Trennung zwischen SPS und Industrie-PC weiter verschwimmen. Denn dieser Controller deckt Anwendungsfälle ab, in denen Windows-Anwendungen zwingend benötigt werden. Die OpenSystem-Architektur, die Lenze mit diesem Modell ermöglicht, teilt die Rechenleistung auf zwei unabhängige Betriebssysteme auf. Das Real-Time-Linux ist für Steuerungsaufgaben zuständig, das offene Windows 10 IoT Enterprise steht für kundenspezifische Softwareanwendungen zur Verfügung.

Jedes dieser Systeme läuft auf einem physikalischen Prozessorkern, der sich in zwei virtuelle Kerne aufspaltet und damit zwei Aufgaben parallel bearbeiten kann. Möglich macht dies die in der CPU integrierte Virtualisierung
auf Prozessorebene, die eine direkte Zuordnung der vorhandenen Ressourcen erlaubt, neben den Prozessorkernen auch Arbeitsspeicher und Schnittstellen. So sind beim Cabinet Controller c750 der Display-Port, ein Gigabit-LAN-Anschluss, der USB-3.0-Port und der CFast-SSD-Einschub dem Windows-System zugeordnet. EtherCAT-Master, ein zweites Gigabit-LAN, und der USB-2.0-Port sind mit dem SPS-Teil verknüpft.

Zu den häufigsten Windows-Applikationen zählen Datenbank-Applikationen wie etwa Rezeptmanagement und Daten-Auswertungen, zum Teil mit Hilfe von Machine Learning, z. B. für Predictive Maintenance. Auf Windows angewiesen sind zumeist auch Bilderkennung für Barcode-Leser und 2D/3D-Scanner oder Vision-Applikationen, ebenso Teaching-Anwendungen zum einfachen Anlernen von Robotern.

In zunehmendem Maße wird auch der Datenaustausch mit der Cloud relevant. Die Datenvorverarbeitung, beispielsweise in Form von Mittelwerten über einen Messintervall, die Reduzierung der zu übertragenden Messpunkte oder das Herausfiltern von abweichenden Messwerten können dazu beitragen, das Datenvolumen, das in die Cloud übertragen wird, deutlich zu reduzieren. Dies verringert den Netzwerkverkehr im Shopfloor sowie auf externen Kommunikationswegen und hilft Kosten bei der Cloud-Anwendung zu sparen, da deren Abrechnung häufig auf dem übertragenen Datenvolumen basiert.

Eins ist besser als zwei

Im Mittelpunkt dieser Kombination von SPS und PC in einem Gerät steht die kompromisslose Stabilität der Maschinensteuerung. Die beiden Betriebssysteme sind voneinander völlig unabhängig: Sollte das Windows 10 IoT Enterprise auf dem PC-Teil abstürzen, läuft der Steuerungs-Teil völlig unbehelligt weiter – allerdings ohne die Berechnungen, die an den PC-Teil ausgelagert wurden. Der Cabinet Controller c750 von Lenze ist also genauso zuverlässig wie die Kombination aus einer Steuerung und einem PC mit jeweils eigener Hardware.

Gleiches
gilt für die Sicherheit: Trotz der Integration in einem Gehäuse und der gemeinsamen CPU besitzen SPS- und Windows-Teil jeweils ein eigenes Netzwerk. Diese können zwar intern miteinander kommunizieren, lassen sich aber auch mit den üblichen Sicherheitsmaßnahmen gegeneinander abschotten, so dass Malware oder Angriffe auf dem Windows-PC nicht automatisch die SPS gefährden.

Zudem ergeben sich interessante wirtschaftliche Vorteile, denn bestimmte Baugruppen müssen nicht doppelt ausgeführt werden. Die Verkabelung wird einfacher, und auch bei der Programmierung und der Wartung des Systems ist für den OEM weniger Aufwand nötig, da sich der Entwickler nur mit einem System verbinden muss, anstatt parallel auf zwei Geräten zu agieren. Vom kompakten Formfaktor profitiert die Dimensionierung des Schaltschrankes. Hier ist meist wenig Platz, und im Unterbau von Maschinen oder Antrieben ist eine Veränderung der Außenmaße, um einen zusätzlichen PC unterzubringen, oft nicht möglich.

Auch für den Anlagenbetreiber wird durch die Integration von SPS und PC vieles einfacher: Gemeinsame Geräteüberwachung, einfachere Status-Übergabe und ein integratives Power-Down-Handling sind hier u. a. zu nennen.

IT meets OT

Spätestens mit der großen Verbreitung von OPC UA als Standard in vielen Automatisierungslösungen und -komponenten wurde auf breiter Front die durchgängige Vernetzung vom Field-Level bis zur Cloud möglich. Wie bereits gezeigt, kann der Cabinet Controller c750 die so gesammelten Daten Cloud-gerecht vorverarbeiten. Für den letzten Schritt, die Integration der Maschinen einer Smart Factory nicht nur in überlagernde Systeme wie SCADA, MES und ERP, sondern bis hin zur Cloud, hat Lenze die Lösung X4 Remote entwickelt. Diese besteht aus Cloud-Gateways und einem Cloud-basierenden Angebot von Webservices. Angebunden werden, können sowohl Lenze-Controller als auch SPSen anderer Hersteller.

Die gesammelten Maschinendaten werden protokolliert und in Datenclustern gespeichert. Auswertungen können in selbst
konfigurierten Dash-Boards visualisiert werden, diese sind auf Wunsch per Web auch auf mobilen Geräten abrufbar. Über die Cloud-Solution lassen sich Live-Überwachung und Alarme einrichten und weitere Services erstellen, wie z. B. Fernwartung und Maschinendiagnose. Moderne Schnittstellen öffnen den Weg zu weiteren Angeboten, wie etwa Business-Intelligence-Applikationen. Mit Hilfe fortschrittlicher Verschlüsselungstechnik sowie einem ausgefeilten Benutzer- und Gerätemanagement, das eine eindeutige Authentifizierung und Autorisierung beinhaltet, wird die Sicherheit der Daten in der Cloud gewährleistet.

Damit unterstützt Lenze die Geschäftsmodelle des OEM wie die Optimierung von Wartung und Instandhaltung oder den Informationsaustausch mit Lieferanten und Abnehmern.

Die neue Controller-Generation von Lenze reizt die Grenzen des technisch Machbaren für diesen Formfaktor aus.
Mit X4 Remote bietet Lenze ein zukunftsfähiges Serviceportal. Das IoT Gateway x500 unterstützt Ethernet oder WiFi-InternetVerbindungen.


Zum Firmenprofil >>


Bericht in folgender Kategorie:
Steuerungstechnik

Special Automation aus der Cloud

cloud.JPG Immer mehr Teile der industriellen Automatisierung sollen in die Cloud verlegt werden. Nicht nur die in rapide steigenden Mengen generierten Daten, sondern neben Auswerte-, Überwachungs- und Kontrollmechanismen auch Steuerungs-, Regelungs- und sogar Safety-Algorithmen. Wozu eigentlich? Was lässt sich vernünftig in die Cloud verlegen? Was sollte man dabei beachten? Und was ist das überhaupt, die Cloud?
mehr lesen >>

Im Gespräch

/xtredimg/2019/Automation/Ausgabe273/19544/web/app-4.jpgEine E-CAD-Plattform für alle
Egal von welcher Engineering-Disziplin man kommt – mit der E-CAD-Lösung von Wscad arbeiten Anwender immer Gewerke übergreifend. Ohne Datenbrüche, Missverständnisse und Umständlichkeiten. In kleinen Projekten genauso wie in großen, mit ausgeklügelten Benutzerrechten und in verschiedenen Sprachen gleichzeitig auch in internationalen Projektteams. Wie es mit Benutzerfreundlichkeit, Service, Implementierungsunterstützung und neuen Projekten aussieht, verrät Patrick Kaufmann, Geschäftsführer Wscad Software GmbH Österreich, im Gespräch mit x-technik.
Interview lesen >>

Newsletter abonnieren