11.14

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Erlebe die Revolution

Das Technologie-Magazin von B&R

11.14 Handlingsysteme Mit POWERLINK zum fertigen Legostein Prozessautomatisierung Daten kreativ erkunden

SafeLOGIC-X Sicher ist sicher

Anwendungsentwicklung

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Ultra Fast aUtomation 1µs reaktionszeit

< Ersetzt dedizierte Hardware

< Frei programmierbar

< IEC61131, Function Block Diagram

< Reduziert CPU-Last

< Reduziert Maschinen-Taktzeiten

Erfahren Sie mehr.

TECHNOLOGY

re ACTION

www.br-automation.com/reACTION

Besuchen sie uns!

Halle 7 / Stand 206 und 110

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impressum

automotion:

Das B&R Technologie-Magazin, 15. Jahrgang Online-Version:

www.br-automation.com/automotion

Medieninhaber und Herausgeber:

Bernecker + Rainer Industrie-Elektronik Ges.m.b.H.

B&R Straße 1, 5142 Eggelsberg, Österreich t +43 7748 6586-0

[email protected] Geschäftsführer: Hans Wimmer

Redaktion: Alexandra Fabitsch Redaktionelle Mitarbeit: Craig Potter Autoren dieser Ausgabe: Eugen Albisser, Alexandra Fabitsch, Peter Gucher, Stefan Hensel, Peter Kemptner, Franz Joachim Rossmann, Raimund Ruf, Thomas Schmertosch, Huazhen Song, Miodrag Veselic

Grafische Konzeption, Layout & Satz:

Sonja Altenbuchner Herstellung: VVA Vorarlberger Verlags anstalt GmbH, Dornbirn Verlagsort: B&R Straße 1, 5142 Eggelsberg, Österreich Titelbild U1: B&R

Die in diesem Magazin veröffentlichten Beiträge sind urheberrechtlich geschützt.

Übersetzung, Nachdruck und Vervielfältigung sind nur mit ausdrücklicher Genehmigung des Herausgebers möglich. Für Fehler in den Veröffentlichungen wird keine Haftung übernommen.

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Die Softwareentwicklung wird beim Engineering neuer Maschinen und Anlagen ein immer wichtigerer Zeit- und Kostenfaktor. Diese Tendenz wird durch die er- weiterten Funktionen der Maschinen und Anlagen in Zukunft noch verstärkt.

B&R hat das Thema aufgegriffen und stellt zur SPS IPC Drives 2014 mapp Technology vor. Mit mapp- Funktionen werden durchschnittlich ²/³ der Entwick- lungszeit eingespart. Zusätzlich reduziert mapp den Aufwand für Wartung und Instandhaltung.

Darüber hinaus werden die Anforderungen aus Industrie 4.0 die Aufwendungen in der Anwendungssoftware weiter wachsen lassen. Die Grundforderung von Industrie 4.0 ist vereinfacht ausgedrückt, eine deutliche Erhöhung der Flexibilität in der Produktion.

Den Ersatz der Automatisierungspyramide mit ihren hierarchischen – teilweise propri- etären – Schnittstellen durch die industrielle Cloud, sehen viele als notwendige Kon- sequenz. Dadurch entstehen neue Herausforderungen zu den Themen Daten- und Kommunikationssicherheit. Die völlige Durchgängigkeit in Bezug auf Software, Daten und Kommunikation bei freier Skalierbarkeit vom Controller bis in die Leitebene ist dabei das Ziel.

Rohstoffe oder Komponenten, welche die DNA des fertigen Produktes bereits am An- fang der Produktion in sich tragen, Individualisierung der Produkte bei steigendem Durchsatz in der Produktion und die grenzenlose Transparenz im Fertigungsprozess, sind einige Beispiele funktioneller Beschreibungen von Industrie 4.0. Uns allen sollte klar sein, dass durch diese Entwicklungen ähnlich wie in der PC– oder Handy-Welt die Softwareaufwendungen signifikant wachsen werden. Und dies zu einem Zeitpunkt, an dem die demografische Entwicklung, das Recruiting von qualifiziertem Personal im Be- reich der Softwareentwicklung immer schwieriger macht.

Darum hat B&R mit mapp in die Entwicklung einer neuartigen Technologie für die effi- zientere Erstellung von Anwendungssoftware investiert.

mapp Technology wird erstmals auf der SPS IPC Drives 2014 vorgestellt. Profitieren auch Sie von mapp. Wir freuen uns auf Ihren Besuch am B&R-Stand (Halle 7, Stand 206 und 110).

Viel Spaß beim Lesen der neuen Automotion wünscht Ihnen

Peter Gucher General Manager

editorial

Ultra Fast aUtomation 1µs reaktionszeit

www.br-automation.com/reACTION

mapp Technology – die Revolution in der Anwendungsprogrammierung

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10

16 04

titelstory

04 Die Revolution der Automation Software

Mit dem revolutionären B&R-Konzept mapp (modular application Technology) lässt sich die Entwicklungszeit um durchschnittlich 67% reduzieren.

news

09 Große Leistung in kleinem Gehäuse

Das ultrakompakte Gehäuse des Automation PC 2100 braucht kaum Platz im Schaltschrank und wird mit Single-, Duo- oder Quadcore-Prozessor angeboten.

24 B&R knackt die halbe Milliarde

B&R ist weiter auf Erfolgskurs. Für 2014 wird ein Umsatz von 535 Millionen Euro prognostiziert und damit das Ziel von einer halben Milliarde Euro deutlich übertroffen.

25 Weltweit auf dem Vormarsch

In Japan eröffnet B&R die 24. Tochtergesellschaft. Nach Peterborough und Bristol wurde in Großbritannien das 3. Büro in Manchester eröffnet.

44 Film ab und Action

Die intelligente Fabrik und das Internet der Dinge sollen spätestens 2025 Realität sein. So lange müssen die Kunden von B&R nicht auf moderne Technologien warten.

60 Ein Kabel für alles

Neue openSAFETY-Bediengeräte machen eine Hartverdrahtung von Not-Aus-, Betriebsarten- und Starttastern überflüssig.

technologie

16 Schneller, kompakter, ACOPOS

Der neue Servoverstärker ACOPOS P3 von B&R bietet einen hohen Integrationsgrad und kurze Abtastzeiten von nur 50 µs. Das bietet völlig neue Möglichkeiten in der Sensorik.

34 Modellprädiktive Regelung für alle

Modellprädiktive Regler regeln komplexe Prozesse viel genauer als herkömmliche PID-Regler. Das diese nicht arbeitsintensiver sind, beweist APROL APC von B&R.

57 Mit Robotern richtig kommunizieren

Industrieroboter sollen mit Menschen zusammenarbeiten.

POWERLINK und openSAFETY haben sich für Robotik- Anwendungen etabliert.

inhalt

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report

10 Anorganische Salze sicher produzieren

Mit Hilfe des Prozessleitsystems APROL und Hardware von B&R kann Merck besonders effizient produzieren und zugleich höchste Qualitätsansprüche erfüllen.

20 Mit POWERLINK zum fertigen Legostein

Bei Zimmer & Kreim musste die neue Maschinenrichtlinie, komplexe Sicherheitsanforderungen und Systemerweiter- ungen erfüllt werden. Die Lösung bietet POWERLINK.

26 Auf der sicheren Seite

Die neue Steuerung von Telsonic AG sollte wirtschaftlich, universell einsetzbar, leistungsfähig und sicher sein. Die Basis dafür bietet SafeLOGIC-X von B&R.

30 Visionen erfolgreich umsetzen

Bei Fräsmaschinen lässt sich der Automatisierungsgrad deutlich steigern. Das Fundament dafür legte imes-icore mit einer neuen Steuerungslösung von B&R.

40 Sicher ist sicher

Das mobile Lasermarkiergerät von Trumpf sollte eine selbstproduzierte Sicherheitslösung bekommen.

SafeLOGIC-X ist die perfekte Alternative.

46 Offene Sicherheit für eine flexible Gitterproduktion Der Wechsel vom Sonder- zum Serienmaschinenbau gelang Schlatter spielend. Mit openSAFETY wird höchste Sicherheit in allen Varianten garantiert.

50 Die Mischung macht‘s

Asphalt braucht je nach Anwendung das richtige Mischverhältnis. Bei Benninghoven sorgt die Steuerung BLS3000 von B&R für die hochgenaue Dosierung.

54 100 µs auf CNC-Steuerungen

Mit 8.000 verkauften CNC-Steuerungen im Vorjahr zählt Nanjing Washing CNC zu den 3 führenden Anbietern Chinas.

Durch POWERLINK wurde die Zykluszeit auf 100 µs gesenkt.

interview

14 „Automation Studio ist sehr offen“

Hans Egermeier, Business Manager Automation Software bei B&R, spricht über Herausforderungen in der

Automatisierung und neue Funktionen in Automation Studio.

38 „Daten kreativ erkunden durch explorative Analyse“

Um die Systemkomponente Business Intelligence wurde APROL erweitert. Martin Reichinger, Business Manager bei B&R, erläutert die neue Datenaufbereitung.

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Anwendungsentwicklung

Maschinen und Anlagen müssen immer flexibler und effizienter werden. Das Software- Engineering ist dabei ein immer wichtigerer Zeit- und Kostenfaktor. An dieser Stelle greift das revolutionäre B&R-Konzept mapp (modular application Technology): Mit mapp- Bausteinen lässt sich die Entwicklungszeit um durchschnittlich 67% reduzieren.

Die Revolution der

Automation Software

Foto © B&R

titelstory news technologie report interview 04

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Foto © B&R

titelstory news technologie report interview 05 11.14

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wicklung immer größer wird. Industrie 4.0 ist auf dem Weg von der Vision zur Realität. Um Einzelstücke quasi unter Serienbedingun- gen zu fertigen, bedarf es aufwändiger Software-Lösungen.

Auch wenn die erforderliche Software für Entwicklungsprojekte immer komplexer, umfangreicher und individueller wird, gibt es Funktionen, die immer wiederkehren. Dazu gehören neben der Steuerung von Einzel- und Mehrachssystemen auch allgemeine Verwaltungsfunktionen wie Rezeptverwaltung, Regelungsfunktio- nen, Rezeptalgorithmen und vieles mehr. Nur um die Basisfunktio- nalität der Software zu gewährleisten, werden sehr viel Zeit und Kosten aufgewendet.

„In den vergangenen Jahrzehnten hat sich der Anteil der Software- Entwicklung bei neuen Maschinen und Anlagen von 5 auf 50 Pro- zent erhöht“, erklärt Christoph Trappl, Manager International Appli- cations bei B&R. Eine Abschwächung dieses Wachstums ist derzeit nicht in Sicht. Trappl sieht mehrere Gründe für diesen Trend: „Allem voran werden die Produktionsprozesse – nicht zu- letzt wegen der zunehmenden Individualisierung von Produkten – immer komplexer.“ Mit rein mechanischen Lösungen können Ma- schinenbauer diesen Anforderungen kaum mehr gerecht werden.

Zudem möchten sie ihr Know-how schützen. „Mechanik lässt sich leichter analysieren und nachbauen, bei Software-Lösungen ist das nicht möglich“, erklärt Trappl.

Qualifizierte Software-Entwickler sind schwer zu finden

Die gestiegenen Anforderungen an die Software erfordern immer mehr hochqualifizierte Software-Entwickler. „Das stellt jedoch viele Unternehmen vor ein Problem“, sagt Trappl, „solche Entwickler zu bekommen, ist schwierig und teuer.“ Nach seiner Einschätzung wird die demographische Entwicklung dieses Problem noch weiter verschärfen.

Längst sind es nicht mehr nur Autos, die individuell auf die Bedürf- nisse jedes einzelnen Kunden angepasst werden. Die oft zitierte

„Losgröße 1“ spielt auch außerhalb des Consumer-Marktes eine immer bedeutendere Rolle. Das Phänomen der individuellen Mas- senproduktion bewirkt, dass der Anteil der Software an der Ent-

Christoph Trappl

Manager International Applications bei B&R

„Mit mapp lässt sich die Entwicklungszeit neuer Maschinen und Anlagen um durchschnittlich 67% reduzieren.“

Die Vorteile

< 67% schnellere Entwicklungszeit

< Reduzierte Investitionsrisiken

< Höhere Maschinenverfügbarkeit

< Niedrigere Wartungskosten

Foto © B&R

06 titelstory news technologie report interview

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Entwicklungszeit um 67% reduziert

„Dieser Aufwand muss reduziert werden“, dachte sich Trappl und konzipierte zusammen mit seinem Team das modulare Konzept mapp. Benchmark dafür sind viele tausende B&R-Applikationen, die im Feld zuverlässig ihren Dienst tun. „Unser Ziel war es, Entwick- lungsingenieuren ohne Spezialwissen einen Werkzeugkasten an die Hand zu geben, mit dem sie selbständig High-End-Software-Lösun- gen entwickeln können. Genau das haben wir mit mapp geschafft.“

Die einzelnen mapp-Bausteine lassen sich einfach konfigurieren, ohne dass der Entwickler jedes einzelne Detail programmieren muss. Mehrachssysteme, gekoppelt über Kurvenscheiben oder elektronische Getriebe, unterschiedlichste Roboter Kinematiken, Regelungsbausteine, Rezeptverwaltung uvm. lassen sich mit mapp innerhalb weniger Stunden in Betrieb nehmen. Sogar ein webbasier- tes Tool zur Überwachung und Konfiguration der mapp-Funktionen ist inkludiert. Die Dauer eines Entwicklungsprojektes lässt sich durch den Einsatz von mapp um durchschnittlich 67% verkürzen.

Projektrisiko drastisch reduziert

mapp ist vollständig in Automation Studio integriert. Nach einer kurzen Schulung in dieser Software kann jeder Entwickler mapp- Funktionen einsetzen. Dadurch wird der Einsatz komplexer Soft- ware-Lösungen auch für kleinere Unternehmen möglich, die bisher die Ressourcen dafür nicht aufbringen konnten, oder das Risiko einer Fehlentwicklung vermeiden wollten.

Mit mapp Technology können sich Maschinen- und Anlagenbauer auf die Entwicklung der entscheidenden Maschinenfunktionen konzentrieren. Basis-Funktionen müssen nicht programmiert werden, eine einfache Parametrierung reicht aus.

„Die Investitionsrisiken sinken mit mapp dramatisch“, sagt Trappl.

Die mapp-Bausteine basieren auf der Erfahrung von B&R mit hun- derttausenden Automatisierungslösungen auf der ganzen Welt und sind daher extrem zuverlässig. Fehlentwicklungen und Ma- schinenstillstände gehören damit der Vergangenheit an.

Effizienz durch Konzentration auf die Kernkompetenzen

„Der Kunde braucht sich nicht mit Basisfunktionen oder Software- Wartung zu beschäftigen, er kann sich auf seine Kernkompeten- zen konzentrieren und sein Prozess-Know-how schnell in Soft- ware gießen“, sagt Trappl. „Im Vordergrund steht für ihn die Innovation, die Basisfunktionalität liefern wir.“ Die Einstiegshürde für den Einsatz komplexer Software sinkt mit mapp auf ein viel niedrigeres Niveau.

Ein wichtiger Faktor für höhere Effizienz sind dabei auch die nied- rigen Wartungskosten, die sich aufgrund der vielfach erprobten mapp-Bausteine und deren Wartung durch B&R ergeben. Vollstän- dige Dokumentation und Hilfefunktionen runden den mapp-Werk- zeugkasten ab. Gegebenenfalls steht auch der technische Sup- port von B&R mit Rat und Tat zur Seite.

Sicherung des Engineering-Know-hows

„In vielen Unternehmen ist es problematisch, dass 1 oder 2 Ent- wickler einen Großteil des Engineering-Know-hows auf sich verei- nen“, sagt Trappl. Wenn einer oder gar beide das Unternehmen

Foto © B&R

Basis-Funktionen

Maschinen-

prozess 67% schneller

Maschinen- prozess traditionell

mit mapp Technology

Zeit

Softwareentwicklung

07

11.14 titelstory news technologie report interview

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verlassen, stehen nicht nur Neuentwicklungen still, auch War- tung und Weiterentwicklung der Applikationen, die bereits im Einsatz sind, werden unmöglich. „Das kann mit mapp nicht pas- sieren, die Funktionen sind sehr transparent und ausführlich dokumentiert.“

Uneingeschränkte Skalierbarkeit

mapp eignet sich für Low-End- und High-End-Maschinen glei- chermaßen. Aufgrund der durchgängigen Modularität und Skalier- barkeit des B&R-Portfolios müssen dazu nicht einmal die mapp- Bausteine neu konfiguriert werden. Wenn eine Maschine einmal entwickelt wurde, werden Visualisierungsgeräte, Steuerungen oder Antriebe einfach ausgetauscht und an die Anforderungen des jeweiligen Marktes angepasst.

Mit mapp ist B&R eine Revolution der Software-Entwicklung bei Automatisierungsprojekten gelungen, die es ermöglicht, Produkte um durchschnittlich 67% schneller zu entwickeln und zugleich die Investitionsrisiken massiv zu reduzieren. Zum Marktstart von mapp im November 2014 stehen mehr als 70 Bausteine zur Verfügung.

„Ab heute können viele komplexe Funktionsanforderungen mit deutlich geringerem Aufwand in der Software abgebildet werden, als bisher. Um auch zukünftige Anforderungen zu erfüllen werden wir diesen mapp-Baukasten mit unserem internationalen Entwick- lungs- und Wartungsteam kontinuierlich weiter ausbauen“, sagt Trappl. Ein einfaches Update des mapp Baukastens über das Inter- net ist sichergestellt.

Lokale B&R-Betreuer organisieren gerne eine Präsentation von

mapp in Ihrem Unternehmen. ^Fotos©

B&R

In den vergangenen Jahrzehnten hat sich der Anteil der Software-Entwicklung an der Entwicklung neuer Maschinen und Anlagen massiv erhöht.

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1970 1980 1990 2000 2010 2020

Mechanik

Elektronik

Software

Verschiebung der Entwicklungsdisziplinen

Maschinenprozess

Basis-Funktionen

Der Maschinenbauer konzentriert sich auf seine Kernkompetenzen:

< Umsetzung des Prozesswissens

< Erhöhung des Wettbewerbsvorteils

< Mehr Innovation in kürzerer Zeit

B&R liefert die Basis-Funktionen:

< Erhöhung der Qualität der Maschinensoftware

< Reduktion der Software- Wartungskosten

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Große Leistung

in kleinem Gehäuse

Automation PC 2100: Steuerung und PC in einem

Fotos© B&R

Der Automation PC 2100 ist kaum größer als eine Hand und bietet dennoch vollen Leistungsumfang.

Der neue Automation PC 2100 von B&R vereint die PC-Welt mit An- wendungen in harter Echtzeit. Auf den leistungsstarken Mehrkern- prozessoren mit Intel-Atom-Technologie laufen Automation Run- time und Windows bei Bedarf parallel. Der Automation PC 2100 kann somit zugleich als hochperformante Industriesteuerung und zum Beispiel als PC für aufwendige Visualisierungen verwendet werden. Durch seine kompakten Abmessungen verbraucht er zudem kaum Platz im Schaltschrank.

Trotz des ultrakompakten Gehäuses ist der Automation PC 2100 ein vollwertiges PC-System, das einen Meilenstein in der Leis- tungsfähigkeit von Embedded-Systemen darstellt und ein optima- les Preis-Leistungs-Verhältnis bietet. Die Prozessorleistung ist voll skalierbar, der Automation PC 2100 wird wahlweise mit Single-, Duo- oder Quadcore-Prozessoren geliefert.

Komplett wartungsfrei

Alle Varianten kommen ohne Lüfter oder weitere rotierende Teile aus. Dadurch ist der Automation PC 2100 komplett wartungsfrei. 2 Gigabit-Ethernet-Schnittstellen, eine USB-2.0- und eine USB-3.0- Schnittstelle sind standardmäßig integriert. Feldbusanschlüsse wie POWERLINK oder CAN können individuell konfiguriert werden.

Als Datenträger kommen kompakte CFast-Karten zum Einsatz, die auf MLC-Basis auch mit 60 GB und mehr zur Verfügung stehen.

Beste Grafik-Performance

Die von den Core-i-Prozessoren abgeleitete Grafik-Engine der Intel- Atom-Prozessoren bietet eine leistungsfähige Grafikverarbeitung, die auch Bildschirme in Full-HD-Auflösung unterstützt. Erstmals in diesem Segment wird DirectX 11 unterstützt, das bei vielen SCADA- Systemen mit anspruchsvoller Grafik zum Einsatz kommt.

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Anorganische Salze sicher produzieren

Prozessautomation

Foto © iStock

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In Darmstadt steht Europas modernste Anlage für die Produktion anorganischer Salze. Gesteuert wird die 30 Millionen Euro teure Anlage mit Hilfe des Prozessleit- systems APROL und Hardware von B&R. Damit ist der Betreiber merck in der Lage, besonders effizient zu produzieren und gleichzeitig höchste Qualitätsansprüche zu erfüllen.

Die Nachfrage nach qualitativ hochwerti- gen anorganischen Salzen hat in den vergangenen Jahren deutlich zugenommen und steigt weiter an. Um sicherzustellen, dass die verfügbare Produktionskapazität mit dem weiter wachsenden Bedarf Schritt hält und dabei aktuelle und zukünftige An- forderungen aus dem GMP-Umfeld (Good Manufacturing Practice) erfüllt werden, be- gann Merck im Jahr 2010 mit dem Bau einer komplett neuen Produktionsanlage.

Nach rund einem Jahr Bauzeit nahm Euro- pas modernster Produktionskomplex für die Herstellung anorganischer Salze seinen Betrieb auf. Heute werden in drei weitgehend identischen Produktionslinien rund um die Uhr im hochautomatisierten Betrieb Wirk- und Hilfsstoffe für die pharmazeuti- sche und High-End-Lebensmittelindustrie, Prozess-Chemikalien für die biopharma- zeutische Industrie und Feststoffe für ana- lytische Zwecke hergestellt.

cGMP-fähiger Produktionskomplex für anorganische Salze

Der neue Produktionskomplex erfüllt dabei alle aktuellen Anforderungen der Richtlini- en für current GMP (cGMP) sowie sämtliche regulatorischen Vorgaben. Er bringt die er- folgreiche EMPROVE -Differenzierungsstra- tegie des führenden Pharma-, Chemie- und Life-Science-Unternehmens weiter voran und sichert die wirtschaftliche Produktion anorganischer Salze.

Alle Produktionsschritte, angefangen bei der chemischen Synthese, über die Aufrei-

nigung durch Filtration und Kristallisation bis hin zur Trocknung, Abfüllung und Reini- gung, werden durch ein vollautomatisches APROL-Prozesskontrollsystem gesteuert und rund um die Uhr von qualifizierten Mit- arbeitern überwacht.

Mit den neuen Anlagen konnte die Pro- duktionskapazität im Vergleich zu den mittlerweile ausgemusterten Altanlagen verdoppelt werden. Einen wesentlichen Anteil bei der Kapazitätssteigerung hatte APROL und die Steuerungstechnik von B&R. Damit konnte ein Großteil der bis dato im Batch-Betrieb hergestellten Pro- dukte auf ein kontinuierliches Verfahren umgestellt und so deutlich effizienter produziert werden.

Schnelle und bequeme Produktwechsel Das Leitsystem muss in der Lage sein, sehr flexibel zu reagieren, da in den Produkti- onskampagnen – die vier bis acht Wochen dauern – auf drei Linien rund 70 verschiedene Wirk- und Hilfsstoffe hergestellt werden. Hier spielt APROL mit dem standard- mäßig integrierten ParameterCenter seine volle Stärke aus. Die Verwaltung und der Wechsel von Rezepten ist sehr komfortabel und wird sicher abgewickelt. Besonders positiv bewerten die Experten von Merck zudem, dass mit dem validierbaren Pro- zessleitsystem APROL eine Automatisie- rungslösung für hybride Anwendungen zur Verfügung steht, mit der auch diskrete An- lagenteile, im vorliegenden Fall die Abfüll- anlage, problemlos mit abgedeckt werden können.

Foto © iStock

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Aufgrund dieser Eigenschaften und weiterer Merkmale wie das integrierte Versions- management und die umfangreichen Trend- und Alarm-Funktionen hat sich APROL gegen andere Prozessleitsysteme behauptet, die bei Merck in der näheren Auswahl standen.

Die neue Anlage zur Herstellung anorganischer Salze ist nicht die erste Anlage bei Merck, die mit APROL gesteuert wird. Das Prozessleitsystem von B&R wird von dem Chemie- und Pharmaunternehmen mittlerweile in mehr als einem Dutzend Anlagen eingesetzt.

Auf neue Anforderungen flexibel anpassbar APROL hat sich auch bei der Anlagengröße als sehr flexibel erwiesen, mit dem Pro- zessleitsystem von B&R steht dem Anwen- der aufgrund der Skalierbarkeit des Sys- tems die Möglichkeit offen, das ganze Spektrum von kleinen bis hin zu großen Anlagen gleichermaßen zu realisieren – und das bei vergleichsweise geringen Ein- stiegskosten.

Mit elf Bedienstationen, über 1.000 PLT- Stellen, 500.000 Verrechnungspunkten und mehr als 2.400 dezentral aufgebauten I/Os (RIO/s) gehört die neue Anlage bei Merck zu den größeren APROL-Installationen. Die Bedienung erfolgt dabei nicht in einem zentralen Leitstand, sondern direkt vor Ort.

Der Grund: Die Bediener müssen die Anlage nicht nur überwachen, sie müssen sie auch mit Rohstoffen beschicken oder die fertigen Produkte abziehen.

Die Anlagenplaner haben jeweils drei Be- dienterminals einem leistungsfähigen In- dustrierechner vom Typ Automation PC 810 von B&R als Server zugeordnet. Die Server und die ebenfalls aus dem Hause B&R stammenden I/Os und Controller (CP382) aus der Produktserie System 2005 sind über den schnellen Echtzeitbus POWERLINK vernetzt.

Wirksame Mechanismen zur Gewährleistung der Verfügbarkeit

Die Offenheit der B&R-Lösung erlaubt es, die Anlage jederzeit mit geringem Aufwand

Alle Prozessschritte bei der Herstellung anorganischer Salze einschließlich der Kristallisation werden bei Merck durch ein vollautomatisches APROL-Prozesskont- rollsystem gesteuert und rund um die Uhr von qualifizierten Mitarbeitern überwacht.

zu erweitern. Hierfür wurde von Merck bereits eine PROFIBUS-DP-Schnittstelle aus dem System 2005 integriert, falls eine Anbindung von Fremdsystemen erforderlich werden sollte. Die Anpassung beziehungsweise Modifikation des APROL-Systems ist dabei kein Problem.

Ein bedeutender Pluspunkt ist hier, dass die Software der Operator-Stationen und Controller mit Hilfe des Download- Managers von APROL sogar während des Anlagenbetriebs stoßfrei von einer zentralen Stelle aus aktualisiert werden kann.

Sollte sich bei Änderungen ein Program- mierfehler einschleichen, lässt sich dieser schnell wieder beseitigen, da das integrierte Versionsmanagement (ChangeCon- trol) alle wesentlichen Aktionen im Engi- neering protokolliert. Dadurch kann bei Bedarf mit wenig Aufwand zu einer älteren Version zurückgewechselt werden. Zusätz- liche Sicherheit bietet eine zweite Engi- neering-Station, auf der täglich Backups

erstellt werden. ^{Fotos ©}

Franz Joachim Roßmann (2), B&R (1)

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Europas modernster Produktionskomplex für die Herstellung anorganischer Salze in Darmstadt. Leistungsfähige Automation PCs 810 von B&R die- nen als Server für die Bedienterminals des Prozess- leitsystems in der Produktionsanlage von Merck.

Das Engineering des gesamten Prozess- leitsystems haben Mitarbeiter von Merck bewerkstelligt. Das Know-how im eigenen Unternehmen aufzubauen und zu halten ist besonders wichtig. So kann sichergestellt werden, dass das Servicepersonal schon im Vorfeld einen Bezug zur Anlage bekommt, die Technik kennenlernt und selbst darauf Einfluss nehmen kann. Das wiederum verkürzt später die Störungssu- che, beschleunigt die Fehlerbeseitigung und erhöht die Akzeptanz.

Simulation verkürzt Anlaufphase

Für die Akzeptanz der B&R-Lösung bei Merck hat auch die Tatsache gesorgt, dass Bedienkonzepte und große Teile der Soft- ware schon vor Baubeginn und der Inbe- triebnahme der Anlage geprüft werden konnten. Dazu baute Merck die komplette B&R-Steuerungshardware der geplanten Anlage in einem Testraum auf und kreierte eine Schnittstelle zu WinMOD. Mit dieser Software wurde die I/O-Ebene der Anlage simuliert. Auf diese Weise konnte der Pro- grammieraufwand gering gehalten und auf

einfache Weise verschiedene Konzepte geprüft werden. Auch das Feedback von Mitarbeitern hinsichtlich Aufbau und Ge- staltung von Prozessbildern sowie der Menüführung wurde in der Engineering- Phase schon früh berücksichtigt.

Darüber hinaus konnten auch Teile der Software wie die Schrittkettensteuerung vor der eigentlichen Inbetriebnahme getestet werden. Durch die Simulation konnte die Inbetriebnahme und die Zeit bis zur vollen Produktivität der Anlage deutlich verkürzt werden. Auch wenn zukünftige

APROL

Mit dem Prozessleitsystem APROL von B&R steht dem Anwender aufgrund der Skalierbarkeit des Systems die Möglichkeit offen, das ganze Spektrum von kleinen bis hin zu großen Anlagen gleichermaßen zu realisieren.

Updates für das Leitsystem notwendig werden, kann die Schnittstelle wieder genutzt werden um Simulationen durchzuführen.

Ziele erreicht

Auch bei der Gesamtbeurteilung des neuen Prozessleitsystems und der Steuerungs- technik kommen die beiden Experten von Merck zu einem rundum positiven Ergebnis.

Das System erfüllt alle Erwartungen. Die gesteckten Ziele wie die Ausdehnung der Kapazität, die Steigerung der Produktions- effizienz und die Erhöhung der Anlagenver- fügbarkeit wurden erreicht.

Fotos © Franz Joachim Roßmann (2), B&R (1)

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Interview

„Automation Studio ist sehr offen“

Mit Automation Studio bietet B&R ein einheitliches Werkzeug für alle Aspekte der Automatisierung – von der Entwicklung über die Inbetriebnahme bis hin zur Wartung und Diagnose. Hans Egermeier, Business Manager Automation Software, spricht über aktuelle Herausforderungen in der Automati- sierungsbranche und neue Funktionen in Automation Studio.

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Der Anteil des Software-Engineerings an der Entwicklung neuer Maschinen und Anlagen steigt ständig. Vor welchen Herausforde- rungen stehen Automatisierungswerkzeuge wie Automation Stu- dio vor dem Hintergrund von Industrie 4.0?

Die Anforderungen an Maschinen und Anlagen steigen: höhere Produktqualität, schneller Produktionsgeschwindigkeit, Serien- produktion bei Losgröße 1. Kurz gesagt, die Software muss immer komplexere Aufgaben erfüllen. Wir brauchen Werkzeuge, die mit dieser Komplexität umgehen können. Zugleich muss eine hohe In- novationsfähigkeit gewährleistet werden: Neue Anlagen, Maschi- nen und Applikationen müssen schnell entwickelt werden und schnell einsetzbar sein. Das heißt auch, dass Software wie Auto- mation Studio ein Maximum an Flexibilität bieten muss.

Mit welchen Funktionen reagiert Automation Studio auf diese an- spruchsvollen Herausforderungen?

Es sind weniger einzelne Funktionen, die Automation Studio zum idealen Automatisierungswerkzeug machen: Es geht um das Ge- samtkonzept. Wer mit B&R automatisiert, braucht ein einziges Werkzeug: Automation Studio. Es umfasst alle notwendigen Pro- dukte von der Steuerung über die Visualisierung bis hin zur An- triebstechnik, selbst die Sicherheitstechnik ist vollständig integriert. Die Größe der Automatisierungslösung spielt dabei keine Rolle, egal ob Sie eine kleine Maschine oder eine komplette Fabrik automatisieren, Sie arbeiten immer mit demselben Werkzeug.

Wenn Sie eine neue Variante einer bestehenden Maschine entwickeln, können Sie einen Großteil der Software wiederverwenden.

Für den Maschinenbauer ist das Engineering nur ein Teil der Arbeit.

Wie geht es nach der Entwicklung weiter?

Nicht nur die Entwicklung spielt sich in Automation Studio ab, alle anderen Aufgaben werden ebenfalls in diesem Werkzeug erledigt.

Dazu gehört die Inbetriebnahme genauso wie Diagnose und Ser- vice. Sogar komplexe Simulationswerkzeuge sind in Automation Studio integriert. Durch modulare und objektorientierte Program- mierung ist es möglich, dass trotz aller Komplexität Programmie- rung und Software einfach und übersichtlich gehalten werden.

Lässt sich mit diesen Mitteln bereits die erforderliche Entwick- lungsgeschwindigkeit erreichen?

Nein, dafür ist es zusätzlich notwendig, dass Mechanik, Elektrik und Software nicht mehr nacheinander entwickelt werden. Auto- mation Studio bietet die Möglichkeit, dass diese 3 Engineering- Disziplinen größtenteils parallel arbeiten können. Damit wird viel Zeit gespart. Ein zusätzlicher Zeitvorteil ergibt sich, wenn die Soft- ware modular entwickelt wird.

Ist es nicht viel komplizierter, wenn an mehreren Baustellen gleichzeitig gearbeitet wird?

Ja, es ist komplizierter. Durch strukturierte und modularisierte Softwareentwicklung und klar definierte Schnittstellen kann Soft- ware jedoch zuverlässig in abgeschlossenen Modulen entwickelt und getestet werden. Die Softwarequalität steigt dadurch. In der Mechanik haben modulare Maschinenkonzepte bereits ihre Leis- tungsfähigkeit demonstriert. Die bisher meist übliche Entwicklung ganzer Maschinengenerationen kann durch eine sukzessive Wei- terentwicklung der einzelnen funktionalen Teile der Gesamtanlage ersetzt werden. Das sorgt für eine kontinuierliche Auslastung der Entwicklungsteams und für eine Verminderung des Drucks, der durch notorisch knappe Fertigstellungstermine entsteht. Wir über- tragen diese Modularisierung nun auf die Softwareentwicklung.

Müssen die Entwickler für die parallele Entwicklung extra geschult werden?

Automation Studio ist sehr offen. Wir setzen auf verbreitete Stan- dards, wie IEC 61131 und C/C++. Jeder kann in seiner bevorzugten Sprache programmieren, zudem kann Software einfach wiederver- wendet und ausgetauscht werden. Eine Schulung für die parallele Entwicklung ist nicht notwendig. Die Offenheit von Automation Stu- dio spiegelt sich auch an anderen Stellen wieder: So lassen definierte Schnittstellen und Formate andere Engineering-Werkzeuge, wie die Simulationswerkzeuge MATLAB und MapleSim oder EPLAN Electric P8 aus dem Bereich E-CAD, ankoppeln. Durch weitere Schnittstellen auf der Steuerung lassen sich Datenbanken und das Internet anbinden. Zudem werden alle gängigen Feldbusse unter- stützt. Für die direkte Anbindung an die Leitebene stehen OPC UA, TCP/IP und UDP zur Verfügung. In Kombination mit dem Echtzeitpro- tokoll POWERLINK, openSAFETY und diversen klassischen Feldbus- systemen haben wir ein umfassendes Kommunikations-Portfolio.

Automation Studio wird laufend weiterentwickelt. Welches sind die aktuellsten Neuerungen?

Wir haben zahlreiche Verbesserungen implementiert. Dazu gehört die vereinfachte Hardware-Projektierung durch einen virtuellen Schaltschrank und eine integrierte Antriebsauslegung. Zudem haben wir das Unit Testing eingeführt – einen strukturierten Test für Software, der ein wesentlicher Teil der Qualitätssicherung ist. Ein weiterer Fortschritt ist die Implementierung von OPC UA, die höchs- te Integration direkt auf der Steuerung ermöglicht. Zudem haben wir Technologielösungen, zum Beispiel für die Druck- und die Pro- zessindustrie, implementiert. Diese beinhalten fertige Lösungen für typische Aufgabenstellungen in einer Branche. Damit kann schneller und einfacher entwickelt werden.

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Antriebstechnik

Schneller, kompakter,

ACOPOS

Maschinen- und Anlagenbauer werden mehr denn je mit Anforderungen nach höherer Produktivität und Verfügbarkeit konfrontiert. Gleichzeitig sollen die Herstellungskosten für die Produktionsmaschinen sinken. Die neue Servoverstärker- Generation von B&R stellt sich dieser Herausforderung.

ACOPOS P3 bietet einen hohen Integrationsgrad und eine extrem kurze Abtastzeit von 50 µs, die neue Möglichkeiten der virtuellen Sensorik mit sich bringt.

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rungskomponenten sollen sinken. „Vor diesem Hintergrund haben wir den ACOPOS P3 entwickelt.“ Der ACOPOS P3 kann pro Gerät bis zu 3 Achsen ansteuern.

Sein Gehäuse ist jedoch nicht größer als ein herkömmlicher 1-Achs-Verstärker. Die Platzersparnis liegt bei 69%. Bei der Platzeffizienz setzt sich der P3 an die Spitzenposition der Servoverstärker mit integrierten Safety-Funktionen: Die Leis- tungsdichte des 3-Achsers liegt bei mehr als 4 Ampere pro Liter.

Schneller: 50 µs Abtastzeit

Für hochdynamische und präzise Prozes- se, wie sie zum Beispiel in der Druck- und Verpackungsindustrie vorkommen, müssen Bewegungen sehr schnell und exakt gesteuert werden. Einer der geschwindig- keitslimitierenden Faktoren ist dabei die Abtastzeit der Servoverstärker. Die Zyklus- zeit für Strom-, Geschwindigkeits- und Po-

sitionsregelung des ACOPOS P3 liegt bei 50 µs. „Diese Abtastzeiten ermöglichen uns die Umsetzung neuer regelungstechni- scher Verfahren, die sich unter dem Begriff virtuelle Sensorik zusammenfassen lassen“, erklärt Holzleitner. Die notwendige Bandbreite und Präzision am Netzwerk liefert POWERLINK.

Durch den Energiespartrend im Maschinen- bau sind Leichtbaukonstruktionen auf dem Komplexe Produktionsvorgänge erfordern

komplexe Maschinen und damit auch aufwendige Hard- und Software. Die Schalt- schränke hochentwickelter Maschinen und Anlagen verbrauchen zusätzlichen Platz in den Produktionshallen, zudem ver- ursachen Beschaffung, Verkabelung und Kühlung der Schränke hohe Kosten. Daher sind Maschinen- und Anlagenbauer be- müht, den Schaltschrankplatz auf ein Mi- nimum zu reduzieren. Der sogenannte

„Footprint“ der Automatisierungshard- ware, also der Platz, den die Geräte im Schaltschrank verbrauchen, spielt eine entscheidende Rolle.

Kleiner: 69% Platzersparnis

„Die Zukunft liegt in der schlanken Auto- matisierung“, erklärt Alois Holzleitner, Technical Manager Motion bei B&R. Die Anzahl, der Platzverbrauch und die An- wendungskomplexität der Automatisie-

Mit dem kompakten Servoverstärker ACOPOS P3 lassen sich 3 Achsen gleichzeitig ansteuern.

Die Vorteile

< 69% kleinerer Footprint

< 50 µs Abtastzeit

< Virtuelle Sensorik

< International einsetzbar

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Vormarsch. Bewegte Massen sollen gering gehalten und so der erforderliche Energie- einsatz minimiert werden. Das führt jedoch zu geringerer Steifigkeit und höherer Elas- tizität. Die virtuelle Sensorik erlaubt die Re- gelung solcher elastischer Systeme ohne den Einsatz zusätzlicher Positionsmess- systeme am Eingriffspunkt des Prozesses.

Immer häufiger werden virtuelle Positions- geber im Motor eingesetzt. Das Antriebs- system kommt ohne Motorpositionsgeber, Kabel und Auswerteeinheit im Servover- stärker aus. Die Verfügbarkeit erhöht sich.

„Daneben gibt es noch weitere Ergänzun- gen der Standard-Reglerkaskade der ACOPOS P3 Servoverstärker“, erklärt Holz- leitner. Dazu gehört zum Beispiel Repetitive Control, womit sich Schleppfehler prädiktiv kompensieren lassen. Die Folgen: Präzisere Regelungen, bessere Performance, höhere Produktqualität.

Sicherer: 14 Safety-Funktionen

Aufgrund der Maschinenrichtlinie in der EU und ähnlicher gesetzlicher Bestimmungen in anderen Teilen der Welt, werden Safety- Funktionen bei Automatisierungskompo- nenten immer wichtiger. Der ACOPOS P3 bringt eine Vielzahl an Sicherheitsfunktio- nen nach SIL3/PLe, Kat. 4 mit. Völlig neu ist die Funktion Safely Limited Torque (SLT), mit dem das Überschreiten eines maximal zulässigen Drehmoments überwacht wird.

„Die Kombination aus SLS und SLT bietet zusammen mit der ultraschnellen Reakti- onszeit einen hochwirksamen Schutz vor Verletzungen“, erklärt Holzleitner. Ebenfalls neu ist die Sicherheitsfunktion Remanent Safe Position (RSP). Mit dieser sicheren Po- sitionsinformation lassen sich sämtliche seriellen Kinematiken von Robotern bezüg- lich Geschwindigkeit, Orientierung und Ar- beitsraum sicher überwachen. Alle 14 Sa- fety-Funktionen sind vollständig netz- werkbasiert und durch openSAFETY dyna- misch im System einsetzbar.

Weniger: 1 Kabel

Bei der klassischen Verkabelung eines Mo- tors sind zwei Kabel notwendig: Das Motor- und das Geberkabel. Wenn eines dieser Kabel eingespart werden kann, sinken die Kosten für das Kabelmaterial sowie der Aufwand für Inbetriebnahme und Wartung.

Bei der sogenannten Einkabellösung werden Motorstrom, Geber- und gegebenen-

falls auch Sicherheitsinformationen digital mit einem einzigen Kabel zwischen ACOPOS P3 und Motor übertragen. Komponenten- und Inbetriebnahmekosten werden reduziert. Eine herkömmliche Verbindung mit Motor- und Geberkabel ist weiterhin problemlos möglich.

Internationaler: 4 Netzformen

Nicht nur unterschiedliche Spannungsni- veaus, auch gänzlich verschiedene Netz- formen erschweren es, Maschinen und An- lagen zu entwickeln, die in verschiedenen Ländern auf verschiedenen Kontinenten eingesetzt werden können. „Häufig bleibt Maschinen- und Anlagenbauern nichts an- deres übrig, als Trenntransformatoren vor- zusehen, um sie an die Gegebenheiten in einem anderen Einsatzland anzupassen“, sagt Holzleitner.

Der ACOPOS P3 ist hingegen flexibel einsetzbar, da er die weltweit gängigsten Netzformen wie TN, TT, IT und TN-S mit ge- erdetem Außenleiter unterstützt. Gegebe- nenfalls muss lediglich ein anderer exter- ner Netzfilter verwendet werden, um die jeweiligen gesetzlichen Bestimmungen zu erfüllen. Zusätzlich erfüllt der ACOPOS P3 die für den Maschinenbau relevanten An- forderungen nach der EN61000-6-4 (Gene- ric Standard Emission Industrie) beziehungsweise nach EN61800-3 Erste Umgebung, Kategorie C2.

B&R stellt den ACOPOS P3 auf der SPS/IPC/

Drives im November 2014 in Nürnberg vor. Er wird in Versionen mit 1, 2 und 3 Achsen angeboten und deckt ein Leistungsspektrum von 0,5 bis 24 kW ab. Es können mehr als 1.000 ACOPOS P3 in einem System ange- steuert werden. Der ACOPOS P3 ist mit allen bisherigen Servoverstärkern von B&R kom- patibel und kann mit diesen im Verbund eingesetzt werden.

Alois Holzleitner, Technical Manager Motion bei B&R

„Der wegweisende ACOPOS P3 ist intuitiver in der Bedienung und bietet mehr Performance, mehr Sicherheitsfunktionen und höhere Verfügbarkeit auf kleinstem Raum.“

Integrierte Sicherheitsfunktionen STO, SS1, SS2, SLS, SMS, SBC, SDI, SLI, SLP, SMP, SLA, RSP, SBT und SLT

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Handlingsysteme

Mit POWERLINK

zum fertigen Legostein

Das Automatisierungssystem Chameleon bietet eine zuverlässige Bestückung unterschiedlichster Maschinen. Das universelle System eignet sich für Werkstücke, Elektroden und Fräswerkzeuge.

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Ob Erodiermaschinen, Handlingsysteme oder Softwarelösungen – der traditionsreiche Hersteller zimmer & kreim bietet alles aus einer Hand. Als das Unternehmen sein Handling- system Chameleon erweitern wollte, stand es vor einer großen Herausforderung: der neuen Maschinenrichtlinie und damit vor komplexeren Sicherheitsanforderungen. Sicherheits- technik von B&R in Kombination mit dem offenen Echtzeitprotokoll POWERLINK bot die passende Lösung.

„Am Anfang wurden wir belächelt, als wir 1985 als erster Hersteller beim Senkerodieren einen Elektrodenwechsler einsetzten“, sagt der geschäftsführende Gesellschafter Klaus Kreim. Das sollte sich schnell ändern, denn im Vergleich zu anderen Prozessen im Werk- zeugbau geht das Erodieren nur sehr langsam voran. Die entscheidenden Vorteile lagen auf der Hand: Mithilfe des vollautoma- tischen Elektrodenwechslers konnten nun auch die Nachtstunden zur Herstellung genutzt und somit die Produktivität erheblich ge- steigert werden.

Alles in Form bringen

Als Erodieren wird ein thermisch abtragendes Fertigungsverfahren für leitfähige Materialien bezeichnet, das auf elektrischen Entla- dungen (Funken) zwischen der Elektrode (Werkzeug) und einem leitenden Werkstück beruht. Unterschieden werden das funkene- rosive Schneiden (Drahterodieren), Bohren (Bohrerodieren) und Senken (Senkerodieren). Bei Letzterem wird die Elektrode als negative Form mit Hilfe einer Funkenerodiermaschine in das Werk- stück eingesenkt.

Das Unternehmen Zimmer & Kreim ist Marktführer auf dem Ge- biet der Senkerosion. Sein universelles Handlingsystem Cha- meleon wird für Werkstücke, Elektroden und Fräswerkzeuge eingesetzt. Das System bestückt Maschinen und Magazine vollautomatisch – auch im laufenden Betrieb – sowohl in der Horizontalen als auch in der Vertikalen. Zudem arbeitet es technologieübergreifend, da auch andere Fertigungsmaschi- nen, wie Fräs- oder Drahtschneidemaschinen, problemlos integriert werden können. Chameleon ermöglicht im Werkzeug-

und Formenbau einen vollständigen Materialfluss innerhalb einer vollautomatisierten Prozesskette – bis hin zum Trocknen und Reinigen, auch für mehrere Maschinen gleichzeitig. Damit kann ein höherer Durchsatz bei kürzeren Durchlaufzeiten erreicht werden.

Konkret werden beim Erodierprozess durch die Elektrode Funken auf dem zu bearbeitenden Werkstück erzeugt. Die Elektrode hat dabei die negative Form des endgültigen Werkstücks, etwa eines Legosteins, eines Armaturenbretts oder einer Shampooflasche.

Die Einsatzgebiete sind zahlreich: Egal ob Spielzeugindustrie, Au- tomotive-Bereich oder Verpackungsbranche – nahezu überall müssen Formen erodiert werden. „Oftmals handelt es sich um All- tagsgegenstände, denen keine große Beachtung geschenkt wird“, sagt Kreim. „Die wenigsten machen sich darüber Gedanken, was für eine ausgeklügelte Technik dahintersteckt.“ Mithilfe des Hand- lingsystems wird die Elektrode anschließend von der Fräs- zur Messmaschine befördert. Dort wird sie vermessen, der Nullpunkt sowie die Qualität bestimmt.

Das Ziel: Schneller und besser sein als die anderen

Beim Erodieren sind die mechanischen Grenzen mittlerweile erreicht. Vorteile können nur mehr bei anderen Details generiert werden, etwa einer immer schnelleren Rechnerleistung. Würde der Rechner zusammenbrechen, würde schlimmstenfalls nicht mehr erodiert, sondern geschweißt. Das bedeutet, dass das Material nicht mehr ab-, sondern aufgetragen und somit die Oberfläche beschädigt wird. Deshalb müssen die erzeugten Impulse konstant überwacht werden.

Volkmar Marquardt, Leiter Entwicklung bei Zimmer & Kreim

„Die Entscheidung für B&R war aufgrund der Tatsache, dass POWERLINK problemlos implementiert werden konnte, schnell getroffen. Zwar hätten auch andere Bussysteme eingebunden werden können, aber nur rudimentär und ohne ein Sicherheitssystem. Das hätte uns nicht weitergeholfen.“

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Die Überwachung eines Impulses ist 10-mal schneller als der Im- puls breit ist – innerhalb 1 μs entspricht das 1.000 Messpunkten.

Diese Messungen werden mit einem ADC (Analog-to-Digital-Con- verter), der die Spannung misst, durchgeführt. Es wird insbeson- dere darauf geachtet, wie sich der Impuls in der Spannungshöhe verändert. Wenn der Impuls verzögert zündet, muss nachgetrig- gert werden, da der Impuls sonst zu kurz ist und damit die Oberflä- che nicht wie gewünscht aussehen würde. Ist die Spannungshöhe zu tief (unter 5 Volt) ist das einem Kurzschluss gleichzusetzen, ist sie zu hoch (über 24 Volt) wird von einer Leerlaufspannung ge- sprochen. Gemessen wird dies mit einem Oszilloskop, das zuerst den Grundimpuls und darauffolgend die Oberfläche kontrolliert. Je kürzer die erzeugten Impulse sind (etwa 1 μs), desto feiner wird zwar die Oberfläche, desto länger dauert jedoch der Prozess.

Entwicklung eines dezentralen Systems mit B&R

„Unser Handlingsystem Chameleon gibt es bereits seit 2007, aber die gesamte Sicherheitstechnik, wie die Verknüpfung von Not- Stopp-Kreisen, Sicherheitslichtschranken und anderen Sicher- heitseinrichtungen, wurde damals noch diskret aufgebaut“, sagt Volkmar Marquardt, Leiter der Entwicklung bei Zimmer & Kreim.

„Das Handlingsystem war damals bereits skalierbar, jedoch nur für 1 bis 2 Maschinen. Das System wurde sehr schnell erweitert und ist mittlerweile zu einer Anlage mit 23 Metern Länge mit 9 Maschi-

v.l.n.r.: Miodrag Veselic (B&R), Jan Hendrik Heilmann (B&R), Volkmar Marquardt (Leiter Entwicklung), Klaus Kreim (Geschäftsführender Gesellschafter) und Michael Frank (Leiter Softwareentwicklung)

nen und 12 Magazinen angewachsen. Mit den zunehmenden An- forderungen an die Sicherheitstechnik und aufgrund einer Ände- rung der Maschinenrichtlinie, mussten wir uns überlegen, wie und mit welchem Partner wir eine Dezentralisierung am besten umsetzen können“, so Marquardt weiter. Für Zimmer & Kreim stand von Anfang an fest, dass das dezentrale System gemeinsam mit dem Hauptgesellschafter und langjährigem Partner Indel gebaut wird.

Mehr Sicherheit mit POWERLINK und openSAFETY

Im Rennen waren verschiedene Hersteller, den Zuschlag bekam B&R. „Die Entscheidung für B&R erfolgte sehr schnell, insbeson- dere weil POWERLINK von Indel problemlos implementiert werden konnte und die geforderten Sicherheitsaspekte erfüllt wurden“, sagt Marquardt.

Zudem ermöglicht das Sicherheitssystem von B&R ein modulares Safety-Design der Anlagen, bei denen die gesamte Kommunikati- on zwischen den einzelnen Maschinenteilen über openSAFETY und POWERLINK läuft.

Die Konfiguration der verwendeten Hardware wird über die Soft- ware Automation Studio realisiert und die Safety-Applikation für die Sicherheitssteuerung SafeLOGIC über den grafischen Editor SafeDESIGNER erstellt. Als integraler Bestandteil der Automatisie- rungssoftware Automation Studio gewährleistet SafeDESIGNER

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openSAFETY ist der erste offene und einzige busunab- hängige Sicherheitsstandard für alle Industrial-Ethernet- und Feldbus-Lösungen. Er erleichtert die Umsetzung von Sicherheitsmaßnahmen nach der aktuell gültigen Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und der gültigen Normen. Als einziges Sicherheitsprotokoll weltweit kann openSAFETY mittels Black-Channel-Prinzip sichere Daten über jeden beliebigen Feldbus übertragen.

Auch bei der Reaktionszeit hat openSAFETY die Nase vorn. Bei einer zusätzlichen Einbindung von POWERLINK werden die Reaktionszeiten drastisch reduziert, was die Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen gleichzeitig erhöht.

Sicherheit bei der Programmierung sensibler Funktionen für den Maschinen- und Personenschutz.

Alle sicherheitstechnischen Systemanpassungen werden durch einen restriktiven Änderungsprozess vollständig geschützt. Die grundlegende Safety-Applikation muss hierzu nur einmal entwickelt werden. Bei einer Systemanpassung müssen lediglich – je nach Maschinenausprägung – die einzelnen Modi (Optionen) aus- gewählt werden. Weitere Änderungen an der Safety-Applikation sind nicht erforderlich.

Vor POWERLINK wurde bei Zimmer & Kreim ein Lichtwellenleiterbus (LWL-Bus) eingesetzt. Die Elektrik war sternförmig an den Maschi- nen verdrahtet, der LWL-Bus jedoch ringförmig. Deshalb gestalte- te sich die Fehlersuche sehr schwierig. Mit POWERLINK ist es nun möglich, stern- und ringförmige Verdrahtungen miteinander zu mischen. So kann zu jedem Zeitpunkt neu entschieden werden, wo das Netzwerk stern- oder ringförmig ausgeprägt sein soll. „Es hät- ten zwar auch andere Bussysteme eingebunden werden können, aber nur rudimentär und ohne Sicherheitseinrichtungen. Das hätte uns nicht weitergeholfen“, sagt Marquardt.

Bei der neuen Lösung von B&R wird neben POWERLINK die Steue- rung SafeLOGIC eingesetzt, die innerhalb einer sicherheitstechnischen Applikation alle zentralen Aufgaben übernimmt. Zusätzlich Die Bewegung des Chameleon-Roboters: C-Rotation 270°

wurden funktionelle und Sicherheits-I/Os verbaut. Diese sind un- tereinander beliebig kombinierbar und passen sich optimal an die Topologie der Maschine an. Darüber hinaus wurden Ventilinsel- steuerungen direkt in das I/O-Netzwerk integriert. Dadurch mussten weniger I/O-Module eingesetzt und verdrahtet werden, was die Herstellkosten der Maschine deutlich reduzierte.

Gleiche Qualität weltweit

Neben Zimmer & Kreim gibt es nur wenige weitere Anbieter – die meisten davon sind in Deutschland, Österreich und der Schweiz zu finden, aber auch Japan tritt immer mehr in den Vordergrund.

„Wir haben schon des Öfteren die Erfahrung gemacht, dass deutsche Hersteller aus Kostengründen in China produzieren lassen wollen“, sagt Kreim. „Die qualifizierten Formen kommen jedoch alle wieder zurück, weil sie nicht den geforderten Quali- tätsstandards entsprechen. Es gibt dort aufgrund von unge- lernten Arbeitskräften ein technisches und damit ein Qualitäts- problem.“

Ein bekannter Elektronikhersteller ließ deshalb bei Zimmer & Kreim produzieren. Innerhalb von 6 Monaten wurden 4 komplett automa- tisierte Anlagen nach Asien geliefert. Dieser Großauftrag bescher- te dem hessischen Unternehmen mit den rund 80 Mitarbeitern ein erhebliches Umsatzplus.

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2014 wird B&R erstmals einen Umsatz von mehr als 500 Millionen Euro erreichen.

B&R knackt

die halbe Milliarde

13% Umsatzwachstum:

Automatisierungsspezialist weiter auf Erfolgskurs

B&R erwartet im laufenden Jahr einen Rekordumsatz von 535 Mil- lionen Euro und wird damit das gesetzte Ziel von einer halben Mil- liarde Euro deutlich übertreffen. Das hat General Manager Peter Gucher auf der Jahres-Pressekonferenz des Automatisierungs- spezialisten bekannt gegeben. Mit 13% Umsatzwachstum setzt das Unternehmen seinen überaus erfolgreichen Kurs der vergangenen Jahre fort.

Peter Gucher, General Manager bei B&R

„Unsere Innovationen haben uns geholfen, die Marktanteile von B&R deutlich auszubauen.“

B&R baut Marktanteile aus

„Wir haben unsere Marktanteile deutlich ausgebaut“, sagte Gucher. Während die Industrieproduktion 2014 erst wieder das Niveau des Vorkrisenjahres 2008 erreichte, ist der Umsatz von B&R seit 2008 um 75% gestiegen. Das Kerngeschäft von B&R liegt in Europa. Dort macht das Unternehmen rund ²/³ seines Um- satzes. Die stärksten Umsatzzuwächse gab es in Asien und Nordamerika.

Innovationen fördern das Wachstum

In den vergangenen 12 Monaten haben Maschinen- und Anlagen- bauer 270.000 Maschinen mit B&R-Steuerungen automatisiert.

„Die durchgängige Skalierbarkeit unserer kompletten Produktpa- lette verschafft uns einen deutlichen Vorsprung am Markt“, erklär- te Gucher. „Mit dem Solution-Programm Scalability+ bieten wir bereits heute das nötige Werkzeug für eine flexible Produktion, wie sie das Konzept Industrie 4.0 vorsieht.“

In 5 Jahren 700 Ingenieure eingestellt

Um weiterhin Technologievorreiter in der Automatisierungsbran- che zu bleiben, investiert B&R annähernd 15% seines Umsatzes in Forschung und Entwicklung. „Nur mit ständigen Innovationen kön- nen wir unseren Erfolgskurs beibehalten“, sagte Gucher. Allein in den vergangenen 5 Jahren wurden 700 Ingenieure eingestellt. Zu- dem werden ¹/¹⁰ der Ingenieursstunden in Aus- und Weiterbildung investiert.

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Weltweit auf dem Vormarsch

B&R eröffnet Tochtergesellschaft in Japan und ein Büro in Manchester

Der führende Automatisierungsanbieter B&R gibt die Eröffnung seiner 24. Tochtergesellschaft bekannt: B&R Japan. Das Unterneh- men sitzt in Yokohama und wird von Masashi Ono geleitet. „Japan ist einer der anspruchsvollsten Märkte weltweit, wir sind bereit, uns dort erfolgreich zu positionieren“, sagt Ono.

„Wir sind überzeugt, dass japanische Kunden sich bewusst für uns entscheiden werden. Wir freuen uns darauf, ihnen zu zeigen, wie unsere innovativen Produkte und unser Automatisierungskompe- tenz ihren Geschäftserfolg unterstützen können.“

Zu den Stärken von B&R zählt eine starke lokale Präsenz. B&R Ja- pan betreut japanische Kunden daher mit einem vollständigen Team von Verkaufs-, Applikations- und Supportingenieuren, die die Kunden vor Ort in ihrer Muttersprache unterstützen. In seiner 35-jährigen Unternehmensgeschichte mit ununterbrochenem Wachstum hat B&R permanent Innovationen auf den Markt gebracht und die Automatisierung vorangetrieben.

„B&R setzt auf offene Technologien und internationale Standards sowie ein Netzwerk von Tochtergesellschaften und Partnern in über 70 Ländern. Damit ist B&R ein solider Partner für japanische Unternehmen”, sagt Ono.

Geschäftsführer Masashi Ono leitet die neue B&R-Tochtergesellschaft in Japan. General Manager Simon Goodwin (rechts) wünscht dem neuen Team viel Erfolg.

B&R hat ein neues Büro in Manchester eröffnet. Damit reagiert der Automatisierungsspezialist auf das starke Umsatzwachstum in Nordengland und Schottland. Im neuen Büro Nord arbeiten 3 Appli- kationsingenieure, darunter ein ausgebildeter Techniktrainer. Das Team soll in Zukunft erweitert werden.

„Wir unterstützen unsere Kunden auf höchstem Niveau, das ist integraler Bestandteil unseres Geschäftsmodells“, sagt Gebiets- verkaufsleiter Andrew Norcliffe, der das Büro leitet. „Deswegen und aufgrund des Wachstums von B&R Großbritannien war uns ein neues Büro in Nordengland ein großes Anliegen.“ Simon Goodwin, General Manager B&R UK, wünschte dem neuen Team bei der Eröff- nung viel Erfolg und zeigte sich überzeugt, dass durch das neue Büro viele neue Kunden gewonnen werden können.

Dritter B&R-Standort in Großbritannien

Vom Büro Nord aus betreut B&R Kunden mit einem breiten Spekt- rum von Anwendungsgebieten. Dazu zählen erneuerbare Energien genauso wie die Chemieindustrie, aber auch traditionellere Märk- te, wie die Lebensmittel- und Getränkebranche oder die Verpa- ckungs- und Kunststoffindustrie. Das Büro Nord ist der 3. Standort von B&R in Großbritannien. Die weiteren Standorte sind die Zentra- le in Peterborough und ein Büro in Bristol.

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Auf der

sicheren Seite

Ultraschallschweißen

Wirtschaftlich und universell einsetzbar, aber trotzdem leistungs- fähig und mit modernsten Sicherheitsfunktionen ausgestattet – das waren die Anforderungen der telsonic aG an ihre neue Steuerung.

Auf Basis des X20-Systems und SafeLOGIC-X von B&R hat der

Spezialist für Ultraschallschweißen die TCS5 auf den Markt gebracht, die all diese Merkmale vereint. Die Offenheit und gute Vernetzbarkeit der B&R-Technik sorgen dafür, dass die neue Steuerung problemlos Daten mit anderen Systemen austauschen kann.

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Dem Einsatz von Ultraschall sind in industriellen Anwendungen kaum Grenzen gesetzt. Ob nun eine Fahrzeugrückleuchte mit dem Grundkörper wasserdicht verbun- den werden soll oder eine Getränkeverpa- ckung versiegelt werden muss – das Schweizer Unternehmen kann die passende Lösung mit ihren leistungsfähigen Ultra- schallgeneratoren und maßgeschneider- ten Sonotroden realisieren.

Bislang wurde bei der Ansteuerung der Kernkomponenten des Ultraschallsystems auf eine Embedded-Hardware gesetzt, die vor über 15 Jahren in Eigenregie entwickelt wurde. „Zum damaligen Zeitpunkt gab es keine Alternative, die unsere Kosten- und Leistungsvorgaben erfüllen konnte“, sagt Peter Solenthaler, Leiter Forschung & In- novation bei der Telsonic AG. Zudem konnte damals keine SPS die geforderte Zyklus- zeit von maximal einer Millisekunde einhalten.

1 ms Zykluszeit? Kein Problem!

Das hat sich inzwischen grundlegend ge- ändert. So ist für B&R-Steuerungen die Einhaltung einer Zykluszeit von einer Milli- sekunde, wie sie für die präzise Kontrolle der schnellen Ultraschallgeneratoren und der in das Werkstück eingebrachten Schweißenergie benötigt werden, kein Pro- blem. „Besonders positiv ist dabei zu ver- merken, dass sich die Tasks bei der B&R- Lösung klar priorisieren lassen“, sagt Solenthaler.

Aber nicht nur deshalb haben sich die Ver- antwortlichen Anfang 2013 für eine Steue- rung aus dem X20-System von B&R entschieden. „Die Anforderungen an die Sicherheitstechnik – gerade was unsere

Die integrierte Sicherheitstechnik von B&R garantiert die Unversehrtheit der Bediener und ist auch bei kos- tensensitiven Anwendungen einsetzbar.

Das Verschweißen empfindlicher Bauteile wie Kunststoffmembranen erfordert eine schnelle Steuerung mit einer maximalen Zykluszeit von einer Millisekunde.

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Cut&Seal-Pressen angeht – wie auch an die Dokumentation und Rückverfolgbarkeit des Schweißprozesses haben in den letz- ten Jahren deutlich zugenommen,“ sagt Solenthaler.

SafeLOGIC-X spart Kosten

Diese hohen Anforderungen lassen sich mit dem X20-System in Verbindung mit der softwarebasierten Sicherheitssteue- rung SafeLOGIC-X besonders wirtschaftlich erfüllen. „Für uns ist diese Lösung auch wesentlich kostengünstiger, weil wir keine eigene Hardware zertifizieren, pflegen und weiterentwickeln mussten.

Das hat B&R für uns übernommen“, sagt Solenthaler.

Der Ultraschallspezialist profitiert in be- sonderem Maße vom modularen Aufbau und der Durchgängigkeit des Steuerungs- und I/O-Systems von B&R, weil die von Tel- sonic realisierten Anlagen nur im Kern weitgehend gleich aufgebaut sind, sonst aber an die individuellen Anforderungen der Anwendung und des Anwenders angepasst werden müssen.

„Eine Anbindung von Komponenten wie X- Y-Achsen oder diversen Klemm-, Zuführ- und anderen Systemen ist damit schnell implementiert“, sagt Solenthaler. „Dabei spielt auch die durchgängige Entwick- lungsumgebung Automation Studio eine zentrale Rolle.“

Das umfangreiche Spektrum des X20-Sys- tems an Bus Controllern und Standard- schnittstellen gestattet es dem Unterneh- men zudem, die neue Steuerung mit geringem Aufwand an übergeordnete Ma- schinensteuerungen oder ERP-Systeme anzubinden und dabei große Datenmengen auszutauschen.

Einmalig offen und zukunftsfähig

„Besonders gerne greifen wir für die Ver- netzung unserer Anlagen auf POWERLINK zurück, weil B&R dem Open-Source-Ge- danken folgt und wir so einen branchenweit einmalig offenen und damit zukunfts- fähigen Echtzeit-Ethernet-Standard zur Verfügung haben, der es uns erleichtert, Die torsional gesteuerte Präzisionspresse TPS3000 von Telsonic ist für große Schweißobjekte konzipiert und bringt eine Schweißkraft von 3.000 N bei 6.500 Watt Leistung und einer Frequenz von 20 kHz auf. Die Steu- erung basiert auf dem X20-System von B&R.

POWERLINK ist der erste und einzige industrietaugliche Echtzeit-Ethernet- Standard, der alle Aspekte einer Open-Source-Software erfüllt. Es wurde für die leichte Portierbarkeit auf beliebige Hardwareplattformen und Betriebssysteme entwickelt. Ein wichtiger Aspekt ist auch die Verfügbarkeit unter einer BSD-Lizenz, die Systementwicklern die vollen Rechte an der Software gibt und POWERLINK zum einzigen wirklich herstellerunabhängigen, ethernet- basierten industriellen Kommunikati- onsstandard macht.

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die Kosten der Gesamtlösung niedrig zu halten“, sagt Solenthaler.

Aus Kostengründen haben sich die Verant- wortlichen bei Telsonic auch beim Be- triebssystem der Visualisierungsplattform für eine Open-Source-Variante entschieden: Debian mit VNC-Client. Über Ethernet kommuniziert das an einem Tragarm mon- tierte HMI mit der X20-Steuerung, auf der auch die Visualisierungsanwendung aus- geführt wird.

Das hat den Vorteil, dass bei Ausfall des Bildschirms jeder beliebige PC mit installier- tem VNC-Client an die Steuerung gehängt und sofort weitergearbeitet werden kann.

Wirtschaftlich, flexibel und effizient Aufgrund des Einsatzes der softwarebasierten Sicherheitssteuerung SafeLOGIC-X und der Open-Source-Lösungen ist die TCS5 besonders wirtschaftlich und zu- kunftsfähig. Der modulare Aufbau und ein großes Spektrum an unterstützten Kom- munikationsstandards ermöglichen es,

Die Einsatzmöglichkeiten des Ultraschallschweißens sind breit gefächert. Sie reichen vom Sieben, über das schonende Schneiden von Lebensmitteln bis hin zum Metallschweißen. Die neue Telsonic-Steuerung lässt sich aufgrund des modularen Aufbaus des X20-Systems problemlos an jeden dieser Anwendungsfälle anpassen.

die neue Steuerung auch dank der durch- gängigen Engineering-Umgebung Auto- mation Studio schnell und mit geringem Aufwand an die individuellen Anforderun- gen der Anwendung und des Endkunden anzupassen. „Bei B&R bekommen wir einfach etwas für unser Geld“, sagt So- lenthaler.

Peter Solenthaler, Leiter Forschung & Innovation bei der Telsonic AG

„Besonders gerne greifen wir für die Vernetzung unserer Anlagen auf POWERLINK zurück, weil B&R dem Open-Source-Gedanken folgt und wir so einen branchenweit einmalig offenen und damit zukunftsfähigen Echtzeit-Ethernet-Standard zur Verfü- gung haben, der es uns erleichtert, die Kosten der Gesamtlösung niedrig zu halten.“

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CNC

Auch bei aktuellen Fräsmaschinen lässt sich der Automatisierungsgrad noch deutlich steigern. Davon ist Christoph Stark, CEO des Maschinenbauers imes-icore, überzeugt. Das Fundament für diesen Schritt hat das Unternehmen mit einer neuen Steuerungslösung auf Basis des B&R-Automatisierungssystems gelegt. Erstes Einsatzgebiet ist eine von Grund auf neu konstruierte, universell einsetzbare Maschinen- architektur. Mit ihr hat imes-icore bereits erfolgreich Fräs-, Wasserstrahl- und Laserschneidanlagen realisiert.

Visionen

erfolgreich umsetzen

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