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Der Betriebsleiter 11-12/2020

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Der Betriebsleiter 11-12/2020

FERTIGUNGSTECHNIK

FERTIGUNGSTECHNIK Schaltschrank aus dem Baukasten Individualisierbare Lösung zur Steuerung, Diagnose und Überwachung Smart Production Cabinet: klein, kompakt, intelligent und aufgrund der PLCnext Technology bestens für die Anforderungen von Industrie 4.0 geeignet Anforderungen von aktuellen Themen wie Industrie 4.0 erfüllt. Standardisiert und trotzdem individuell anpassbar? Das Smart Production Cabinet von Phoenix Contact zeigt, dass das geht und sich so Zeit und Kosten bei der Entwicklung von Schaltschranklösungen einsparen lassen. Im Maschinen- und Anlagenbau sowie der Automobilindustrie kommen Schaltschranklösungen mit Automatisierungstechnik zur Steuerung, Diagnose und Überwachung von Maschinen und Anlagen zum Einsatz, um einen effizienten und stabilen Produktionsablauf sicherzustellen. Da die Anforderungen der Anwender sowie die Applikationen häufig sehr spezifisch sind, werden die Schaltschränke individuell für jeden einzelnen Kunden und jede Anwendung designt und entwickelt. Ein solches Vorge- Autor: Andreas Stanislawski, Product Manager Factory Automation, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont Auf den Punkt gebracht Mit dem Smart Production Cabinet hat Phoenix Contact ein System für viele Branchen entwickelt, das die Vorteile einer standardisierten mit denen einer individualisierten Schaltschranklösung vereint. Der Anwender kann ein fertiges Produkt aus dem E-Shop kaufen und hat trotzdem die Möglichkeit, dieses entweder mit Unterstützung der Spezialisten von Phoenix Contact oder durch eigene Anpassungen zu individualisieren. Zu diesem Zweck werden ihm im PLCnext Store Funktionsbausteine und Apps angeboten, sodass er nicht selbst programmieren muss. hen bringt allerdings viele Herausforderungen mit sich. Neben einem erheblichen Zeitaufwand für die Planung und Umsetzung der maßgeschneiderten Lösung fallen hohe Kosten an, weil sie nur in geringen Stückzahlen oder sogar als Unikat gefertigt werden kann. Vor diesem Hintergrund hat Phoenix Contact eine standardisierte Schaltschranklösung erarbeitet, die wegen des zugrundeliegenden Baukastensystems den Ansprüchen unterschiedlicher Applikationen gerecht wird, indem sie einen hohen Individualisierungsgrad aufweist. Die Nutzung innovativer Technologien – wie des offenen Ecosystems PLCnext Technology oder der steuerungsunabhängigen SafetyBridge Technology – sorgt dafür, dass die Lösung die hohen Um zusätzliche Produkte und Funktionen erweiterbar Bei dem Smart Production Cabinet (SPC) genannten Schaltschrank handelt es sich um eine modular erweiterbare Steuerungslösung zur Automatisierung von Maschinen und Anlagen. Das vorgefertigte System setzt sich aus optimal aufeinander abgestimmten Hard- und Softwarepaketen zusammen. Ein kompaktes Gehäuse in Schutzart IP54 mit einem eingelassenen 7-Zoll-Webpanel bildet hier das Grundgerüst. Die vorkonfigurierte Hardware umfasst eine Profinet-fähige Steuerung aus dem Ecosystem PLCnext Technology, ein Standard- I/O-Modul mit acht Ein- und Ausgängen, zwei Safety-Eingangsmodule, ein Safety-Ausgangsmodul sowie eine Stromversorgung. Ergänzt werden die Geräte durch ein umfangreiches Softwarepaket, das Bibliotheken für Diagnose-, Grund-, Melde- und Safety-Funktionen beinhaltet. Hinzu kommt eine voreingestellte Visualisierung, die eine einfache Bedienung ermöglicht und sich problemlos erweitern oder individualisieren lässt. Der Anwender hat jetzt die Wahl, den fertigen Schaltschrank im E-Shop von Phoenix Contact zu bestellen, oder er ergänzt die Lösung um weitere Produkte und Funktionen. Dies kann er entweder selbst oder mit der Unterstützung der Spezialisten von Phoenix Contact machen. Cloud-basierter Datenzugriff möglich Die in das Smart Production Cabinet integrierte PLCnext-Steuerung verfügt über eine Anbindung an die Proficloud von Phoenix Contact, ohne dass dafür ein zusätzliches Gateway erforderlich ist. So können die Nutzer jederzeit sowie von jedem Standort auf die für sie relevanten Informationen zugreifen, um umfassende Aktivitäten im Rahmen von Predictive Maintenance oder Big-Data- Analysen durchzuführen. Außerdem lässt 10 Der Betriebsleiter 11-12/2020 www.derbetriebsleiter.de

FERTIGUNGSTECHNIK 02 01 sich die Steuerung einfach in bestehende Profinet-Anlagen einbauen, da sie sowohl als Profinet-Controller wie auch als -Device fungiert. Neben dem leitungsgebundenen Datenaustausch via Profinet oder OPC UA kann der SPC-Schaltschrank um ein leistungsstarkes WLAN-Modul nach dem neuesten IEEE-Standard 802.11n erweitert werden. Auf diese Weise sind mobile Einheiten – wie fahrerlose Transportsysteme (FTS) – ebenfalls ansteuerbar. Ferner lassen sich Kommunikationsverbindungen zwischen mehreren Smart Production Cabinets initiieren, die in voneinander unabhängigen Netzwerken installiert sind. Zudem unterstützt die Schaltschranklösung den Anwender bei der Einhaltung von Security-Standards. Gemäß der internationalen IEEE-Norm 62443 müssen zum Schutz des Produktionsbereichs bestimmte Kriterien erfüllt werden. Deshalb ist das SPC-System um ein Security-Modul zur Konfiguration ergänzbar. Das Security Appliance der Produktfamilie FL mGuard schirmt die Anlage mit einer intelligenten Firewall vor ungewolltem Zugriff von außerhalb des Unternehmens ab. Darüber hinaus umfasst das Gerät einen VPN-Zugang (Virtual Private Network), über den eine gesicherte Verbindung zur Fernwartung der Maschine oder Anlage durch den Hersteller möglich ist. Keine separate Sicherheitssteuerung notwendig Mit der von den sicheren I/O-Modulen supporteten SafetyBridge Technology (SBT) lassen sich auch Anwendungen mit funktionalen Sicherheitsanforderungen betreiben – und das ohne Sicherheitssteuerung sowie unabhängig vom verwendeten Netzwerk. Sogar eine drahtlose Übertragung aller sicherheitsgerichteten Datensignale via Bluetooth oder WLAN ist realisierbar. Applikationen wie Zwei-Hand-Start oder Not-Halt können also einfach umgesetzt werden. Das SBT-System besteht aus sicheren Ein- und Ausgangsmodulen sowie einem Logikmodul. Letztes erfasst die sicheren Signale und gibt sie aus. Außerdem generiert und überwacht das Logikmodul das sicherheitsgerichtete SBT-Übertragungsprotokoll und bearbeitet die logischen Verknüpfungen der parametrierten Sicherheitslogik, übernimmt folglich die Aufgabe einer sicheren Steuerung. Ferner lässt sich das Smart Production Cabinet optional um einen 4-in-1-Motorstarter aus der Baureihe Contactron erweitern. Das kompakte, lediglich 22,5 Millimeter schmale Modul vereint das Starten, Wenden, Schützen und den Not-Halt bis SIL 3 respektive PL e in einem Gehäuse. Es kommt überall dort zum Einsatz, wo es um das Reversieren und Schützen dreiphasiger Asynchronmotoren von 50 W bis 3 kW geht, beispielsweise bei Förderbändern, Elektrohängebahnen und anderen logistischen Systeme. Die beschriebenen Funktionen zur funktionalen Sicherheit, drahtlosen Kommunikation, Security und Motorsteuerung stellen vorkonfigurierte Bestandteile der Schaltschranklösung dar, lassen sich somit ohne oder mit nur wenigen programmiertechnischen Anpassungen in der Bibliothek nutzen. Dem Anwender steht es natürlich weiterhin frei, selbst oder gemeinsam mit den Spezialisten von Phoenix Contact Änderungen vorzunehmen. Ausprogrammierte Apps aus dem Store herunterladbar Da Anlagen nie statisch sind, sondern sich in ihrer physischen und virtuellen Struktur immer wieder wandeln, muss sich die Software des Smart Production Cabinet ständig an die aktuellen Bedürfnisse adaptieren lassen. Das offene Ecosystem PLCnext Technology erlaubt hier den Zugriff auf den PLCnext Store. Dabei handelt es sich um einen digitalen Marktplatz, auf dem fertig ausprogrammierte Softwarebausteine oder ganze -lösungen für die industrielle Automatisierungstechnik erhältlich sind. Diese Softwareapplikationen (Apps) lassen sich schnell und einfach auf die Steuerung laden. Auf diese Weise können auch Anwender, die über keine umfassenden Programmierkenntnisse verfügen, ihre Applikation 01 Standardisierte Visualisierungen: Die ausgearbeitete und bewährte Oberfläche sorgt für eine schnelle und intuitive Bedienung 02 Cloud on Board: Durch ein optionales IoT-Gateway lassen sich neben der Proficloud von Phoenix Contact auch weitere Cloud Services nutzen 03 PLCnext Store: ein industrieller Marktplatz für Apps und Funktionsbausteine eigenständig ausbauen. Die Apps und Funktionsbausteine sind zudem individualisierbar. Dazu stehen neben der klassischen Programmierung in IEC 61131 moderne Hochsprachen wie C++ oder C# zur Verfügung. Die Schaltschranklösung ist grundsätzlich in sämtlichen Branchen mit Fertigungs- und Fördertechnikanlagen verwendbar, in denen ein dezentrales Automatisierungssystem zur Steuerung, Diagnose und Überwachung benötigt wird. Aufgrund der offenen Bauweise eignet sich das Smart Production Cabinet insbesondere für die Automobilindustrie, den Maschinen- und Anlagenbau, die Logistik sowie ähnliche Produktionsprozesse. Als typische Applikationen seien Stanz-, Biege-, Schweiß- oder ähnliche Montage- und Fertigungsmaschinen genannt. Darüber hinaus können logistische Einheiten wie Elektrohängebahnen, Förderbänder, Rollenbahnen und Kleinlager mit der Schaltschranklösung betrieben werden. Bilder: Phoenix Contact www.phoenixcontact.de 03 www.derbetriebsleiter.de Der Betriebsleiter 11-12/2020 11

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