Industrial Ethernet im Maschinenbau

Hirschmann. Simply a good Connection. Hirschmann Industrial Ethernet im Maschinenbau Hirschmann Industrial Ethernet im Maschinenbau White Paper - Rev. 1.2 Inhalt Hirschmann Industrial Ethernet im Maschinenbau 1 Einleitung 3 2 Branchen im Maschinenbau 4 3 Industrial Ethernet Anwendungen im Maschinenbau 5 3.1 Anwendungsfelder 5 3.2 Aktuelle Industrial Ethernet Anwendungen im Maschinenbau 5 3.2.1 Vernetzen von Einzelmaschinen bzw. Maschinenmodulen 5 3.2.2 Vernetzen innerhalb einer Maschine 7 4 Die Zukunft von Industrial Ethernet im Maschinenbau 8 5 Fazit 10 6 Topologien / Hirschmann Kommunikationskompetenz 11 7 Produkte 13 Hirschmann Industrial Ethernet im Maschinenbau – White Paper Rev. 1.2 Quellen: Hirschmann Automation and Control GmbH, CAT, IKB Report, VDMA 2 / 13 Hirschmann Industrial Ethernet im Maschinenbau 1 Einleitung Der Maschinenbau zählt seit Jahrzehnten zu den weltweit bedeutendsten Wirtschaftssektoren mit hohem Wachstumstempo. Die Branche zeichnet sich durch eine ausgeprägte Innovationskraft aus und die von ihr ausgehenden technologischen Impulse beeinflussen viele andere Industriezweige. Bild Maschinenbau-1: Maschinen ausfuhr der wichtigsten Lieferländer 2002 Der Maschinenbau steht in den nächsten Jahren vor wichtigen technischen Herausforderungen wie: Verstärkter Trend zu einer Software basierten Wertschöpfung. Zunehmende Nachfrage nach Spezialmaschinen, die individuell auf Kundenbedürfnisse zugeschnitten sind. Wachsende Bedeutung von Teleservice, Fernwartung sowie anderen technologisch orientierten Dienstleistungen im Zuge fortschreitender Globalisierung. Um diesen Herausforderungen Rechnung zu tragen gibt es im Bereich der Automatisierungstechnik zum Thema Ethernet im Maschinenbau eine Reihe von Weiterentwicklungen. Als Stichworte sind hier mobile Kommunikation, PC-basierte Steuerungen, dezentrale Steuerungstechnik, modularer Maschinenbau, Hirschmann Industrial Ethernet im Maschinenbau – White Paper Rev. 1.2 Quellen: Hirschmann Automation and Control GmbH, CAT, IKB Report, VDMA 3 / 13 intelligente Sensoren und Bildverarbeitung, Flexibilität durch Softwareeinsatz sowie neue Formen und Möglichkeiten der Mensch-Maschine-Interaktion zu nennen. Ethernet ist heute die am meisten verbreitete Kommunikationstechnologie bei EDV-Systemen. In dieser sogenannten Büroumgebung hat sich Ethernet als Standard durchgesetzt. Dabei bietet Ethernet die Möglichkeit verschiedenste Übertragungsmedien wie Kupfer, Glasfaser oder auch Wireless zu verwenden. Die Datenübertragungsraten reichen von 10 Mbit/s und 100 Mbit/s über 1 Gigabit/s bis zu 10 Gigabit/s. Die Ethernet-Technologie gewinnt in der industriellen Automatisierung immer mehr an Bedeutung. Neben den Vorteilen einer standardisierten Kommunikationssprache ergibt sich ebenso eine nahtlose Infrastruktur, die vom Büro zur Maschine bzw. bis zum Sensor reicht. Somit stehen Prozeß- und Fertigungsdaten nicht nur auf Feldebene, sondern auch in übergeordneten EDV-Systemen zur Verfügung. Einen weiteren wesentlichen Einflußfaktor stellen die Betriebsmittelvorschriften der Automobilindustrie dar. Dies gilt vor allem für die Bereiche Robotik & Automation, Fördertechnik und Werkzeugmaschinenbau. Im Maschinenbau wird Ethernet von der Leitebene über die Steuerungsebene bis zur Prozeßebene vordringen, wobei in naher Zukunft auch zeitkritische Anwendungen durch echtzeitfähige Ethernet- Systeme lösbar werden. 2 Branchen im Maschinenbau Im Maschinenbau gibt es weltweit eine große Anzahl verschiedener Fachzweige und Branchen. Aufgrund des hohen Volumens, des hohen Automatisierungsgrades und des Wachstums, wurden folgende Branchen als potentiell interessante Branchen für Hirschmann Industrial Ethernet identifiziert: Verpackungsmaschinen Druck- und Papiermaschinen Maschinen für die Nahrungsmittelindustrie Fördertechnik Robotik & Automation Werkzeugmaschinen Gummi- und Kunststoffmaschinen Textilmaschinen Hirschmann Industrial Ethernet im Maschinenbau – White Paper Rev. 1.2 Quellen: Hirschmann Automation and Control GmbH, CAT, IKB Report, VDMA 4 / 13 3 Industrial Ethernet Anwendungen im Maschinenbau 3.1 Anwendungsfelder Typische Anwendungsfelder für Industrial Ethernet Produkte sind: Betriebsdatenerfassung Fernwartung Bedienen, Beobachten, Programmieren Zu den Themen Profinet, Security, Echtzeit und Wireless gibt es in weitere White Paper von Hirschmann. 3.2 Aktuelle Industrial Ethernet Anwendungen im Maschinenbau 3.2.1 Vernetzen von Einzelmaschinen bzw. Maschinenmodulen Diese Anwendung zeigt die Verbindung von gleichen oder verschiedenen Einzelmaschinen bzw. Maschinenmodulen. Ein Beispiel hierfür ist die Vernetzung von mehreren Maschinen zum Abfüllen von Nahrungsmitteln in Schlauchbeutel. Anschließend werden die gefüllten Beutel einem Kartonierer zugeführt und dort in Kartons verpackt. 3.2.1.1 Direkte Anbindung der Steuerungsebene an die Leitebene Ohne Industrial Ethernet Mit Industrial Ethernet Leit- Ebene Steuerungs- Ebene Bild Maschinenbau-2: Unterschied Anbindung ohne / mit Industrial Ethernet Hirschmann Industrial Ethernet im Maschinenbau – White Paper Rev. 1.2 Quellen: Hirschmann Automation and Control GmbH, CAT, IKB Report, VDMA 5 / 13 Mit Hilfe von Industrial Ethernet können Produktionsmaschinen nun direkt mit der Leitebene verbunden werden. Vor Industrial Ethernet bzw. ohne die Vernetzung zwischen Produktionsmaschine und Leitebene musste der Maschinenbediener die Anzahl der zu produzierenden Teile mit Hilfe von Bedienkonsolen manuell an der Maschine eingeben. Die verarbeiteten Aufträge meldete der Maschinenbediener mittels einer PC-Bedienstation an die Leitebene. Durch die direkte Verbindung der Maschine mit der Leitebene können z.B. die Kosten für den PC zur Leitebene eingespart werden. Mit Industrial Ethernet lassen sich nicht nur Investitionskosten senken, es ergeben sich weitere Optimierungsmöglichkeiten für den Produktionsbetrieb. Parameter und Werte, die manuell vorgegeben werden mussten, können nun über das Ethernet-Netzwerk online in die Maschinensteuerung übertragen werden, wodurch die Umrüstzeiten erheblich verkürzt werden. Die Online-Übertragung der aktuellen Produktionsdaten an die Leitebene ermöglicht außerdem ein optimales Steuern der Produktion. Die Maschinenbediener müssen weniger Daten manuell von und zur Steuerung übertragen, was für den Endkunden eine Reduzierung von Fehlerquellen bedeutet. Dies führt zu einer Qualitätsverbesserung. Die Möglichkeit, sämtliche Produktionsmaschinen vom Leitstand aus zu überwachen, vermeidet unnötige Stillstandszeiten und verbessert die Produktionsleistung. 3.2.1.2 Ferndiagnose Bild Maschinenbau-3: Ferndiagnose Der Einsatz von Industrial Ethernet vereinfacht die Ferndiagnose von Maschinen. Neue CNC- und SPS- Steuerungen verfügen bereits über einen Ethernet-Anschluss. Dadurch werden Kosten für die Anbindung Hirschmann Industrial Ethernet im Maschinenbau – White Paper Rev. 1.2 Quellen: Hirschmann Automation and Control GmbH, CAT, IKB Report, VDMA 6 / 13 durch Feldbus-Gateways eingespart. Während früher jede Maschine bei Bedarf separat mit einer Telefonverbindung versorgt werden musste, ist jetzt die Ferndiagnose sämtlicher Maschinen im Netz möglich. Dies gilt im übrigen nicht nur für Steuerungen, sondern für alle Teilnehmer im Netz, die über einen Ethernet-Anschluss verfügen. 3.2.1.3 Bedienen, Beobachten und Programmieren Maschine 1 Maschine 2 Maschine 3 Maschine 4 Bild Maschinenbau-4: Bedienung von verschiedenen Orten im Netzwerk Die Vernetzung mehrerer Maschinen per Ethernet ermöglicht das Bedienen, Beobachten und Programmieren einzelner Maschinen von verschiedenen Orten im Netzwerk. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich dabei um einen PC-Leitstand im Meisterbüro oder um ein Touchbedienpanel direkt an einer Maschine handelt. Die Inbetriebnahmezeiten werden verkürzt und die Fehlersuche wird vereinfacht. Immer öfter müssen einzelne Maschinen verschiedener Hersteller zu einer Fertigungsstrasse verbunden werden. Hier liegt eine der wesentlichen Stärken von Ethernet, da die Schnittstellen unterschiedlicher Feldbusse entfallen. Dies führt ebenfalls zu einer erheblichen Kostenersparnis. 3.2.2 Vernetzen innerhalb einer Maschine Werden in einer Maschine mehrere Steuerungen eingesetzt können bereits heute in vielen Fällen SPS und Bedienstationen mit Industrial Ethernet vernetzt werden. Da bei der Vernetzung in der Maschine und der Vernetzung mit der Leitebene nur noch ein Kommunikationssystem, Industrial Ethernet, eingesetzt wird, kommen weniger unterschiedliche Kommunikationsgeräte zum Einsatz. Das bedeutet, dass sich die Lieferantenzahl reduziert und der damit verbundene Trainingsaufwand sinkt. Die Bedienung und Hirschmann Industrial Ethernet im Maschinenbau – White Paper Rev. 1.