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Steuern & Vernetzen

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Gut vorbereitet ist halb getan

Text: Peter Berger & Günter Stöckel, Siemens FotoS: Erikona, Siemens
Gilt es, Steuerung, Visualisierung und Datenverarbeitung zeitgemäß zu kombinieren, empfiehlt sich der Einsatz PC-basierter Systeme. Einschaltfertig vorkonfigurierte Lösungen bieten in vielen Fällen einen unkomplizierten und wirtschaftlichen Einstieg.

Auch in der Automatisierung können einschaltfertige Systeme aus Hard- und Software viel Arbeit sparen, vor allem für Serienmaschinenbauer. Deshalb richtet Siemens die skalierbaren Nano IPCs an einfache Steuerungs- und Visualisierungsaufgaben, zum Beispiel bei Schweiß- oder Schraubautomaten.

Gemeinsame Plattform

Ganz gleich, ob Box oder Panel - die neuen Nano IPCs sind lüfterlos und entsprechend wartungsfrei. Eine gemeinsame Hardware-Basis ermöglicht die gleichen Treiber, Software und Teststrategien. Zur schnellen Datenübermittlung sind zwei Gigabit-Ethernet-Schnittstellen vorhanden. Alternativ ist über diese Schnittstellen auch der Betrieb von Echtzeit-Profinet möglich. Abhängig vom Speicherbedarf lassen sich die neuen IPCs mit CompactFlash-Karten bis 16 GB ausgestattet werden. Für die schnelle Verarbeitung von speicherintensiven Anwendungen sind optional Solid State Drives mit 50 oder 80 GB erhältlich.Die kompakte Box-Ausführung Simatic IPC227D ist für den platzsparenden Einbau im Schaltschrank konzipiert: Der Anwender kann hier zwischen Hutschienen-, Wand-, Buch- und Seitenmontage wählen. Zur Anpassung an die Zielapplikation können die Schnittstellen flexibel konfiguriert werden. Der Anschluss externer Bedien- und Anzeigegeräte erfolgt über DVI-D oder USB. Optionale Varianten bieten zusätzlich drei serielle RS232-Schnittstellen oder alternativ je vier digitale 24V-Ein- und -Ausgänge. Auch zur Integration einer PCIe-Erweiterungskarte steht eine passende Variante zur Verfügung. Gerade bei kompakten Maschinen bietet sich die Kombination aus Rechner und Anzeigeeinheit in Form des Nanopanel PC Simatic IPC277D als integrierte Lösung an. Es stehen Display-Diagonalen von 7, 9, 12, 15 und 19 Zoll mit Touch-Bedienung zur Auswahl. Allen Ausführungen gemein ist die hohe Helligkeit von rund 400 cd/m2 und die weite Ablesewinkel bis 170°. Durch die dimmbare LED-Hintergrundbeleuchtung lässt sich der Strombedarf an den Betriebszustand anpassen. Steht wenig Einbauplatz zur Verfügung, können die Nanopanel PCs auch hochkant betrieben werden. Mit ihren Aluminium-Druckgussgehäusen verfügen die Frontseiten über eine hohe Robustheit.Siemens bietet für die Nano-Baureihe vorinstallierte und vorkonfigurierte Software-Pakete. Es stehen der Software-Controller Simatic WinAC sowie die Visualisierungs-Software WinCC RT Advanced und deren Kombinationen zur Verfügung. Programmierung und Projektierung erfolgen über die durchgängige Engineering-Umgebung von TIA Portal. Der Software-Controller wird mit Step7 programmiert. Mit WinAC F, dem ersten vom Tüv zertifizierten fehlersicheren Software-Controller, lassen sich auch Safety-Anwendungen realisieren. Bereits erstellte S7-Programme können einfach übernommen werden. Der Software-Controller steuert die dezentrale Peripherie über die Standard-Ethernet-Schnittstellen via Profinet. Über Systemfunktionen können auch nicht-zyklische Daten dauerhaft gespeichert und abgerufen werden.

Visualisieren und bedienen

Auch bei der Visualisierung setzt Siemens mit WinCC Advanced auf den Simatic-Standard. Industriegerechte HMI-Funktionen gehören zur Grundausstattung des Systems:

  • Vollgrafische Visualisierung inklusive dynamischer Grafiken, Balkenanzeigen und Zeigerinstrumenten

  • Bedienung über eine individuell gestaltbare Oberfläche

  • Melden und Quittieren von Ereignissen

  • Archivieren von Messwerten und Meldungen

  • Protokollieren von Prozess- und Archivdaten sowie

  • Verwaltung von Benutzern und Zugriffsberechtigungen

Bei Netzausfall oder Not-Aus dürfen wichtige Prozessdaten nicht verloren gehen. Um den Betrieb schnell und ohne Datenverlust wieder aufnehmen zu können, sind Remanenzlösungen in die Nano-IPCs integriert. Die Steuerungs-Software kann bei Spannungsabfall 128 kB im optionalen Remanenzspeicher sichern. Die Visualisierungs-Software speichert die HMI-Meldungen in einem remanenten Meldepuffer. Dieser Ringpuffer umfasst maximal 1000 Meldungen und liegt auf einer zusätzlichen Partition des Flash-Speichers.

Schnelle Inbetriebnahme

Wird ein Nano-IPC nach der Auslieferung erstmals eingeschaltet, richtet er sich selbstständig ein und konfiguriert die Software. Letzteres bedeutet, dass die Software-Komponenten als HMI-Station und/oder Controller eingerichtet werden und über die verfügbaren Hardware-Schnittstellen sofort einsatzbereit sind. Anschließend werden die über das Engineering-System erstellten Programme und Projekte geladen. Ergänzende Tools, etwa zur Messwerterfassung oder Datenverarbeitung, können dann installiert und eingerichtet werden. Es ist ratsam, mit einem Image-Tool den Inhalt der Massenspeicher zu sichern. Hierzu bietet Siemens die Backup-Software Simatic IPC Image & Partition Creator sowie einen passenden 8GB-USB-Stick, den Simatic IPC USB Service-Flash-Drive, auf dem unter anderem das Imaging-Programm vorinstalliert ist. Im Falle eines nicht behebbaren Systemfehlers steht dann das Image samt Software zum erneuten Aufspielen zur Verfügung.Auch für die Sicherheit im Betrieb gibt es passende Embedded-Tools, zum Beispiel der Enhanced Write Filter, der eine gesamte Massenspeicherpartition schreibschützt. Im Falle einer ungewollten Änderung der Installation reicht ein Neustart, um den ursprünglichen Zustand wieder herzustellen. Ebenso verhindert der Filter bei Spannungsausfall oder hartem Ausschalten eine Beschädigung des Betriebssystems. Um Störungen zu vermeiden, liefert die Diagnose-Software DiagBase wichtige Hinweise und überwacht beispielsweise die Prozessortemperatur und vorhandene Massenspeicher. Für die zentrale Diagnose aller Simatic-IPCs im Netzwerk kann das Tool Simatic IPC DiagMonitor eingesetzt werden. Auch WinAC(F) und WinCC liefern über eigene Routinen Warn- und Fehlermeldungen, zum Beispiel zum Software-Controller oder zu einzelnen projektierten VariablenDie IPC-Diagnosedaten können auch direkt in die HMI-Applikation integriert werden.

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