28.10.2019

Wago stellt neues I/O-System Advanced vor

"Wir werden den Markt prägen"

Pünktlich zur diesjährigen SPS in Nürnberg stellt Wago das neue I/O-System Advanced vor. Es ist kompatibel zum weit verbreiteten I/O-System 750, ermöglicht in Sachen Leistung aber ganz neue Dimensionen. Zwei zentrale Aspekte, wie Wago-Innovationschef Dr. Thomas Holm und Produktmanager Jürgen Gorka betonen. Im Gespräch mit dem SPS-MAGAZIN erklären sie die strategische Ausrichtung, die Eigenschaften des neuen Systems und die daraus resultierenden Möglichkeiten für den Anwender.


Bild: WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG

Für die Messe in Nürnberg hat Wago verschiedene Automatisierungsneuheiten angekündigt. Unter anderem das neue I/O-System Advanced. Was genau verbirgt sich hinter diesem verheißungsvollen Namen?

Jürgen Gorka: Wir präsentieren das neue System in Nürnberg als konsequente Weiterentwicklung unserer I/O-Familie 750. Der Aufbau mit einer Kopfstation und angebundenen I/O-Modulen ist bei beiden Systemen sehr ähnlich. Eine zentrale Rolle nimmt aber das Gateway ein, das beide Produktfamilien nahtlos verbindet. Durch diese Integration ist es beim neuen Advanced-System vom Start weg möglich auch auf die breite und etablierte I/O-Funktionalität der 750er-Serie zuzugreifen.

Das neue System ist also nicht als Ablöse der Modellreihe 750 konzipiert?

Gorka: Nein, ausdrücklich nicht. Das 750er-System bleibt im Markt bestehen und wird kontinuierlich weiterentwickelt. Schließlich ist es in vielen Industriesegmenten heute das System der Wahl.

Thomas Holm: Das neue I/O-System Advanced stellt hingegen eine zielgerichtete Ergänzung unseres Automatisierungsportfolios für den Maschinen- und Anlagenbau dar. Zwar findet das 750er-System dort durchaus auch Anwendung, es hat aber - gerade in Sachen Geschwindigkeit - seine Grenzen. Die lösen wir mit dem neuen Advanced-System jetzt komplett auf.

Gorka: Maschinenbauer können natürlich bereits bestehende I/O-Applikationen um Teile des neuen Systems ergänzen und damit auf sich ändernde Anforderungen im Markt reagieren.

Welche sind das?

Gorka: Im Maschinen- und Anlagenbau sind das vor allem die steigenden Performance-Ansprüche. Diesen lässt sich auf Dauer nur mit neuer Systemtechnik zukunftsgerecht begegnen. Dazu gehört auch, alle modernen aber auch die noch kommenden Kommunikationsstandards und Protokolle zu unterstützen. Diesen Schritt ist Wago mit dem neuen I/O-System Advanced jetzt quasi als Vorreiter gegangen.

Holm: Wenn man beobachtet, wie sich das Thema TSN entwickelt und welches Potenzial es für die Industrie mitbringt, dann muss man als Automatisierungsanbieter auch Hardware bereit halten, mit der der Anwender die neuen Mechanismen und Möglichkeiten nutzen kann. Das war der Ausschlag für das neue I/O-System.

Ist das nicht zu weit vorausgedacht? TSN ist schließlich noch nicht einmal fertig spezifiziert.

Gorka: Nein, denn wir verlassen ja unseren bisherigen Weg nicht, sondern unterstützen auch weiterhin die bestehenden Feldbusse bzw. Industrial-Ethernet-Standards. Ergänzend stellen wir mit dem I/O-System Advanced die Weichen aber so, dass wir auch kommende Protokolle oder Architekturen und damit neue Bedürfnisse in Sachen Kommunikation und Steuerung bestmöglich abdecken.

Holm: Aus der technologischen Perspektive passt das neue System wunderbar zu den Eigenschaften von TSN und es ist in dieser Hinsicht sicherlich das beste System auf dem Markt. Das beweisen wir auf der SPS in Nürnberg mit einem auf TSN basierenden Demonstrator, der verschiedene Funktionen hochsynchron über das neue I/O-System steuert. Und weil sich das Potenzial von TSN für den Maschinenbau immer deutlicher abzeichnet, kommt die Vorstellung des I/O-Systems Advanced genau zum richtigen Zeitpunkt.

Welche technischen Voraussetzungen muss das neue System dafür mitbringen?

Holm: Beim System Advanced synchronisieren sich die I/Os direkt - also quasi ohne Latenz und Jitter - mit der Kopfstation. Diese Eigenschaft macht das System ausgesprochen zukunftsträchtig, sie steht aber nicht im Gegensatz zu den Mechanismen von Protokollen wie Ethercat oder Profinet IRT. Denn der Rückwandbus wurde so ausgelegt, dass er unabhängig vom Kommunikationsstandard alle Features und seine Performance bis in die I/Os behält. Alle Daten werden im jeweils richtigen Takt durchgereicht.

Welche Anwendungsbeispiele gibt es, die eine solche Performance benötigen?

Gorka: Letztendlich passt das System Advanced immer dort, wo es besonders hohe Geschwindigkeiten und hohe Wiederholgenauigkeiten gefragt sind. Darunter fallen z.B. viele Montage- oder Pick&Place-Applikationen.

Holm: Vor allem in den diskreten Prozessen der Stückgutfertigung gibt es den entsprechenden Bedarf und hier kann sich Wago mit dem neuen System ausgezeichnet positionieren.

Auf welche Art der Kommunikation setzt Wago denn innerhalb des Advanced-Systems?

Gorka: Hier handelt es sich um einen eigenentwickelten Bus, der die Prozess- und Diagnosedaten von der Kopfstation in die einzelnen I/O-Module und zurück transportiert. Die Kommunikation wird dabei in der jeweiligen Kopfstation an die Steuerung und deren Funktionen angepasst. Die I/O-Module bekommen gar nicht mit, über welches Protokoll der Controller angebunden ist. So lassen sich mit dem Advanced-System Zykluszeiten von deutlich unter 100µs erreichen - das zeigen wir auch auf der Messe in Nürnberg.

Welche Komponenten umfasst das neue System?

Gorka: Im ersten Schritt bieten wir bei Advanced eine programmierbare Kopfstation auf Basis unserer PFC200-Controller an, die speziell für das neue System ausgelegt wurde. Alternativ steht auch eine Ethercat-Kopfstation zur Verfügung. Ersterer ist wie gewohnt mit unserer Entwicklungsumgebung e!Cockpit programmierbar. Das heißt der Anwender kann im Engineering eins zu eins von den bewährten PFC-Controllern auf das neue System umsteigen - samt der bestehenden Entwicklungs-Tools, Applikationen und Bausteinbibliotheken. Er kann also einfach in seiner gewohnten Umgebung weiterarbeiten.

Die I/O-Systeme Advanced und 750 sind also nicht nur hardware- sondern auch softwarekompatibel?

Holm: Richtig. Das war eine Grundvoraussetzung bei der Entwicklung. Statt zwei voneinander getrennter Welten, sind die beiden Produktfamilien wie gesagt als Ergänzung zu verstehen. Wago kombiniert dadurch eine neue Dimension der Performance mit der unglaublichen Vielfalt des Systems 750.

Kann der Anwender auch bei der Programmiersprache frei wählen?

Holm: Innerhalb der e!Cockpit-Umgebung ist der Anwender auf die IEC61131 beschränkt. Die Linux-Basis der programmierbaren Controller eröffnet aber abseits davon viele Möglichkeiten - beim Advanced- genauso wiebeim 750er-System.

Das Thema Offenheit hat sich Wago also auch für das neue System auf die Fahne geschrieben.

Holm: Ja. Bei anderen Lösungen auf dem Markt ist man sehr stark an den Hersteller gebunden und von dessen Entwicklungszyklen abhängig. Bei unserem Linux-basierten Ansatz ist das ganz anders. Hier steht nicht nur eine offene Technologie dahinter, sondern auch eine riesige Entwickler-Community. Das erlaubt es, ausgesprochen schnell mit neuen Features auf die sich wandelnden Anforderungen des Marktes zu reagieren - bei Bedarf kundenindividuell passend für die jeweilige Aufgabe. Viele Automatisieurngsanbieter behaupten, heute bereits alle zukünftigen Einsatzszenarien zu kennen. Hier ist Wago anderer Meinung: Das Lösungspotenzial unserer Controller geht über aktuell genutzte Funktionen weit hinaus. Deswegen bieten wir ein System an, das selbst im Einsatz beim Kunden noch alle Freiheiten zur Adaption oder Veränderung erlaubt.

Wie ist das neue System aus

elektromechanischer Sicht gestaltet?

Holm: In der Anschlusstechnik hat Wago seit jeher große Kompetenz und einen entsprechend hohen Anspruch an die eigenen Produkte. So sind auf elektromechanische Ebene in Summe viele Verbesserungen in das neue System geflossen.

Gorka: Wir haben einiges verbessert, aber auch Bewährtes aus dem 750er-System übernommen. So ist z.B. der stabile Mechanismus für die Verbindung der I/O-Module sehr ähnlich geblieben. Der Anwender erhält dadurch robuste I/O-Knoten, die selbst außergewöhnlich harten Umgebungsfaktoren standhalten - etwa im Offshore- oder Marineeinsatz. Anders als bei der Cage-Clamp-Technik der 750er-I/O-Familie setzen wir beim Advanced-System auf Direktstecktechnik mit Drückern. Sie macht die Verdrahtung der Applikation noch einfacher und schließt viele Fehlerquellen von vornherein aus. Neu ist auch der mehrteilige Aufbau der I/O-Module, die der Anwender dadurch unabhängig von der Anschlussebene vorkonfektionieren kann.

Sind das konkrete Anforderungen aus dem Markt gewesen oder denkt Wago hier auch noch voraus?

Gorka: Sowohl als auch. Natürlich gehen die Ansprüche der Kunden von Haus aus in Richtung einfacher und sicherer Verdrahtung. Aber gerade mit Blick auf den Fachkräftemangel müssen Applikationen zukünftig auch von weniger qualifizierten Mitarbeitern realisiert werden. Auch dieser Situation stellen wir uns mit den elektromechanischen Eigenschaften des Advanced-Systems. Mit dessen Direktstecktechnik ist die Qualität der Verbindung überhaupt nicht mehr von der Person abhängig, die den I/O-Knoten zusammensetzt.

Ist das neue System bei Wago in

Eigenregie entstanden oder haben Sie sich dafür Partner an Bord geholt?

Holm: Man sollte sich in der heutigen Zeit, in der alles schnelllebiger wird, natürlich stets die Frage stellen, ob Partnerschaften Sinn machen. Aber im Fall des neuen I/O-Systems lautete die Antwort ganz klar nein. Denn wenn man eine Lösung so zukunftsfähig ausrichten will wie in diesem Fall, dann muss man die Kernkompetenz und das Know-how komplett in der eigenen Hand behalten. Das Advanced-System wird damit - von der Verbindungstechnik bis zur Kommunikation - zu einem zentralen Gen der Wago-DNA, mit dem wir den Markt prägen werden. So wie wir es auch bei der Einführung der Serie 750 getan haben. Es ist also nichts neues für Wago, die Latte bei den I/O-Systemen ganz oben anzusetzen.

Wann soll das neue System verfügbar sein und wie sieht die weitere Roadmap aus?

Gorka: Es gibt hier keine fest gemauerte Roadmap für das nächste Jahrzehnt. Denn durch den Einzug der neuen Technologien, lässt sich ja noch gar nicht absehen, welche Standards und Features in Zukunft am meisten gefragt sein werden. Die erste Ausbaustufe des Advanced-Systems kommt aber noch im ersten Quartal 2020 auf den Markt. Sie umfasst zwei Kopfstationen und etwa zehn Funktionsmodule, die dort ansetzen, wo das 750er-System an seine Grenzen stößt. Über die Zeit werden wir die Advanced-Familie dann um weitere Funktionsmodule, aber auch um neue Kopfstationen erweitern.

Welche weiteren Kopfstationen sind geplant?

Gorka: Natürlich decken wir erst einmal die heute maßgeblichen Standards ab. Das I/O-System Advanced wird also sicherlich um Profinet- und Ethernet/IP-Controller ergänzt. Was dann folgt, hängt ein Stück weit von den Wünschen unserer Kunden ab. Wir richten uns ja absichtlich sehr früh an den Markt: So können wir die Roadmap für das neue I/O-System im Schulterschluss mit den Anwendern ganz flexibel gestalten.

Holm: In dieser Hinsicht positioniert sich Wago nicht nur als Lieferant, sondern vielmehr als Partner für den Maschinenbau, um das für die Zukunft passende Steuerungs- und Kommunikationsportfolio zu entwickeln. Die Offenheit des I/O-Systems Advanced bezieht sich dadurch nicht nur auf die reine Technik, sondern komplett auf die dahinterstehende Philosophie: Unsere Kunden müssen sich nur noch Gedanken über den benötigten Bus machen und nicht, wer ihnen die Lösung dafür liefert.

I/O-System für den modernen Maschinen- und Anlagenbau

Wago adressiert mit dem I/O-System Advanced alle Anforderungen an ein zukunftssicheres Automatisierungssystem. Es bietet durch das Gateway zum verbreiteten I/O-System der Serie 750 eine breite Funktionalität, kombiniert mit einer Fehler vermeidenden Mechanik und außergewöhnlicher Performance. Daraus resultieren kurze Reaktionszeiten, eine hohe Synchronität der Signalübertragung und die Möglichkeit, schnelle Ethernet-Feldbusse wie Profinet, Ethercat und Ethernet/IP zu nutzen. Darüber hinaus ist das I/O-System Advanced schon heute in Richtung Ethernet TSN positioniert. Controller-seitig bietet Wago auch hier eine Lösung auf PFC200-Basis. Sie bildet durch das Linux-Betriebssystem und Docker-Virtualisierung die Brücke zur IT und aufgrund IEC61131-Laufzeitsystem auch zur Automatisierung. Die Steurerungsfunktionen und die auf Codesys basierende Programmierung mit der Engineering-Software e!Cockpit können mit dem neuen I/O-System weiter genutzt werden.

TSN-Demonstrator auf der SPS 2019

Während TSN dafür sorgt, dass alle Teilnehmer eines TSN-Netzwerks zeitsynchronisiert sind und Daten rechtzeitig dort ankommen, wo sie gebraucht werden, enthält OPC UA die Information, was diese Daten bedeuten. Aktuell arbeiteten viele Unternehmen daran, beide sinnvoll miteinander und mit weiteren Technologien, unter anderem für die Konfiguration von OPC UA, zu kombinieren. Die Protagonisten kommen dabei gut voran: Wago hat bereits einen technisch wertvollen Technologiedemonstrator entwickelt, der auf dem Wago Controller PFC200 basiert. Der Demonstrator soll dazu dienen, weiteres Know-how zu TSN aufzubauen und für Akzeptanz der neuen Kommunikationstechnologie zu sorgen. Auf der SPS - Smart Production Solutions, die vom 26.-28. November in Nürnberg stattfindet, wird Wago den Demonstrator auf seinem Stand 130/230/330 in Halle 7 vorstellen.

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