Zu Beginn ordnet Eric Irabor die Bedeutung offener Netzwerke im Kontext der Automatisierungspyramide ein: „Die Automatisierungspyramide ist ein anschauliches Tool, das in mehrere Hierarchieebenen gegliedert ist. Alle diese Ebenen haben verschiedene Anforderungen an die Netzwerktechnik und an die Kommunikation. Man kann dort horizontal, aber auch vertikal kommunizieren.“ Traditionell gliedert sie sich in fünf Ebenen: Feldebene, Steuerungsebene, Prozessleitebene (Scada), Betriebsleitebene (MES) und Unternehmensebene (ERP). Die Feldebene, auf der sich Sensoren und Aktoren befinden, erfordert Echtzeit- und deterministische Datenübertragung sowie hohe Robustheit. Dabei kommunizieren die Servo-Systeme als Aktoren hier alle untereinander. Die Steuerungsebene dient der Auswertung von Sensordaten und der Weitergabe von Steuerbefehlen an die Aktoren. Die Prozessleitebene visualisiert und steuert die Prozesse, während die Betriebsleitebene die gesamte Produktion vom Rohmaterial bis zum fertigen Produkt überwacht. Schließlich integriert Unternehmensebene alle Geschäftsprozesse standortübergreifend. „Der Trend im Kontext von Industrie 4.0 ist es nun, die Prozesse immer mehr zu vernetzen. Dabei lösen wir uns aus dieser Hierarchie immer weiter heraus, während wir vom Sensor in die Cloud kommunizieren können“, berichtet Eric Irabor. Diese Entwicklung führt zu einer höheren Flexibilität und Effizienz in der Produktion.
Vorteile offener Netzwerkanbindungen
Die Vorteile offener und standardisierter Netzwerkanbindungen, die branchen- und marktübergreifend eingesetzt werden können, liegen auf der Hand. Sie ermöglichen die horizontale und vertikale Integration unterschiedlichster Maschinen, Systeme und Peripherie. Dies schafft eine durchgängige Datenverfügbarkeit über alle Ebenen hinweg, vom Sensor bis zur Cloud, und erleichtert datengetriebene Optimierungen in der Produktion. Durch standardisierte Feldbus-Protokolle und -Profile können Servo-Systeme auf Feldebene deutlich einfacher in Betrieb genommen werden. Aktuell kommen Feldbus-Profile wie CiA 402 zum Einsatz, künftig wird auch OPC UA FX eine wichtige Rolle spielen. Die direkte Integration dieser Kommunikationsprotokolle in den Servo-Regler macht den Einsatz zusätzlicher Gateways überflüssig. Dies führt zu Kosteneinsparungen, einer vereinfachten Inbetriebnahme und einem reduzierten Wartungsaufwand. Gleichzeitig ermöglicht diese Standardisierung Maschinenbauern, den Hersteller mit minimalem Aufwand zu wechseln und ihr vorhandenes Knowhow effizient zu übertragen.
OPC UA und OPC UA FX: Zukunft der Vernetzung
Ein wichtiger Schritt in Richtung offene Kommunikation ist die Nutzung von OPC UA, einem standardisierten Protokoll, das bereits in der IT etabliert ist. „Wenn wir jetzt im Kontext der Antriebstechnik einmal schauen, dann haben wir bereits Controller-to-Controller-Kommunikation, also auf der SPS-Ebene zwischen den Steuerungen eine gewisse Kommunikationsmöglichkeit spezifiziert“, erklärt Irabor. Ein zentraler Treiber dieser Entwicklung ist OPC UA FX (Field Exchange), das speziell für die Echtzeitkommunikation auf der Feldebene entwickelt wurde. „Mit OPC UA FX lässt sich eine einheitliche, herstellerunabhängige Kommunikation realisieren, die Sicherheit, hohe Datenübertragungsraten und Synchronität berücksichtigt“, betont der Produktmanager.
Diese Offenheit bedeutet für Maschinenbauer eine signifikante Erleichterung: Sie können Servoregler mit verschiedenen Steuerungen kombinieren, etwa von Beckhoff, Siemens oder anderen Herstellern. Die Spezifikationen für die Feldebene umfassen Safety, die sichere Datenübertragung, hohe Datenübertragungsrate und Synchronität. „Aktuell arbeiten Unternehmen wie Mitsubishi Electric und Organisationen an der Spezifikation für den Bereich der Antriebstechnik und Feldgeräte, um die Interoperabilität weiter zu verbessern“, betont Eric Irabor.
Schlüsselkomponenten der vernetzten Produktion
Servo-Systeme spielen eine Schlüsselrolle in der vernetzten Produktion, da sie nicht nur präzise und dynamische Bewegungssteuerung ermöglichen, sondern auch als Datensammler und Kommunikationsknoten fungieren können. Die Vernetzung ermöglicht eine tiefgreifende Integration von Servoantrieben in digitale Wertschöpfungsketten. Die Verbindung zu intelligenten Produktionsökosystemen ermöglicht es zudem, KI-basierte Technologien, Cloud-Computing und digitale Zwillinge in den Betrieb zu integrieren. Dies führt zu einer höheren Transparenz und einer umfassenderen Kontrolle der gesamten Wertschöpfungskette.
