Kinematische Transformation in TwinCAT · bis zum Jahr 2015 auf über 65 % zu steigern. Was die...

Nr. 2 | Juni 2010 | www.pc-control.net

10 | cover

Roboter-Integration in TwinCAT:optimale Synchronisierung vonRobotik und Motion Control

31 | worldwide

LSG Sky Chefs: Der weltweit größteAirline-Caterer setzt auf robustePanel-PCs von Beckhoff.

14 | products

EtherCAT Box: IP-67-Module mit16 Kanälen reduzieren Verkabelungs-aufwand.

Kinematische Transformation in TwinCAT

PCc_02-10_250510_RZ.indd 1PCc_02-10_250510_RZ.indd 1 25.05.10 18:5725.05.10 18:57

2 contents PC-Control 02 | 2010

26 | Neuheiten von der Light+Building 2010

27 | BACnet/IP ergänzt offene Steuerungslösung

All-in-One: Kompakter Raum-Controller

modular erweiterbar

28 | worldwide EtherCAT für mobilen Serviceroboter:

„Rollin’ Justin“ schleppt Kisten

und serviert Tee

31 | LSG Sky Chefs, Deutschland: Der weltweit

größte Airline-Caterer setzt auf robuste

Panel-PCs von Beckhoff

34 | Beckhoff gründet Tochterfirma in Malaysia

36 | Numina Group, USA: EtherCAT löst

Geschwindigkeits- und Präzisionsprobleme

10 | cover Scientific Automation: Kinematische

Transformation in TwinCAT

14 | products

EtherCAT Box: IP-67-Module mit 16 Kanälen

reduzieren Verkabelungsaufwand

16 | Modulare Automatisierung mit TwinCAT 3

20 | Interview mit Frank Würthner:

Beckhoff-Lösungen für die Verpackungs-

maschinenbranche

23 | Standard-Diagnose- und Konfigurations-

Interface für den Beckhoff Industrie-PC

20 | Interview mit Frank Würthner:

Beckhoff-Lösungen für die

Verpackungsmaschinenbranche

Redaktionsleitung: Frank Metzner

Redaktion: Gabriele Kerkhoff Jessica Gawronski Telefon: +49 (0) 52 46 / 9 63 - 1 40

Fax: +49 (0) 52 46 / 9 63 - 1 [email protected]

www.pc-control.net

PC-Control – The New Automation Technology Magazine

Herausgeber:Beckhoff Automation GmbHEiserstraße 533415 Verl/GermanyTelefon: +49 (0) 52 46 / 9 63-0Fax: +49 (0) 52 46 / 9 63 -1 98

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impressum

SPS-Magazin, GermanyZweckverband Wasser und Abwasser Vogtland, Germany

Design: www.a3plus.deProjektleitung: Hans-Heinrich Beier

Druck: Richter Druck- und Mediencenter, Germany

Auflage: 21.000

Bildnachweis:George Clerk, iStockphotoDeutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, GermanyFifth Light Technology, CanadaHigh-Def Technology, GermanyLSG Sky Chefs, GermanyMultivac, GermanyNordea-Bank, NorwayNumina Group, USAPrecision Mechatronics, Australia

4 | news 5. International Sales Meeting

Positive Geschäftsentwicklung

für das Jahr 2010

5 | Beckhoff übernimmt High-Def Technology

6 | Rückblick Hannover Messe 2010

8 | Automatica 2010

9 | products

Servomotoren in „Washdown“-Ausführung

für die Lebensmittel industrie

9 | Servomotoren in „Washdown“-

Ausführung für die Lebensmittel-

industrie

PC-Control 02 | 2010

28 | EtherCAT für mobilen Service -

roboter: „Rollin’ Justin“ schleppt

Kisten und serviert Tee


3 editorialPC-Control 02 | 2010

Ob Industrieroboter, Serviceroboter oder humanoider Roboter, ob in Gelenkarm-, SCARA-, Portal-,

Delta-, H-Bot- oder Hexapod-Konfiguration, ob mobil oder stationär: Viele Roboter nutzen EtherCAT.

Zuerst hielt EtherCAT in Roboter-Forschungsprojekten Einzug, zum Beispiel 2004 im BMBF-Projekt

„PAPAS“ von DLR, Kuka, Trumpf Laser, Schunk und Lenze, 2005 in mobilen Forschungs-Robotern der

koreanischen Suncheon Universität oder 2007 im Java-Roboter der Uni Lund oder im Wachroboter

„Secur-O-bot“ des Fraunhofer IPA Instituts. Auch die erfolgreichen Fußballroboter des TechUnited

Teams aus Eindhoven setzen auf EtherCAT – sie sind Vizeweltmeister und haben gerade erneut die

German Open gewonnen. Die Schauspieler-Roboter der

Uni Shanghai, die auf der Weltausstellung eine Peking-

Oper aufführen, waren ja bereits Thema in der letzten

Ausgabe der PC-Control. In den USA, Japan, Korea,

Italien und Deutschland sind uns über 15 Entwicklungs-

projekte für humanoide Roboter bekannt, die sich für

EtherCAT entschieden haben.

EtherCAT-Roboter sind aber nicht nur in der Forschung,

sondern schon lange auch in der Industrie im Einsatz:

Sie schweißen Schiffe auf Werften in Korea oder Autos

beim chinesischen Hersteller Chery, entnehmen Teile aus

Kunststoffmaschinen, verpacken Lebensmittel und sind

bei Volkswagen in Wolfsburg in der Fahrzeug-Montage

zu finden.

Warum ist EtherCAT der Kommunikationsstandard für

Roboterprojekte? Nun, Roboter und deren Steuerung profitieren ganz besonders von den EtherCAT-

Alleinstellungsmerkmalen: Kein anderes Bussystem bietet kürzeste Zykluszeiten, präzise Synchronisie-

rung, flexible Tolopogie – und das alles ganz ohne spezielle Hardwareanforderungen in der Steuerung,

rein in Software implementiert. Damit werden IPCs ohne Zusatzhardware zur Robotersteuerung.

TwinCAT macht es vor: SCARA, Portalroboter, Gelenkarm- oder Parallelkinematiken; für jede Aufgabe

den passenden Roboter – aber nur eine PC-basierte Automatisierungsplattform und natürlich nur

ein Bussystem. Via EtherCAT werden nicht nur die anspruchsvollen Motion-Control-Aufgaben der

Roboterapplikation erledigt und die I/Os für die Ablaufsteuerung bedient, sondern gleich auch die

funktionale Sicherheit der Anlage gewährleistet – TwinSAFE spricht natürlich auch EtherCAT. Details

zu TwinCAT als Robotersteuerung finden Sie im Artikel ab Seite 10.

Eine weitere herausragende Eigenschaft von EtherCAT kommt Justin zugute, dem humanoiden Robo-

ter vom Institut für Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt: die

nahtlose Integration anderer Bussysteme. Die Justin-Macher standen vor der Herausforderung, die

viele Systemintegratoren kennen: die leistungsstärkste Technologie für neue Systeme auswählen und

dabei gleichzeitig bereits vorhandene Systeme weiter nutzen können. Mit EtherCAT gelingt beides.

Feldbus-Gateways mit einheitlicher, durch die EtherCAT Technology Group festgelegter Schnittstelle

sorgen für einfache Integration anderer Feldbuswelten und ermöglichen damit eine stolperfreie Mig-

ration vom klassischen Feldbus zum neuen Feldbus EtherCAT. Und alle neuen Geräte profitieren sofort

von der besseren Performance. Justin wird Ihnen ab Seite 28 vorgestellt – und bei Youtube können

sie Rollin’ Justin tanzen sehen!

Viel Vergnügen beim Lesen dieser Ausgabe wünscht Ihnen

Martin Rostan

Leiter Technologie-Marketing

P.S.: Falls Sie die Automatica besuchen: Fragen Sie doch mal bei den marktführenden deutschen Roboterherstellern nach, wel-

chen Kommunikationsstandard diese ausgewählt haben. Und dann besuchen Sie den Beckhoff-Stand in Halle A2, Stand 103!

EtherCAT: der Kommunikations -standard für Roboter

40 | Zweckverband Wasser und Abwasser

Vogtland (ZWAV), Deutschland: Embedded-PC

sorgt für sauberes Wasser

43 | Fifth Light Technology Ltd., Kanada:

PC-Control für intelligente Beleuchtungssysteme

46 | Precision Mechatronics Pty. Ltd., Australien:

Vollautomatische Tintenabfüllung im Sekundentakt

48 | Nordea-Bank, Norwegen: Retrofit der Gebäude-

steuerung reduziert Energieverbrauch und verein-

facht Bedienung

49 | ETG EtherCAT: Beispielcode für Antriebe

50 | events Messen und Events 2010

36 | Numina Group, USA:

EtherCAT löst Geschwindigkeits-

und Präzisionsprobleme

Martin Rostan, Leiter Technologie-Marketing


4 news PC-Control 02 | 2010

Beckhoff erwirtschaftet 2009 weltweit 236 Mio. Euro

„Nach einem sehr erfolgreichen Jahr 2008 haben auch wir, bedingt durch die

Weltwirtschaftskrise, 2009 Einbußen hinnehmen müssen“, resümiert Hans

Beckhoff. Der Geschäftsführer ist jedoch nicht unzufrieden. „Wir sind akzeptabel

durch das Krisenjahr gekommen, sind profitabel geblieben und haben weiter

in die Entwicklung unserer Produkte und den Ausbau der Produktion und des

Vertriebs investiert. Gerade im Krisenjahr 2009 haben wir viele neue Projekte

gewonnen. In schwierigen Zeiten hat sich der Maschinen- und Anlagenbau nach

wirtschaftlicheren und leistungsfähigeren Steuerungen umgesehen. Hier bieten

wir mit unseren Basis-Technologien, wie PC-based Control, EtherCAT und XFC

genau die richtige Technik, sodass Systementscheidungen zu unseren Gunsten

gefällt wurden.“

Für 2010 erwartet Beckhoff Automation eine sehr positive Geschäftsentwicklung:

„Schon das zweite Halbjahr 2009 zeigte eine Belebung und das erste Quartal

2010 zeichnet sich durch ein äußerst kräftiges Wachstum aus. Die Industrie hat

im In-und Ausland wieder Tritt gefasst.“ So will das Unternehmen 2010 den Rück-

gang aus 2009 nicht nur kompensieren, sondern geht von einem akzeptablen

Wachstum auch im Zweijahresvergleich aus.

Positive Geschäftsentwicklung für das Jahr 2010

5. International Sales Meeting: weltweiter Beckhoff-

Vertrieb trifft sich im Vorfeld der Hannover Messe

Beckhoff Automation schließt das Geschäftsjahr 2009 mit einem Weltumsatz von 236 Mio. Euro ab; das entspricht einem Rück-gang von 15 % im Vergleich zum Vorjahr. Weltweit beschäftigt Beckhoff 1350 Mitarbeiter (+10 % im Vergleich zum Vorjahr).

Außenhandelsanteil ist kräftig gestiegen

Weltweit hat Beckhoff viele Neukunden gewinnen können, sodass der Außenhan-

delsumsatz im Jahr 2009 von 44 % auf 50 % gewachsen ist. „Hier profitieren wir

insbesondere vom Wirtschaftswachstum in den BRIC-Staaten (Brasilien, Russland,

Indien und China)“, erläutert Kai Ristau, Leiter International Sales, von Beckhoff

Automation: „Wir haben uns das ehrgeizige Ziel gesetzt, unser Auslandsgeschäft

bis zum Jahr 2015 auf über 65 % zu steigern. Was die globale Entwicklung an-

geht, ist hier China besonders hervorzuheben. China ist, nach Deutschland, für

uns mittlerweile das umsatzstärkste Land, dicht gefolgt von den USA.“

Durch die Gründung von Tochtergesellschaften in Norwegen und in Großbritan-

nien hat Beckhoff sein vertriebliches Engagement in Europa weiter ausgebaut.

Mit derzeit 24 Tochtergesellschaften und zusätzlichen Distributoren ist Beckhoff

weltweit in über 60 Ländern vertreten. Mit weiteren Firmengründungen, z. B. in

Malaysia, Israel und Japan, soll die Anzahl der Tochtergesellschaften bis Ende

2010 auf 30 ansteigen.

Vom 15. bis 18. April lud Beckhoff seine Vertriebsmitarbeiter und -partner zum

5. International Sales Meeting (ISM) ein. Alle zwei Jahre versammelt Beckhoff sei-

ne Vertriebsmannschaft im Vorfeld der Hannover Messe zu dieser internationalen

Informationsveranstaltung. „Das ISM ist mittlerweile zu einem festen Bestandteil

unseres internen Netzwerks geworden“, resümiert Kai Ristau, Leiter International

Sales von Beckhoff. „Mit dem ISM haben wir eine Möglichkeit geschaffen, über

unser umfangreiches Angebot und die aktuellen Entwicklungen persönlich und

trotzdem international zu informieren und zu diskutieren. Gleichzeitig wird so

unser weltweites Netzwerk gepflegt und erweitert.“

Über 200 Beckhoff-Vertriebsmitarbeiter aus über

40 Ländern versammelten sich im Vorfeld der Hannover

Messe zum 5. International Sales Meeting in Marienfeld.

Der Vulkanasche aus Island vorweg geflogen kamen über 200 Beckhoff-Vertriebs-

mitarbeiter aus über 40 Ländern zusammen, um ein verlängertes Wochenende in

Marienfeld, nahe der Beckhoff-Firmenzentrale in Verl, zu verbringen. Schwerpunk-

te des Treffens lagen, neben Informationen über aktuelle Produktentwicklungen,

im Austausch über internationale Applikationen, branchenorientierte Marktent-

wicklungen sowie in einem intensiven Austausch mit dem Produktmanagement.

Insbesondere wurden Entwicklungen im Bereich der neuen Beckhoff-Software

TwinCAT 3 sowie im Bereich EtherCAT und der EtherCAT Technology Group

vorgestellt. „Für die Zukunft haben wir uns wieder viel vorgenommen“, so Kai

Ristau. „Mit unserer ‚Vision 2020’ haben wir unsere Ziele für die nächsten zehn

Jahre festgesetzt. Außerdem konzentrieren wir uns auch weiterhin stark auf den

weltweiten Ausbau unserer Niederlassungen.“ Mit Tochterfirmen und Kooperati-

onspartnern ist Beckhoff heute in über 60 Ländern weltweit vertreten. Das ISM

bot neben der Präsentation neuer Entwicklungen eine sehr gute Gelegenheit, die

Beckhoff-Unternehmenskultur weiter in die Welt zu tragen.


5 newsPC-Control 02 | 2010

Mit Wirkung zum 1. Februar 2010 wurde die High-Def Technology GmbH in

die Beckhoff-Unternehmensgruppe integriert. Geschäftsführer der High-Def

Technology GmbH ist Thorsten Meiners, der das Unternehmen 2006 gegrün-

det hat.

Hans Beckhoff: „Mit der Übernahme von High-Def stärken wir unsere Kompe-

tenz im Bereich Home-Automation und Home-Entertainment. Für diesen stark

wachsenden Markt werden wir PC-basierte eigene Produktlinien entwickeln.

Die High-Def-Übernahme ist ein erster Schritt in diesen spannenden Markt.“

Das von High-Def entwickelte HomeOne-System ermöglicht die einfache

Steuerung der Gebäude- und Medientechnik in einem System und kann

sowohl im Privatbereich als auch in Bürogebäuden oder Hotels zum Einsatz

kommen. Die individuell anpassbare Multitouch-Bedienoberfläche steuert

die Multiroom- Medienwiedergabe (Audio, Video, Bilder, TV), Infotainment,

Unterhaltungselektronik sowie die Gebäudetechnik. Unterschiedliche Clients

Beckhoff übernimmt High-Def Technology GmbH

Stärkung der Gebäude- und Home-Automatisierung

Mit der Übernahme der High-Def Technology GmbH, Spezialist für Softwarelösungen im Bereich Gebäude- und Mediensteuerung, baut die Beckhoff-Gruppe ihr Know-how im Bereich der Gebäude- und Home-Automatisierung aus. Das Produkt- und Lösungsspektrum von Beckhoff wird damit um die Komponenten Mediensoftware und Bedienoberflächen für Gebäude erweitert.

Thorsten Meiners,

Geschäftsführer der

High-Def Technology GmbH

ermöglichen die Bedienung über PC, Touchpanel, Internet oder auch über

das IPhone. Das HomeOne-Konzept beruht auf der von High-Def entwickel-

ten Softwarelösung sowie Beckhoff-PCs und Touchpanel. Als durchgängig

PC- und Windows-basierte Softwarelösung passt HomeOne optimal in das

Technologiekonzept von Beckhoff und komplettiert dessen Know-how im

Bereich der Gebäudeautomatisierung.

Auf der Light+Building 2010 präsentierte High-

Def auf dem Beckhoff-Stand eine Preview der

HomeOne; eine Software zur Steuerung der Ge-

bäude- und Medientechnik in einem System.

Auf der SMM (Shipbuilding, Machinery

& Marine technology), der Leitmesse für

die Schiffbauindustrie, stellt Beckhoff

vom 7. bis zum 10. September 2010

in Halle B6, Stand 487, seine Auto-

matisierungskomponenten vor. Für den

Schiffsbau bietet Beckhoff Steuerungen

von der PC-Steuerung, über Embedded-

Beckhoff auf der SMM 2010 PCs, bis hin zur Kleinsteuerung mit inte-

griertem Interface zur I/O-Ebene. Das

Beckhoff-Busklemmensystem ermög-

licht den Anschluss der Sensor-/Aktore-

bene. Über 400 verschiedene Busklem-

men decken das komplette Spektrum an

Signaltypen ab.

Für das offene und busneutrale I/O-

System stehen Buskoppler für alle rele-

vanten Bussysteme zur Verfügung; von

Ethernet, EtherCAT bis PROFIBUS. Kom-

ponenten für die Ethernet-Peripherie so-

wie Industriedisplays und Bedienpanel

runden das Angebotsspektrum ab.

Die Automatisierungssoftware TwinCAT

integriert SPS-, Messtechnik oder auch

Condition-Monitoring-Funktionen und

ermöglicht die Anbindung an das über-

geordnete System über Kommunika-

tionsstandards wie Ethernet und OPC.



Mit der Hannover Messe 2010 fand die Welt- und Leitmesse der Automatisierungstechnik vom 19. bis 23. April 2010 in Hannover statt. In Halle 9, Stand F06, präsentierte Beckhoff seine Hochleistungssteuerungstechnik für den Maschi-nenbau und die Prozesstechnik. Ein Highlight des Messestandes war die Vorstellung von TwinCAT 3.

Rund 200 Beckhoff-Mitarbeiter aus 40 Ländern empfingen die internationalen Kunden und Besucher.

Bedingt durch das weltweite Flugchaos über Europa, ausgelöst durch die Aschewolke nach dem Vulkan-

ausbruch auf Island, ist die Zahl der ausländischen Besucher in diesem Jahr gesunken. Insgesamt ging die

Gesamtbesucherzahl um rund 20 Prozent auf 150.000 zurück.

Dennoch resümiert Hans Beckhoff positiv über die Frühjahrsmesse der Automatisierung: „Die Hannover

Messe 2010 förderte die positive Grundstimmung in der Industrie. Die Internationalität der Messe war auf

Grund der Flugkrise weniger ausgeprägt als in den Vorjahren, europäische Fachbesucher mit konkreten

Projekten sorgten für einen Ausgleich.“

Die Hannover Messe 2011 wird vom 4. bis 8. April mit 13 Leitmessen das Messegelände komplett belegen.

Messeimpressionen und Videos: www.beckhoff.de/hmi

Rückblick: Beckhoff auf der Hannover Messe 2010

NEU: Der 19-Zoll-Einschub-Industrie-PC C5210

misst nur eine Höheneinheit und verfügt dabei

über einen Intel® Core™2 Duo auf 3½-Zoll-

Motherboard mit On-Board RAID-Controller und

zwei SATA-3½-Zoll-Wechselrahmen


7 newsPC-Control 02 | 2010

Auf der Hannover Messe war Beckhoff

insgesamt auf sechs Messeständen vertre-

ten, beispielsweise bei Microsoft mit einer

Technologiedemo zur Energieüberwachung

und -optimierung von Serverräumen.

Die Edelstahl-Panel in Schutzart IP 65

entsprechen strengen Hygienevorschriften.

Junge Menschen für technische Berufe zu begeistern und ihnen die Faszination

von Zukunftstechnologien näher zu bringen, ist das Ziel von „TectoYou“ – Einer

bundes weiten Initiative der Hannover Messe in Zusammenarbeit mit Verbänden

und Unternehmen. Im Rahmen von „TectoYou“ sponserte Beckhoff die Reise von

über 500 ostwestfä lischen Schülern mit ihren Lehrern nach Hannover. Geschulte

Guides und Beckhoff-Experten begleiteten die Schüler aus neun Schulen, die auf

der Hannover Messe Automatisierungstechnik live erleben konnten.



Die Erweiterung der TwinCAT-Automatisierungssuite um Roboter-Kinematiken

ermöglicht die Einbindung von Robotern und deren Interaktion und Synchronisa-

tion mit den SPS- und Motion-Control-Funktionen. Daraus resultiert die nahtlose

Integration in das gesamte Steuerungssystem sowie die Einsparung zusätzlicher

Roboter-CPUs. Die Software „TwinCAT Kinematic Transformation“ unterstützt

folgende Kinematiken: Kartesisches Portal, Scherenkinematik, Rollenkinematik

(H-Bot), SCARA, 2-D-Kinematik, 2-D-Parallelkinematik und 3-D-Delta-Kinematik.

Als Neuheit zeigt Beckhoff auf der Automatica, in einer Live-Demonstration, eine

Erweiterung der TwinCAT-Software um die 6-D-Kinematik für Seilzugroboter. Die

Vorteile des Seilzugroboters für Pick-and-place-Aufgaben ergeben sich aus seinem

mechanischen Aufbau: Aufwändige Karbonstäbe werden durch kostengünstige

Seile ersetzt, die Anordnung der Servomotoren ist flexibel (z. B. auch unterhalb des

Roboters) und der Werkstückgreifer ist dreh- und neigbarer.

EtherCAT – höchste Performance auf Basis von Industrial-Ethernet

EtherCAT, das Industrial-Ethernet-System, ist mittlerweile in vielen Robotern

zum Standard der Prozesskommunikation geworden. Die Nutzung des schnellen

Feldbussystems im Bereich der Robotik bietet eine Reihe entscheidender Vorteile:

EtherCAT ermöglicht extrem kurze Updatezeiten für das Prozessabbild (50 μs);

Regelschleifen (bis zum Stromregler) können über den Bus geschlossen werden.

Die Regelung der Achsen kann zentral in der Steuerung erfolgen – inklusive der

gekoppelten Bewegungsfunktion. Das EtherCAT-System integriert Redundanz, Hot-

Connect- und Hot-Swap-Optionen.

Für die Anbindung der gesamten Sensorik und Aktorik in der Robotik, Mon -

tage- und Handhabungstechnik bietet Beckhoff ein umfangreiches Sortiment

Beckhoff auf der Automatica 2010

Die internationale Fachmesse für Automation und Mechatronik, Automatica, präsentiert vom 8. bis 11. Juni 2010 in München u. a. Lösungen aus den Bereichen Robotik, Montage- und Handhabungstechnik. In Halle A2, Stand 103, stellt Beckhoff seine PC- und EtherCAT-basierte Steuerungstechnik, Motion-Control- und Safety-Lösungen sowie die Automatisierungssoft-ware TwinCAT mit integrierter Robotersteuerung vor. TwinCAT unterstützt verschiedene parallele und serielle Kinematiken, wie sie z. B. für Pick-and-place-Aufgaben genutzt werden. Als Neuheit präsentiert Beckhoff die TwinCAT-Kinematik für 6-D-Seilzugroboter auf der Automatica.

an EtherCAT-I/Os. Mit den EtherCAT-Klemmen in Schutzart IP 20 und den Box-

Modulen in IP 67 steht ein komplettes Programm für alle wichtigen Signalarten

zur Verfügung. Die kompakte Bauform und geringe Masse der EtherCAT-Box-

Module begünstigt Applikationen, bei denen die I/O-Schnittstelle bewegt wird,

wie z. B. an einem Roboterarm. In beiden I/O-Systemen bleibt das EtherCAT-

Protokoll bis zum einzelnen Modul vollständig erhalten, wodurch extrem kurze

Reaktionszeiten realisierbar sind.

www.beckhoff.de/automatica

Durchgängig Highspeed-Ethernet: PC- und EtherCAT-basierte Steuerungstechnik

von Beckhoff für die Robotik in Handhabung, Fertigung und Montage


PC-Control 02 | 2010 9 products

sonsten sind sie identisch mit den Standardtypen. Für den Anwen-

der hat das den Vorteil, dass er bei einem gemischten Einsatz von

beschichteten und Standardmotoren keine weiteren Typen in seine

Maschine „eindesignen“ muss. Ein weiterer Vorteil ist der Preis:

Durch die Beschichtung ergibt sich, je nach Baugröße, lediglich ein

Aufpreis von ca. 30 % gegenüber den Standardmotoren.

Die Flanschgrößen 2…7 der AM3000-Serie sind optional mit der

Oberflächenbeschichtung erhältlich. Die Ausführung in Schutzart

IP 67 erlaubt außerdem den Einsatz in rauer Industrieumgebung.

www.beckhoff.de/AM3000

Die Hygienebestimmungen in der Lebensmittelindustrie stellen

auch an die dort eingesetzten Antriebs- und Steuerungskomponen-

ten hohe Anforderungen in Bezug auf Oberflächen und Materialien,

die einer regelmäßigen Behandlung mit aggressiven Reinigern

standhalten müssen. Mit der lebensmittelechten Beschichtung

eines Standard-Servomotors geht Beckhoff einen neuen Weg: Die

weiße, im Lebensmittelbereich übliche Beschichtung ist FDA (Food

and Drug Administration)-konform und stellt sicher, dass die damit

produzierten Produkte in keiner Weise durch chemische Substanzen

belastet werden.

Die FDA-konformen Motoren unterscheiden sich nur durch ihre

Oberfläche, den Wellendichtring und durch die Edelstahlwelle, an-

Mit der Synchron-Servomotorserie AM3000 in FDA-konformer, weißer Oberflächenbeschichtung, bringt Beckhoff eine Sonderlösung für alle Anwendungen in der Lebensmittelindustrie auf den Markt. Die Be-schichtung ist lebensmitteltauglich und resistent gegen aggressive Reinigungsmittel. Die Motoren unter-scheiden sich bis auf die Oberfläche nicht von den Standardtypen der AM3000-Serie.

Servomotoren für die Lebensmittelindustrie

Beckhoff Antriebstechnik: Motoren

in „Washdown“-Ausführung

Mit der Synchron-Servomotor-

serie AM3000 mit FDA-kon-

former, weißer Oberflächen-

beschichtung bringt Beckhoff

eine kostengünstige Sonder-

lösung für alle Anwendungen

im sensiblen Bereich der

Lebensmittelproduktion und

-verpackung auf den Markt.


10 cover PC-Control 02 | 2010

Roboter sind heute aus der Industrie nicht mehr wegzudenken. Im Gegenteil: In vielen Bereichen werden sie auf-grund ihrer großen Flexibilität zunehmend häufiger eingesetzt. Für viele Anwendungen sind auch gar nicht die bekannten Knickarmroboter notwendig, sondern einfache und preiswerte Stab-Kinematiken, wie Deltaroboter. Bisher waren diese Roboter mit einer eigenen, meist PC-basierten, Steuerung ausgestattet. Mit „Scientific Auto-mation“ hat Beckhoff den Anwendungsbereich der klassischen, PC-basierten Automatisierungstechnik um neue Komponenten, wie z. B. die Robotik, erweitert. Mit der Software „TwinCAT Kinematic Transformation“ steht dem Anwender nun eine Lösung zur Verfügung, die die Steuerung von Robotern in die Beckhoff-Welt integriert.

Scientific Automation: Kinematische Transformation in TwinCAT

Einfache Integration von Robotern in PC-Control


11 coverPC-Control 02 | 2010

Serielle Kinematik

Die aktuelle Position einer beliebigen Achse ist immer von der Position

der vorhergehenden Achse abhängig. Der TCP (Tool-Center-Point) wird

von jeder Achse sowohl in x-, y- und z-Ebene verändert. Beispiele: SCARA

und Kran-Kinematik

Parallele Kinematik

Die aktuelle Position der Achse ist nur in einer Richtung von der vorher-

gehenden Achse beeinflusst. Der TCP wird nur in einer Ebene verändert.

Beispiele: Delta-Kinematik, Scheren-Kinematik

Koordinatensysteme

Zur Beschreibung des Positionierverhaltens eines Systems benötigt man

Koordinatensysteme. Diese werden in die einzelnen, aktiven Gelenk-

achsen gelegt. Hierfür kann man z. B. kartesische Koordinatensysteme

heranziehen, die so an die einzelnen Körper gebunden werden, dass eine

Drehung oder Translation um bzw. in Richtung der Koordinatenachsen er-

folgt. Zur Programmierung können unterschiedliche Koordinatensysteme

als Grundlage genutzt werden:

| Das kartesische Koordinatensystem

– rechtshändig

– Rotationsrichtungen immer positiv (gegen den Uhrzeigersinn)

| Das Werkstück-Koordinatensystem bzw. Piece Coordinate System

(PCS) ist unabhängig von der verwendeten Kinematik und wird für

teilespezifische Orientierungen eingesetzt.

| Das Maschinen-Koordinatensystem bzw. Machine Coordinate System

(MCS) ist unabhängig von der verwendeten Kinematik und wird für

maschinenspezifische Orientierungen eingesetzt.

| Das Achs-Koordinatensystem (ACS) ist abhängig von der verwende-

ten Kinematik und wird für Referenzierung bzw. Homing eingesetzt.

Der Einsatz von Robotern erforderte bisher immer eine spezielle CPU.

Oft musste die Robotersteuerung durch einen speziellen Feldbus mit der

eigentlichen Maschinensteuerung verbunden werden, und die Program-

mierung des Roboters erforderte ein spezielles Softwarepaket und eine

spezielle, meist herstellerspezifische Programmiersprache. Die unter-

schiedlichen Steuerungen mit dazwischen geschaltetem Feldbus ließen

jedoch keine Synchronisation zwischen Roboter und Motion Control zu.

Der Ausweg ist die Realisierung des Roboters in Software. Damit entfallen

die Kosten für die Robotersteuerung, die Verkabelung und Konfiguration

des Feldbusses und insbesondere die Kosten für die Programmierung des

Roboters. Durch die Reduktion der Kommunikation zwischen Standard-

steuerung und Roboter auf einen reinen Speicherzugriff sind hochgenaue

Synchronisierungen realisierbar. So kann ein Teil, das sich auf einem mit

Standard-Motion-Control betriebenen Förderband befindet, vom Roboter

„on the fly“ gegriffen und weggelegt werden.

Kinematische Transformation

Die Kinematik (griech.: „kinema“, Bewegung) ist die Lehre der Bewegung

von Punkten und Körpern im Raum, beschrieben durch die Größen:

| Weg s (Änderung der Ortskoordinate)

| Geschwindigkeit v

| Beschleunigung a

Dabei bleiben die Ursachen der Bewegung (Kräfte) unbeachtet. Im

Zusammenhang mit Robotern steht der Begriff Kinematik für die unter-

schiedlichen Bewegungsmöglichkeiten. Da der Aufbau und die Anzahl

der Achsen den Arbeitsraum des Roboters bestimmen, ist dieser konkret

von vielen Parametern abhängig: Armlängen, Reichweitenwinkel, Schwer-

punkt, max. Last etc. Die Anordnung der Arme und Gelenke bestimmt die

kinematische Struktur, die in zwei Hauptklassen geteilt wird:

Beispiele für serielle Kinematiken: SCARA- und Kran-Kinematik

Beispiele für parallele Kinematiken: Delta- und Scheren-Kinematik


12 cover PC-Control 02 | 2010

Typische Kinematiken

Die Programmierung der Roboter erfolgt häufig im PCS oder MCS, da

beide Systeme durch den kartesischen Aufbau für den Programmierer

sehr anschaulich sind. Die Art der Kinematik in diesen Systemen bedarf

keiner Berücksichtigung, da die entsprechenden Bewegungsabläufe

durch eine Transformation berechnet werden. Im Gegensatz dazu ist

bei der Programmierung in ACS der Aufbau der Achsen unbedingt zu

berücksichtigen, da die Bewegungsbefehle der Achsen direkt program-

miert werden müssen. Daher wird diese Art der Programmierung nur in

Ausnahmefällen verwendet.

Transformation

Die Kinematik beschreibt die Untersuchung der Bewegungsmöglichkeiten

der einzelnen Glieder des Roboters in Relation zueinander. Es werden die

auftretenden Geschwindigkeiten und Beschleunigungen bei der Bewe-

gung der Gelenke berücksichtigt, jedoch nicht die auftretenden Kräfte

und die Antriebsart des Gelenks (aktiv/passiv). Eine unterschiedliche An-

ordnung von Gelenken und Gliedern kann die identische Bewegungsbahn

des TCP erzeugen.

Die Transformation beschreibt, im Zusammenhang mit der Kinematik,

die notwendige Berechnung, um von einem Koordinatensystem in ein

anderes zu wechseln. Bei der Betrachtung der Kinematiken von Robo-

tern stellen sich grundsätzlich zwei Probleme: Das direkte kinematische

Problem (KP), auch als Vorwärts-Transformation bezeichnet, behandelt

die Berechnung der Lage des Tool-Center-Points (TCP) in raumfesten

Koordinaten aus den achsspezifischen Gelenkkoordinaten des Roboters.

Bei dem inversen kinematischen Problem (IKP), auch als Rückwärtstrans-

formation bezeichnet, handelt es sich um die Umkehrrelation, bei der die

achsspezifischen Gelenkkoordinaten aus der Lage des TCPs zu bestimmen

sind. Die Aufgabe einer Transformation besteht also darin, Position und

Orientierung der Objekte zueinander so zu verändern, dass der TCP die

gewünschten Bewegungsbahnen abfährt.

Kartesisches Portal

2-D-Parallelkinematik 3-D-Delta-Kinematik

Rollen-Kinematik (H-Bot) SCARA-Kinematik

Scheren-Kinematik


13 coverPC-Control 02 | 2010

Tracking

Natürlich existiert ein Roboter nicht alleine auf der Welt, sondern muss

mit anderen Maschinenkomponenten zusammenarbeiten. Eine häufige

Aufgabe ist das gezielte Anfahren einer Position auf einem bewegten

Band und natürlich das synchrone Mitfahren mit dem Band. Der Robo-

ter soll zum Beispiel ein Teil von diesem Band greifen oder es an einer

bestimmten Position ablegen. Das Aufsynchronisieren und Mitfahren des

Roboters auf ein – im translatorischen oder rotatorischen Koordinaten-

system – bewegtes Teil bezeichnet man als Tracking.

Realisierung in TwinCAT

TwinCAT Kinematic Transformation integriert sich transparent in die be-

stehende Motion-Control-Welt: Robotik- und Motion-Control-Funktionen

lassen sich optimal mit TwinCAT NC PTP (Achspositionierung Punkt-zu-

Punkt) oder NC I (Achsinterpolation in drei Dimensionen) synchronisieren.

Alle SPS- und NC-Eigenschaften können auf einer gemeinsamen Hard-

und Softwareplattform beliebig kombiniert werden.

TwinCAT Kinematische Transformation realisiert verschiedene Roboter-

kinematiken auf dem PC. Neben der 2-D- kann die 3-D-Stab-Kinematik

– auch Delta-Kinematik – sowie die SCARA-Kinematik damit gerechnet

werden. Die Ansteuerung der Achsen erfolgt direkt aus dem TwinCAT-

Motion-Control-System heraus. Der Anwender programmiert die Ro-

boterbewegung dabei direkt im kartesischen Koordinatensystem. Die

Transformation in das Roboterkoordinatensystem wird in der Software in

jedem Zyklus gerechnet. Zur Minimierung der Schwingungsneigung und

zur Erhöhung der Positioniergenauigkeit ist für viele Kinematiken noch

eine Stromvorsteuerung aktivierbar. Dies geht natürlich nur, wenn die

Antriebsverstärker und der Feldbus schnell genug sind und Schnittstellen

für eine zusätzliche Stromvorsteuerung zur Verfügung stehen. EtherCAT

und die Beckhoff Servoverstärker vom Typ AX5000 erfüllen genau diese

Anforderungen.

Die Konfiguration des Roboters erfolgt im bekannten TwinCAT System

Manager, dem Tool zur Konfiguration der I/Os, aller Achsen und des Robo-

ters. Hier werden die Stab- und Armlängen, sowie kinematische Versätze

parametriert. Für die Vorsteuerung können optional noch Massen und

Massenträgheiten des Roboters vorgegeben werden.

Dr.-Ing. Josef Papenfort,

Produkt manager TwinCAT, Beckhoff

Ausblick

Mit dem TwinCAT-Kinematik-Transformationspaket steht dem TwinCAT-

Nutzer die Möglichkeit zur einfachen Integration eines Roboters z. B.

vom Typ Delta- oder SCARA-Kinematik zur Verfügung. Die Konfiguration

erfolgt im TwinCAT System Manager. Die Berechnung des dynamischen

Modells ermöglicht die Minimierung des Bahnschleppabstandes. Dadurch

wird die Position bei hoher Wiederholgenauigkeit sehr genau eingehalten.

Weitere Transformationen sind einfach zu entwickeln. In der nächsten

Zeit stehen einfache Portale, Seilzugtransformation und Knickarmroboter

auf dem Programm. Als Neuheit zeigt Beckhoff auf der Automatica, in

einer Live-Demonstration, eine Erweiterung der TwinCAT-Software um

die 6-D-Kinematik für Seilzugroboter. Die Vorteile des Seilzugroboters

für Pick-and-place-Aufgaben ergeben sich aus seinem mechanischen

Aufbau: Aufwändige Karbonstäbe werden durch kostengünstige Seile

ersetzt, die Anordnung der Servomotoren ist flexibel (z. B. auch unterhalb

des Roboters) und der Werkstückgreifer ist dreh- und neigbar.

TwinCAT Kinematic Transformation www.beckhoff.de/kinematics

Motor 1

Motor 2

...

Torque M1

Pos M1

Torque M2

Pos M2

PosX, Y, Z...

VeloX, Y, Z...

AccX, Y, Z...

CartesianSet-PointGenerator

KinematicTransformation(Backward)& Dynamic Modell

Additional torque command

U– – –

Actual position

Actual velocity

Actual current

CurrentControl Unit

VelocityControl Unit

PositionControl Unit

Wirkungsweise der Rückwärtstransformation und des dynamischen Modells

Dipl.-Ing. Klaus Bernzen,

Produktmanager TwinCAT Motion

Control & Robotik, Beckhoff


14 products PC-Control 02 | 2010

Die neuen EtherCAT-Box-Module für das IP-67-System von Beckhoff enthalten 16 Kanäle – statt bisher 8 – in doppelt brei tem Gehäuse, wodurch sich Verkabelungsaufwand und Kanalpreis deutlich reduzieren.

IP-67-Module mit 16 Kanälen reduzieren Verkabelungsaufwand

Beckhoff EtherCAT Box: Hohe Kanaldichte in Schutzart IP 67

Die Beckhoff EtherCAT-Box-Module der 16-Kanal-Baureihe lassen sich direkt

in jedes EtherCAT-Netzwerk einbinden. Damit bleibt die hohe EtherCAT-Perfor-

mance bis in jede IP67-Box erhalten. Mit exakt doppelter Gehäusebreite von

126 x 60 x 26,5 mm bieten die Module Platz für 16 digitale Ein- bzw. Ausgänge.

Die Module sind mit M8- oder M12-Buchsen für den Signalanschluss ausgeführt.

Aufgrund der Verdoppelung der Kanalanzahl je EtherCAT Box spart der Anwender

sowohl bei der EtherCAT- als auch bei der Powerverkabelung Zeit und Kosten.

Folgende I/O-Varianten stehen zur Verfügung, jeweils mit M8- oder M12-

Schraubverbinder:

| EP1809: 16-Kanal-Digital-Eingang

| EP2809: 16-Kanal-Digital-Ausgang

| EP2339: 16-Kanal-Digital-I/O (frei wählbar)Voraussichtliche Markteinführung im 3. Quartal 2010.


15 productsPC-Control 02 | 2010

Die Montagepunkte wurden von den kompakten 30 mm breiten EtherCAT-Box-

Modulen übernommen, sodass die 16-Kanal-Box-Module im gleichen Raster montiert

werden können. Zusätzlich sind zwei zentrale Bohrungen für M4-Schrauben vorgese-

hen: Damit ist eine dezentrale Verteilung in der Maschine, z. B. auf Montageprofilen,

problemlos möglich.

Der EtherCAT-Anschluss erfolgt über schraubbare, geschirmte M8-Stecker. Die robuste

Bauweise der EtherCAT-Box-Module erlaubt den Einsatz direkt an der Maschine.

Schaltschrank und Klemmenkasten werden hier nicht mehr benötigt. Die Module

sind voll vergossen und daher ideal vorbereitet für nasse, schmutzige oder stau -

bige Umgebungsbedingungen. Durch vorkonfektionierte Kabel vereinfacht sich die

EtherCAT- und Signalverdrahtung erheblich. Verdrahtungsfehler werden weitestge-

hend vermieden und somit die Inbetriebnahmezeiten optimiert. Neben den vorkon-

fektionierten EtherCAT-, Power- und Sensorleitungen stehen auch feldkonfektionier-

bare Stecker und Kabel für maximale Flexibilität zur Verfügung.

www.beckhoff.de/EtherCAT-Box

Die 16-Kanal-EtherCAT-Box in

der Variante EPxxxx-0021 enthält

16 schraubbare M8-Verbindungen.

Die 16-Kanal-EtherCAT-Box in

der Variante EPxxxx-0022 enthält

acht schraubbare M12-Verbindungen

(zwei Kanäle pro M12-Anschluss).



eXtended Automation Runtime

bietet höhere Performance

Historie

Der Ansatz, die klassischen Automatisierungsgeräte, wie speicherpro-

grammierbare Steuerungen (SPS) und Motion-Steuerungen, in Software

auf einer leistungsfähigen Standard-Hardware zu implementieren, ist

seit vielen Jahren Stand der Technik und wird inzwischen von vielen

Anbietern verfolgt. Die Vorteile sind vielfältig; der wichtigste Vorteil

ist aber sicherlich, dass die Software von der Hardware weitestgehend

unabhängig ist und dadurch die Leistungsfähigkeit der Hardware an die

Anwendung angepasst werden kann. Zusätzlich profitiert die Anwendung

automatisch von der allgemeinen Weiterentwicklung der Hardware. Dies

trifft insbesondere auf PC-Hardware zu, die nach wie vor dramatische

Leistungszuwächse mit sich bringt. Für den Anwender ist auch noch die

relative Unabhängigkeit von einem Anbieter wichtig, die diese Trennung

von Soft- und Hardware ebenfalls zur Folge hat.

TwinCAT 3 bietet durch den modularen Aufbau der erweiterten Runtime

und die für viele Anwendungsfälle bereits vordefinierten Schnittstellen

die Möglichkeit, die unterschiedlichen Steuerungen der Maschinenaggre-

gate gemeinsam auf der zentralen Steuerungshardware der Maschine zu

instanziieren. Diese können unabhängig voneinander und in verschiede-

nen Programmiersprachen erstellt werden. Eine große Auswahl bereits

vorhandener oder selbst entwickelter Basismodule bildet dabei einen

Baukasten, aus dem sich leicht neue Anwendungen erstellen lassen.

Moderne Maschinen sind aus einzelnen, hierarchisch angeordneten Funktionsmodulen oder Aggregaten aufgebaut. Diese Aggregate können weitgehend unabhängig voneinander entwickelt und ge-testet werden. Über standardisierte Schnittstellen können sie dann an der konkreten Maschine mit anderen interagieren. Eine ähnliche Modularisierung ist auch in der Steuerungssoftware notwendig, sodass jedes Aggregat über eine eigene „Steuerung“ verfügt, die wiederum über standardisierte Schnittstellen mit den anderen Steu-erungen kommuniziert.

Modulare Automatisierung mit TwinCAT 3

Voraussichtliche Markteinführung im 4. Quartal 2010.



Von beiden das Beste

Die ideale Steuerung für modulare Maschinen nimmt Anleihen sowohl

von der dezentralen als auch von der zentralen Steuerungsarchitektur. Als

Steuerungshardware kommt „natürlich“ eine zentrale, leistungsfähige,

möglichst allgemeine Rechner-Plattform zum Tragen. Die Vorteile der zen-

tralen Steuerungstechnik: geringere Gesamtkosten und die Möglichkeit,

ohne Kommunikationsverluste auf alle Informationen des Gesamtsystems

zugreifen zu können, sind entscheidende Argumente.

Die bereits angerissenen Vorteile des dezentralen Ansatzes lassen sich

durch entsprechende Modularisierung der Steuerungssoftware auch in

der Zentrale verwirklichen. Statt ein großes, komplexes SPS-Programm

und eine NC mit vielen Achsen laufen zu lassen, können viele kleine

„Steuerungen“ in einer gemeinsamen Runtime auf derselben Hardware

relativ unabhängig voneinander koexistieren. Die einzelnen Steuerungs-

module werden gekapselt und bieten über standardisierte Schnittstellen

ihre Funktionen nach außen an oder nutzen entsprechende Funktionen

anderer Module oder der Runtime.

Eine sinnvolle Profilbildung erfolgt durch Festlegung dieser Schnittstellen

und Standardisierung der entsprechenden Parameter und Prozessdaten.

Da die einzelnen Module innerhalb einer Runtime ausgeführt werden,

sind auch direkte Aufrufe in andere Module möglich – wiederum über

entsprechende standardisierte Schnittstellen. Die Modularisierung kann

daher frei an sinnvollen Grenzen erfolgen, ohne Rücksicht auf Kommuni-

kationsverluste nehmen zu müssen.

17 products

Da die SPS und die Motion-Steuerung – und eventuell weitere Automa-

tisierungskomponenten – bei diesem Ansatz weiterhin als eigenständige,

logische Einheiten existieren, ändert sich an der Applikationsarchitektur

verglichen zur klassischen Automatisierungstechnik recht wenig. Die SPS

bestimmt den logischen Ablauf der Maschine und beauftragt die Motion-

Steuerung, bestimmte Achsfunktionen auszuführen. Durch die gestiegene

Leistungsfähigkeit der Steuerungen und die Möglichkeit, höherwertige

Programmiersprachen zu verwenden (IEC 61131-3), können so auch

komplexe Maschinen automatisiert werden.

Modularisierung

Um die Komplexität moderner Maschinen zu beherrschen und gleichzeitig

die notwendigen Engineering-Aufwendungen zu reduzieren, haben viele

Maschinenbauer begonnen, ihre Maschinen zu modularisieren. Einzelne

Funktionalitäten, Aggregate oder Maschineneinheiten werden dabei als

möglichst eigenständige Module betrachtet, die dann über einheitliche

Schnittstellen in das Gesamtsystem eingebettet werden. Im Idealfall ist

eine Maschine dann hierarchisch aufgebaut, wobei die untersten Module

einfachste, immer wiederverwendbare Basiselemente darstellen. Zusam-

mengefügt bilden sie immer komplexere Maschineneinheiten, bis auf der

obersten Ebene die gesamte Maschine entsteht.

Bei der steuerungstechnischen Umsetzung der Maschinen-Modula-

risierung werden unterschiedliche Ansätze verfolgt. Grob unterteilen

lassen sie sich in einen dezentralen und in einen eher zentralen Ansatz.

Beim dezentralen Ansatz erhält jedes Maschinenmodul eine eigene

Steuerung, die die SPS- und eventuell auch Motion-Funktionalität des

Moduls bestimmt. Die einzelnen Module können autark voneinander in

Betrieb genommen, gewartet und relativ unabhängig skaliert werden.

Die notwendigen Interaktionen zwischen den Steuerungen werden über

Kommunikationsnetzwerke (Feldbusse oder Ethernet) koordiniert und

über entsprechende Profile standardisiert.

Der zentrale Ansatz zieht die Steuerungsfunktionen aller Module in der

gemeinsamen Steuerung zusammen und nutzt nur sehr geringe vorver-

arbeitende Intelligenz in den dezentralen I/O-Geräten. Die Interaktionen

können viel direkter innerhalb der zentralen Steuerung erfolgen; dadurch

werden die Kommunikationswege deutlich kürzer, Totzeiten entfallen

und die gemeinsame Nutzung der Steuerungshardware senkt die Ge-

samtkosten.

Der zentrale Weg hat aber auch den Nachteil, dass die notwendige

Modularisierung der Steuerungssoftware nicht automatisch vorgegeben

wird. Die Möglichkeit, in der zentralen Steuerung auf jede beliebige

Information aus anderen Teilen des Programms zugreifen zu können,

behindert gleichzeitig die Modulbildung und die Wiederverwendbarkeit

dieser Steuerungssoftware in anderen Applikationen. Da kein Kommu-

nikationskanal zwischen den Steuerungseinheiten vorhanden ist, bleibt

auch eine entsprechende Profilbildung und Standardisierung der Steue-

rungseinheiten häufig auf der Strecke.

Abbildung 1: Modulare Steuerungsarchitektur



Eigenschaften der Module

In Abbildung 2 ist ein allgemeines TwinCAT-Modul mit seinen wesent-

lichen Eigenschaften dargestellt. Die roten Blöcke definieren die vorge-

schriebenen und die blauen die optionalen Eigenschaften.

Neben einer Modulbeschreibung, die für die Konfiguration der Module

untereinander wichtig ist, besitzt jedes Modul eine allgemeine State-

Machine, über die die Initialisierung, Parametrierung und Verlinkung

der Module gesteuert wird. Das vorgeschriebene Interface ITComObject

regelt den Zugriff auf die State-Machine und die Parameter der Module.

Über weitere Interfaces wird die eigentliche Funktion des Moduls ge-

nutzt. Es existiert bereits eine große Auswahl vordefinierter Interfaces,

die allgemeine Funktionen beschreiben – z. B. den zyklischen Aufruf der

internen Modullogik. Weitere standardisierte, aber auch applikationsspe-

zifische Interfaces können hinzugefügt werden. Über Interface-Pointer ist

der Zugriff auf Interfaces anderer Module möglich.

Die Data-Areas beschreiben Datenbereiche, die von einem Modul für

andere zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch können Module auf

standardisiertem Wege effizient auf gemeinsame Daten zugreifen. Der

Zugriff auf die Daten eines anderen Moduls erfolgt dabei über die Data-

Area-Pointer.

System-Module

Die TwinCAT-Runtime stellt auch eine Reihe von sogenannten System-

Modulen zur Verfügung, die Basisdienste der Runtime für andere Mo-

dule bereitstellen. Diese System-Module besitzen eine feste, konstante

Object-ID und können dadurch von anderen Modulen erreicht werden. Ein

Beispiel für ein System-Modul stellt das Echtzeit-System dar, das über sein

ITcRTime-Interface die Basisdienste des Echtzeit-Systems zur Verfügung

stellt – z. B. das Erzeugen von Echtzeit-Tasks. Der ADS-Router ist ebenfalls

als System-Modul implementiert, sodass andere Module ihren ADS-Port

dort anmelden können.

Erstellen von Modulen

Module können sowohl in C++ als auch in IEC 61131-3 erstellt werden.

Dazu werden die objektorientierten Erweiterungen der in TwinCAT 3 inte-

grierten SPS genutzt. Module aus beiden Welten können über Interfaces

genauso interagieren wie reine C++-Module untereinander. Mit Hilfe

der objektorientierten Erweiterungen in der SPS werden die gleichen

Interfaces genutzt wie in C++. Auch die SPS-Module melden sich beim

Modul-Manager an und sind darüber entsprechend erreichbar. Die Kom-

plexität der Module ist auch bei den SPS-Modulen variabel; ob nur ein

kleines Filter-Modul erzeugt wird oder ein komplettes SPS-Programm in

ein Modul verpackt wird, ist unerheblich.

In TwinCAT 3 ist sogar jedes SPS-Programm per Automatismus ein Modul

im Sinne der TwinCAT-Module. Jedes klassische SPS-Programm wird au-

tomatisch in ein Modul verpackt und meldet sich beim Modul-Manager

und bei einem oder mehreren Task-Modulen an. Der Zugriff auf die

Prozessdaten eines SPS-Moduls (z. B. das Mappen zu einem Feldbus-

Treiber) wird ebenfalls über die definierten Data-Areas geregelt. Für den

SPS-Programmierer bleibt dieses Verhalten solange unsichtbar, bis er sich

entschließt, explizit Teile des SPS-Programms als TwinCAT-Module zu

definieren, um sie entsprechend flexibel einsetzen zu können.

Während der Entwicklung oder Inbetriebnahme einzelner Maschinenmo-

dule können die dazugehörigen Steuerungsmodule auf einer beliebigen

Steuerungshardware mit entsprechender Runtime erstellt und getestet

werden. Fehlende Anbindungen zu anderen Modulen können in dieser

Phase emuliert werden. An der kompletten Maschine werden sie dann

gemeinsam auf der zentralen Runtime instanziiert, diese muss nur so

dimensioniert sein, dass die Anforderungen aller instanziierten Module

(Speicher, Tasks und Rechenleistung) erfüllt werden.

TwinCAT-3-Module

Ein TwinCAT-Modul besteht aus einer Reihe von formal definierten Eigen-

schaften, die teilweise vorgeschrieben und teilweise optional sind. Die

Eigenschaften sind insoweit formalisiert, dass eine allgemeine Nutzung

sowohl untereinander als auch von außen möglich wird. Für die Konfi-

guration der Module und deren Beziehungen untereinander, bringt jedes

Modul eine Modulbeschreibungsdatei (XML-Format) mit. Wird ein Modul

in der TwinCAT-Runtime instanziiert, dann meldet es sich bei einer zentra-

len System-Instanz, dem Modul-Manager, an. Dadurch wird es für andere

Module und auch für allgemeine Tools erreichbar und parametrierbar.

Module können unabhängig voneinander kompiliert und daher auch

unabhängig voneinander entwickelt, getestet und gepflegt werden.

Sie können sehr einfach aufgebaut sein, enthalten z. B. nur eine kleine

Funktion, wie einen Tiefpassfilter; sie können aber auch intern sehr kom-

plex sein und z. B. die komplette Steuerung eines Maschinenaggregates

beinhalten. Der Einsatzfall von Modulen ist vielfältig; sämtliche Aufgaben

eines Automatisierungssystems können und werden in Module verpackt.

So wird nicht unterschieden, ob die Module primär Basisfunktionalitäten

eines Automatisierungssystems, wie Echtzeit-Tasks, Feldbus-Treiber oder

ein SPS-Laufzeitsystem, darstellen oder eher anwender- und applikati-

onsspezifische Algorithmen zur Steuerung oder Regelung eines Maschi-

nenaggregates.

Abbildung 2: TwinCAT-Modul



Highlights

Komfortable Entwicklung

Die Entwicklung und der Test neuer Steuerungsmodule können unab-

hängig von der spezifischen Gesamtlösung erfolgen. Der Entwickler

kann dabei auf eine Vielzahl vorhandener Module zurückgreifen und

sie in einer modernen, auf Microsoft Visual Studio® basierenden Ent-

wicklungsumgebung zu neuen Modulen oder ganzen Steuerungspro-

grammen zusammenstellen. Sowohl die Automatisierungssprachen

der IEC 61131-3 als auch C und C++ stehen zur Verfügung und

können auch gleichberechtigt nebeneinander genutzt werden. Zu-

sätzliche Entwicklungswerkzeuge, wie z. B. Matlab®/Simulink®, kön-

nen ebenfalls eingesetzt werden und TwinCAT-3-Module erzeugen.

Leistungsfähige Steuerung

Durch die Interaktion der TwinCAT-3-Steuerungsmodule gemeinsam

auf einer Steuerungsplattform und definierten Schnittstellen unterei-

nander, kann die volle Performance eines Industrie- oder Embedded-

PCs ohne Kommunikations- oder Synchronisierungsverluste genutzt

werden. TwinCAT 3 kann alle Cores moderner CPUs nutzen und ist

auch auf 64-Bit-Systemen einsatzfähig.

Wirtschaftliche Gesamtlösung

Der Einsatz vorentwickelter und getesteter Steuerungsmodule redu-

ziert signifikant den Engineering-Aufwand für neue Maschinen und

Anlagen. Die Steuerungsapplikationen lassen sich zu einem großen

Teil aus vorhandenen Modulen zusammensetzen, sie werden allein

durch Parametrierung und Verschaltung untereinander an die aktuel-

le Aufgabe angepasst. Die Steuerungsmodule werden auf einer zen-

tralen, allgemeinen Steuerung instanziiert und ermöglichen dadurch

den Einsatz kostengünstiger Hardware. Auf unterlagerte, dezentrale

Steuerungshardware kann verzichtet werden.

Abbildung 3: TwinCAT-3-Runtime

Erweiterbarkeit

TwinCAT 3 ist intern selbst in Form von Modulen entwickelt worden.

Eigenschaften, wie Feldbustreiber oder Motion-Funktionen, sind nach den

gleichen Regeln und Konventionen erstellt worden, wie sie auch für eher

anwendungsorientierte Module gelten. Neue Funktionen, Algorithmen

und auch die Unterstützung weiterer Kommunikationsprotokolle können

so leicht dazu gebunden werden und ergänzen oder ersetzen die im

Standardumfang vorhandenen Module.

Die Unterstützung eigener Hardware (Feldbuskarte, Frame-Grabber etc.)

kann mit entsprechenden Treiber-Modulen realisiert werden und steht

dann gleichberechtigt mit den in TwinCAT 3 vorhandenen Treibern zur

Verfügung.

www.beckhoff.de/TwinCAT3

Dr. Dirk Janssen, Leiter

Software-Entwicklung System, CNC

und I/O bei Beckhoff Automation

TwinCAT-3-Runtime

Die TwinCAT-Runtime bietet eine Software-Umgebung, in der TwinCAT-

Module geladen, ausgeführt und verwaltet werden. Sie bietet zusätzlich

Basisfunktionen, um Ressourcen des Systems nutzen zu können (Speicher,

Tasks, Feldbus- und Hardware-Zugriffe etc.). Die einzelnen Module müs-

sen nicht in einem Kompilierzusammenhang stehen und können daher

unabhängig voneinander sein und von unterschiedlichen Herstellern

stammen.

Eine Reihe von System-Modulen werden beim Start der Runtime auto-

matisch geladen, sodass deren Eigenschaften anderen Modulen zur Ver-

fügung stehen. Der Zugriff auf Eigenschaften der System-Module findet

aber auf die gleiche Weise statt, wie auf Eigenschaften normaler Module,

sodass es für die Module unwichtig ist, ob die jeweilige Eigenschaft von

einem System-Modul oder einem normalen Modul bereitgestellt wird.


PC-Control 02 | 2010 20 interview

formant ist, dass sie sich für jede Branche eignet. Wir spezialisieren uns

daher vor allem im Bereich unserer Software TwinCAT.

Bedeutet das, dass sie für die unterschiedlichen Branchen

entsprechende Softwarebibliotheken anbieten?

Frank Würthner: Ja, ganz genau. Die Automatisierungssuite TwinCAT

ist sehr universell und branchenunabhängig ausgelegt. Unsere Soft-

warelösung bündelt das Know-how aus allen Bereichen der Automati-

SPS-Magazin: Beckhoff will sich stärker im Bereich

der Verpackungsmaschinenhersteller engagieren.

Mit welchen Komponenten wollen Sie das tun?

Frank Würthner: Wir spezialisieren uns in vielen vertikalen Märkten,

auch im Packaging-Bereich. Wir bauen unser Automatisierungsportfolio

kontinuierlich aus. Dabei haben bestimmte Branchen, wie beispielsweise

die Verpackungsmaschinenbauer, eine besondere Bedeutung für uns.

Beckhoff hat eine offene Hardwareplattform, die so skalierbar und per-

Interview mit Frank Würthner:

Beckhoff-Lösungen für die Verpackungsmaschinenbranche

Mit der PC- und EtherCAT-basierten Steuerungstechnik bietet Beckhoff ein universelles Automatisierungssystem für den Maschinenbau, das besonders auch für Verpackungsmaschinen geeignet ist. Kai Binder, Chefredakteur des SPS-Magazins, sprach mit Frank Würthner, Beckhoff-Branchenmanager für Verpackungstechnik, über das Lö-sungsangebot, das das Unternehmen für diese Branche zu bieten hat.


21 interviewPC-Control 02 | 2010

Für alle Maschinenbauer ist heute eine ska-

lierbare Steuerungsplattform eine wichtige

Voraussetzung, um unterschied liche Maschi-

nentypen zu entwickeln.

Frank Würthner: Das stimmt. Die Skalierbarkeit der Beckhoff-Steuerung

ist außergewöhnlich hoch und sehr fein granuliert. Das beginnt bei einem

Embedded-PC der Serie CX als wirklicher Lowcost-Steuerung und reicht

hinauf bis zum Power-PC mit Intel®-Core™2-Duo-Technologie in einem

Bauformat mit PCI-Steckplätzen, RAID-Controller usw. Der Kunde kann,

wie aus einem Baukasten, die Hardware wählen, die für ihn am besten

passt, und seine Anwendung zentral oder dezentral lösen. Dabei wird ihm

natürlich nicht zugemutet, mit verschiedenen Software-Tools zu arbeiten:

Es gibt eine Software, mit der man das Ganze von der kleinsten bis zur

größten Steuerung abarbeiten kann. Das unterscheidet uns von allen an-

deren Anbietern, dass wir beispielsweise einen Embedded-PC haben, der

ein kleines Transportband mit einem DC-Motor steuert, auf dem verpacktes

Einzelgut beschleunigt wird, um es geschlossen einer Sammelverpackung

zuzuführen. Wenn Kunden solche Anwendungen dezentral realisieren wol-

len, vielleicht um modulare Lösungen zu erreichen, entwickeln sie immer

mit der gleichen TwinCAT-Software und mit den gleichen Bibliotheken.

Sie haben in der TwinCAT-Software ja auch die

Motion-Funktionalitäten integriert.

Frank Würthner: Für Packaging-Anwendungen sind Motion-Control-

Funktionen ein Knackpunkt. Tatsächlich decken wir diese softwaremäßig

mit speziellen Bausteinen und Libraries in TwinCAT ab. Als Hardware

kom men dafür die Servoantriebe der AX5000-Serie zum Einsatz, deren

Leistungsbereich heute von 1,5 bis 170 A reicht. Wir gehen also mit

EtherCAT bis in die Antriebsregler. Die gesamte Intelligenz befindet sich in

der PC-Steuerung und nicht im Regler. Das ist im gesamten Lebenszyklus

sierungstechnik. Davon können dann auch alle Branchen profitieren, egal

ob es am Ende um eine Verpackungsmaschine oder um eine Presselinie

geht. Für die Verpackungsbranche bieten wir Standard- und spezielle

Software-Libraries, in denen viele vorgefertigte Lösungen bereitstehen,

wie z.B. Druckmarkenregelung, Tänzer-Kontrolle der Druckmarkenre-

gelung, Fliegende Säge oder Momenten-Regelungen. Diese Funktions-

bausteine werden durch einfaches Parametrieren an die entsprechende

Anwendung angepasst. Mit dieser Software sind wir in der Lage, jede

Verpackungsmaschine abzubilden. Und der Anwender spart Zeit und

Entwicklungskosten. Darüber hinaus ist Beckhoff Mitglied der OMAC-

Organisation und unterstützt dementsprechend die Guidelines der

PackAL-Library.

Und wie sieht es mit der Hardware aus?

Frank Würthner: In diesem Bereich gibt es gerade im Packaging

verschiedene „Flaschenhals-Szenarien“. Jede Verpackungsanlage hat

irgendwo eine Engstelle, die man bisher – häufig notgedrungen – akzep-

tieren musste, weil die klassischen Automatisierungskomponenten ein-

fach an ihre Leistungsgrenze stoßen, insbesondere die Feldbussysteme.

Mit EtherCAT steht uns eine Technologie zur Verfügung, die sehr schnell

ist und sich somit besonders gut für Verpackungsmaschinen eignet. So

können wir beispielsweise mit preiswerten Standardkomponenten eine

Druckmarkenregelung realisieren, wo bisher teure Spezialhardware ein-

gesetzt wird. Unsere XFC (eXtreme Fast Control)-Technologie gibt uns die

Möglichkeit, einen Touchprobe-Eingang bei einer Verpackungsmaschine

im μs-Bereich zu realisieren. Anwender können eine ganz normale digi-

tale Eingangsklemme aus unserem EtherCAT-I/O-System nehmen, um die

Lichtschranken damit abzufragen. Mit einer Oversampling-Klemme kön-

nen extrem schnelle Zykluszeiten erreicht werden. Und genau mit diesem

System lösen wir auch häufig den „Flaschenhals“ in so einer Maschine.

Frank Würthner: „Wir sehen es als unsere Aufgabe an,

gemeinsam mit dem Kunden Optimierungspotenzial

für eine Verpackungsmaschine zu finden und das Problem

mit unserem Automatisierungsbaukasten zu lösen.“

Kai Binder, Chefredakteur des SPS-Magazins


PC-Control 02 | 2010 22 interview

beispielsweise 28 m verkleinern können, dann haben Sie gewonnen. Das

ist das, was wir unter Technologie-Dienstleistung verstehen. Ein anderes

Beispiel: Bei einer Druckmarkenerkennung haben wir die Tänzerregelung

komplett weggelassen, denn diese ist mechanisch sehr aufwendig. Durch

die schnelle Kommunikation mit EtherCAT haben wir die Regelung des

Servoantriebs so hinbekommen, dass die Folie nicht abreißt. Mit EtherCAT

können Sie solche Dinge realisieren. Mit den Reaktionszeiten, die man

vorher aufgrund der langen Feldbus-Zykluszeiten hatte, waren solche

Lösungen nicht denkbar.

Time-to-Market ist heute ein wichtiges Kriterium bei der Ent-

wicklung einer neuen Maschinengeneration. Wie helfen Sie

Anwendern, ihre Lösungen schnell an den Markt zu bringen?

Frank Würthner: Das ist genau der Punkt: Wir bieten letztendlich nicht

nur die Hard- und die Software an, sondern auch die Applikationssoft-

ware. Zudem helfen wir dem Kunden bei seinen ersten Schritten, bei der

Umsetzung seiner Anwendung und bei Problemen im Projekt. Und wir

haben zahlreiche Systempartner, die sich in dem Bereich Packaging aus-

kennen. Neue Möglichkeiten für die Optimierung des Time-to-Market bie-

tet TwinCAT 3. Mit der neuen Softwaregeneration läutet Beckhoff durch

die vollständige Integration in das Microsoft Visual Studio® eine neue

Ära der Engineering-Werkzeuge ein: Die Offenheit des Systems macht

es Maschinenbauern möglich, 3rd-Party-Software einfach einzubinden,

beispielsweise Matlab®/Simulink® oder spezielle Kurvenscheibenmodule.

Zudem stehen sämtliche Hochsprachen der Visual-Studio®-Software zur

Verfügung, mit denen komplexe messtechnische Aufgaben einfacher

gelöst werden können als mit den Sprache der IEC 61131-3.

www.beckhoff.de/packaging

Veröffentlichung aus dem SPS-Magazin 04/2010, www.sps-magazin.de

einer Maschine ein gewaltiger Vorteil, angefangen vom Engineering über

die Inbetriebnahme bis hin zum Servicefall. Mit diesem System können

wir mit einem Regler das ganze Anforderungsspektrum, das man in der

Antriebstechnik hat abdecken, bis hin zu einer Spindel, die mit 70.000

Touren dreht.

Immer häufiger sind auch Roboterkinematiken in

Verpackungsanwendungen gefragt.

Frank Würthner: Bisher ist es bei vielen Herstellern so, dass sie ein

System für die SPS benötigen, vielleicht noch ein gesondertes für die

Motion-Funktionen und ein drittes für den Roboter. Wir haben die

Robotik-Funktionen, wie Delta-Kinematiken oder SCARA, in das TwinCAT-

System integriert. Damit stecken die SPS, der Motion-Controller und die

Roboter-Kinematik in einem System. Die gesamten Daten des Roboters

stehen so auch der SPS in Echtzeit zur Verfügung.

Sie haben EtherCAT jetzt schon öfter angesprochen. Ganz

konkret, welche Vorteile haben Anwender Ihrer Meinung

nach von der schnellen Kommunikation mit EtherCAT?

Frank Würthner: Die Kunden haben ganz handfeste Vorteile von

einer schnellen Kommunikationstechnologie, denn sie erlaubt es z. B.,

eine Maschine kleiner zu bauen. Wenn Sie ein Produkt, bei den sehr

hohen Geschwindigkeiten, mit denen moderne Verpackungsmaschinen

laufen, mit einer Kamera erkennen oder gar mit einem Greifer aufneh-

men müssen, dann wird der Footprint einer Maschine mit EtherCAT

und TwinCAT kleiner, als mit anderen Technologien, weil wir mit den

EtherCAT-Distributed-Clocks schneller auf Ereignisse reagieren können.

Sprich: Wenn ein Ereignis ausgelöst wird, z. B. durch eine Lichtschranke,

ist man mit EtherCAT früher in der Lage, dieses Signal zu verarbeiten.

Deshalb besteht die Möglichkeit, dass ein Greifer kleiner gebaut werden

kann. Und wenn Sie den Footprint einer Maschine, die 30 m lang ist, auf

Für Lebensmittel- und Verpackungsmaschi-

nen unerlässlich: Die neuen Edelstahl-Panel

und Edelstahl-Panel-PCs von Beckhoff sind

als 12- und 15-Zoll-Tochpanel verfügbar und

durchgängig flächenbündig ausgeführt, um

den Hygiene- und Reinraumvorschriften der

Medizintechnik sowie der Lebensmittel- und

Verpackungsindustrie zu genügen.


23 productsPC-Control 02 | 2010

Einheitlicher Zugriff auf alle Parameter eines

Beckhoff Industrie-PCs

Neben den Einsatzmöglichkeiten zur IPC-Überwachung innerhalb einer

Produktionsanlage kann mit dem Konfigurations- und Diagnose-Interface

für Beckhoff Industrie-PCs auf jeden Parameter eines IPCs (Hardware,

Software, Anwendung) lesend oder schreibend zugegriffen werden. Der

Zugriff kann sowohl aus TwinCAT heraus als auch über standardisierte

Programmier-Interfaces wie OPC, UPnP, .NET etc. erfolgen. So können

auf einfache, aber effektive Art die Parameter eines IPCs zur Anlagen-

Überwachung genutzt werden. Neben der Anlagenüberwachung kann

das Diagnose- und Konfigurations-Interface auch ‚Remote’ verwendet

werden, um Konfigurationsvorgänge extrem zu vereinfachen und Sup-

port/Service-Fälle effizienter durchzuführen. Wird von extern auf den IPC

zugegriffen (z. B. über LAN), ist der Zugriff Passwort-gesichert.

IPC-Überwachung: Die ‚klassischen’ Parameter

Die drei klassischen Parameter, die sich für eine einfache und effektive

Überwachung eignen, sind Temperaturen, Drehzahlen und Spannungen

auf dem Motherboard: Die CPU-Temperatur gibt Aufschluss über die

Auslastung des Prozessors und die Belüftungsqualität. Die Drehzahl des

Lüfters lässt Rückschlüsse auf Verschmutzung und etwaigen Verschleiß

zu. Eine Überprüfung der verschiedenen On-Board-Spannungen sichert

darüber hinaus den einwandfreien Betrieb des IPCs. Außerdem lässt

sich das Spannungsniveau der häufig vorhandenen Lithium-Batterie der

System-Uhr überprüfen. Neben diesen drei Parametern ist die Prüfung

von CF-Karten und RAID-Systemen für den einwandfreien Betrieb der

Anlage wichtig.

CF-Karten-Prüftools, die ein Entfernen des Mediums aus der Anlage

vorsehen, eignen sich nur bei Anlagen-Stillständen, da ein Entfernen der

Karte ein Abschalten der Anlagen beinhaltet. Die Online-Überwachung

ist komfortabler und kann während des laufenden Betriebs durchgeführt

werden. Der Nutzungsgrad der CF-Karte wird über die Diagnose- und

Konfigurationsschnittstelle für Beckhoff IPCs direkt in Prozent angege-

ben. Zusätzlich kann bei Unterschreiten einer bestimmten Grenze eine

Meldung am Bildschirm auf den Tausch hinweisen, so dass ein Austausch

beim nächsten planmäßigen Wartungseinsatz berücksichtigt werden

kann.

RAID-Systeme arbeiten im Hintergrund und sind für den Anwender im Be-

triebsystem nur als ein logisches Laufwerk zu sehen, das nicht zwischen

den einzelnen Festplatten unterscheidet. Zur Überwachung kann auf die

Daten des RAID-Controllers zugegriffen werden, über die sich der Status

und die Performance der einzelnen Festplatten auslesen lassen. Treten auf

einer Platte innerhalb derselben Sektion immer wieder Schreib-/Lesefeh-

ler auf, sollte ein Austausch in Erwägung gezogen werden.

Erkennen eines Problems

Die sinkende Drehzahl eines CPU-Lüfters ist ein erstes Signal, welches

in der Regel auf eine starke Verschmutzung des Lüfters hinweist und

einen eventuellen Ausfall ankündigt. Wird der Anlagen-Bediener durch

ein Pop-up am Bildschirm darauf hingewiesen, kann eine Reinigung bzw.

ein Austausch des Lüfters bei Wartungsarbeiten berücksichtigt werden

und ein Ausfall des IPCs wegen schlechter Wärmeabführung vermieden

werden. Die Kosten eines Stillstandes stehen kaum in einer Relation zu

diesem geringen Wartungseinsatz.

Steigt die CPU-Temperatur bei sinkender Lüfterdrehzahl jedoch stark an,

sollte nicht bis zur nächsten geplanten Wartung gewartet werden. Da

die IPCs eine Notfall-Abschaltung bei Übertemperatur beinhalten, steht

ohne weitere Kühlung der Ausfall direkt bevor. Wird auch dieser Zustand

durch eine Meldung angezeigt, kann effektiv eingegriffen werden: Mit

Standard-Diagnose- und Konfigurations-Interface für den Beckhoff Industrie-PC

ADS Router

Schnittstellen zum Zugriff auf Daten des MDPs

PLC

FBs

UPnP

TwinCAT

2.11

.NET

HMI

MDP

Registry Win API

Parameter

Web

page

OPC-

UA

Der Industrie-PC als Herzstück einer Produktionsanlage wird zur Gewährleistung einer hohen Anlagenverfügbarkeit überwacht. Nicht immer muss dabei auf ein zusätzliches Software-Tool zu-rückgegriffen werden: Dieses Application Example beschreibt, wie aus TwinCAT heraus oder über standardisierte Programmierinterfaces (OPC, UPnP, .NET etc.) eine Überwachung der markantesten Parameter die präventive Wartung bei Industrie-PCs (IPCs) ermöglicht. Die Diagnose- und Konfi-gurationsschnittstelle für IPCs von Beckhoff greift mittels MDP (Modular Device Profile) auf alle Parameter eines IPCs zu und ermöglicht dem Anwender, kritische Parameter anzuzeigen und diese Informationen mit ausführbaren Aktionen zu verknüpfen.

Abb. 1 Zugriff auf Parameter


24 products PC-Control 02 | 2010

eindeutigen Handlungsanweisungen wie z. B. der Aufforderung zum

Abschalten des PCs oder zum Öffnen der Schaltschranktüren wird die

Notabschaltung verhindert.

Informationen zu Grenzwerten von Drehzahlen, Temperaturen und Span-

nungen für IPCs von Beckhoff können der Dokumentation entnommen

werden.

IPC-Überwachung für TwinCAT-Anwender:

Zugriff über die PLC

Für die Überwachung eines IPCs innerhalb einer Produktionsanlage

gibt es viele Standard-Szenarien und aus diesem Grund auch vielerlei

Software, die als separate Anwendung auf dem IPC installiert werden

kann. Der Vorteil einer systemintegrierten Lösung aus der PLC heraus liegt

ganz klar in der gewohnten Arbeitsumgebung eines TwinCAT-Nutzers.

Ohne weitere Einarbeitung können innerhalb von TwinCAT Grenzwerte

festgelegt und Textmeldungen generiert werden. Wird ein entsprechen-

der Parameter zyklisch mit einem Funktionsbaustein ausgelesen, ist die

Anzeige einer Meldung bei Überschreitung eines Grenzwertes nur ein

weiterer Funktionsbaustein. Der Zugriff über TwinCAT wird ab Version

2.11 unterstützt.

Abb. 3 TwinCAT-Funktionsbaustein zum Auslesen von Parametern

IPC-Überwachung ohne TwinCAT: Zugriff über Interfaces

IPCs und Embedded-PCs von Beckhoff sind nicht zwangsläufig an

TwinCAT gebunden, daher ist der Einsatz des Diagnose- und Konfigura-

tions-Interfaces nicht an TwinCAT gekoppelt. Das Interface ist nach einem

einheitlichen Layer aufbaut und somit unabhängig vom installierten

Betriebssystem, von der verwendeten Hardware und den verwendeten

Programmen. Die einzelnen Parameter von Hard-, Software und Applika-

tion sind gerastert und können ohne TwinCAT durch Standard-Interfaces,

wie zum Beispiel eine Webseite, erreicht werden (siehe Abb. 4).

Abb. 4 Abfrage der MAC-ID

Durch die Diagnose- und Konfigurationsschnittstelle für Beckhoff IPCs

hat der Anwender somit sämtliche Freiheitsgrade, vorhandene Informa-

tionen sichtbar zu machen und zu nutzen. In jedem Fall liegt die Analyse

der Werte beim Anwender. Der Anwender selbst entscheidet, ob er die

Parameter nur visuell nutzt oder mit anderen Aktionen logisch verknüpft.

Anwendungsvorteil für den Kunden

| einmaliges Einarbeiten in das Diagnosesystem

| volle Durchgängigkeit auf allen Systemen

| voller Durchgriff auf allen Systemen

Anwendungsbeispiele

1. Einfaches Auslesen des IST-Zustandes

2. Einstellen eines einheitlichen SOLL-Zustandes

3. Abwicklung von Support- und Servicefällen

Chassis fan speed below minimum! Current fan speed 5273 rpm !

OK

Motherboard temperature is critical! Current temperature 51° C !

OK

Ausführung von Programmen oder Tasks zum Abschalten der Anlage

Optional

CPU-Temperatur | steigendLüfterdrehzahl | fallend

Überwachung definierter Parameter

FB_MDP_NIC_Read

bExecute

tTimeout

iModIdx

stMDP_ModuleHeader

stMDP_ModuleContent

bBusy

bError

nErrID

Abb. 2 Analyse der Informationen, optional mit weiteren Schritten



1. Einfaches Auslesen des IST-Zustandes

Egal ob eine Anlage lokal installiert ist oder irgendwo am anderen

Ende der Welt steht, sobald der IPC über LAN eingebunden ist, können

sämtliche Parameter mit dem Konfigurations- und Diagnose-Interface

für Beckhoff IPCs ausgelesen werden. Vorteil: Ist die Dokumentation

unvollständig oder nicht vorhanden, können alle Informationen zur

verbauten Hardware und installierten Software-Versionen über das Kon-

figurations- und Diagnose-Interface ausgelesen werden. Tritt bspw. ein

Programmfehler nur ab einem bestimmten Software-Release auf, kann

ohne Telefonate und Reisekosten ermittelt werden, bei welchen Anlagen

ein Service-Einsatz erforderlich ist. Nach dem gleichen Prinzip kann bei

sämtlichen feststehenden Daten (Seriennummern, Lizenzschlüssel etc.)

vorgegangen werden, da durch die Konfigurations- und Diagnoseschnitt-

stelle transparente Informationen zur Verfügung stehen.

Abb. 5 Rasterung der Parameter mittels MDP

Typische Beispiele zum Auslesen sind Bildschirmauflösung, IP-Adressen,

Abfrage der MAC-ID zum IP-Schutz der eigenen Software, Speicherver-

brauch der Software auch aus der Ferne etc.

2. Einstellen eines einheitlichen SOLL-Zustandes

Sollen von der Leitebene bei Panel-PCs einheitliche Voreinstellungen vor-

genommen werden, kann das zentralisiert mit dem Konfigurations- und

Diagnose-Interface für IPCs von Beckhoff durchgeführt werden. Dies hat

den Vorteil, dass alle angeschlossenen Terminals auf dem gleichen Stand

sind. Weiterhin ist der Personaleinsatz minimiert, indem das Update zen-

tral von einer Stelle aus betreut wird.

Typische Beispiele, die zentralisiert an alle angeschlossenen Terminals

verteilt werden, sind Auflösung der Anzeige, IP-Adressen, PC-Name etc.

3. Support und Servicefälle

Nur im seltensten Fall kann der Endkunde bei einer Support-Anfrage kon-

krete Auskünfte zu den Versionsständen der Software machen. Kann der

Support/Service sich diese notwendigen Informationen direkt beschaffen,

ist die technische Unterstützung zielgerichteter und somit auch effekti-

ver – man kann direkt einsteigen. Somit kann der Support/Service-Fall

schneller und unkomplizierter abgewickelt werden.

Weitere Application Examples www.beckhoff.de/applicationexamples

Modular Device Profile

MDP steht für Modular Device Profile und gibt den Auf-

bau eines Industrie-PCs (IPC) in einer objektorientierten

modularisierten Struktur wieder. Das MDP bildet somit

ein Informationsmodell, bei dem Hardware- und Soft-

ware-Komponenten als einzelne Module repräsentiert

werden. Durch das MDP können sämtliche in einem IPC

enthaltenen Parameter – ob Betriebssystem, Hardware

oder Anwendersoftware – direkt gelesen und geändert

werden. Die Module können hierbei Komponenten wie

z. B. eine NIC oder eine CPU sein, aber auch Software-

Komponenten wie das TwinCAT-System werden im MDP

abgebildet. Der Layer der Konfiguration- und Diagno-

seschnittstelle für Beckhoff IPCs wurde an die Spezifi-

kation des EtherCAT-Automation-Protokolls angelehnt.

Modularisiert man die Ebenen eines IPCs nach einem all-

gemeingültigen Schema, kann diese feste Struktur auf

jeden beliebigen IPC abgebildet werden, was Konfigura-

tions- und Diagnosevorgänge erleichtert. Die einzelnen

Parameter (Subindizes) sind je nach Betriebssystem über

unterschiedliche Zugriffswege zu erreichen. Über das

MDP ist es möglich, auf Parameter von Hardware, Be-

triebssystem oder Anwendersoftware zuzugreifen, um

(unabhängig von CPU, Betriebssystem oder TwinCAT)

Diagnose- und Konfigurationsinformationen auszulesen

und zu verändern. Das auf MDP basierende Diagnose-

und Konfigurations-Interface ist zusätzlich sprachunge-

bunden: Ob Visual Basic, C++, C# oder eine SPS-Library,

durch ADS-Routinen (Automation Device Specification)

kann man aus jeder Umgebung auf das MDP zugreifen.

Weiterhin kann per UPnP, OPC-UA oder auch direkt per

C++ und C# mit dem MDP kommuniziert werden.

Grundsätzlich erfolgt der Zugriff auf die Daten per MDP,

wie auch bei den regulären Zugriffsverfahren, benutze-

rauthorisiert und durch ein Passwort gesichert.

25 products

C++ C#

IPC-Parameter

ADS

C++Visual Basic SPS-Library

Lokal

OPC-UA

Lokal

Remote

UPnP

Remote

LAN

C#

Abb. 6 Kommunikationspfade IPC-Parameter



Vom 11. bis zum 16. April 2010 stellte

Beckhoff auf der Light+Building in der

neuen Halle 11 sein Produkt- und Lösungs-

spektrum für die Gebäudeautomatisie-

rung vor.

Im Fokus standen zahlreiche Neuheiten

wie der Raum-Controller BC9191 sowie

die Softwarelösung für BACnet/IP. Sechs

Beckhoff Solution Partner stellten ihre

Dienstleistungen rund um die PC-basierte

Gebäudeautomation vor.

www.beckhoff.de/Building

26 news26 news

Neuheiten von der Light+Building 2010



Mit dem Raum-Controller BC9191 erweitert Beckhoff sein Angebotsspektrum für die Gebäudeautomatisierung und schließt eine Lücke im preissensiblen Bereich der Einzel-raumregelung. Die kompakte Ethernet-Steuerung deckt alle Standardfunktionalitäten für die Einzelraumsteue-rung ab. Über das integrierte K-Bus-Interface kann der BC9191 mit den Beckhoff Busklemmen modular erweitert werden und bietet dem Anwender damit größtmögliche Flexibilität.

All-in-One: Kompakter Raum-Controller modular erweiterbar

Beckhoff Building Automation: Kompakter Raum-Controller

BC9191 bündelt Funktionalitäten für Einzelraumsteuerung

Der Beckhoff Raum-Controller BC9191,

mit integrierter Steuerungsfunktiona-

lität, stellt eine kompakte und preis-

günstige Lösung im Bereich der Einzel-

raumregelung dar, die Ethernet bis in

den einzelnen Raum verfügbar macht.

Die gewerkeübergreifende Raumautomation hat so-

wohl für den effizienten Betrieb eines Gebäudes als

auch für den individuellen Komfort der Nutzer einen

sehr hohen Stellenwert und bietet darüber hinaus

massive Einsparpotenziale. Dem Gebäudetechniker

steht mit dem Beckhoff-I/O-System ein umfangrei-

ches Angebotsspektrum von über 400 Busklemmen

zur Anbindung der gesamten Sensorik und Aktorik

im Gebäude zur Verfügung.

Der neue Raum-Controller BC9191 schließt die

Lücke in sehr preissensiblen Projekten mit fest

definierten Funktionen. Durch die Bündelung be-

stimmter Funktionalitäten in einem Modul sind

die kompakten Raum-Controller z. B. ideal für den

Einsatz in Hotelzimmern oder Büroräumen geeignet.

Räume bzw. Bereiche mit sich wiederholenden An-

forderungen werden mit dem Raum-Controller nur

einmal programmiert und – je nach Anzahl – einfach

vervielfältigt.

27 news

Beckhoff integriert BACnet/IP als reine Software-Lösung in seine

Automatisierungssuite TwinCAT. Der BACnet/IP-Server und der -Client

sind auf allen Beckhoff Industrie-PCs und Embedded-PCs lauffähig.

Das bedeutet, mit der Software-Erweiterung wird jeder Beckhoff

Embedded-PC zu einem BACnet-Controller. Da sich die I/O-Ebene

(Busklemmen- oder EtherCAT-Klemmen) direkt an die modularen

Embedded-PCs anreihen lässt, steht das umfangreiche Busklemmen-

spektrum mit über 400 verschiedenen Signaltypen auch für BACnet-

Anwendungen zur Verfügung. So können in einem modularen System

beispielsweise über Temperaturmessung oder Präsenzmelder Infor-

mationen abgefragt und entsprechende Daten zur Heizungs- oder

Lichtsteuerung ausgegeben werden.

Die BACnet-Lösung für TwinCAT unterstützt alle Dienste eines BBC-

Gerätes (BACnet Building Controller). Die BACnet-Objekte werden

im TwinCAT System Manager angelegt und lassen sich dort parame-

trieren und verknüpfen. Über ein zyklisches Interface werden Daten

von einer I/O-Klemme oder aus dem TwinCAT-Programm direkt mit

einem BACnet-Objekt verbunden. Ein azyklisches Interface wird zum

Lesen und Schreiben der „Properties“ eines BACnet-Objekts verwen-

det, sodass während der Laufzeit auf diese aus dem SPS-Programm

zugegriffen werden kann. Mit Hilfe von TwinCAT kann ein Netzwerk

nach BACnet-Geräten gescannt und auf Objekte bzw. „Properties“

zugegriffen werden.

www.beckhoff.de/BACnet

BACnet/IP ergänzt offene Steuerungslösung

Die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff für die Gebäudeautomation setzt für die Kommunikati-on von der Management- bis zur Feldebene primär auf den Weltstandard Ethernet TCP/IP. Neben weite-ren Ethernet-basierten Kommunikationsprotokollen, wie Modbus TCP, PROFINET und EtherCAT, kommt mit der Integration von BACnet/IP ein weiterer Standard zur Vernetzung der verschiedenen Gewerke hinzu und erweitert damit den Einsatzbereich der offenen Steuerungstechnik.

Der BC9191 kann als Kompaktsteuerung oder als dezentrale Intelligenz zur Raumsteue-

rung genutzt werden. Vorinstallierte Softwarefunktionen erleichtern die Inbetriebnahme.

Darüber hinaus kann der BC mit der Beckhoff-Automatisierungssoftware TwinCAT auch frei

programmiert werden. Zur Vernetzung enthält der Raum-Controller zwei Ethernet-Ports mit

integriertem 2-Kanal-Switch. Damit können die I/O-Stationen, anstatt in der klassischen

Sterntopologie, als Linientopologie aufgebaut werden.

Zur Realisierung weiterer Funktionalitäten kann der Raum-Controller BC9191 über das

K-Bus-Interface mit dem gesamten Spektrum an Busklemmen modular erweitert werden.

Standard-Busklemmen und die für die Gebäudeautomatisierung relevanten Subbussysteme,

wie EnOcean, LON, EIB, DALI, M-Bus, sind optional erweiterbar.

www.beckhoff.de/BC9191




PC-Control 02 | 2010 28 worldwide | germany 28 worldwide | germany

Der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte Roboter „Rollin’ Justin“ kann

zweihändig komplexe Manipulationen vollführen und sich aufgrund einer mobilen Plattform frei im

Raum bewegen. Damit ist er der Prototyp eines Serviceroboters, wie er in Zukunft im Haushalt für

alltägliche Verrichtungen oder für Hol- und Bringdienste in einem Lager einsetzbar sein dürfte.



EtherCAT als einheitliche Kommunikationsplattform

für mobilen Serviceroboter

Drehmomentsensoren erlauben feinfühlige Manipulationen

Je nach Manipulationsart wird eine eher enge oder lose Koordination von

Armen und Händen vorausgesetzt: So erfordert das Greifen großer Objekte,

wie z. B. einer Kiste, die enge Koordination beider Arme. Das Öffnen eines

Drehverschlusses setzt hingegen die synchrone Bewegung von Hand und

Arm voraus. „Rollin’ Justin“ interagiert aber auch mit dem Menschen und

seiner Umgebung: Stößt er irgendwo an, bzw. berührt er einen Gegenstand

oder einen Menschen, dann bemerkt er das und bricht die Bewegung ab;

oder er stellt eine Frage, ob er weiterarbeiten soll. Über eine integrierte

Spracherkennung beherrscht der Roboter ca. 100 Wörter und kann sie zu

sinnhaften Aufgaben verbinden. Über eingebaute Kameras sammelt er außer-

dem Informationen aus seiner Umgebung und identifiziert Objekte, um sich

entsprechend orientieren zu können. Die Ausstattung mit Drehmomentsenso-

ren, z. B. an den Fingern, sorgt dafür, dass „Rollin’ Justin“ auch empfindliche

Gegenstände, wie eine Erdbeere,

greifen kann, ohne sie zu zerdrücken. Die Standfläche des Roboters ist vari-

abel: Bei hoch dynamischen oder besonders ausgreifenden Aktionen stabili-

siert „Rollin’ Justin“ seinen Oberkörper durch Vergrößern seiner Standfläche;

„Rollin’ Justin“ ist das Ergebnis einer mehr als zehnjährigen Forschungsarbeit

am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Weßling. Basis für

die Entwicklung des mobilen Roboters in Menschengestalt sind die vom DLR

entwickelten Leichtbauroboterarme und -hände, wie sie z. B. für Wartungs-

arbeiten im Weltraum eingesetzt werden. Durch den Torso und die mobile

Plattform mit vier rollengelagerten, einzeln ein- und ausfahrbaren Beinen,

konnte der Greifraum des Roboters vergrößert werden, analog zu den Rumpf-

und Beinbewegungen, mit denen der Mensch seinen Aktionsradius erweitert.

Allein der Oberkörper verfügt über 43, mit Momentensensoren ausgestattete

Freiheitsgrade; insgesamt 51 Gelenke machen „Rollin’ Justin“ zu einem

beweglichen Multitalent, das feinfühlig manipulieren und interagieren kann.

Geschickt handhabt der Roboter zweihändig Objekte und ist beispielsweise

in der Lage, eine Kiste zu tragen oder einen Instanttee zuzubereiten. Letzte-

res setzt eine komplexe Bewegungskoordination voraus: Der Roboter muss

den Teebehälter mit der einen Hand greifen, um ihn mit der anderen Hand

aufzuschrauben. Dann füllt er das Teegranulat in ein Trinkglas, wobei er die

Menge durch Antippen des Plastikgefäßes mit dem Finger genau dosiert.

Zum Schluss gießt er Wasser aus einer Karaffe in das Glas.

Die Entwicklung humanoider, d. h. menschenähnlicher Ro-bo ter hat in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte gemacht. „Rollin’ Justin“, vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt, kann zweihändig komplexe Manipulationen ausführen und sich aufgrund einer mobilen Plattform frei im Raum bewegen. Damit ist „Rollin’ Justin“ ein Prototyp des Serviceroboters, wie er in Zukunft im Haushalt für alltägliche Verrichtungen oder für Hol- und Bringedienste in einem Lager einsetzbar wäre. Die für die Bewegungsabläufe notwendige, schnelle Kom-munikation erfolgt via EtherCAT, die Steuerung übernimmt die Beckhoff- Automatisierungssoftware TwinCAT PLC.

29 worldwide | germany

„Rollin’ Justin“ schleppt Kisten und serviert Tee

o-e r g d t n r

e. -t

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dazu fährt er die Beine aus. Muss er einen engen Durchgang passieren,

fährt er die Beine wieder ein.

„Mit EtherCAT haben wir das ideale

Kommunikationssystem gefunden.“

„Der Einsatz bewährter Hardwarekomponenten von Drittanbietern

ersparte uns beim Bau von „Rollin’ Justin“ aufwändige Neuentwicklun-

gen“, erläutert Klaus Kunze vom Institut für Robotik und Mechatronik,

Abteilung Robotersysteme, des DLR. „Dabei war unsere Auswahl vor-

nehmlich von der gewünschten Funktionalität und der Notwendigkeit

einer kompakten Bauform bestimmt.“

Dies stellte das DLR jedoch vor die Herausforderung, verschiedenste

Echtzeitprotokolle integrieren zu müssen: Die verwendeten Komponenten

kommunizieren mit CAN, CANopen, SERCOS, SpaceWire und EtherCAT.

Diese unterschiedlichen Feldbusse werden über die Beckhoff-Automa-

tisierungssoftware TwinCAT PLC auf einem EtherCAT-Slave abgebildet.

Auf dem separaten Echtzeitrechner zur Regelung der gesamten Plattform,

inklusive Oberkörper, stehen alle zur Regelung notwendigen Daten

synchron – über ein einziges echtzeitfähiges Busprotokoll – in einer

Matlab®-/Simulink®-Umgebung zur Verfügung. „Wir benötigten eine

Lösung, die zum einen die Kommunikationstechnik der Komponenten

unterstützt und zum anderen ihre Leistungsfähigkeit, wie z. B. den 1-ms-

Takt der SERCOS-Antriebe und die kurzen Totzeiten, nicht beschränkt. Mit

EtherCAT haben wir das ideale Kommunikationssystem gefunden“, stellt

Klaus Kunze fest. Über die Standard-EtherCAT-Klemmen von Beckhoff

erfolgt die Anbindung der Kraftsensoren und der Servoantriebe. Beckhoff-

SSI-Klemmen erfassen die Daten der Positionssensoren der Roboterbei-

ne. Die SERCOS-Antriebe der Arme und des Torsos sind über Beckhoff

SERCOS-Master-PCI-Einsteckkarten angebunden.

„Rollin’ Justin“ stellt für das DLR eine optimale Experimentierplattform

zum Test von robusten Regelungsstrategien und intelligenten Hand-

lungsplanungen zur Realisierung komplexer, beidhändiger Manipula-

tionsaufgaben dar. Der Einsatz des mobilen Serviceroboters als Kisten

schleppender oder Tee einschenkender Haushaltshelfer bleibt jedoch

vorerst noch Zukunftsmusik.

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt www.dlr.de

EtherCAT www.beckhoff.de/ethercat



PC-Control 02 | 2010 31 worldwide | germany

LSG Sky Chefs: Der weltweit größte Airline-Caterer

setzt auf robuste Panel-PCs von Beckhoff

Produktionsprozesse zuverlässig steuern und visualisieren

LSG Sky Chefs mit Hauptsitz in Neu-Isenburg bei Frankfurt am Main ist die Catering-Tochter der Deutschen Lufthansa AG. Das Unternehmen beschäftigt rund 28.000 Mitar-beiter, die in etwa 200 Betrieben in 51 Ländern tätig sind. 2009 wurden rund 405 Milli-onen Mahlzeiten für mehr als 300 Fluggesellschaften produziert. Allein am Frankfurter Flughafen werden täglich rund 450 Flüge abgefertigt. Damit für das leibliche Wohl der Fluggäste gesorgt ist, unterhält LSG Sky Chefs am Flughafen der Mainmetropole zwei moderne Produktionseinrichtungen. Robuste Panel-PCs der Serie CP72xx von Beckhoff sorgen dafür, dass die Mitarbeiter die Prozesse stets im Griff haben.

Ein Ramp Agent von LSG Sky Chefs rollt

die fertig gepackten und gekühlten Trolleys

mit Speisen, Snacks und Duty-Free-Artikeln

an Bord des Airbus A340, um sie in der

Galley an ihrem Platz zu verstauen.

© Fotograf: Jens Görlich



Beckhoff Panel-PC im Industrial-IT-Einsatz

Der Betrieb in Gateway Gardens wurde am 19. Juni 2008 offiziell eröffnet.

Die Produktionsfläche umfasst 19.000 Quadratmeter. Dort sind auch 35 der

insgesamt 40 Panel-PCs von Beckhoff, die am Standort Frankfurt im Einsatz

sind, installiert. „Wir benutzen die Beckhoff Panel-PCs hauptsächlich, um

unsere Prozesse zu visualisieren und zu steuern“, erklärt Salbreiter. So sind

zehn Stationen der Elektrohängebahn, die gleichsam als Rückgrat des Ma-

terialflusses die gesamte Produktion inklusive des Kühlhauses miteinander

verbindet, jeweils mit einem Panel-PC ausgestattet. „Mit dieser Anlage

werden die Trolleys transportiert – unabhängig davon, ob sie den Rücklauf

aus den Maschinen beinhalten oder sauber und gefüllt für den nächsten

Flug bereit stehen“, erläutert der IT-Spezialist. Sieben PCs sind im auto-

matischen Kleinteilelager installiert, in dem sich mehr als 65 verschiedene

Geschirrteile – von Tellern, Tassen bis hin zu Bestecken – befinden. Vier

weitere werden für das Facility-Management eingesetzt. Für das Flotten-

management der insgesamt 105 Hubfahrzeuge in diesem Betrieb dienen

acht Geräte. Die übrigen sechs befinden sich an unterschiedlichen Stellen

in der Produktion und werden ausschließlich zur Visualisierung der dortigen

Prozesse verwendet.

Vor dem Umzug in die neue Produktionsstätte in Gateway Gardens wurden

Panel-PCs eines anderen Herstellers eingesetzt. „Allerdings nur mit mäßi-

gem Erfolg“, erinnert sich Salbreiter. Denn die Umgebungsbedingungen

stellen teilweise besondere Anforderungen an die Geräte. So erfüllen die

Panel-PCs von Beckhoff, die ein hochwertiges Aluminiumgehäuse haben,

die Anforderungen der Schutzart IP 65.

LSG Sky Chefs www.lsgskychefs.com

Panel-PC CP72xx www.beckhoff.de/CP72xx

Der größere der beiden Betriebe liegt im neuen Stadtteil Gateway Gardens,

unweit des Frankfurter Kreuzes. Hier produziert LSG Sky Chefs ausschließ-

lich für den Kunden Lufthansa. Internationale Fluggesellschaften, wie Air

China, die US-amerikanische United Airlines oder auch Japan Airlines,

erhalten die Lieferung ihrer Mahlzeiten aus dem zweiten Betrieb, der sich

direkt auf dem Flughafengelände befindet. In diesen beiden Betrieben pro-

duzieren insgesamt rund 3.500 Mitarbeiter täglich etwa 93.000 Mahlzeiten.

Bis alles im Flugzeug seinen Platz hat und der Fluggast sein fertig auf

dem Tablett angerichtetes Menü genießen kann, erfordert es eine ganze

Reihe an Arbeitsschritten und logistischen Meisterleistungen. Kuchen und

Brötchen werden gebacken, angeliefertes Obst und Gemüse ebenso wie

Salate in der kalten Küche zu Vorspeisen und Salaten verarbeitet. In der

so genannten warmen Küche werden die Zutaten für die Hauptgänge der

Bordmenüs der First Class zubereitet. Strengen Vorgaben entsprechend,

muss die Kühlkette für alle Lebensmittel eingehalten werden, das bedeu-

tet, dass frisch gekochte Gerichte sofort heruntergekühlt werden müssen

und dann in Kühlhäusern auf ihren Weitertransport zum Flugzeug warten.

Das ist wichtig, damit die Mahlzeiten später hygienisch einwandfrei beim

Fluggast ankommen.

„Bei Langstreckenflügen erfahren wir die finalen Passagierzahlen 24 Stun-

den vor Take-off, bei Kurz- und Mittelstreckenflügen sogar nur vier Stunden

vorher. Erst dann steht fest, wie viele Mahlzeiten pro Flug benötigt wer-

den“, sagt Peter Salbreiter, Gruppenleiter Betriebliche IT und IT-Prozesse

Standort Frankfurt.

Detaillierte Angaben der jeweiligen Airline hinsichtlich Anordnung und

Gewicht müssen im gesamten Produktionsprozess akribisch eingehalten

werden. Aus Vorspeisen, Desserts, Brötchen, Pralinenschachteln, Serviet-

ten, Marmelade, Besteck, Salz und Pfeffer entstehen an den modernen

Arbeitsstationen einheitliche Gedecke. Die ausgedeckten Tabletts werden

fachgerecht in Trolleys verstaut und auf der Vorlauframpe zusammen mit

der kompletten Flugbeladung bereitgestellt. Die tiefgekühlten Hauptgänge

für Business- und Economy-Class werden hier in Ofeneinsätze gestaut. Zeit-

schriften, Equipment, Essen und Getränke finden auf der Rampe zusammen

und werden für jeden Flug und jede Flugzeugküche in einer der Rampen-

boxen sortiert. Wenn die beladenen Artikel und Speisen vollständig sind,

werden sie im Hubwagen verstaut und damit zu dem für sie bestimmten

Flugzeug gefahren.

Die Beckhoff-Panel-PC-Serie CP72xx ist konzipiert für die Tragarmmontage. Der leistungsstarke Panel-

PC im ultrakompakten Slimline-Gehäuse ist sowohl für moderne Maschinensteuerungen aber auch für

Industrial-IT-Anwendungen geeignet. Der wasser- und staubdichte IPC im Aluminiumgehäuse verfügt

über ein Beckhoff-Motherboard, mit einer Gehäusetiefe von nur 98 mm. Der integrierte Anbau-PC ist

serienmäßig mit modernen Intel®-Core™-Duo- sowie Core™2-Duo-Prozessoren ausgestattet.



LSG Sky Chefs ist der weltweit größte Anbieter von Dienstleistungen rund um den Bordservice. Dazu gehören Airline-

Catering, Bordservice-Equipment und die damit verbundene Logistik sowie das Management des Bordservices und des

Bordverkaufs. Darüber hinaus ist das Unternehmen Branchenführer im Bereich des Managements der gesamten In-

Flight-Service-Beschaffungskette für mehrere Fluggesellschaften weltweit. Die Unternehmen der LSG Sky Chefs-Gruppe

erzielten im Jahr 2009 einen konsolidierten Umsatz von 2,1 Milliarden Euro.



In der Großbäckerei in

Frankfurt werden 15.000

Semmeln pro Stunde

gebacken und dann

knusprig frisch und flug-

fertig in Folien verpackt.

Bei LSG Sky Chefs in

Frankfurt werden die

Speisen für die Lufthansa

First Class gekocht und die

Kreationen der Star Chefs

umgesetzt, 1.500 warme

Mahlzeiten am Tag und

über 1.700 Special Meals

in 19 Variationen.



„Unsere Verkaufszahlen in Malaysia sind parallel zum Wirtschaftswachstum

des Landes kontinuierlich gestiegen“, erklärt Kai Ristau, Leiter International

Sales von Beckhoff Automation, Deutschland. „Das hat uns dazu bewogen, in

Malaysia eine eigene Niederlassung zu gründen. Beckhoff ist hier bereits seit

Dezember 2000 durch TDS Technology (S) Pte Ltd., mit Sitz in Singapur, vertre-

ten. Wir werden weiter mit TDS zusammen arbeiten, das im vergangenen Jahr

Büros in Selangor und Penang, im Norden Malaysias, eröffnet hat. Mit dieser

Unternehmensgründung folgen wir unserer Strategie, unsere Position durch

verstärktes personelles und finanzielles Engagement auf dem malaiischen

Automatisierungsmarkt zu forcieren.“

Expansion in Südostasien schreitet voran

Beckhoff Automation hält an seiner Wachstumsoffensive fest und baut seine Präsenz auf dem südostasiatischen Markt mit einem eige-nen Tochterunternehmen in Malaysia aus. Der Unternehmenssitz in Petaling Jaya wird Anfang Juni 2010 offiziell eröffnet. Anthony Gan, ein erfahrener Elektroingenieur, übernimmt die Geschäftsführung.

34 worldwide | malaysia

Beckhoff gründet Tochterfirma in Malaysia

Anthony Gan, 43 Jahre alt und Geschäfts-

führer der Beckhoff Automation Sdn Bhd.

in Malaysia, hat, nach Abschluss seiner

Studien der Elektrotechnik in Großbritan-

nien und Management in den Niederlan-

den, umfangreiche berufliche Erfahrun-

gen in unterschiedlichen Industrien und

Verantwortungsbereichen gesammelt. Er

ist ein Kenner der Automatisierungsbran-

che und bestens vertraut mit dem euro-

päischen und dem malaiischen Markt.

Der südostasiatische Inselstaat Malaysia wird durch das Südchi-

nesische Meer in zwei Regionen unterteilt: die malaiische Halb-

insel im Westen und den nord-östlichen Teil der Insel Borneo.

Seit den 70er-Jahren hat das Land eine rasante wirtschaftliche

Entwicklung vollzogen; so ist Malaysia der größte Exporteur

für Halbleiterkomponenten für den US-amerikanischen Markt.

Der Fertigungssektor, mit dem Schwerpunkt Energieelektronik,

erwirtschaftet durchschnittlich 28 % des Bruttoinlandsprodukts,

mit einem jährlichen Wachstum von ca. 5,5 %.



„Zu den wichtigsten Industriezweigen im Bereich des Maschinenbaus in Malaysia

gehören Werkzeug-, Kunststoff- und Verpackungsmaschinen, Fördertechnik, Ro-

boter und Ausrüstungen für die Fabrikautomation sowie Sondermaschinen für die

Leicht- und Schwerindustrie“, so Joshua Alexander Rusdy, Area Sales Manager

von Beckhoff Automation, Deutschland.

Zukünftig will sich Beckhoff auf den OEM-Maschinenbau für Elektronik, Halblei-

tertechnik, Verpackung, Metall- und Holzverarbeitung, Kunststoffe, Nahrungsmit-

tel und Getränke sowie auf den Energiesektor konzentrieren. „Unser Ziel ist es,

bei Systemintegratoren und OEM-Maschinenbaukunden ein Bewusstsein für die

Vorteile der PC- und EtherCAT-basierten Steuerungstechnologie zu schaffen und

sie so weit zu bringen, dass sie mit den weltweit führenden OEM-Produzenten

konkurrieren können“, formuliert Anthony Gan, Geschäftsführer von Beckhoff

Malaysia, die ehrgeizige Zielsetzung. „Durch technologische Schulungen, aber

auch durch die enge Zusammenarbeit mit Technischen Hochschulen und Uni-

versitäten werden wir unsere Technologie und unser Know-how verstärkt in den

Markt einbringen.“

Das Büro von Beckhoff Malaysia befindet sich im „Surian Tower“ in Petaling Jaya,

inmitten der belebten, aufstrebenden Region Mutiara Damansara (Klangtal). „Pe-

taling Jaya, unweit von Kuala Lumpur, der Hauptstadt Malaysias, gelegen, gehört

zu den industriestärksten Regionen Malaysias, was den Ausschlag für die Wahl

des Standortes gegeben hat“, erläutert Kai Ristau.

Geschäftsführer Anthony Gan wird derzeit von zwei Mitarbeitern unterstützt;

weitere Einstellungen sind in Planung: „Fast 65 % der Produktion der malaiischen

Fertigungsindustrie stammen aus der hiesigen und der Penang-Region. Daher

werden wir in naher Zukunft auch ein weiteres Büro im Norden Malaysias einrich-

ten, um unsere Kunden vor Ort durch technischen Support und Beratung zeitnah

unterstützen zu können“, so die weiteren Pläne von Anthony Gan.

35 worldwide | malaysia

Beckhoff Automation Sdn Bhd (889044-H)

Unit 2.1, 2nd Floor, Surian Tower,

No.1, Jalan PJU7/3, Mutiara Damansara,

47810 Petaling Jaya, Selangor

Malaysia

Phone : + 60 3 7731 8388

Fax : + 60 3 7726 8773

[email protected]

www.beckhoff.com.my

Mit der Gründung eines neuen Tochterunternehmens in Malaysia will

Beckhoff seine Position auf dem südostasiatischen Markt weiter ausbauen.

(v.l.n.r.) Joshua Alexander Rusdy, Area Sales Manger, Beckhoff-Firmen-

zentrale Deutschland, Anthony Gan, Geschäftsführer Beckhoff Malaysia,

Kai Ristau, Leiter International Sales, Beckhoff-Firmenzentrale Deutschland

Der Hauptsitz von Beckhoff

Malaysia: der „Surian Tower“

in Petaling Jaya, Selangor


PC-Control 02 | 2010 36 worldwide | usa

Prozessoptimierung durch Integration ist ein Trend, der auch im Bereich der Lagerhaltung bzw. der Warendistribution im-mer mehr an Bedeutung gewinnt. An die Stelle isolierter Kommissionierungs- und Versandlösungen treten Konzepte, die die gesamte Prozesskette, von der Fertigung, über die Montage und die Qualitätskontrolle des Endproduktes, bis hin zur Verpackung und dem Versand in einer Steuerungsplattform integrieren. Damit steht auch die Automatisierungstechnik vor neuen Herausforderungen: Robuste Beckhoff Industrie-PCs und das schnelle Feldbussystem EtherCAT liefern die Basis für ein Echtzeit-Distributions-Systems, das höchste Rechenleistung mit Zuverlässigkeit und Schnelligkeit im 24/7-Betrieb erfordern.

Numina Group: Prozessoptimierung bei der Lagerverwaltung

EtherCAT löst Geschwindigkeits- und Präzisionsprobleme

Die Numina-Gruppe ist auf hochleistungsfähige Förderbandsteuerungen und Automatisierungssysteme

spezialisiert. Beim Massenversand konnten Kunden, dank des Einsatzes der Inline-Sichtprüfungs-, Mess- und

Gewichtsprüfungstechnik von Numina, 30 oder mehr Kommissionierungsfehler in einer Schicht eliminieren.



le des Endprodukts, über die Kommissionierung, die Verpackung, den Versand,

bis hin zur Verladung auf LKWs, erstreckt.“

Mit einer integrierten Systemarchitektur reagiert Numina auf die Grenzen der

herkömmlichen Automatisierungswelt mit separaten SPS, Motion-Controllern

und Überwachungssystemen. „Noch heute gibt es in zahlreichen Fertigungs-

und Versandanlagen ineffiziente Engpässe und Automatisierungsinseln“, erläu-

tert Mark Woodworth, Vizepräsident für Design der Numina-Gruppe: „Unsere

Software- und Steuerungsarchitektur basiert auf Echtzeit-Linux. Wir arbeiten

mit modularen Steuerungen und verwenden Datenverwaltungen mit vorent-

wickelten Tools, die sich einfach auf die spezifischen Anforderungen unserer

Kunden zuschneiden lassen.“

Offenes System erlaubt flexible Kombination

von Anwendungsmodulen

„Das ‚Flaggschiff‘ von Numina ist die Echtzeit-Distributionsssoftware RDS

(Real-time Distribution Software)“, so Dan Hanrahan. „Diese Plattform vereint

die besten Features aus Steuerung und MES, ohne sich den Grenzen ge-

schlossener Systeme zu beugen.“ RDS verfügt über zahlreiche vorentwickelte

Die in Woodridge, Illinois (USA), ansässige Numina-Gruppe ist spezialisiert auf

hochleistungsfähige Förderbandsteuerungen und Automatisierungssysteme für

die Sortierung, Kommissionierung, Verpackung und den Versand von Waren.

Einen 20 bis 30%-igen Produktivitätszuwachs und erhebliche Einsparungen

verspricht das Unternehmen seinen Kunden durch die Vermeidung von Fehllie-

ferungen. Das Know-how von Numina liegt vor allem in der Verbesserung von

„pick, pack and ship“-Prozessen, die in allen Bereichen der Herstellung und

des Vertriebs, z. B. von Getränken, Nahrungsmitteln, pharmazeutischen und

elektronischen Produkten eingesetzt werden.

Integration von Echtzeitfertigung und Versand

in einem kontinuierlichen Prozess

„Der Trend zur Aufhebung der Trennung zwischen Herstellung, Verpackung und

Versand stellt die Automatisierung vor neue Herausforderungen“, stellt Dan

Hanrahan, Manager für Geschäftsentwicklung der Numina-Gruppe, fest. „So

entwickeln wir in steigendem Maße mit unseren Kunden Anwendungen auf der

Basis einer integrierten, kontinuierlichen Fertigungs- und Verpackungskonzepti-

on, die sich über den gesamten Prozess, von der Fertigung, der Qualitätskontrol-

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Numinas bahnbrechende Kommissionierungslösung „Pick Execution™ System“ ist mit einer sprachge-

steuerten Kommissionierungstechnik ausgestattet. Dies ermöglicht die Einführung „freihändiger“ Pro-

zesse und damit eine erhöhte Sicherheit und Zuverlässigkeit bei der Kommissionierung von Waren.

Das „Pick Execution™ System“ von Numina nutzt drahtlose Strich-

code-Scanner, die am Handgelenk getragen werden und sich durch

größtmögliche Flexibilität und einfache Anwendung auszeichnen.



konzentrieren kann, anstatt am Bildschirm lange Kommissionierungslisten

lesen zu müssen. So werden die Zuverlässigkeit und die Schnelligkeit des Kom-

missioniervorganges erhöht.

Verbesserte Genauigkeit und größere Stückzahlen

Ein weiteres Numina-Produkt, das auf eine Erhöhung der Stückzahlen und

die Optimierung der Warendistribution abzielt, ist das modulare Inline-Ver-

packungs- und Versandsystem „X-Press PAL Plus™“. Es erlaubt die vollstän-

dige Automatisierung aller Vorgänge, vom Verpacken, über das Erstellen der

Versandunterlagen, bis hin zum Versand. Selbst der Druck und das Aufkleben

der Etiketten erfolgen automatisch. „‚ X-Press PAL Plus™‘ macht den Beschrif-

tungsprozess, dank der Rückmeldung von Sensoren, Strichcode-Scannern und

Waagen, zu einem geschlossenen Kreislauf“, erläutert Dan Hanrahan. Das Tool

ist als eigenständiges Automatisierungssystem einsetzbar; es lässt sich aber

auch in andere RDS-Steuermodule, wie „Pick-Execution“, sowie in Inline-Pro-

zessmess- und Validierungstechniken, wie Strichcode-Identifizierung, Scannen,

Wiegen, Kartongrößenbestimmung und -Sichtprüfung, einbinden.

„X-Press PAL Plus™“ unterstützt, durch Verknüpfung mit den Abmessungs-

daten und/oder dem Gewicht des Packgutes, auch das Kommissionieren von

Verpackungseinheiten (Full Case Picking). Kartons mit vermuteter fehlerhafter

Kommissionierung werden aus der Labelling-Linie heraus zu einer Inspektions-/

Fehlerlinie geleitet.

Anwendungssteuermodule, um den Anforderungen von Produktion, Auftrags-

abwicklung und Verteilerzentren zu genügen. So kann beispielsweise die

Kartonverpackung mit der Sortiersteuerung oder anderen automatischen Kom-

missionierungsmodulen von Numina kombiniert werden, etwa um Bestellungen

auszuwerten und für jede Lieferung die richtige Kartongröße zu bestimmen.

In komplexen Verteilerzentren regelt die Bestelloptimierung von Numina die

Freigabe der Arbeitsaufträge, so dass die Arbeit am Sortierer oder in der ge-

samten Anlage gleichmäßig verteilt ist und Engpässe vermieden werden. Jedes

Automatisierungsmodul kann eigenständig arbeiten oder in einer integrierten

Steuerungsplattform mit anderen Modulen kooperieren, was eine hohe Flexi-

bilität zur Folge hat.

Erhöhte Zuverlässigkeit und Schnelligkeit

durch sprachgesteuerte Kommissionierung

Ein weiteres Highlight ist die multimodale Kommissionierungslösung, „Numina’s

Pick Execution™ System“, die mit einer sprachgesteuerten Kommissionierungs-

technik ausgestattet ist. Bei „Pick-Execution“ trägt der Lagerarbeiter ein draht-

loses Headset und einen Strichcode-Scanner am Handgelenk. Das System gibt

ihm sprachliche Anweisungen zur korrekten Entnahmeposition der Gegenstän-

de, die in einen Karton, auf einer Palette oder auf einem Wagen kommissioniert

werden müssen. Die Datenübertragung per Funk bietet Mobilität und erlaubt

freihändiges Arbeiten, wodurch sich der Bediener auf das Kommissionieren

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Das neue „X-Press PAL Plus™ System“ reduziert die Verarbeitung eines Kartons um beeindru-

ckende 30 bis 40 Sekunden. Absolute Versandgenauigkeit und weniger Handarbeit führen zu

einem erhöhten Anlagendurchsatz und zu einem Produktivitätszuwachs von ca. 20 bis 30 %.


PC-Control 02 | 2010 39 worldwide | usa

Rückgrat des Steuerungssystems ist ein Beckhoff Industrie-PC C6340,

ausgestattet mit einem Intel®-Pentium®-M-1.8-GHz-Prozessor.

Datenintensive Vorgänge erfordern hohe Rechenleistung

und schnelle Kommunikation

Numina-Anwendungen sind extrem datenintensiv und erfordern Echtzeit-

kommunikation. „Nur eine PC-basierte Steuerungsarchitektur ist in der Lage,

die häufigen Datenanfragen und -speicherungen von „X-Press PAL Plus™“ zu

managen. Mehr als eine Million Datensätze sind hier zu verwalten und dabei

gleichzeitig die Steuerung, das Sortieren und die Produktverfolgung zu bewäl-

tigen“, gibt Mark Woodworth zu bedenken: „Die PC-basierte Steuerung verfügt

über die Datenspeicherkapazität und über die Mittel, serielle Geräte einfach zu

integrieren und über die erforderliche Schnelligkeit, um diesen Anforderungen

gerecht zu werden.“

Hohe Verfügbarkeit durch PC- und EtherCAT-

basierte Automation

Ein Beckhoff Industrie-PC C6340 und die EtherCAT-I/O-Klemmen bilden das

Rückgrat der Numina-Steuerungsplattformen RDS und „X-Press PAL Plus™“.

„Numina glänzt besonders bei Kundenprojekten, die Steuerungs- und Automa-

tisierungslösungen mit 24/7-Verlässlichkeit erfordern“, betont Dan Hanrahan.

„Um eine Betriebsverfügbarkeit von 99,99 % oder mehr bieten zu können,

benötigen wir absolut verlässliche Hardwarekomponenten. Die Beckhoff IPCs

haben für uns den großen Vorteil, dass wir sie nicht in separaten, klimatisierten

Schränken unterbringen müssen”, erläutert Dan Hanrahan. „Außerdem sind sie

so leistungsfähig, dass wir Automatisierung, Steuerung und Datenverwaltung,

Web-basierte Benutzerschnittstelle und Datenbankserver mit einem einzigen

Gerät abwickeln können”, ergänzt Mark Woodworth und führt weiter aus:

„Bei größeren Projekten lässt sich das mit reduziertem Entwicklungsaufwand

flexibel auf mehrere IPCs erweitern. Wir nutzen jedoch normalerweise gerade

ein bis zwei Prozent der CPU-Bandbreite des C6340. Auf der Basis von vier bzw.

acht CPU-Kernen, wie sie in Zukunft verfügbar sein werden, kann Numina die

Hardware so skalieren, dass eigentlich jede Leistungsanforderung im Bereich

Automatisierung und Anlagendatenarchivierung zu meistern ist.“

Datenübertragung im Mikrosekundenbereich

„Dank EtherCAT, das um Größenordnungen schneller ist, als jedes andere

Feldbussystem, das wir bisher verwendet haben, können wir unser System noch

weiter optimieren“, betont Mark Woodworth. „Das ist wichtig, weil in Hochge-

schwindigkeitssortierern oder anspruchsvollen Druck-/Labelling-Anwendungen

schon Verzögerungen von einer Millisekunde nicht tolerierbar sind.“ Durch die

Datenübertragung im Mikrosekundenbereich und die hohe Genauigkeit von

EtherCAT konnte Numina alle Geschwindigkeits- und Präzisionsprobleme lösen.

„Entscheidend ist für uns auch, dass die Leistung mit dem Umfang der Anwen-

dung und der Menge der erforderlichen I/Os nicht abnimmt“, erläutert Mark

Woodworth. „Mit EtherCAT erreichen wir bei gleichbleibender Leistung durch-

gängig schnellste Echtzeitgeschwindigkeiten, ungeachtet der Anzahl der I/Os.“

Eroberung neuer Märkte durch gesenkte Einstiegskosten

„X-Press PAL Plus™“ zahlt sich bereits bei relativ kleinen Förderbandanlagen

mit einem täglichen Versandvolumen von 700 bis 1.000 Paketen aus. Das Sys-

tem bewältigt aber auch Verteileroperationen mit bis zu 100.000 Paketen pro

Tag. Auf Basis der Beckhoff-Steuerungsplattform konnte Numina seine Kosten

im Vergleich zu früheren Druck-/Labelling-Systemen um 40 Prozent senken.

„Das senkt die Hemmschwelle für den Einstieg so weit, dass auch kleine

und mittlere Unternehmen von der modernen Versandhausautomatisierung

profitieren können“, erläutert Mark Woodworth. „Sogar ein 20-Fuß (ca. 6 m)

automatisiertes Wiege- und Etikettendruck- und -aufklebesystem kann sich in

einem kleinen Verteilerzentrum durch die Verringerung des Arbeitsaufwandes

und der Vermeidung von Fehlern relativ schnell bezahlt machen.“

Numina Group www.numinagroup.com

Beckhoff USA www.beckhoffautomation.com



sierten Darstellung der Anlagenübersicht sowie des Verfahrensfließbildes

wurden die so gekennzeichneten Funktionsgruppen anschließend den

Stufen „Zulauf“, „Mechanischer Teil“, „Biologischer Teil“, „Schlammbe-

handlung“, „Chemischer Teil“, „Nebenanlagen“, „Prozessleitung“ und

„Energie“ zugeordnet.

Standardisierung von Hard- und Software

erleichtert Anlagenhandling

„Einer der Hauptgründe für den Umstieg auf Beckhoff-Technologie ist die

Standardisierung gemäß den Leitsätzen der PLCopen in Verbindung mit

dem internationalen SPS-Standard IEC 61131“, erläutert Silvio Merz,

Sachgebietsleiter Elektro- und Prozesstechnik vom ZWAV. „Das sichert

die Wiederverwendbarkeit von Hard- und Software und vereinfacht das

Anlagenhandling. Ein weiterer Vorteil besteht für uns in der kompakten

Die Kläranlage Morgenröthe-Rautenkranz, in Deutschland, die seit 1994

in Betrieb ist und für ca. 5.000 Einwohner Abwasser entsorgt, zeigte

zunehmend Verschleißerscheinungen im Bereich der Schaltanlage sowie

der Automatisierungstechnik. Außerdem entsprach die SPS- und Prozess-

leittechnik nicht mehr den aktuellen technischen Anforderungen. Daher

entschied sich der ZWAV, die Anlage auf Basis eines PC-basierten Steue-

rungssystems zu modernisieren. Die Herausforderung bestand darin, die

gesamte Schaltanlage, einschließlich der Prozessautomatisierung und

der Kommunikationstechnik, einem Retrofit zu unterziehen, sprich, bei

laufendem Prozess innerhalb von drei Monaten auf die neue Steuerung

umzustellen.

In einem ersten Schritt gliederte der ZWAV die Anlage, in Anlehnung an

die DIN EN 61346, in Funktionsgruppen, um alle Betriebsmittel durch

Referenzkennzeichen eindeutig identifizierbar zu machen. Zur standardi-


Die Bereitstellung von Trinkwasser und die Abwasserentsorgung stellen einen komplexen Vorgang dar, bei dem viele Teilprozesse zu steuern und zu überwachen sind. Der Zweckverband Wasser und Abwasser Vogtland (ZWAV), der für die Wasserver- und -ent-sorgung von ca. 250.000 Einwohnern zuständig ist, hat sich bei der Modernisierung der Kläranlage Morgenröthe-Rautenkranz für den Einsatz von Beckhoff-Technik entschieden: Die Prozessautomatisierung erfolgt über eine Beckhoff-Steuerungsplattform, bestehend aus Industrie-PC mit Control Panel, Embedded-PCs, der Automatisierungssoftware TwinCAT und EtherCAT I/O-Klemmen.

Modernisierung einer Kläranlage mit PC-based Control

Embedded-PC sorgt für sauberes Wasser

Die Kläranlage Morgenröthe-Rautenkranz ist seit 1994 in Betrieb und ist für die Abwasser-

entsorgung von ca. 5.000 Einwohnern zuständig. Innerhalb von nur drei Monaten erfolgte

bei laufendem Prozess die Umsetzung der Anlage auf eine neue, PC-basierte Steuerung.



der Inbetriebnahme in der Lage sind, Störungen schnell einzugrenzen

und zu beheben“, erläutert Silvio Merz. Die HST Wates GmbH, in Dres-

den, die mit der Ausführung der Automatisierung betraut war, löste diese

Aufgabe mit sauber abgegrenzten Modulen und Funktionen, die, wie

vom Auftraggeber gefordert, ausschließlich in der Programmiersprache

ST geschrieben wurden.

Embedded-PC als zentrale Steuerungseinheit

Der eigentliche Kläranlagenprozess wird auf einem Embedded-PC

CX9010 abgearbeitet. Aufgrund seiner hohen Performance und der

Infrastruktur der Anlage mussten nur wenige Funktionsgruppen, wie die

Steuerung der Netzersatzanlage sowie der Räumer des Belebungsbe-

ckens und des Nachklärbeckens, dezentralisiert werden. Ein lüfterloser

Beckhoff-Schaltschrank-PC C6335 stellt, als übergeordneter PC, die

Bauform der Beckhoff Embedded-PCs, die uns hilft, Schaltschrankraum zu

sparen.“ Im ursprünglichen Ausbau waren mehr als zehn Schaltschränke

auf der Anlage verteilt. „Jetzt haben wir alle Funktionen (Schaltanlage,

Prozessautomatisierung, Gebäudeverteilung und LAN-Komponenten) in

die Schaltwarte integriert, sodass wir die Schaltschränke im Feld zurück-

bauen konnten“, erläutert Silvio Merz. Ein weiteres, wichtiges Argument

für den Umstieg auf Beckhoff-Technik war die Vielfalt der Busklemmen.

„Beispielsweise ermöglicht uns die Leistungsmessklemme, gezielt ener-

getische Parameter für Optimierungsmaßnahmen aufzunehmen“, führt

der Sachgebietsleiter aus.

Alle Soft- und Hardwarekomponenten entsprechen exakt den Vorgaben

aus dem Lastenheft des ZWAV. „Hierzu zählen die bereits oben erwähn-

ten Hardwarelösungen, aber vor allem die Software, die ‚lesbar‘ ist. Der

Vorteil liegt darin, dass wir, als technisches Servicepersonal, auch nach


Thin Client

SCADA

Industrie-PCC6335-0040

DVI/USB-SplitterCU8810

Kläranlage Netzersatzanlage Räumer (Belebung) Räumer (Nachklärung)

www

WLAN WLAN

Ethernet

Control Panel CP69xx

Control Panel CP69xxDVI/USB

Ein lüfterloser Beckhoff-Schalt schrank-

Industrie-PC C6335 stellt, als übergeord-

neter PC, die Visualisierung bereit und hat

die Aufgabe, Prozessdaten und -zustände

der dezentralen Einheiten aufzunehmen

und an die Zentrale zu übermitteln.

Steuerungsarchitektur der Kläranlage

Morgenröthe-Rautenkranz



der jeweiligen Aggregate führt zu Detailbildern bzw. zu weiterführenden

Informationen. Ein besonderer Vorteil liegt darin, dass durch den Einzug

standardisierter Visualisierungen ein hoher Wiedererkennungswert gege-

ben ist, der dem Anlagenbediener die Arbeit erleichtert.

Geplante Anlagenerweiterung

In einem weiterführenden Projekt wird der Zweckverband Wasser und

Abwasser Vogtland die um die Kläranlage platzierten neun Abwasser-

pumpwerke ebenfalls mit Beckhoff-Technik ausrüsten und an das zentrale

Leitsystem HydroDat® V8 anbinden. „Sämtliche Planungs-, Programmie-

rungs- und Konfigurationsleistungen erbringen wir hierfür in Eigenregie,

außer der Anwendung für die Datenübertragung, die wir als Lizenz er-

werben“, erklärt Silvio Merz. „Dabei greifen wir auf die Kommunikations-

software „TeleMatic“ von HST-Systemtechnik zurück, die auf der ersten

Runtime der TwinCAT-PLC installiert wird. Auf der zweiten Runtime der

Steuerung ist die eigentliche, von uns erstellte, Anwendung installiert.“

Zweckverband Wasser und Abwasser Vogtland www.zwav.de

Visualisierung bereit und hat die Aufgabe, Prozessdaten und -zustände

der dezentralen Einheiten aufzunehmen und an den SCADA-Prozess in

der Zentrale zu übermitteln, bzw. bei Kommunikationsausfall zu spei-

chern und nachzureichen. Für die Kommunikation der Embedded-PCs

untereinander, sowie mit dem übergeordenten PC, werden Publisher- und

Subscriber-Variablen zur Verfügung gestellt, die in stark abgegrenzte

Kommunikationsstrukturen und -module gegliedert sind. „Der IPC ist

weiterhin als Service-PC ausgelegt, der es uns ermöglichen soll, z. B.

SPS-Programme oder Parametersätze mit vorgefertigten Tools in die

jeweiligen Geräte zu laden“, erläutert Silvio Merz.

Hoher Wiedererkennungswert der Bedienoberfläche

Die Visualisierung und Bedienung der Anlage erfolgt über zwei Beckhoff-

15-Zoll-„Economy“-Touchpanel CP69xx ohne Funktionstasten. Über

das zweite, auf der Anlage installierte Panel werden, via DVI-Extension-

Technologie, die Abläufe parallel zur Leitwarte visualisiert. Zwei Basis-

darstellungen „Anlage“ und „Verfahren“ geben dem Bediener einen

strukturierten Überblick über den Zustand seiner Anlage. Das Anklicken


Ein auf der Anlage installiertes

15-Zoll-„Economy“-Touchpanel

CP69xx ohne Funktionstasten

erlaubt die Visualisierung der

Abläufe parallel zur Leitwarte.

Das Verfahrensfließbild gibt dem

Bediener einen strukturierten Überblick

über den Zustand seiner Anlage.


PC-Control 02 | 2010 43 worldwide | canada

Fifth Light Technology Ltd., mit Sitz in Oakville, Ontario, Kanada, entwickelt

zentral gesteuerte, dimmbare Beleuchtungssysteme im Bereich von Büro-,

Industrie- und öffentlichen Gebäuden. Der Lösungsansatz des Unternehmens

besteht darin, die gewünschte Lichtstärke am richtigen Ort, zur richtigen Zeit

bereitzustellen, und dabei die Lichtbedingungen im Umfeld, die jeweiligen

Energiekosten sowie die Vorlieben des Benutzers zu berücksichtigen.

Ein System, das den gleichzeitigen Zugriff

tausender Benutzer ermöglicht

Die Fifth-Light-Lösung verbindet tausende, einzeln ansteuerbare und dimm-

bare Leuchten über ein Kommunikationsnetzwerk mit offenem Protokoll. Auf

diese Weise können die Nutzer über das von ihnen jeweils bevorzugte Web-

Gerät, wie IP-Telefon, iPhone oder PC, auf die Beleuchtung in ihrem Bereich

zugreifen. Die Besonderheit besteht darin, dass der gleichzeitige Zugriff von

1.000 und mehr Benutzern möglich ist, wobei sich das System die in einer

Datenbank abgespeicherten Benutzerprofile zunutze macht.

Fifth Light bietet eine Vielzahl an energiesparenden Beleuchtungsvorrichtun-

gen inkl. eines kompletten Steuerungssystems. Alle eingesetzten Komponen-

ten, wie dimmbare Vorschaltgeräte, Relais und verschiedene, webbasierte

Softwareanwendungen, sind kompatibel mit DALI, dem „Digital Addressable

Lighting Interface”, einem offenen Protokoll zur Steuerung lichttechnischer

Fifth Light Technology Ltd. zielt mit seiner intelligenten Lösung zur Beleuchtungssteuerung auf einen der größten Energiever-bräuche: Etwa 15 Prozent der gesamten in Nordamerika produ-zierten Elektrizität werden für die Innenbeleuchtung kommer-ziell und öffentlich genutzter Gebäude verbraucht.

Ethernet-basierte, intelligente Lichtsteuerung

spart bis zu 80 % Energie ein

PC-Control für intelligente Beleuchtungssysteme

„Maple Leaf Square“, ein neuer Bürohochhauskomplex in der Innenstadt von

Toronto, ist durchgängig mit einem web-basierten Beleuchtungssteuerungssystem

von Fifth Light Technology auf Basis von Beckhoff-Steuerungstechnik ausgestattet.

Die Energieeinsparungen bei der Beleuchtung können durch die Implementierung

der intelligenten Beleuchtungssteuerung, je nach Gebäude, bis zu 80 % erreichen.



Integration der Lichtsteuerung in das Facility-Management

Fifth Light nutzt fortschrittliche Energieeinsparstrategien, wie z. B. die auf

Fotodetektoren basierte Tageslichtnutzung, benutzerorientierte Zeitplanung,

Leistungsfaktoroptimierung von Vorschaltgeräten sowie auf Bewegungs-

melder gestützte Anwesenheitserkennung. Das Unternehmen gehört zu den

Pionieren im Bereich der Facility-Managementfunktionen, wie der automa-

tischen Erkennung von defekten Leuchtstoffröhren und der Benachrichtung

des Services durch E-Mail, die Zusammenfassung mehrerer Gebäude und die

intelligente Integration des von Architekten und Ingenieuren für das Gebäu-

dedesign verwendeten Dateiformats (DXF) in die Software. Die Lösungen

von Fifth Light sind für die vollständige Gebäudeintegration konzipiert und

kommunizieren mit HLK-, Sicherheits- und audiovisuellen Systemen.

„Es war noch nie einfacher, Energie einzusparen und die Beleuchtungs-

qualität zu verbessern“, sagt Tony Dableh, Direktor der Forschungs- und

Entwicklungsabteilung von Fifth Light Technology. „Seit mehr als drei Jahren

setzen wir als Automatisierungsplattform einen Beckhoff Industrie-PC C6920

und ein Ethernet-Control-Panel CP6608 mit der Automatisierungssoftware

TwinCAT PLC ein.“ Auf der I/O-Ebene nutzt Fifth Light den Ethernet-TCP/IP-

Buskoppler BK9000; die DALI-Masterklemme KL6811 erlaubt die Anbindung

beleuchtungsspezifischer Geräte. Mit der EnOcean-Masterklemme KL6581

werden draht- und batterielose Geräte, wie Schalter und Sensoren, in die

Steuerung integriert.

„Die modulare Architektur des Beckhoff-Busklemmensystems hat unsere

Entwicklungszeit deutlich verkürzt“, so Tony Dableh. „Durch die Unterstüt-

zung einer großen Bandbreite an Beleuchtungsausstattungen sowie anderer

Betriebsgeräte. Die innovativen Vorschaltgeräte von Fifth Light zeichnen

sich dadurch aus, dass sie bei jeder Dimmstufe einen Leistungsfaktor (λ)

von > 0,95 und den Gesamtklirrfaktor unter 10 % halten können. Außerdem

reduzieren sie den Verschleiß der Leuchten erheblich. Die Verlängerung der

Lebensdauer der Leuchten sorgt nicht nur für geringere Wartungskosten, son-

dern hilft auch Abfall zu vermeiden. Zudem hat Fifth Light einige leistungs-

starke Implementierungswerkzeuge entwickelt, die den Installierungs- und

Inbetriebnahmeprozess vereinfachen.

44 worldwide | canada

Das Fifth-Light-System basiert auf einem kompakten

Beckhoff Industrie-PCs C6920 mit Intel®-Core™2-Duo-

Prozessor und der Automatisierungssoftware TwinCAT PLC.

David Peragine, Projektmanager, und Tony Dableh, Direktor der Forschungs- und Entwicklungs-

abteilung von Fifth Light Technology (v.l.n.r.).

Die von Fifth Light entwickelte Beleuchtungssteuerung verbindet tausende einzeln ansteuerbare

und dimmbare Leuchten über ein Kommunikationsnetzwerk mit offenem Protokoll. Die Nutzer

können über das von ihnen bevorzugtes Web-Gerät auf die Beleuchtung zugreifen.



schaltprofile Einsparungen erzielen.“ Fifth Light verfolgt die Energiereduktion

über eine detaillierte, softwaregestützte Berechnung oder auf Basis eines

Stromzählersystems.

„Die Rentabilität unseres Beleuchtungssystems mit PC-basierter Steuerung

und I/Os von Beckhoff kann sich über ein bis fünf Jahre erstrecken, je nach

Anwendung, Größe des Gebäudes und Art und Weise des ursprünglichen

Beleuchtungskonzeptes”, erläutert Tony Dableh und ergänzt: „Seine Gesamt-

Lebenszykluskosten über zehn Jahre belaufen sich auf weniger als ein Drittel

der Kosten eines herkömmlichen Beleuchtungssystems.”

Die Verringerung des Ausstoßes an Treibhausgasen ist für den Gebäudeei-

gentümer in zweifacher Weise lukrativ: CO2-Emissionsrechte sind derzeit

eine heiß begehrte „Ware“, da sie von weniger energieeffizient arbeitenden

Gebäuden abgekauft werden können. Es ist zudem ein großer Vorteil für Ar-

chitekten und Gebäudeeigentümer, wenn deren Gebäude in den Genuss von

„LEED Green Building Rating System™“-Zertifizierungen gelangen. Mit dem

Fifth-Light-System lässt sich nicht nur die CO2-Emission reduzieren, sondern

es hebt die LEED-Einstufung eines Gebäudes um mindestens eine Stufe. „Die

erheblichen finanziellen und umweltbezogenen Vorteile durch intelligente

Beleuchtungssteuerung sind somit ein Beitrag zur Weltenergielösung”, stellt

Tony Dableh zufrieden fest.

Fifth Light Technology Ltd www.fifthlight.com

Beckhoff Kanada www.beckhoff.ca

Geräte mussten wir keine eigene kundenspezifische Hardware entwickeln.

Wir können auf die vorhandenen Schnittstellenklemmen von Beckhoff

zurückgreifen und müssen nur die Softwareanwendung, entsprechend den

besonderen Anforderungen unserer Kunden, anpassen.“

Ethernet als Basis für die schnelle Kommunikation

mehrerer tausend Datenpunkte

Ethernet als Kommunikationssystem bildet die Basis für die Verarbeitung

mehrer tausend Datenpunkte innerhalb kürzester Zeit. Es ermöglicht die

schnelle Systemrückmeldung an Sensoren sowie Benutzereingaben, bei

gleichzeitiger zentralisierter Verarbeitung aller Daten. „Dies ist entscheidend

beim Versuch, zehntausende Sensoren und Endgeräte zentral zu verwalten.

Das Management des Datenaustauschs würde ansonsten zum Alptraum

werden“, betont David Peragine, Projektmanager von Fifth Light Technolo-

gy. „Wir müssen kurze Rückmeldungszeiten garantieren, und mit Hilfe der

Echtzeit-Ethernet-Kommunikation von Beckhoff erhalten wir die benötigten

Daten innerhalb einer Millisekunde.“

Nutzen für die Umwelt zahlt sich aus

Die Vorteile für die Benutzer der Fifth-Light-Beleuchtungssteuerung: „Wir

können in bestimmten Gebäuden, in denen unsere Lösung implementiert ist,

Energieeinsparungen von bis zu 80 Prozent erreichen“, schätzt Tony Dableh.

„Selbst in den energieeffizientesten Gebäuden sind Einsparungen in Höhe

von 30 bis 40 Prozent möglich. Ganz gleich, welche Leuchtmittel verwendet

werden, lassen sich durch die intelligente Steuerung und dynamische Ein-

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Die Bedienung der intelligenten Beleuchtungssteuerung

erfolgt über ein Beckhoff Ethernet-Control-Panel CP6608.

Die Vorschaltgeräte von Fifth Light sind in der Lage,

Lampen 200.000 Mal verschleißfrei ein- und auszuschalten.

Die Energiereduktion ist über eine detaillierte,

software-gestützte Berechnung oder auf Basis eines

Stromzählersystems nachvollziehbar.



Integrierte Steuerungslösung regelt komplexe Abläufe

Bei der Wahl des Steuerungssystems entschied sich Precision Mechatro-

nic für die PC- und EtherCAT-basierte Beckhoff-Steuerungsplattform mit

integrierter Motion-Control-Funktionalität: „Dies ist nicht unser erstes,

in Zusammenarbeit mit Beckhoff, durchgeführtes Projekt. Die in der Ver-

gangenheit gesammelten guten Erfahrungen ließen uns darauf vertrauen,

Die von Precision Mechatronics, mit Sitz in North Ryde (Australien),

entwickelte Tintenpatronenfüllmaschine befüllt 5 x 50 ml Tinte im

20-Sekunden-Takt. „Eine komplexe und steuerungstechnisch durchaus

anspruchsvolle Aufgabe, die eine große Anzahl an I/Os und Servoachsen

sowie einige interessante Unterprozesse erfordert“, wie Jason Thelander,

CEO von Precision Mechatronics, ausführt.

Die australische Precision Mecha-tronics Pty. Ltd. liefert anwen-dungs- und kundenspezi fische Ma schinenlösungen für vielfältige Industrien und Anwendungs-bereiche. Mit der Entwicklung einer Tintenpatronenfüllmaschine positioniert sich das Unterneh-men auf einem Nischenmarkt; gleichwohl sind die Anforderun-gen an die Maschine alles andere als gering: Das vollautomatische Befüllen, Prüfen und Versiegeln der Tintenpatronen, bei höchster Prozessgeschwindig keit, Tinten-reinheit sowie prä ziser Dosie-rung, setzt eine leistungsfähige Steuerung und ein schnelles Kom -munikationssystem voraus.

Precision Mechatronics

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Vollautomatische Tintenabfüllung im Sekundentakt

Die Seitenansicht der Tintenpatronenfüllmaschine mit Dichtigkeitsprüfstation und Tintenverarbeitungsantriebsplattform


PC-Control 02 | 2010 47 worldwide | australia

Ausgangsförderer und Tintenverarbeitungsantriebsplattform

dass die Beckhoff-Steuerungslösung mit ihrer hohen Speicherkapazität

und Rechengeschwindigkeit, integriertem Motion Control und dezentra-

len I/Os gut zu unserem Maschinendesign passen würde“, berichtet Craig

Strudwicke, Engineering Manager von Precision Mechatronics. Insgesamt

vier Beckhoff EtherCAT-Servoverstärker AX5203 und acht Servomotoren

des Typs AM3024 sind in der Tintenpatronenfüllmaschine verbaut. Eine

Rundtischkonzeption ermöglicht, dass in der Maschine eine Vielzahl an

Prozessen gleichzeitig ablaufen kann. Voraussetzung hierfür sind die

große Speicherkapazität und die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit der

EtherCAT-basierten Steuerungskomponenten.

Die Abfüllanlage wird über einen angeschlossenen Förderer mit den

Tintenpatronen beschickt, wobei jede Patrone über einen sichtgestütz-

ten Sensor auf Ausrichtung und korrekten Behältertyp geprüft wird.

Anschließend werden die Behälter an das Rückmagazin übergeben und

einer Dichtigkeits- und Druckprüfung unterzogen. Erst dann werden die

Tintenpatronen befüllt. Die Maschine kann gleichzeitig fünf Behälter mit

unterschiedlichen Farben abfüllen.

Dazu dient ein von einem Beckhoff-Servomotor angetriebener, sich

schrittweise drehender Mechanismus. Die Prozesse laufen parallel ab, um

die geforderte Zykluszeit von etwa vier Sekunden pro Behälter einzuhal-

ten. Die Tinte wird über eine Ultraclean-Zufuhr bereitgestellt, die die Tinte

filtert, entlüftet und in die einzelnen Behälter dosiert. Die Behälterfüllung

wird durch Präzisionsverdrängerpumpen mit Beckhoff-Servomotoren

gesteuert. Sieben Fluidkreise erlauben den sofortigen Wechsel auf eine

andere Farbe. Nach dem Befüllen werden die Behälter versiegelt und ihre

QS-Daten gespeichert, bevor sie auf dem Ausgangsförderer abgesetzt

werden.

Das Herz der Steuerung bildet ein kompakter Beckhoff Schaltschrank-

Industrie-PC C6920 mit der Automatisierungssoftware TwinCAT PLC NC I.

„Wir verwenden TwinCAT PLC NC I, auch wenn keine interpolierenden

Bewegungen benötigt werden, da alle Bewegungen unabhängig von an-

deren Achsen erfolgen“, erläutert Engineering Manager Craig Strudwicke.

Alle Sicherheitsfunktionen werden mit den Beckhoff-TwinSAFE-Klemmen

nahtlos in die I/O-Ebene integriert.

Precision Mechatronics www.premecha.com

Beckhoff Australien www.beckhoff.com.au



Offene Steuerungslösung erlaubt die Einbindung

aller vorhandenen Geräte.

Während Peripheriekomponenten, wie Pumpen, Aktoren, Ventile, Geber

und Sensoren sowie Starkstromverteiler des vorhandenen Systems

erhalten blieben, wurde die Steuerung durch einen Beckhoff Embedded-

PC CX9000 ersetzt. Die im Gebäude verteilten rund 2.000 Datenpunkte

werden durch die an den CX angereihten Busklemmen angesteuert;

die Verbindung erfolgt über ein Ethernet-Netzwerk. „Der Energiever-

brauch wurde um knapp 20 % gesenkt, sodass der Eigentümer bereits

nach einem Betriebsjahr einen Gewinn von mehreren hunderttausend

Euro verbuchen konnte“, betont Thomas Thorstensen, vom ISS Facility

Management. Die so vermiedenen CO2-Emissionen entsprechen in

ihrem Umfang in etwa der Schadstoffmenge, die bei einer 20-fachen

Erdumrundung mit dem Auto in Höhe des Äquators entstehen würde. ISS

setzt außerdem auf weitere Optimierung, wie der tageszeitabhängigen

Energieverbrauchsplanung, um den Energieverbrauch noch weiter zu

senken. „Wir werden das Gebäude noch weiter optimieren und erwarten

eine Einsparung von 1,5 Mio. kWh in diesem Jahr“, formuliert Thomas

Thorstensen die weitere Zielsetzung.

Gesteuert wird die Gebäudeautomatisierungsanlage vom Büro des Sys-

temintegrators SRS aus. „Hier können wir für Wartungszwecke schnell

eingreifen und die Anlagenparameter nach Bedarf des Kunden ändern“,

erläutert Ståle Syversen, Geschäftsführer von SRO. Für ihn steht die Of-

fenheit der PC-basierten Steuerungslösung von Beckhoff im Vordergrund.

„Unsere Kunden legen heutzutage großen Wert darauf, dass ihre Auto-

mationsinvestitionen auf offener Technologie und skalierbaren Lösungen

beruhen, mit denen sie an keine Grenzen stoßen“, stellt Ståle Syversen

fest. „Die von uns gelieferte Lösung lässt dem Kunden – im Servicefall

oder bei künftigen Erweiterungen – die freie Wahl unter den Lieferanten

am Markt.“

SRO AS www.sro.as

Nordea Bank Norge ASA www.nordea.no

Beckhoff Norwegen www.beckhoff.no

Im Laufe des letzten Jahrzehnts haben sich die Ansprüche privater und

öffentlicher Bauherren in puncto Energieeinsparung stark verändert.

Diesem Trend folgend, entschloss sich die Nordea-Bank, Eigentümer von

vier Bürogebäuden in Lilleaker, in West-Oslo, zu einem Retrofit der Gebäu-

deautomatisierung. Bisher verfügten die Ende der 90er Jahre errichteten

Gebäude über keine intelligente HKL-Steuerung, die es ermöglicht, den

Energieeinsatz sinnvoll zu steuern und damit Verschwendung zu vermei-

den. Ein weiterer Nachteil bestand darin, dass die Gebäudesteuerung

vom Nutzer kaum zu verstehen und zu bedienen war.

So beauftragte das ISS Facility Management, der Liegenschaftsverwalter

von Nordea, die Osloer Firma SRO AS mit der Entwicklung einer moder-

nen Automatisierungslösung. Im Fokus standen dabei die Optimierung

des Energieverbrauchs sowie eine intuitive Bedienoberfläche, die es dem

Benutzer ermöglicht, bei Bedarf die Steuerung selbst zu bedienen und

zu überwachen.

Durch die Sanierung einer veralteten Gebäudesteuerung, die die norwegische Nordea-Bank als Eigentümer eines Bürogebäudes in Oslo in Auftrag gab, konnte der Energieverbrauch stark gesenkt werden. Die offene Steuerungs-lösung, auf Basis eines Beckhoff Embedded-PCs und Busklemmen, hat sich bereits ein Jahr nach dem Retrofit auch wirtschaftlich als Erfolg erwiesen: Mit Energieeinsparungen im Wert von über 100.000 Euro sind die Investitions-kosten nahezu ausgeglichen.

48 worldwide | norway

Retrofit der Gebäudesteuerung reduziert Energieverbrauch und vereinfacht Bedienung

Ståle Syversen, Geschäftsführer von

SRO (links) und Thomas Thorstensen,

ISS Facility Management (rechts)


49 ETG

EtherCAT: Beispielcode für AntriebeDer EtherCAT-Beispielcode für Slavegeräte umfasst jetzt auch das CANopen-Antriebsprofil gemäß der ETG-Implementierungsrichtlinie. EtherCAT zu unterstützen wird damit für An-triebshersteller noch einfacher. Zusammen mit der Integration der Antriebsparameter ins Konformitäts-Testtool führt die gemeinsame Code-Basis zudem zu einheitlicheren Schnitt-stellen und damit zu schnellerer Inbetriebnahme.

Die EtherCAT-Spezifikationen umfassen neben dem

„Wie“ der Kommunikation auch das „Was“: In Geräte-

profilen sind die Gerätefunktionalität und deren Parame-

ter sowie die Inhalte und Formatierung der Prozessdaten

festgelegt. Die von EtherCAT genutzten Antriebsprofile

sind in IEC 61800-7 normiert: Teil 201 des Standards

beschreibt das CANopen-Geräteprofil CiA402, während

das Sercos-Antriebsprofil in Teil 204 spezifiziert ist.

Die Implementierungsrichtlinie der EtherCAT Technology

Group für CiA402 wählt aus der Vielzahl der Antriebs-

Betriebsarten diejenigen für zyklisch synchrone Kom-

munikation aus: Diese zeichnen sich nicht nur durch

besonders gute Performance, sondern auch durch die

geringe Parameterzahl und damit besonders einfache

Schnittstellen aus.

Diese Betriebsarten werden schon länger vom EtherCAT-

Konformitäts-Testtool überprüft. Neu ist deren Imple-

mentierung im Beispielcode für Slavegeräte, der zum Lie-

ferumfang der EtherCAT-Slave-Evaluierungskits gehört.

Bisher wurden von Beckhoff bereits über 700 solcher Kits

ausgeliefert – die Kunden erhalten den erweiterten Code

als kostenloses Update.

Rainer Hoffmann, im ETG-Team für die Betreuung des

Codes zuständig: „Auch wenn wir den Slave Sample

Code nicht als offizielle Referenz betrachten, so hat er

aufgrund der großen Verbreitung doch de facto einen

solchen Status bekommen. Sehr viele EtherCAT-Antriebe

unterstützen das CANopen-Geräteprofil, aber manche

bisher nur die klassischen Betriebsarten, die auf die

CAN-Performance abgestimmt waren. Jetzt ist es ein-

fach, die neuen, schnelleren und gleichzeitig einfacheren

Betriebsarten nachzuziehen. Antriebshersteller, die neu

mit EtherCAT starten, können ihre Entwicklung gleich

auf dieser Software basieren. Die Erweiterung um die

Antriebs-Funktionalität unterstützt damit die Verein-

heitlichung der Schnittstellen und wird zur weiteren

Verbreitung von EtherCAT beitragen.“

www.ethercat.org

Der ETG-Stand auf der Hannover

Messe 2010 präsentierte über

200 verschiedene EtherCAT-Produkte.

Hannover Messe 2010: Multivendor-

Demo – 30 verschiedene Achsen,

20 Hersteller, ein EtherCAT-Netzwerk



Europa

Deutschland

Automatica

08. – 11. Juni 2010

München

Halle A2, Stand 103

www.automatica-munich.com

SMM: Shipbuilding,

Machinery & Marine technology

07. – 10. September 2010

Hamburg

Halle B6, Stand 487

www.hamburg-messe.de/smm

Motek

13. – 16. September 2010

Stuttgart

www.motek-messe.de

IFAT Entsorga

13. – 17. September 2010

München

Halle A1, Stand 218

www.ifat.de

Husum WindEnergy

21. – 25. September 2010

Husum

Halle 6, Stand C14

www.husumwindenergy.de

FachPack

28. – 30. September 2010

Nürnberg

Halle 9, Stand 242

www.fachpack.de

EuroBLECH

26. – 30. Oktober 2010

Hannover

www.euroblech.de

K: Kunststoff + Kautschuk

27. Oktober – 03. November 2010

Düsseldorf

Halle 11, Stand G21

www.k-online.de

SPS/IPC/Drives

23. – 25. November 2010

Nürnberg

Halle 7, Stand 406

www.mesago.de/sps

Belgien

easyFairs ECL

23. – 24. September 2010

Brüssel

Halle 9, Stand D019

www.easyfairs.com

easyFairs Factory & Process Automation

20. – 21. Oktober 2010

Brüssel

Halle 6, Stand C011

www.easyfairs.com

Dänemark

Automatik

07. – 09. September 2010

Brøndby

www.automatik2010.dk

Finnland

Tekniikka

05. – 07. Oktober 2010

Jyväskylä

www.jklpaviljonki.fi/tekniikka2010

Frankreich

Mesure Expo

01.–03. Juni 2010

Paris

http://en.mesurexpo.com

In Machine

22. Juni 2010

Lyon

www.in-machine.com

Intelligent Building System

21. – 22. September 2010

Paris

www.ibs-event.com

Emballage

22. – 25. November 2010

Paris

www.emballageweb.com

Großbritannien

Drives and Controls

08. – 10. Juni 2010

Birmingham

Stand D2330

www.drives2010.com

Italien

Packology

08.–11. Juni 2010

Rimini

Halle C3, Stand 153

www.packologyexpo.com

Messen und Events 2010

Control & Communication

28. September 2010

Mailand

www.mostreconvegno.it

Norwegen

ONS

24. – 27. August 2010

Stavanger

www.ons.no

EuroExpo Ålesund

08. – 09. September 2010

Ålesund

www.euroexpo.se

Österreich

Vienna-Tec

12. – 15. Oktober 2010

Wien

Halle D, Stand D0409

www.vienna-tec.at

Polen

HAPExpo

17. – 19. November 2010

Sosnowiec

www.exposilesia.pl/hapexpo

Russland

Automation

01. – 05. Juni 2010

Moskau

www.avtprom.ru

ITFM

28. September – 01. Oktober 2010

Moskau

Stand 75A

www.itfm-expo.ru

PTA

05. – 07. Oktober 2010

Moskau

Halle 3, Stand C1

www.pta-expo.ru

Automation

16. – 18. November 2010

Sankt Petersburg

Halle 1

www.farexpo.ru/ais

Hi-Tech Building

07. – 09. Dezember 2010

Moskau

www.hitechhouse.ru

Schweden

Wood Products & Technology

24. – 27. August 2010

Göteborg

Stand B09:20

nemonet.swefair.se/templates/

StartPageMain____1059.aspx

EuroExpo Falun

15. – 16. September 2010

Falun

www.euroexpo.se

Scanautomatic

26. – 28. Oktober 2010

Göteborg

www.scanautomatic.se

EuroExpo Piteå

10. – 11. November 2010

Piteå

www.euroexpo.se

Schweiz

swissT.meeting

30. Juni – 01. Juli 2010

Zürich

www.swisstmeeting.ch

Spanien

BIEMH

31. – 05. Juni 2010

Bilbao

www.biemh.com

50 events PC-Control 02 | 2010


Asien

China

China Glass

04. – 07. Juni 2010

Peking

www.chinaglass-expo.com

Electrical Building Technology

09. – 12. Juni 2010

Guangzhou

www.lighting-building.com

Wind Power Asia

23. – 25. Juni 2010

Peking

www.windpowerasia.com

CIEME

01. – 05. September 2010

Shenyang

www.zxexpo.com

China Brew & Beverage

07. – 10. September 2010

Peking

www.chinabrew-beverage.com

CWME

23. – 26. September 2010

Wuhan

www.cwme.com.cn

China Wind Power

14. – 16. Oktober 2010

Peking

www.chinawind.org.cn

Industrial Automation Show

09. – 13. November 2010

Shanghai

www.industrial-automation-show.com

Indien

Automation

21. – 24. September 2010

Mumbai

Halle 1, Stand D37

www.automation2010.com

Vereinigte Arabische Emirate

Power Generation & Water Middle East

17. – 19. Oktober 2010

Abudhabi

www.powerandwaterme.com

The Big 5 Show

21. – 24. November 2010

Dubai

www.thebig5exhibition.com

Nordamerika

Kanada

Atlantic Manufacturing Technology Show

22.–23. September 2010

Halifax

www.sme.org/amts

Canadian Manufacturing Week

05. – 07. Oktober 2010

Toronto

Stand 4030

http://www.sme.org/cmw

Weitere Messetermine der weltweiten

Tochter- und Partnerfirmen finden Sie

unter: www.beckhoff.de/messe

51 eventsPC-Control 02 | 2010

USA

ATX East

08. – 10. Juni 2010

New York City

Stand 2501

www.atxeast.com

InterSolar North America

13. – 15. Juli 2010

San Francisco

Stand 9346

www.intersolar.us

IWF

25. – 28. August 2010

Atlanta

Stand 9619

www.iwfatlanta.com

WEFTEC

04. – 06. Oktober 2010

New Orleans

Stand 1306

www.weftec.org

ISA Expo

06. – 08. Oktober 2010

Houston

Stand 124

www.isa.org/expotemplate.cfm

Solar Power International

12. – 14. Oktober 2010

Los Angeles

www.solarpowerconference.com

Pack Expo

31. Oktober – 03. November 2010

Chicago

Stand N-4613

www.packexpo.com

Fabtech

02. – 04. November 2010

Atlanta

Stand 3350

www.fmafabtech.com

Südamerika

Brasilien

Fispal Tecnologia

08. – 11. Juni 2010

São Paulo

www.fispal.com

Mercopar

19. – 22. Oktober 2010

Caxias do Sul

www.mercopar.com.br

ISA Show

10. – 12. November 2010

São Paulo

www.isashow.com.br


www.beckhoff.de www.pc-control.net

Nr. 2 | Juni 2010


Kinematische Transformation in TwinCAT · bis zum Jahr 2015 auf über 65 % zu steigern. Was die...

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Transcript of Kinematische Transformation in TwinCAT · bis zum Jahr 2015 auf über 65 % zu steigern. Was die...