Der einfache Weg zum webbasierten Engineering

Redakteur: Andreas Leu

Weidmüller U-Control — autark und modular: Steuerung für kleine und mittlere Automatisierungsaufgaben.

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Die Webanbindung der Steuerung ermöglicht es, von jedem Standort, mit jedem Endgerät, unabhängig vom Betriebssystem auf Maschinen zuzugreifen.
Die Webanbindung der Steuerung ermöglicht es, von jedem Standort, mit jedem Endgerät, unabhängig vom Betriebssystem auf Maschinen zuzugreifen.
(Bild: Weidmüller)

Dezentrale Stand-alone-Steuerungen, wie die U-Control Web, können eigenständig und ohne Zusatzgeräte ihre Steuerungsaufgaben erfüllen und bieten dadurch in vielen Anwendungen Vorteile gegenüber zentralen Lösungen: Sie reduzieren den anlagenweiten Datenverkehr, sind unempfindlich gegenüber Störungen im Netzwerk, erleichtern die Fehlersuche und lassen sich sehr gut mit manuellen Prozessen kombinieren. Gerade für diesen Einsatz werden neue flexible Steuerungskonzepte benötigt, die nach dem Motto Plug-and-play eingesetzt werden können. In der Regel werden allerdings Anlagen oft mit ein und demselben Steuerungstyp ausgerüstet, nicht selten nach Vorgabe. Das ist einerseits praktisch, da immer die gleiche Hardware und gleiche Funktionsblöcke genutzt werden. Andererseits ist der Aufwand allerdings umso grösser, wenn diese, teilweise nur für ein Projekt, neu angepasst werden müssen. U-Control Web als offene webbasierte Steuerung vereinfacht den Prozess der Programmierung für Stand-alone-Applikationen. Sie integriert die Echtzeitautomatisierung und die Kommunikation für das Internet der Dinge und bildet somit die ideale Schnittstelle zwischen den bisher getrennten Welten der Information Technology (IT) und der Operational Technology (OT).

Die Webanbindung der Steuerung ermöglicht es, von jedem Standort, mit jedem Endgerät, unabhängig vom Betriebssystem auf Maschinen zuzugreifen. Diese Unabhängigkeit wird durch die Verlagerung der Software vom PC auf die Steuerung sowie durch die Nutzung offener Webtechnologien erreicht. Mit HTML5, CSS3 und JavaScript lässt sich jede Anlage unabhängig von Betriebssystemen überwachen und programmieren. Bei der Steuerung ­U-Control Web ist der Webserver bereits installiert, inklusive der Software U-Create Web, die verschiedene Softwaremodule integriert: wie die Entwicklungsumgebung für speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), die Entwicklungssoftware Node-Red und einen OPC-UA-Server. Durch die auf der Hardware, also der Steuerung, integrierte Software wird kein zusätzlicher Rechner benötigt, lediglich ein Display mit Webbrowser. Ebenfalls benötigt der Anwender keine zusätzlichen Entwicklungstools oder Wartungsverträge. Das spart dauerhaft Kosten.

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Webbasiertes Engineering und webbasierte Visualisierung

Die integrierte, webbasierte Engineeringsoftware für Konfiguration, Systemparametrierung und Programmierung basiert auf der Norm IEC 61131-3, der weltweit gültigen Norm für SPS-Programmiersprachen. Dabei sind die Strukturen und Befehle in der Automatisierungstechnik-Community bekannt und können sofort angewendet werden. Diese offenen Standards werden von den Anwendern weiter gepusht und entwickeln sich dadurch schnell weiter. Warum also nicht weg von proprietären Standards und einfach mithilfe dieser Communitys die Maschinenprogrammierung stetig intelligenter machen? Die Programmierung, inklusive webbasierter Visualisierung und Bedienung, funktioniert mit U-Control Web besonders einfach und effizient. Doch das reicht heute längst nicht mehr aus. Wo es früher primär darum ging, dass die Anlage funktioniert und produziert, spielen heute ganz andere Gesichtspunkte eine wesentliche Rolle: Es geht um die Effizienzerhöhung aller Prozesse. Dazu gehören nicht nur die Produktion an sich, sondern auch Bereiche wie Planung, Instandhaltung und Prozessoptimierung. Zudem wird es immer wichtiger, seine Produktion flexibel zu gestalten, um kundenspezifisch und bis zu Losgrösse eins produzieren zu können, und das kostendeckend. Das bedingt Datenanalyse und stetige Überwachung des Produktionsprozesses. Die dazu benötigten Daten — das «Gold des 21. Jahrhunderts» — liegen dabei durchaus schon vor, doch der Mehrwert daraus wird noch selten erschlossen. Den konkreten Nutzen liefern die Daten erst, wenn die gesammelten Informationen logisch verknüpft und intelligent ausgewertet werden. Dazu müssen die Maschinen und Anlagen nicht nur untereinander, sondern auch mit dem Internet vernetzt sein. Durch die Anbindung der Steuerung U-Control Web ans IoT können die Daten nun nicht nur erfasst (OT), gegebenenfalls vorverarbeitet und vernetzt (IT), sondern letztlich auch analysiert werden. So können die generierten Daten helfen, Fertigungsprozesse zu optimieren oder Predictive Maintenance zu etablieren.

Einfache Programmierung mit Node-Red

Auch für die Anbindung an das IIoT setzt Weidmüller auf bekannte Technologien, wie das grafische Entwicklungstool Node-Red, das sich als beliebte Entwicklungsplattform für IoT-Anwendungen etabliert hat. Es ist das Tool der Wahl, um Daten aus der Steuerung in das IoT zu transportieren und Anwendungen im IoT- Bereich mit einem Baukastensystem umzusetzen. Die Programmierung erfolgt über einzelne Funktionsbausteine (Nodes). Diese werden einfach durch das Ziehen von Verbindungen kontaktiert. Eine Vielzahl an mitgelieferten und frei verfügbaren Nodes deckt die meisten gängigen Dienste und Technologien ab. Dabei bieten vor allem die Offenheit und die Möglichkeit, den Bibliotheksumfang selbst zu erweitern, dem Anwender die gewünschte Flexibilität, seine Daten zu verarbeiten und an die gewünschte Stelle zu vermitteln. So lässt sich beispielsweise eine Temperaturüberwachung durch die einfache Kombination von Nodes programmieren und eine Aktion definieren. Das kann unter anderem eine E-Mail sein, die mit einer entsprechenden Meldung an einen Servicetechniker herausgeht, wenn beispielsweise eine definierte Temperatur überschritten wird. Am Beispiel eines Verkehrsleitsystems könnte die Aktion das Schliessens einer Schranke bei Gewichtsüberschreitung des Fahrzeugs bedeuten.

SPS-Entwicklungsumgebung

Für die Programmierung der Steuerung U-Control muss man kein Computerspezialist sein, denn die Programmierung mit sogenannten Funktionsblöcken (Function Block Design) ist auch für wenig erfahrene Entwickler einfach durchzuführen und begeistert aufgrund von schnellen Erfolgen bei der Erstellung einer Applikation. Durch die intuitive Bedienung sind kleinere Programmieraufgaben, wie beispielsweise eine Temperaturregelung oder eine Heizungssteuerung, in wenigen Minuten aufgesetzt. Dabei helfen verständliche Meldungen bei Programmierfehlern sowie klare Statusmeldungen und die Anzeige von aktuellen Messdaten zur Systemlaufzeit.

Perfekt integriert die U-Control Web von Weidmüller einen einfach gehaltenen Designer für Anzeige- und Bedienungsoberfläche. Damit lassen sich einfach verschiedene Elemente, wie eine alphanumerische Pegelanzeige oder eine LED-Anzeige, mit wechselnden Farben auf der Oberfläche anordnen, anschliessend mit der gewünschten Variablen verknüpfen und die Visualisierung erstellen. Nach der Fertigstellung lässt sich über die Ethernet-Schnittstelle jedes beliebige Anzeigegerät mit integriertem Webbrowser anschliessen, um auf der Steuerung die entwickelte Oberfläche darzustellen.

OPC-UA-Server inklusive

Laut der Marktstudie «Industrielle Kommunikation / Industrie 4.0 — 2020» von ­Dipl.-Betriebswirtin Michaela Rothhöft entwickelt sich OPC UA kontinuierlich zu einem weiteren Kommunikationsstandard. Wobei ein besonderes Augenmerk sowohl auf Funktionalitäten wie Data-Access und Alarms als auch Conditions gelegt wird.

Die Steuerung U-Control Web integriert bereits den OPC-UA-Server. Durch diesen geräteunabhängigen Standard lassen sich Daten in die vertikalen Ebenen, also ­Machine to Scada, MES oder ERP-System, aber auch in die horizontalen Ebenen, ­Machine to Machine, übertragen.

Sicherer Fernzugriff leicht gemacht

Neben dem bereits implementierten grafischen Entwicklungstool Node-Red und dem OPC-UA-Server hat Weidmüller auch den U-Link-Remote-Access-Service für den sicheren Fernzugriff integriert. Damit werden Wartung und Service dem Anwender leicht gemacht. Eine grosse Herausforderung für jeden Servicetechniker ist es nach wie vor, systemrelevante Daten der Maschine oder der Anlage in der richtigen Form zu erhalten. U-Control Web in Kombination mit dem U-Link-Remote-Access-­Service ermöglicht jederzeit einen schnellen und effizienten Zugriff auf Maschinen und Anlagen von jedem Endgerät aus. Damit wird ein sicherer Zugriff auf die Konfiguration sowie auf die Parametereinstellungen der Anlagensteuerung und anderer Geräte für Wartung und Service garantiert.

Weidmüller bietet mit dem U-Link-Remote-Access-Service eine intuitiv bedienbare Zugriffsmöglichkeit, die dem Techniker den gesicherten Zugriff auf seine Systeme erlaubt. Dabei hilft ihm unter anderem ein Device-Management, die Übersicht über seine Anlagen zu behalten. Industrial-­Ethernet-Router von Weidmüller stellen sicher, dass verschiedene Netzwerke reibungslos und unter maximalen Sicherheitsstandards harmonisieren. Alle Router von Weidmüller sind out of the box U-Link-fähig. Kommt der Router von einem Drittanbieter, ist auch das kein Problem.

weidmueller.ch

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