(Bild: Weidmüller GmbH)

Dezentrale Stand-Alone-Steuerungen bieten in vielen Anwendungen Vorteile gegenüber zentralen Lösungen: Sie reduzieren den anlagenweiten Datenverkehr und sind unempfindlich gegenüber Störungen im Netzwerk – so auch die u-control 2000 von Weidmüller.

Unter dem Begriff u-mation fasst Weidmüller verschiedene Automatisierungs- und Software-Lösungen zusammen – die sich individuell auf die jeweilige Applikation des Kunden anpassen lassen. Das Portfolio kombiniert modulare Automatisierungshardware mit Engineering- und Visualisierungstools und ermöglicht so die Verbindung aller Prozessebenen – vom Sensor bis zur Cloud. Bestandteil des innovativen Portfolios sind die Steuerung u-control 2000 mit webbasierter Visualisierung, die u-create Software und Machine Learning- sowie Industrial Analyticstools.

Steuerung u-control 2000

Weidmüller u-mation: Stand-alone-Maschinen, wie zum Beispiel Kartonaufrichter lassen sich auf idealer Weise mit der Steuerung u-control 2000 und der Engineering Software u-create studio automatisieren. (Bild: Weidmüller GmbH)

U-control 2000 ist eine 52 mm schmale Steuerung, die sich wie ein u-remote Koppler mit Ein- und Ausgangsmodulen kombinieren lässt. Die Steuerungshardware basiert auf einem leistungsstarken Dual-Core ARM A9 Prozessor mit einer Taktfrequenz von 624 MHz, 512 Mbyte RAM und 4GB internem Flash-Speicher. Zusätzlich können Daten und Informationen auf einer Micro SD-Speicherkarte mit bis zu 32 GByte abgelegt werden. Die Steuerung ist mit einer batteriegepufferten Echtzeituhr ausgerüstet.

Für die Kommunikation bzw. das Engineering von u-control stehen dem Anwender unterschiedliche Schnittstellen zu Verfügung. Über eine der beiden RJ45-Buchsen erfolgt der Start der Engineering Software mit Hilfe eines Browsers. Ist die Programmierung des Systems abgeschlossen, können über diese Ethernet TCP/IP-Schnittstelle Daten mit einer überlagerten Steuerung oder mit einem ERP-System ausgetauscht werden. Über die zweite RJ45-Buchse kann ein Feldbussystem mit Master-Slave-Funktion angeschlossen werden. Zusätzlich steht noch ein USB-Anschluss zur Verfügung, über den ebenfalls programmiert oder Diagnosedaten abgerufen werden können. Dies ist dann von Vorteil, wenn u-control bereits in einer Applikation eingebaut und mit anderen Systemen verbunden ist. Für die zukünftige Kommunikation mit intelligenten Komponenten dient eine CAN-Schnittstelle.

Die 24V DC-Spannungsversorgung für u-control speist sowohl die Steuerungshardware als auch bis zu 64 unterschiedliche u-remote Module, die wie bei einem u-remote Koppler an die Steuerung angeschlossen werden. Genau wie bei diesem sind die Versorgungsanschlüsse für Ein- und Ausgänge getrennt.

Weidmüller u-mation: Mit der Steuerung u-control 2000 und den u-remote Modulen in Schutzart IP 67 lassen sich Fertigungssysteme zuverlässig automatisieren. (Bild: Weidmüller GmbH)

Das System kann auch für sicherheitstechnische Applikationen eingesetzt werden. Dabei kommen die u-remote Powerfeed-Module zum Einsatz, die unabhängig von der Steuerung die Maschinen in einen sicheren Zustand versetzen. Die notwendigen, nicht sicheren Signale für das Applikationsprogramm werden über den u-remote Rückwand-Bus an die u-control 2000 übertragen und dort verarbeitet.

Das Besondere an der neuen Steuerung ist die Tatsache, dass sie zwei autonom arbeitende CPU-Kerne besitzt. Auf einem Kern läuft ein nicht echtzeitfähiges Linux-Betriebssystem mit dem Weidmüller eigenen Engineering-Tool u-create web und ein Webserver. Auf dem zweiten Prozessor-Kern befindet sich ein echtzeitfähiges SPS-Betriebssystem, das das Applikationsprogramm ausführt. Beide CPU-Kerne sind gegeneinander sicherheitstechnisch abgeschottet und tauschen über Trust Zones Daten miteinander aus. Somit lassen sich getrennte Software-Updates für beide Systeme je nach Bedarf unabhängig durchführen. Um die wachsenden Security-Anforderungen zu erfüllen, ist schon jetzt ein TPM-Chip in das Gerät integriert. TPM steht für »Trust Plattform Module« und schützt gegen unautorisierte Software-Updates und modifizierte Software bzw. Softwareerweiterungen. An dieser Stelle seien auch die u-create Softwaretools erwähnt. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil des u-mation Automatisierungs- und Digitalisierungsportfolios.

U-create studio – die offene Plattform für die Automatisierung

U-create studio bietet Linux basiert viele Möglichkeiten, auf der u-control 2000 applikationsspezifische Softwaremodule zu installieren und diese so an individuelle Anwendungen anzupassen. u-create studio verfügt über eine CODESYS V3.5 Entwicklungsumgebung und unterstützt alle nach IEC 61131-3 definierten Programmiersprachen wie: ST, AWL, KOP, FBS und AS. Zusätzlich erlaubt eine C/ C++-Umgebung die objektorientierte Programmierung. Das Engineeringtool bietet eine einfache Konfiguration, Diagnose und 3D-Simulation der Anlage. Ein leistungsstarkes Debugging- und Trace-Tool unterstützt die Fehleranalyse. Zur M2M-Kommunikation ist ein OPS-UA- Server implementiert. EtherCAT- und CANopen- Feldbusmaster sowie ein Modbus-TCP-Slave komplettieren das System. Die Software u-create studio ist kompatibel mit den Hardwarelösungen u-control und u-remote.

Eine leistungsstarke Automatisierungslösung zur komfortablen Parametrierung und Steuerung von Stand-alone-Maschinen – das Engineering Tool u-create studio und die Steuerung u-control 2000. (Bild: Weidmüller GmbH)

Weitere Software-Tools

• u-create web ist eine webbasierte Engineering-Software für Konfiguration, Systemparametrierung und Programmierung gemäß IEC 61131-3. Die Software ist per Webbrowser verfügbar, bedarf keiner Installation und ist somit unabhängig von Hardware und Betriebssystem.
• u-create IoT ist eine webbasierte, lizenzfreie Software, die mit einem handelsüblichen Webbrowser aufgerufen wird und kompatibel zu u-remote I/O-Modulen ist. Das Security-by-Design-Konzept gewährt einen hohen Sicherheitsstandard.
• u-create visu vereinfacht die Projektierung durch dynamische, multitouchfähige Visualisierungslösungen für die Automatisierung. Als Hardware hat Weidmüller eigene Multitouch-Panels in das Produktspektrum übernommen. Der in den u-view Panels integrierte Web-Server ermöglicht die Nutzung verschiedener HTML5-fähiger Clients, ohne auf die Installation zusätzlicher Software angewiesen zu sein.
• u-mation – Industrial Analytics und Machine Learning. Mit Hilfe modernster Sensorik und digitaler Vernetzung ist u-mation in der Lage, Maschinen- und Prozessdaten zu extrahieren und für intelligente Analysen zu verwenden. Beispielsweise lassen sich so Wartungseinsätze gezielt einleiten und so Stillstandzeiten auf ein Minimum reduzieren.

Die passende Visualisierungslösung: u-view Multitouch-Panels

Ohne eine adäquate Visualisierung ließen sich die vielfältigen Möglichkeiten der u-control 2000 kaum nutzen. Mit den u-view Multitouch-Panels sowie der HMI-Software u-create visu offeriert Weidmüller eine zukunftsgerichtete Kombination als Lösung für die Bedien- und Kommunikationsebene. Die Bediengeräte, auch Human Machine Interfaces (HMI) genannt, beinhalten zwei Produktlinien: die Basic Line mit resistiver Touch-Bedienung und die Advanced Line mit kapazitiver Multitouch-Bedienung. Die webbasierte und skalierbare HMI-Software u-create visu komplettiert Weidmüllers Visualisierungs- und Bedienlösung.

u-control 2000 in der Anwendung

U-control adressiert mit seiner technischen Leistungsfähigkeit eindeutig den Maschinen- und Anlagenbau und dort beispielweise Verpackungsmaschinen sowie Handlings-Systeme. Der Fokus liegt dabei auf Assistenz-Maschinen und -Systemen. Eine typische Anwendung ist ein Kartonaufrichter oder Maschinen- und Anlagenteile für eine Linienfertigung.

Kartonaufrichter sind beispielsweise Stand-alone-Maschinen. Diese sind in der Lage, ihre Funktion selbstständig und ohne Anbindung an ein übergeordnetes System zu erfüllen, dadurch sind sie äußerst variabel einsetzbar. Voraussetzung dafür sind dezentrale Automatisierungslösungen, die eine autonome Steuerung der Maschine ermöglichen.

Für die Hauptsteuerung einer Stand-alone-Maschine wird einfach der u-remote Feldbuskoppler durch die Steuerung u-control 2000 ersetzt und die Steuerung mit der Engineering Software u-create studio kombiniert.

Mit der CODESYS-basierten Software findet die Konfiguration und Steuerung von Stand-alone-Maschinen auf Basis international bewährter Standards statt. Damit liefert u-create studio einen entscheidenden Vorteil bei der flexiblen, modularen Programmierung von Automatisierungslösungen. Darüber hinaus ermöglicht die offene Linux-Architektur die Installation individueller Softwaremodule sowie die einfache Diagnose und 3D-Simulation der Maschinen.

Modulare Hardware

Die Steuerung u-control 2000 basiert auf dem kompakten Design des Feldbuskopplers der u-remote-Familie – und kann diesen eins zu eins ersetzen. Das spart Platz und gibt eine maximale Flexibilität für individuelle Automatisierungsanwendungen. u-control 2000 ist kompatibel mit den verschiedensten Komponenten des u-mation-Portfolios und bietet z. B. die Möglichkeit, u-remote I/O-Module direkt anzuschliessen.

Flexible Software

Im Zusammenspiel bilden das vollwertige Engineering Tool u-create studio und die Steuerung u-control 2000 eine leistungsstarke Automatisierungslösung zur komfortablen Parametrierung und Steuerung von Stand-alone-Maschinen. Die CODESYS V3.5-Umgebung nach IEC 61131-3-Standard sowie die C++- Programmierung ermöglichen die flexible, objektorientierte Anwendung in einer gewohnten, standardisierten Entwicklungsumgebung.

Maschinen- und Anlagenteile für eine Linienfertigung

Im Maschinen- und Anlagenbau werden die Bestandteile einer Linie nur noch selten in ein und derselben Fertigungsstätte produziert. Um langen Installationszeiten am Einsatzort vorzubeugen, ist es von Vorteil, Maschinenteile bereits vor ihrer Zusammenführung in Betrieb nehmen zu können. u-mation bietet dazu flexible Lö-sungen für dezentrale Automatisierungsanwendungen an, auf die man ortsunabhängig zugreifen kann. Mit der webbasierten Steuerungssoftware u-create web wird der Browser zur Engineering-Plattform. In Kombination mit der Steuerungshardware u-control 2000 ermöglicht das Weidmüller Konzept die intuitive und ortsunabhängige Inbetriebnahme einzelner Aggregate oder Maschinenteile. Die Umsetzung ist denk-bar simpel: Es wird einfach der u-remote-Buskoppler durch die Steuerung u-control 2000 ersetzt, auf der die Software u-create web bereits installiert ist, schon wird u-controll zur Hauptsteuerung. Über die browserbasierte Bedienung lassen sich Maschinenteile von jedem beliebigen Ort aus in Betrieb nehmen und parametrieren, noch bevor die Gesamtmaschine montiert wird. Das erleichtert und beschleunigt die spätere Zusammenführung dezentral gefertigter Maschinen- und Anlagenteile. Über die Visualisierungssoftware u-create visu lässt sich im Anschluss ein ganzheitliches Bedien- und Visualisierungskonzept für die gesamte Anlage realisieren.

Das Design der Steuerung u-control 2000 basiert auf dem bewährten Remote-I/O-System u-remote. Dank des modularen Aufbaus ist u-control 2000 nach Wunsch mit unterschiedlichen Automatisierungsbausteinen aus dem u-mation- Portfolio kompatibel und erweiterbar.

Die Visualisierungssoftware u-create visu ermöglicht die nutzerfreundliche Umsetzung multitouchfähiger HMI-Lösungen. Der zugehörige Webserver hält die Benutzeroberfläche als Web-Runtime mittels JavaScript und HTML5 bereit. Das erlaubt die Kalibrierung von HMI-Panels über beliebige Endgeräte. Die optimale Visualisierung und Bedienung gelingen mit den hochauflösenden u-view-Multitouch-Panels.

Fazit: Zukünftig können Kunden mit u-control 2000 ihre Automatisierungsprojekte schneller, flexibler, intelligenter und auf der Basis neuester sowie offener Web Technologien realisieren.

Weitere Informationen unter www.weidmueller.at/at/vertrieb/team

Quelle: Weidmüller GmbH