Schneller, einfacher und plattformunabhängig: TwinCAT HMI. Nr. 4 November cover. 8 interview. 28 worldwide.

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1 Nr. 4 November cover Schneller, einfacher und plattformunabhängig: TwinCAT HMI 8 interview 28 worldwide Hans Beckhoff im Gespräch mit der Open Automation: Produktionsdaten für noch mehr Produktivität TAR Automation, Deutschland: Prozessoptimierung durch integriertes Condition Monitoring

2 2 contents PC-Control SPS IPC Drives 2015: Alle Highlights der New Automation Technology 20 TwinCAT Scope: Performancesteigerung durch Multicore-Technologie 4 editorial Ramon Barth: Die Evolution des Human Machine Interface 12 cover Schneller, einfacher und plattformunabhängig: TwinCAT HMI 28 TAR Automation, Deutschland: Prozessoptimierung durch integriertes Condition Monitoring 5 news Drittes Asia Pacific Sales Meeting in Südkorea 6 SPS IPC Drives 2015: Alle Highlights der New Automation Technology 8 interview Hans Beckhoff im Gespräch mit der Open Automation: Produktionsdaten für noch mehr Produktivität 16 products Systemintegriertes Energiedaten- Management ergänzt die PC-basierte Steuerung 20 TwinCAT Scope: Performancesteigerung durch Multicore-Technologie 24 worldwide Borrmann, Deutschland: Hochintegrierte Haptik-Prüfautomaten für Bedienelemente im Kraftfahrzeug 32 Beckhoff Schweiz: Übergabe der Geschäftsführung von Gerhard Meier an René Zuberbühler 34 TNO, Niederlande: Highspeed- Fertigungslinie kombiniert 3-D-Drucken und Präzisionsbearbeitung 36 IMS, Niederlande: Flexible Maschinenkonzepte für die Smart Factory 38 LiSEC Maschinenbau, Österreich: TwinCAT für effizienten Maschinenbau und leistungsfähige Glasbearbeitung

3 PC-Control contents 3 24 Borrmann, Deutschland: Hochintegrierte Haptik-Prüfautomaten für Bedienelemente im Kraftfahrzeug 38 LiSEC Maschinenbau, Österreich: TwinCAT für effizienten Maschinenbau und leistungsfähige Glasbearbeitung 50 Thor Heyerdahl, Deutschland: Schaltschrank-PC unter rauen Umgebungsbedingungen 42 MICADO, Österreich: NC-gesteuerte Vakuumsauger für Flugzeug-Leichtbau teile reduzieren Rüstzeit um 70 % 54 ETG Neuigkeiten und Aktivitäten der EtherCAT Technology Group 44 C³ Corporation, USA: Schlüsselfertige Druck- und Etikettierlösung steigert Produktionseffizienz und spart Kosten 56 events Messen und Events KVAL, USA: Flexible und effiziente Türenproduktion auch bei kleinen Losgrößen 50 Thor Heyerdahl, Deutschland: Schaltschrank-PC unter rauen Umgebungsbedingungen E-Magazin: Für ipad und Android. 52 AEC Pole Division, Italien: LED-Leuchten und intelligente Beleuchtungs steuerung senken den Energieverbrauch um durchschnittlich 30 % impressum PC-Control The New Automation Technology Magazine Herausgeber: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG Hülshorstweg Verl/Germany Telefon: +49 (0) info@beckhoff.de Redaktionsleitung: Frank Metzner Projektleitung/Redaktion: Martina Fallmann Redaktion: Gabriele Kerkhoff Stefan Ziegler Telefon: +49 (0) redaktion@pc-control.net Bildnachweis: AEC Pole Division, Italien, S Airbus S.A.S. / P. Pigeyre, Frankreich, S. 42 C³ Corporation, USA, S IMS, Niederlande, S KVAL, USA, S LiSEC, Österreich, S MICADO, Österreich, S. 43 TNO, Niederlande, S Design: Druck: Richter Druck- und Mediencenter, Germany Auflage:

4 4 editorial PC-Control Ramon Barth, Leiter Software-Entwicklung (System, HMI und Echtzeit), Beckhoff Die Evolution des Human Machine Interface Analog zur Natur verläuft die Technologieentwicklung in der Regel evolutionär; dabei beeinflussen Innovationen die Entwicklung in die eine oder andere Richtung. Rückblickend auf knapp 30 Jahre PC-basierte Steuerungstechnik stellt man fest, dass technologische Neuerungen aus der allgemeinen IT-Welt zeitversetzt in der Automatisierungstechnik adaptiert werden, wo sie länger Bestand haben. Bereits im S1000-Automatisierungssystem unter MS-DOS hatte Beckhoff eine Bedienoberflächentechnologie entwickelt, die sich durch die Trennung von Design und Logik auszeichnete. Eine Anweisungssprache steuerte den Bildaufbau. So ähnlich wie HTML heute, nur eben proprietär und mit textbasierter Klötzchengrafik. Mit der Verbreitung von Windows hielten grafische Bedienoberflächen Einzug in die Automatisierungstechnik. Visual Basic war für unsere Software-Entwicklung und unsere Kunden das Mittel der Wahl. Der Einstieg für den Entwickler war einfach und man kam schnell zu vorzeigbaren Ergebnissen. Die erste Demo-Applikation in Verbindung mit TwinCAT auf der Hannover Messe 1998 zeigte schon Service-Videos, Animationen eines Maschinenablaufs und im simulierten Fehlerfall auch einen Schaltplan. Ein entscheidender Nachteil für manche Automatisierer war allerdings, dass man doch die eine oder andere Zeile Programmcode für eine funktionierende Bedienoberfläche schreiben musste. Konfigurieren statt Programmieren! Darauf beruhte von jeher die Berechtigung für den Einsatz eines spezialisierten Visualisierungswerkzeugs in der Automatisierungstechnik. Nur konnte man mit diesen spezialisierten Werkzeugen nicht immer alles so machen, wie man wollte. Man blieb eingeschränkt. Sollte es aber um mehr als das Darstellen von bunten Bildern gehen, kam man nicht um eine Scriptsprache herum. Am besten bot die Scriptsprache auch noch Zugriffsmöglichkeiten auf allgemeine IT-Technologien wie Datenbanken und Netzwerkprotokolle, womit man wieder bei Visual Basic war. Visual Basic wurde als sogenanntes RAD-Werkzeug (Rapid Application Development) abgelöst durch.net-basierte Programmiersprachen. Objektorientierung und Typsicherheit in Verbindung mit immer ausgefeilteren Softwarewerkzeugen erleichterten die Software-Entwicklung und steigerten die Qualität. Bibliotheken mit automatisierungsspezifischen Steuerelementen schufen den Bezug zur Maschinensteuerung. Wahrscheinlich würde die Entwicklung auch noch so weitergehen, gäbe es nicht das Internet. In einem internen Memo mit dem Titel The Internet Tidal Wave vertrat Bill Gates schon 1995 den Standpunkt, dass Microsofts größter Wettbewerb aus dem Internet entstünde. Nun ja, die Welle hat etwas Zeit benötigt, aber Stand heute ist, dass sich aufgrund des Internets und der Verbreitung von mobiler Internetkommunikation web-basierte Technologien etabliert, wenn nicht sogar durchgesetzt haben. Der Zugang zum Internet geschieht in der Mehrzahl nicht mehr über den Windows-PC. Multi-Touch-Displays, bekannt von Smart Phones und Tablets, sind mittlerweile auch bei industriellen Bediengeräten Stand der Technik. Der Webbrowser auf Geräten unterschiedlichster Art wird zur Plattform zum Bedienen und Beobachten. Plattformunabhängigkeit ist eine allseits geforderte Eigenschaft. Es gilt nun, Internettechnologien soweit noch nicht geschehen für die Automatisierungstechnik nutzbar zu machen. TwinCAT HMI ist unsere Antwort auf die Anforderungen der Automatisierungsbranche an eine Bedienoberfläche. Es meistert den Spagat zwischen Einfachheit bei der Erstellung und flexibler Erweiterungsfähigkeit. Die vollständige Nutzung von Web-Technologien nach internationalen Standards versteht sich von selbst. TwinCAT HMI ermöglicht die Erstellung einer Bedienoberfläche gänzlich ohne Programmierung; sie kann aber auch dem erfahrenen Web-Programmierer als Unterstützung dienen, ohne ihn einzuschränken. Ausführungsgeschwindigkeit und Know-how-Schutz von Algorithmen waren weitere Ziele bei der Produktentwicklung von TwinCAT HMI. Effizientes Engineering unter Nutzung aller modernen IT-Infrastrukturen wird durch die Integration in die TwinCAT-Werkzeugkette unterstützt. Auf der SPS IPC Drives 2015 in Nürnberg und in dieser Ausgabe des PC-Control-Magazins wollen wir Ihnen unser HMI näher vorstellen.

5 PC-Control news 5 Drittes Asia Pacific Sales Meeting in Südkorea Vom 2. bis zum 5. September 2015 fand das dritte Beckhoff Asia Pacific Sales Meeting statt. Nach Schanghai im Jahr 2011 und Singapur in 2013 trafen sich die Teilnehmer aus 15 Ländern dieses Jahr in Südkorea. Kai Ristau, Leiter International Sales und Business Development bei Beckhoff, und Key Yoo, Geschäftsführender Gesellschafter des Gastgebers Tri-TEK, betonten, dass die Zusammenarbeit weit über eine Geschäftsbeziehung hinausgehe. Südkorea als Veranstaltungsort zu wählen unterstreiche die Bedeutung aller weltweiten Beckhoff-Distributoren. Zu den Teilnehmern des diesjährigen Meetings gehörten die Beckhoff-Tochterunternehmen aus China, Indien, Japan, Australien, Neuseeland, Singapur, Malaysia, den Vereinigten Arabischen Emiraten und der Türkei. Zum ersten Mal durch einen Country Manager vertreten war auch Indonesien. Des Weiteren waren Vertreter der Distributoren aus dem Gastgeberland Südkorea, Taiwan sowie aus dem Iran anwesend. Referenten aus der deutschen Unternehmenszentrale und Kollegen aus Finnland ergänzten das Meeting. Wie schon in den letzten Jahren wurde das Meeting unter dem Motto One Team One Vision Cooperation für die Intensivierung der länderübergreifenden Zusammenarbeit genutzt. So stellten die Vertreter aller Länder Informationen und Erfolgsgeschichten ihrer Arbeit vor, zu denen jeweils ein reger Austausch stattfand. Die Wichtigkeit der Region Asia-Pacific hob Kai Ristau hervor: Da die Region im Fokus vieler Industrien steht, wächst die Nachfrage nach Automatisierungstechnik überproportional und wird auch in den nächsten Jahren weiter steigen. Das Asia Pacific Sales Meeting findet daher alle zwei Jahre statt, um sich über neue Rahmenbedingungen im Markt auszutauschen, die Kollegen mit aktuellen Informationen up-to-date zu halten und die Zusammenarbeit zu intensivieren. Davon profitieren am Ende auch unsere Kunden, denn mit einem starken Beckhoff-Netzwerk und der engen Zusammenarbeit in der Region gewährleisten wir eine zuverlässige Betreuung und Unterstützung unserer Kunden. Das nächste APSM wird 2017 in Malaysia stattfinden.

6 6 news PC-Control SPS IPC Drives 2015: Alle Highlights der New Automation Technology auf m 2 Vom 24. bis 26. November 2015 präsentiert Beckhoff auf der SPS IPC Drives sein komplettes Produkt- und Systemangebot der PC- und EtherCAT-basierten Steuerungstechnik sowie Neuheiten in allen Technologiebereichen. Als Experte für One Cable Automation zeigt Beckhoff, wie Anwender gleich mehrfach mit intelligenten Einkabellösungen ihre Montage- und Materialkosten deutlich reduzieren können: Nach CP-Link 4 für Control Panel und der One Cable Technology für Servomotoren folgt nun die neue Einkabeltechnologie für die Feldebene. Ein weiteres Highlight ist das in Visual Studio integrierte TwinCAT HMI. Der Ansatz: in wenigen Schritten zur plattformunabhängigen Bedienoberfläche ohne Programmierung. Hinzu kommen neue TwinCAT-Module für Industrie-4.0- und IoT-Projekte sowie das Transportsystem XTS mit neuen Funktionen und Anwendungsmöglichkeiten.

7 PC-Control news 7 One Cable Automation: Reduziert Kosten und Montageaufwand Reduzieren Sie Ihre Montage- und Materialkosten: Erstens mit CP-Link 4 für die Panel-Anbindung im Feld. Zweitens mit der One Cable Technology (OCT), die Power und Feedback in einem Standard-Motorkabel kombiniert. Und drittens mit der neuen Einkabellösung für die Feldebene, die neue Konzepte für die Automatisierung ermöglicht. Erfahren Sie mehr über die Technologie und neue Produktfamilien auf der SPS IPC Drives. Neue Funktionen und Anwendungsmöglichkeiten mit dem XTS Auch 2015 schreibt Beckhoff die Erfolgsgeschichte des extended Transport System fort: mit neuen Funktionen und Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. dem Langstrecken-Transportsystem mit 100 Movern. Die Anwendung mit Many-Core-Steuerung zeigt die flexible Adaption an komplexe Anforderungen und integriert alle verfügbaren Bahnführungen sowie neue Aushubmechanismen. Ein weiteres Exponat demonstriert, dass auch 3-dimensionale Bewegungen im Raum mit nur vier kabellosen Movern realisierbar sind. Diese Anwendung ermöglicht kundenspezifisch angepasste Arbeitsräume bei geringen Kosten und hoher Dynamik. Einfach, offen, HTML5-basiert: TwinCAT HMI für Visual Studio Mit der Integration in Visual Studio eröffnet TwinCAT HMI den einfachen und schnellen Weg zur individuellen Bedienoberfläche. Unabhängig vom Anzeigegerät und Betriebssystem lässt sich das HMI in der gewohnten Engineering- Umgebung ohne Programmierung direkt konfigurieren: mit vorgefertigten Templates und Controls. Visual-Studio -Integration zukunftssicher und offen durch HTML5 und JavaScript Trennung von Design und Logik Anzeige in jedem Browser Multi-Client- und Multi-Server-Architektur modulare Erweiterbarkeit Detailinformationen siehe Seite 12. Die wichtigsten Informationen auf einen Blick: SPS IPC Drives 2015, Nürnberg November 2015 Beckhoff-Hauptstand: Halle 7, Stand 406 Beckhoff auf Partnerständen: EtherCAT Technology Group: Halle 2, Stand 338 EPLAN: Halle 6, Stand 210 OPC Foundation: Halle 7, Stand 180 PROFIBUS Nutzerorganisation: Halle 2, Stand 220 PLCopen: Halle 7, Stand 174 weitere Infos unter:

8 8 interview PC-Control

9 PC-Control interview 9 Produktionsdaten für noch mehr Produktivität Vom Internet of Things zum Internet of Services Beckhoff stellt auf der SPS IPC Drives Lösun gen vor, die zum einen die zunehmende Konvergenz von Internet, IT und Automa tisierungstechnik unterstreichen und zum anderen eine wichtige Voraussetzung für IoT- und Industrie-4.0-Projekte sind. Ronald Heinze, Chefredakteur der Open Automation, hat sich bereits vor der Messe bei Geschäftsführer Hans Beckhoff erkundigt. Ohne Automatisierung ist eine Weiterentwicklung des weltweiten Lebensstandards schwer vorstellbar, hebt Hans Beckhoff hervor. Automatisierungstechnik verantwortet das automatische Herstellen von Produkten, die Prozesssteuerung der Energieerzeugung und der Wasserversorgung und vieles mehr. Automatisierungstechnik tangiert an vielen Stellen das menschliche Leben, erläutert er weiter. Die Steigerung des gesellschaftlichen Wohlstands hängt sehr eng mit Produktivitätsfortschritten zusammen. Umso mehr besteht die Aufgabe, die Technologiefolgen einzuschätzen sowohl im positiven als auch im negativen Sinne. Gerade weil die Automatisierungstechnik sehr fortschrittsfördernd ist, erfordert es eine selbstkritische Betrachtung, betont der Unternehmer. Als Beispiel aus der täglichen Praxis nennt er hierzu den weltweit größten Küchenhersteller Nobilia, der Beckhoff-Technologie einsetzt. Die Anzahl der Produktionsstunden pro Küche wurde signifikant gesenkt, obwohl seit Jahren Losgröße 1 gefertigt wird. Die Steigerung der Produktivität sei jedoch nur ein Aspekt der Automatisierung. Viele Produkte seien auf Grund ihrer ganz kleinen oder ganz großen Dimensionen, oder aber auf Grund der Präzisions- und Qualitätsanforderungen, überhaupt nur mithilfe elektronischer Steuerungstechnik herstellbar. Aufgrund des offenen, vollständig aufeinander abgestimmten Produktspektrums auf der Grundlage PC-basierter Steuerungstechnik profitiert das Unternehmen Beckhoff weit überdurchschnittlich von dieser Entwicklung. Für das Jahr 2015 erwartet Hans Beckhoff erneut ein gut zweistelliges Wachstum. Damit hofft das ostwestfälische Unternehmen in die Nähe der 600-Mio.-EUR- Umsatzmarke zu kommen oder sie auch zu überschreiten eine beachtliche Entwicklung nach dem bereits überaus erfolgreichen letzten Jahr. Zum Wachstum trägt der asiatische Raum stark bei, so der Unternehmer. Aber auch Südeuropa und Nordamerika entwickeln sich gut. Für das nächste Jahr rechnet der Unternehmenschef ebenso damit, bei einem derzeit stabilen Auftragseingang den positiven Wachstumskurs fortzusetzen. Auch wenn die Weltwirtschaftslage volatil ist, wird das Unternehmen seine Investitionen fortsetzen. Insgesamt ist er sehr optimistisch, was die Automatisierungstechnik angeht. Und selbst wenn der Markt krisenbedingt einmal zurückgeht, wird die insgesamt positive Entwicklung schnell wieder einsetzen. Das Wachstum wird sich wieder einstellen und muss es auch, äußert sich Hans Beckhoff optimistisch. Damit das Unternehmen auf zukünftige Steigerungsraten vorbereitet ist, wird die Betriebsfläche am Standort Verl in 2016 um weitere m 2 vergrößert. Damit stehen zusätzliche Lager- und Fertigungsflächen zur Verfügung. Produktionsseitig sind wir damit für zwei weitere Wachstumsjahre vorbereitet, ist sich der Manager sicher. Datenbasierte Anwendungen für noch mehr Fortschritt Neue Möglichkeiten des gesellschaftlichen Fortschritts schaffen datenbasierte Anwendungen. Im B2C-Bereich kann dies bis zur Änderung von Lebensumständen reichen. Ganze Berufsstände können sich wandeln, sagt Hans Beckhoff. Die Datenwolke macht es möglich. Viele neue Anwendungen entstehen. Er nennt in diesem Zusammenhang ein Beispiel außerhalb der Automatisierung, die Cloud-basierte Diagnose im Medizinbereich. Auch im Produktionsbereich ist eine signifikante Weiterentwicklung zu beobachten. Automatisierung hat schon immer für Produktivitätsfortschritt gesorgt, schließt der Geschäftsführer an. Mit Industrie 4.0 könnte sich das noch beschleunigen. Zunehmend setzt sich die Losgröße 1 in vielen Bereichen durch, sowohl in der Massenfertigung als auch in dezentralisierten kleineren Fertigungsstätten. PC-based Control hat sich als ideale Plattform für beide Produktionsmodelle etabliert, ist Hans Beckhoff überzeugt. Weiter zunehmen wird dabei der Anteil der Kommunikation. Außerdem wird für die Produktion erwartet, dass neue Geschäftsmodelle entstehen, die auf Produktionsdaten zugreifen werden. Aktuelle Fertigungstrends, wie Losgröße 1 und 3D-Druck, sowie neue Geschäftsmodelle für Industrie 4.0 benötigen eine datenbasierte Automatisierung. Die Frage, die sich dabei stellt: Wie werden die umfangreichen Daten zur

10 10 interview PC-Control Automatisierung hat schon immer für Produktivitätsfortschritt gesorgt, mit Industrie 4.0 könnte sich das noch beschleunigen. Hans Beckhoff im Gespräch mit der Open Automation Verfügung gestellt? Auf der Fachmesse SPS IPC Drives stellt Beckhoff nun die Technologie TwinCAT Analytics vor. Die neue Technologie ermöglicht es der Steuerungssoftware TwinCAT 3, alle Prozessdaten zyklussynchron zu speichern und in einem vereinheitlichten Datenmodell aufzuzeichnen eine nützliche Industrie-4.0-Technologie für alle Branchen, unterstreicht der Unternehmenslenker. Dabei können die Daten lokal, auf dem Server oder in der Cloud gespeichert werden. Es entsteht eine komplette Mitschrift des Prozessabbildes und der Produktionsdaten, freut sich Hans Beckhoff. Wie bei einem Flight- Recorder werden alle Daten aufgezeichnet und dienen als Grundlage für viele analytische Funktionen. Im Servicefall können einfach Analysen durchgeführt werden. Für Optimierungen lassen sich zum Beispiel die Taktzeiten oder der Energieverbrauch jedes einzelnen Moduls analysieren. Für eine vorausschauende Diagnose kann die Einschaltdauer von Pumpenmotoren oder die Anzahl der Schaltspiele von Magnetventilen genutzt werden. Betriebsstundenzähler stellen wichtige Informationen für das Condition Monitoring zur Verfügung, bekräftigt der Diplom- Physiker. Im Zusammenhang mit TwinCAT Analytics werden neue Funktionalitäten im TwinCAT Scope vorgestellt, zunächst zur Taktzeitanalyse. Mit der Mitschrift einer Maschine können zum Beispiel Störfälle in der Nacht analysiert werden, ohne dass neue Messungen durchgeführt werden müssen. Die aufgezeichneten Produktionsdaten mit entsprechenden Rahmendaten reichen zur Analyse vollkommen aus, versichert er. Fehlermeldungen werden gespeichert und Prozessschwankungen können verfolgt werden. In Bezug auf die Losgröße 1 ermöglicht TwinCAT Analytics die komplette Dokumentation für ein individuelles Werkstück. TwinCAT Analytics ermöglicht auch die Komprimierung der zyklisch geloggten Daten. Daten können sehr einfach in wenigen Schritten in die Cloud überführt werden. Ein Online-CMS kann so als Teil von TwinCAT Analytics als Cloud-Service realisiert werden. Steuerungen und Dienste kommunizieren direkt miteinander Auch beim zweiten neuen Highlight zur SPS IPC Drives von Beckhoff geht es um die Zurverfügungstellung von Daten für IoT und Industrie 4.0. Wir stellen mit TwinCAT IoT Communication eine einfach zu handhabende Softwarelibrary für IoT-Anwendungen vor, berichtet Hans Beckhoff. Die Library unterstützt gängige Protokolle für die Cloud-Kommunikation wie z. B. AMQP oder MQTT für Push-Nachrichten an Smart Devices. Jede Steuerung kann mithilfe dieser Standardprotokolle mit Cloud-basierten Diensten kommunizieren, ergänzt Hans Beckhoff. Ein Dienst kann zum Beispiel sein, Alarm- und Statusmeldungen an Smart Watches zu schicken. Die Software lässt sich einfach und schnell konfigurieren. Zusammen mit einem Embedded-PC als IoT Controller ermöglicht TwinCAT IoT eine nahtlose Verbindung des Internet of Things mit dem Internet of Services. Beide Produkte sind neue Beispiele für die Konvergenz von Informations- und Automatisierungstechnologie. Unser Konvergenzbestreben begann bereits 1985 mit PC-Control, stellt der Geschäftsführer fest. Und das setzt sich konsequent fort bis zu TwinCAT 3 mit der Visual-Studio -Integration und den in diesem Jahr auf der SPS IPC Drives vorgestellten Produkten zur Nutzung der Produktionsdaten für IoT und Industrie 4.0. Neue Produktideen entstehen bei Beckhoff nicht selten aus der technologischen Beobachtung von IT-Trends, zum Teil sogar aus der Beschäftigung mit Consumer-Artikeln wie der Google Glass. Immerhin hat Google mittlerweile sogar eine industrielle Version der Datenbrille angekündigt, schließt er an. Wir werden unsere Datenspeicher in Absprache mit unseren Kunden zur Umsetzung neuer Geschäftsmodelle für andere Softwarehersteller öffnen, setzt Hans Beckhoff fort. Als Transportweg nach oben bietet sich OPC UA an. Die Zuerst war das Internet. Und dann kamen die guten Ideen, was man damit machen kann. Hans Beckhoff rechnet auch beim Data Mining noch mit vielen guten Ideen, wie aus den gewonnenen Produktionsdaten Nutzen gezogen

11 PC-Control interview 11 Unser Konvergenzbestreben begann bereits 1985 mit PC-Control. Und das setzt sich konsequent fort bis zu TwinCAT 3 mit der Visual- Studio -Integration und den in diesem Jahr auf der SPS IPC Drives vorgestellten Produkten zur Nutzung der Produktionsdaten für IoT und Industrie 4.0. wird. Die entsprechenden Informationen dafür liefern die Maschinensteuerungen. Trotz dieser zunehmenden Konvergenz bleibt laut Hans Beckhoff auch in Zukunft genug Wertschöpfung für die Anbieter von Automatisierungstechnik, denn sie verfügen über das Know-how für die erforderlichen Basistechnologien. Dazu zählt er das Ansteuern von Sensor- und Aktorsignalen, das Herstellen von intelligenten CPUs in industriekonformen, kompakten Bauformen, das Erstellen von Software zur Beherrschung von Bewegungsabläufen, die Messtechnik und vieles mehr. Leistungsfähige webbasierte Bedienoberflächen Eine wichtige Voraussetzung für eine hochflexible Produktion ist eine leistungsfähige Prozessvisualisierung, damit Anwender jederzeit und überall im Bilde sind, wie ihre Fertigung gerade läuft. Um Engineeringaufwand mit mehrfachen Dateneingaben zu sparen, sind Steuerung und Visualisierung heute aus einem Guss. Beckhoff stellt nun mit TwinCAT HMI ein eigenes HMI-System basierend auf reiner Web-Technologie mit HTML5 und Java Script vor ein weiteres Beispiel für die zunehmende Konvergenz zur IT. Unser TwinCAT HMI verfügt über eine äußerst leistungsfähige Basisstruktur mit State-of-the-Art-Technologien, ist völlig modular aufgebaut und lässt sich einfach und schnell projektieren, hebt Hans Beckhoff hervor. Das plattformunabhängige System ist sowohl Multi- Client- als auch Multi-Runtime- und Server-fähig. Jedes Gerät mit integriertem Webbrowser kann auf ein in vieler Hinsicht leistungsfähiges HMI-System zurückgreifen. Mithilfe des Application Frameworks lässt sich die Logik der Maschine einfach abbilden, stellt er weiter heraus. Außerdem ist ein Source Code Management automatisch dabei. Anwender können entsprechend dem Grundgedanken von What you see is what you get (Wysiwyg) intuitiv Seiten zusammenstellen. Das heißt also, dass ein Dokument während der Bearbeitung am Bildschirm genauso angezeigt wird, wie es bei der Ausgabe über ein anderes Gerät aussieht. Möglich ist auch eine Kameraanbindung. Softwarespezialisten können auch selbst in Hochsprachen programmieren und dies in TwinCAT HMI integrieren. Für eine nahtlose Konnektivität sorgen Anbindungen über viele gängige industrie- oder branchenspezifische Protokolle, wie z. B. OPC UA, TwinCAT ADS oder BACnet. TwinCAT HMI wird zu einer Hauptproduktlinie bei Beckhoff weiter ausgebaut. Viele neue Produkte zur SPS IPC Drives Darüber hinaus präsentiert Beckhoff viele weitere neue Produkte auf der SPS IPC Drives, mit denen das bereits umfangreiche Angebot an Automatisierungstechnik weiter ausgebaut wird. Vorgestellt wird ein Motherboard für eine neue Kompakt-Klasse für den IPC-Einstieg. Das neue Board wird das Herzstück von Schaltschrank-PCs und 7-Zoll-Einbau-Control-Panels. In der Antriebstechnik wird das neue Engineering-Tool Motion Designer als Technologiedemonstration gezeigt, in welchem nun auch ein Teil des mechanischen Entwurfsprozesses abgebildet ist. Mit unserem neuen Motion Designer vereinfacht sich der Systementwurf in der Antriebstechnik wesentlich., fügt der Geschäftsführer an. Für das lineare Transportsystem XTS zeigen wir eine 4-fach-Kinematik, mit der dreiachsige Bewegungen im kartesischen Raum ermöglicht werden, setzt der Unternehmensinhaber fort. Eingebunden in TwinCAT NC mit G-Code lassen sich dreidimensionale Bewegungen realisieren. Als Beispiel nennt er einen fliegenden dreidimensionalen Handhabungsroboter, der viele Vorteile z. B. gegenüber stationären Pick&Place-Anwendungen aufweise. In diesem Jahr zeigen wir außergewöhnlich viele neue Produkte, schließt Hans Beckhoff ab. Wir freuen uns daher auf eine Messe mit vielen interessanten Gesprächen mit unseren Anwendern. Weitere Produktivitätsfortschritte sind also sichergestellt. Veröffentlichung aus der Open Automation 06/2015, VDE-Verlag

12 12 cover PC-Control Schneller, einfacher und plattformunabhängig: TwinCAT HMI

13 PC-Control cover 13 Die Entwicklungsumgebung des TwinCAT HMI ist vollständig in Visual Studio und TwinCAT integriert. Wie sieht die HMI-Lösung der Zukunft aus? Wie kann die Bedienoberfläche künftig branchenübergreifend so gestaltet werden, dass sowohl ein Maximum an Effizienz als auch ein Optimum an Bedienkomfort sichergestellt sind? Mit TwinCAT HMI ebnet Beckhoff jetzt den Weg für die nächste HMI-Generation: TwinCAT integriert das Human Machine Interface direkt in die gewohnte Engineering-Umgebung von Visual Studio. Die Programmierung entfällt; die Konfiguration erfolgt bequem über den grafischen Editor. So einfach die Konfiguration, so anpassungsfähig das Handling: Unabhängig von Betriebssystem, Browser und Device agiert diese webbasierte Lösung responsive basierend auf HTML5 und Java Script. Die leistungsfähige Basisarchitektur ermöglicht zahlreiche Anwendungsszenarien: von der lokalen Panel-Lösung bis zu Multi-Client-, Multi-Server- und Multi-Runtime-Konzepten. Individuelle Erweiterungen sind über definierte Schnittstellen schnell realisierbar; der Mix aus Standardgrafik-Controls und eigenen Designelementen erleichtert die Individualisierung. Einfachheit Ein HMI muss einfach sein. Das beginnt beim Engineering-Prozess. Mit der Integration des TwinCAT HMI in Visual Studio ist dies gelungen: Der grafische What-you-see-is-what-you-get (WYSIWYG)-Editor ermöglicht es, einfache Controls aus einer Toolbox auf der Oberfläche anzuordnen und mit Echtzeitvariablen zu verbinden. Außerdem lassen sich User Controls aus den einfachen Controls zusammenbauen und parametrieren, sodass der Baukasten von Controls einfach erweiterbar ist. Zur Erzeugung aufwendiger ergonomischer Seiten können auch fertige HTML5-Vorlagen z. B. von Designspezialisten eingebunden werden. Die Logik des HMI kann, je nach Erfahrung und Anwendung, entweder clientseitig in JavaScript oder als sogenannte Server-Extension implementiert werden. Die Server-Extension bietet die Möglichkeit Erweiterungen in C++ oder.net zu schreiben. Damit kann ein maximaler Know-how-Schutz erreicht werden. Abhängig von der jeweiligen Auflösung und Orientierung passt sich das HMI automatisch an. Damit kann eine Seite für verschiedene Displaygrößen, Seitenverhältnisse und Orientierungen verwendet werden. Da die Browser auf unterschiedlichen Hardwareplattformen und Betriebssystemen verfügbar sind, kann das TwinCAT HMI ohne neue Compilierung oder Anpassung auf allen Plattformen von ARM- über Core -i-prozessoren bis hin zum Many-Core-Rechner ausgeführt werden. Integration Die Gestaltung des HMI mit verschiedenen Seiten findet im Visual Studio statt. Ein grafischer Editor bietet die Möglichkeit, Controls auf der Oberfläche zu platzieren und zu parametrieren. Neben den optischen Parametern wie Größe und Farbe muss natürlich auch die Verbindung zu den Variablen, z. B. aus der SPS oder aus einem C++-Modul, erstellt werden. Hier helfen die verschiedenen Wizards.

14 14 cover PC-Control Visual Studio TwinCAT HMI TwinCAT 3 HMI Creator HMI Framework System Manager Programming HTTP(S), WS(S) HMI Server HMI Server Extension Alarm Events Recipes Customer Extension ADS Runtime TcCOM PLC TcCOM C/C++ Modules TcCOM Motion TcCOM Simulink Modules TcCOM Engineering-Architektur des TwinCAT HMI Real-time Multi Client Multi Runtime Panel PC TC HMI Client 1 HTTP(S), WS(S) Mobile Device TC HMI Client 2 Mobile Device TC HMI Client 3 Panel PC TC HMI Client 1 HTTP(S), WS(S) Mobile Device TC HMI Client 2 Panel PC TC HMI Client TC HMI Server TC Runtime TC Runtime 1 PC TC HMI Server ADS TC Runtime 2 TC Runtime n Das TwinCAT HMI kann von mehreren Clients parallel beobachtet und bedient werden. Der TwinCAT-HMI-Server unterstützt den Zugriff auf mehrere Runtime-Systeme. Um schon beim Design eines HMI die Anzeige von Onlinewerten sehen zu können, lässt sich die konstruierte HMI-Seite mit den Variablen direkt animieren. Natürlich sind auch in diesem Live-Modus Modifikationen möglich. Auch die Anbindung aller Daten in einer Sourcecode-Datenbank wie dem Team Foundation Server oder der Subversion ist möglich, sodass Teamarbeit auch im Bereich des HMI einfacher und besser nachvollziehbar wird. Design in HTML5 Weltweit steht mit HTML5 eine Technologie zum Design von Webseiten zur Verfügung, die sowohl einfach als auch performant ist und erfolgreich von allen großen Betreibern von Webseiten eingesetzt und vorangetrieben wird, sodass lebende Webseiten kein Problem mehr darstellen. Nun kommt HTML5 auch in TwinCAT HMI zum Einsatz mit dem Ergebnis, dass viele tausend Designer für moderne und ergonomische HMI-Seiten zur Verfügung stehen und zahlreiche Browser-Engines zur Darstellung dieser Webseiten genutzt werden können. Connectivity und Security Wie kann das TwinCAT HMI mit einer SPS Daten austauschen? Einfach, indem der Client also der Browser mit dem HMI-Server kommuniziert. Die seit Jahren bekannten und bewährten Standards HTTPS und Websocket Secure garantieren die Sicherheit vom Client zum Server. Der HMI-Server wiederum ist über geeignete Protokolle mit der jeweiligen Steuerung bzw. den Steuerungen verbunden. Hierfür steht, neben der Automation Device Specification (ADS), auch OPC UA zur Verfügung. Über die Server-Extensions lassen sich weitere Protokolle, beispielsweise branchenspezifische wie BACnet oder IEC61850, einfach implementieren. In einem lokalen Netzwerk können natürlich verschiedene Steuerungen ihre Daten mit einem oder mehreren Clients austauschen. Die Clients können auf lokalen PCs oder Panel-PCs laufen oder auf mobilen Geräten, wie Tablets oder Smartphones, ausgeführt werden. Die sichere Verbindung zu Cloud-basierten Diensten ist natürlich mit integriert. So können HMI-Seiten auch auf Smartphones angezeigt werden, die z. B. über das Internet mit der Maschine verbunden sind. Flexibilität und Offenheit Durch die Nutzung von HTML5 ist das TwinCAT HMI durch HTML-Seiten von Designern einfach erweiterbar. So können beispielsweise aus den einzelnen Controls komplexere User Controls zusammengesetzt werden. Damit entsteht auf der Seite der Views ein überaus modulares und einfach erweiterbares System. JavaScript kann muss aber nicht für die Client-Logik eingesetzt werden.

15 PC-Control cover 15 Dr. Josef Papenfort, Produktmanager TwinCAT, Beckhoff Sven Oberschmidt, Produktmanager TwinCAT, Beckhoff Multi Protocol Panel PC TC HMI Client HTTP(S), WS(S) Panel PC TC HMI Client TC HMI Server TC HMI Server Extensions ADS OPC UA BACnet ADS TC Runtime OPC UA 3 rd Party Runtime BACnet BACnet Device Der TwinCAT-HMI-Server kann modular für weitere Protokolle erweitert werden. Wem JavaScript unbekannt ist, der kann über einen grafischen Editor bestimmte Bedingungen einfach konfigurieren anstatt sie zu programmieren. Auf Seiten des Servers können mit den sogenannten Extensions Erweiterungen sehr einfach programmiert und Funktionalitäten modular erweitert bzw. nachgerüstet werden. Das können in C++ oder.net programmierte Logiken sein; das kann aber auch eine Extension für ein bestimmtes Protokoll sein. Speziell für branchenorientierte Controls bietet das TwinCAT HMI die ideale Lösung, aber auch vom Design her ganz andere Controls sind integrierbar. Paradigmenwechsel für HMI-Lösungen Mit dem neuen TwinCAT HMI wird ein Paradigmenwechsel im Bereich der HMI- Software eingeläutet: Statt der proprietären Systeme für Engineering und Kommunikation und der Verwendung unter bestimmten Betriebssystemen wird mit TwinCAT HMI ein Standard für das Design nämlich HTML5 und ein Standard für die Kommunikation nämlich Websockets und HTTPS eingesetzt. Auch besteht keine Abhängigkeit vom Betriebssystem: Das TwinCAT HMI kann auf jedem HTML5-fähigen Browser unter jedem beliebigen Betriebssystem ausgeführt werden. Damit hat Beckhoff eine zukunftssichere, offene und performante Lösung für die Welt mit Industrie 4.0 geschaffen. Die Highlights auf einen Blick: effizientes Engineering, Integration in Visual Studio Plattformunabhängigkeit webbasiert (HTML5, JavaScript) leistungsfähige Architektur modulare Erweiterbarkeit Hochsprachen-Integration Standardgrafik-Toolketten Produktankündigung Voraussichtliche Markteinführung: 3. Quartal 2016

16 16 products PC-Control Systemintegriertes Energiedaten-Management ergänzt die PC-basierte Steuerung Durchgängige und transparente Energiedaten ermöglichen Kostenoptimierung vom Gebäude bis zur Maschine Strom Wärme, Gas Wasser Luftdruck Temperatur Condition Monitoring Mit dem im PC-Control-System integrierten Energiedaten-Management lassen sich alle Energieverbräuche im Unternehmen erfassen und analysieren durchgängig und offen für die Anbindung an das übergeordnete Energie management.

17 PC-Control products 17 Energiemanagementsystem Unternehmen OPC UA Strom Wärme Gas Wasser Strom Wärme Gas Wasser Luftdruck Produktion Verwaltung Logistik Ethernet, OPC UA Produktion Produktion 1 Produktion 2 Produktion n Ethernet, OPC UA Wearable Devices Visualisierung der Produktionsdaten Strom Luftdruck Temperatur Condition Monitoring Maschinen und Anlagen Maschine 1 Sensor/Aktor Maschine 2 Sensor/Aktor Maschine n Sensor/Aktor Fein skalierbar und modular aufgebaut kann das Energiedaten-Management optimal den jeweiligen Anforderungen angepasst werden auf Unternehmens-, EtherCAT, OPC UA Produktions- und Maschinenebene. Das Energiemanagement von Gebäuden, Produktionsstätten und Maschinen entwickelt sich zunehmend zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor für Unternehmen. Voraussetzung, um dabei die richtigen kostensenkenden Entscheidungen fällen zu können, ist die vollumfängliche, transparente Erfassung und Aufbereitung sämtlicher Energiedaten. Erreichen lässt sich dies mit dem direkt in die PC-basierte Steuerungstechnik integrierten und nach Bedarf skalierbaren Energiedaten-Management von der Gebäudeüber die Maschinenebene bis zur Energieverbrauchserfassung eines einzelnen Motors. In vollem Umfang lassen sich Energieeinsparpotenziale nur mit einer ganzheitlichen Betrachtungsweise erschließen. Dies betrifft die Unternehmensebene mit dem Energiebedarf der einzelnen Büros, Konferenzräumen, Kantinen usw., ebenso wie die gesamte Produktionsstätte sowie die Ebene der einzelnen Maschinen und Anlagen. Entscheidend ist, dass basierend auf lückenlosen und zuverlässigen Energiedaten einerseits alle Energiefresser identifiziert und gegebenenfalls optimiert werden können und anderseits ein optimal aufeinander abgestimmter Betrieb aller Verbraucher ermöglicht wird. Energetische Smart Factory spart Kosten Das Unternehmen wird auf diese Weise auch aus energetischer Sicht zu einer Smart Factory, bei der sich zudem die Anforderungen der Norm DIN EN ISO mit minimiertem Aufwand erfüllen lassen. Ein weiterer Vorteil: Große finanzielle Investitionen sind für ein solches systemintegriertes und damit kostengünstiges Energiedaten-Management nicht erforderlich. Die notwendigen Messeinrichtungen lassen sich dezentral in die schon vorhandene Automatisierung der Gebäude oder Maschinen integrieren und jederzeit erweitern, sodass sich Schritt für Schritt ein umfangreiches Energiedaten-Management entwickeln lässt. Entstehende Investitionskosten amortisieren sich relativ schnell wieder. Mit wenig Aufwand können anhand der aufgenommenen Daten beispielsweise Leistungsspitzen analysiert und potenziell gesenkt werden. Hinzu kommen deutliche und langfristige Kostenvorteile bei einer konsequenten Verbrauchsoptimierung insbesondere vor dem Hintergrund zukünftig steigender Energiepreise. Außerdem gewinnt das Green Management ganz allgemein an gesellschaftlicher Bedeutung. Dementsprechend wächst auch der politische Druck auf alle Unternehmen, den Energieverbrauch und CO 2 -Ausstoß zu reduzieren. So hängt beispielsweise die Rückzahlung der sogenannten EEG-Umlage zunehmend von der Einführung eines Energiemanagementsystems (EnMS) ab. Und das EnMS- Modell der Norm DIN EN ISO definiert wiederum eine detaillierte Energiedatenerfassung zur Überwachung, Messung und Analyse, wie sie sich mit der Beckhoff-Lösung aus modularem Klemmensystem, TwinCAT und offener Kommunikation, z. B. per EtherCAT und OPC UA, ideal umsetzen lässt. Zudem ist die laufende Optimierung eines Energiemanagementsystems mindestens ebenso wichtig wie seine erstmalige Implementierung. Denn für die EEG-Rückvergütung und die Rückerstattung der Strom- und Ökosteuer ist eine laufend optimierte Einhaltung der DIN EN ISO zwingend erforderlich. Für eine solche Verbesserung bedarf es kontinuierlich hochpräziser Energiedaten. Durchgängige und systemintegrierte Energiedatenerfassung Große Effizienzpotenziale lassen sich aufgrund der Durchgängigkeit der PC-basierten Steuerungstechnik von Beckhoff erschließen. Da sich die modulare und fein skalierbare PC-Control-Technologie nicht nur zur Maschinensteuerung, sondern auch als Gebäudeautomatisierung eignet, stehen alle Steuerungs- und Energiedaten in ein und demselben System zur Verfügung. Somit können alle relevanten Daten hocheffizient verarbeitet, kombiniert und miteinander korreliert einfach an eine Energiemanagement-Software weitergegeben werden. Dabei profitiert der Anwender von der hohen Flexibilität und Offenheit von

18 18 products PC-Control Big Data Energiemanagementsystem TC Database Server, OPC UA Industrie-PC Strom Wärme, Gas Wasser Luftdruck Temperatur Condition Monitoring Das Konzept der Scientific Automation von Beckhoff vereint die Steuerungsund Messtechnik in einem durchgängigen System, insbesondere auch mithilfe leistungsfähiger Messtechnikklemmen. PC Control: Einerseits lassen sich über das modulare und extrem breite I/O- Spektrum alle notwendigen Signale auf einfache Weise in das Steuerungssystem integrieren. Andererseits werden zusätzlich zum extrem leistungsfähigen EtherCAT alle gängigen Bussysteme sowie Übertragungsstandards wie OPC UA oder Fernwirkprotokolle unterstützt und nahtlos eingebunden. Entscheidend für ein hocheffizientes Energiedaten-Management ist ein übergeordneter Blick mit der Genauigkeit für jedes Detail. Denn die Erfassung des Gesamtenergieverbrauches im Unternehmen ist ebenso wichtig wie die präzise Datenerfassung für jeden einzelnen Verbraucher. Dazu wird der jeweilige Energieverbrauch über die Beckhoff I/O-Systeme dezentral und mit minimiertem Verdrahtungsaufwand genau dort erfasst, wo er entsteht in jedem Unternehmensbereich, an jeder Maschine und direkt an jedem Aktor. Die Rohdaten werden dann über das schnelle und breitbandige EtherCAT an die Steuerung und TwinCAT übertragen, für eine Datenvorverarbeitung, Scope- oder HMI- Funktionen. Alle Energiewerte für Strom, Wärme, Wasser und Gas bzw. Luftdruck stehen anschließend über standardisierte Schnittstellen wie OPC UA dem übergeordneten Energiemanagementsystem zur Verfügung. Gerade bei solch komplexen Lösungen kommen die Vorteile des systemintegrierten Energiedaten-Managements voll zum Tragen. Zum einen lässt sich die vorhandene Automatisierungstechnik sehr einfach und genau dem jeweiligen Bedarf entsprechend auch nachträglich um Komponenten für die Messdatenerfassung erweitern, ohne einen parallelen Messaufbau mit einer eigenen Steuerungstechnik. Zum anderen kann durch die nahtlose Integration automatisierungstechnisch deutlich schneller auf für das Energiemanagementsystem wichtige Ereignisse reagiert werden. Detaillierte Datenauswertung auch per Steuerungssoftware Die erfassten Energiedaten stehen im offenen, PC-basierten System auf allen Software-Ebenen für die Auswertung und Weiterverarbeitung zur Verfügung, also nicht nur in einem übergeordneten Energiemanagementsystem. Direkt auf der Steuerungsebene dient dazu die Automatisierungssuite TwinCAT. So lassen sich mit TwinCAT PLC die Verbrauchsdaten direkt in den Steuerungsalgorithmen nutzen, um die Energiebilanz der Anlage bzw. des Fertigungsablaufs zu verbessern. Für Monitoring und Analyse stellt die Software ebenfalls geeignete Werkzeuge zur Verfügung: Die TwinCAT-Condition-Monitoring-Bibliothek bietet einen modularen Baukasten von mathematischen Algorithmen für die Analyse von Messwerten, um eine energetische Zustandsüberwachung für Maschinen und Anlagen zu realisieren. Die Funktionen der Bibliothek decken die Bereiche Analyse, Statistik und Klassifikation ab. Ein umfassendes Monitoring der Energiedaten ist mit dem Software-Oszillo skop TwinCAT Scope möglich, das schnelles Daten-Logging mit einem leistungsfähigen grafischen Anzeigetool vereint. Der Logger kann sowohl lange Aufzeichnungen wie auch sehr schnelle Zyklen im µs-bereich z. B. von EtherCAT- Messklemmen wie der EL3773 mit Oversampling-Funktion verarbeiten. Die Ergebnisse werden dann der Komponente Scope View zur Verfügung gestellt. In diesem Viewer lassen sich nahezu beliebig viele Kurven zeitlich hochgenau aufgelöst darstellen. Auf diese Weise kann man beispielsweise zuverlässig erkennen, ob sinusförmige Spannungsverläufe vorliegen oder Oberschwingungen vorhanden sind. Dabei sind aufgrund der hohen zeitlichen Auflösung auch extrem kurzzeitige Spitzen analysierbar, die sich mit konventionellen Systemen kaum auswerten lassen.

19 PC-Control products 19 Power/kWh Peak Load PC-based Control liefert detaillierte Energiedaten, u. a. um Last kurven erstellen, Spitzenlasten ermitteln und einen Spitzenlast ausgleich ermöglichen zu können Mid Load Basic Load 00:00 7:30 23:45 t Anwendungsszenarien der Energiekosten-Optimierung Erst mit einem durchgängigen und systemintegrierten Energiedaten-Management lassen sich wirklich alle Optimierungspotenziale erkennen und ausschöpfen. So kann auf Unternehmens- bzw. Verwaltungsebene die Erfassung und Analyse der Verbrauchsdaten in der Gebäudeautomatisierung eingebunden werden, um beispielsweise mit einem Embedded-PC, TwinCAT und dem Busklemmen-I/O-System die Strom-, Wasser-, Gas- und Wärmeverbräuche zu optimieren. In der Produktion eignet sich ein Industrie-PC mit TwinCAT in Verbindung mit EtherCAT-Klemmen optimal als Datenlieferant z. B. für die übergeordnete Bewertung des Strombedarfs und der Druckluftversorgung. Direkt an der Maschine und Anlage sorgt PC-Control lückenlos bis zum Sensor und Aktor für exakte Strombedarfswerte sowie für ein umfassendes Condition Monitoring als zuverlässige Basis einer vorbeugenden und damit kostenoptimierten Instandhaltung. Auf diese Weise lassen sich Lastkurven erstellen und Spitzenlasten ermitteln, um so einen Spitzenlastausgleich zu erreichen. Außerdem liefert PC-Control die Daten für die Ermittlung des prozentualen Anteils jeder einzelnen Last sowie der Grund- und Mittellast. Nutzen kann der Anlagenbetreiber die Informationen auch, um den Energiebedarf der Maschinen in Relation zueinander darzustellen und daraus Optimierungsmaßnahmen abzuleiten. Weiterhin trägt die Erkennung von Stromfressern im Prozessablauf nicht nur zur Reduzierung der Stromkosten bei, sondern sie ermöglicht auch eine genaue Zuordnung der jeweiligen Stromkosten zur passenden Kostenstelle. Ein detailliert gemessener Energiebedarf lässt sich zudem steuerungstechnisch nutzen, z. B. um die Stabilität des Fertigungsprozesses zu erhöhen oder Produktionsausfälle zu vermeiden. Alle Energieformen einfach und modular integrieren PC Control ist fein skalierbar und modular aufgebaut, sodass sich nicht nur die PC-basierte Steuerungstechnik, sondern auch das integrierte Energiedaten- Management exakt auf die spezifische Anwendung anpassen lässt. Hinzu kommt das extrem breite I/O-Spektrum, mit dem sich bedarfsgerecht alle im Unternehmen genutzten Energieformen erfassen lassen. So kann man elektrische Größen direkt über die Leistungsmessklemmen KL/EL3403 erfassen; weiter gehende Analysefunktionen bieten die Leistungsmessklemmen EL3413, EL3433 und die Netzmonitoringklemme EL3773. Verbrauchswerte für Gas, Wasser und Wärme lassen sich hingegen sehr gut indirekt in das Energiedaten- Management einbinden. Hierzu dienen die Busklemmen KL6781 und KL6401 mit M-Bus- bzw. LON-Interface zur einfachen Ankopplung der in der Praxis etablierten Gas-, Wasser- und Wärmezähler. Temperaturen lassen sich direkt per Thermoelement oder Widerstandssensor RTD über die Bus- und EtherCAT-Klemmen KL3xxx bzw. EL3xxx bestimmen. Die Druckluftversorgung kann mit den Differenzdruckmessklemmen KM37xx und der dezentral einsetzbaren IP-67-Differenzdruckmessbox EP3744 direkt überwacht und beispielsweise auf Energie fressende Leckagen überprüft werden. Per indirekter Erfassung über die Analog-Eingangsklemmen KL/EL3xxx lassen sich auch entsprechende Druckluftsensoren in das System einbinden. Die Analog-Eingangsklemme EL3632 eignet sich für Condition-Monitoring- Applikationen, in denen Schwingungen über Beschleunigungssensoren oder Mikrofone erfasst werden sollen. Mithilfe von Condition Monitoring kann man sich anbahnende Defekte der Applikation frühzeitig erkennen, sodass Maßnahmen getroffen werden können, bevor der Fehler zum unerwarteten Applikationsstillstand führt. weitere Infos unter:

20 20 products PC-Control TwinCAT Scope: Performancesteigerung durch Multicore-Technologie Die Datenerfassung an Maschinen ist gerade vor dem Hintergrund von Industrie 4.0 und Big Data nicht mehr nur ein Thema für Prüfstandsbetreiber. An immer mehr Produktionsmaschinen müssen Daten, über den Lebenszyklus der Maschine hinweg, gesammelt werden: Während der Inbetriebnahme werden Daten für die Einstellung und Optimierung der Maschine gesammelt, im laufenden Betrieb werden Daten über Produkte erfasst, und zur Erhöhung der Verfügbarkeit von Maschinen werden Daten für Condition-Monitoring-Systeme aufgezeichnet. Hinsichtlich der Anforderungen gibt es so gut wie keine Unterschiede zwischen der Engineering-Phase und dem laufenden Betrieb. Die Daten müssen grundsätzlich in der zeitlich korrekten Reihenfolge mit höchster Performance grafisch übersichtlich dargestellt werden. Die Integration eines Charting-Tools in die Entwicklungsumgebung für die Maschinensoftware ist unbedingt notwendig für höchste Engineering-Performance. Das TwinCAT Scope erfüllt alle diese Anforderungen und wurde in Hinblick auf die Darstellung vieler Kanäle weiter optimiert.

21 PC-Control products 21 Abb. 1: Scope-Konfiguration im Visual Studio mit eingeblendetem Overview-Chart Pascal Dresselhaus, Produktmanager TwinCAT, Beckhoff Architektur TwinCAT 3 Scope ist ein Software-Oszilloskop, mit dem Variablen aus dem Automatisierungssystem grafisch dargestellt und analysiert werden können. Das TwinCAT 3 Scope selbst besteht aus zwei Komponenten: dem Scope View für die grafische Darstellung der Signalverläufe und dem Scope Server, welcher für die eigentliche Datenaufzeichnung verantwortlich ist. Der Scope Server kann für Aufzeichnungen auch ohne die View-Komponente autark auf einem Zielgerät installiert werden. Die Ansteuerung erfolgt in diesem Fall über einen SPS-Baustein, welcher das Laden von Konfigurationen sowie das Starten und Stoppen von Aufnahmen bis hin zum Abspeichern der Daten übernehmen kann. Wird das Scope View für die Ansteuerung verwendet, kann der Scope Server auf dem Remotegerät oder lokal auf dem Engineeringgerät installiert sein. Dadurch, dass der lokale Server für die Aufnahme von Daten ausreichend ist, eignet sich das Scope ideal für Service-Techniker: Um eine hochgenaue und grafisch aufbereitete Analyse der Maschine durchführen zu können, muss keine zusätzliche Software auf dem Zielgerät installiert werden. Der Service-Techniker kann sich direkt verbinden und beispielsweise eine triggergesteuerte Konfiguration starten. Im Service-Fall bietet sich häufig ein Stop-Record-Trigger an, bei dem eine Pre- und Post-Triggerzeit einstellbar ist. Die Aufnahme läuft dabei im Ringpuffer, wodurch der Zeitraum vor dem Triggerereignis und die Auswirkungen des Ereignisses in einer Aufnahme aufgezeichnet werden. Der Konfigurations- und Anzeigeteil des Scopes ist wie das Engineering von TwinCAT 3 in Microsoft Visual Studio integriert. Insbesondere bei der Maschineninbetriebnahme ist es ein großer Vorteil, wenn das im Measurement-Projekt gehostete Scope View in Visual Studio, parallel zum TwinCAT-Projekt, innerhalb einer Solution existieren kann. Mit der Docking-Windows-Funktion kann man die grafische Anzeige des Scope View und den Programmcode oder die Hardware-Konfiguration direkt nebeneinanderlegen. So werden die Auswirkungen von abgearbeiteten Programmabschnitten oder neu eingestellten Hardware-Parametern immer direkt grafisch aufbereitet, was bei der Analyse extrem hilfreich für den Nutzer ist. Gleichzeitig kann das Scope View aufgrund des eigenen Projektes ganz allein, also unabhängig von einem TwinCAT-Projekt, in einer Solution existieren. Ist auf einem Runtime-System kein Visual Studio vorhanden, installiert Scope View automatisch die Visual-Studio -Shell, um sich dann dort hinein zu integrieren. Eine zusätzliche Installation von Microsoft ist somit nicht notwendig. Anwendungsfälle Das ursprüngliche Entwicklungsziel für das TwinCAT Scope war ein Tool, welches Ingenieure, Techniker und Programmierer bei der Maschineninbetriebnahme und der Fehlersuche unterstützt. Dafür ist es von enormer Wichtigkeit, dass dieses Tool die Daten zyklusgenau erfasst auch noch bei Zykluszeiten von 50 µs. Mit der Oversampling-Technologie ist es sogar möglich, Signale noch schneller als mit der eigentlichen Zykluszeit abzutasten. Diese Werte sollten natürlich ebenfalls darstellbar sein, daher ist es möglich, im Chart-Display bis in den µs-bereich hinein zu zoomen. Bei einer zyklusgenauen Analyse helfen die in Scope View verfügbaren Cursor, mit denen beispielsweise Differenzen auf X- und Y-Achsen angezeigt werden können. Aber auch der Datenpicker, der beim Anklicken von Datenpunkten als Tool-Tipp erscheint und die Werte für die X- und Y-Achse anzeigt, ist sehr hilfreich. Des Weiteren wird das TwinCAT Scope häufig bei der Inbetriebnahme von Antriebsachsen eingesetzt, weil Signale beliebig, auch während einer Aufnahme, in Charts oder Y-Achsen übereinander gelegt und verglichen werden können. Mit dem XY-Plot können Verfahrwege von Antrieben insbesondere bei CNC-Anwendungen grafisch dargestellt werden. Um die erste Antriebsachse in einer TwinCAT-Konfiguration mit allen wichtigen Parametern aufzuzeichnen, reichen gerade einmal fünf Mausklicks: Ein entsprechendes NC-Template im Projekt-Wizard selektieren, danach auf die Start-Record-Taste drücken und schon startet die Aufnahme mit den wichtigsten Daten einer Achse (Position, Geschwindigkeit usw.). Mit der Copy- und