Benjamin Bruns, Branchenmanager Prozessindustrie, Beckhoff Automation
Automatisierungskonzepte für diskrete Fertigung und Prozesstechnik erfüllen unterschiedliche Anforderungen. Während PLC-basierte Systeme als Ersatz für komplexe Relaistechnik zur Maschinensteuerung vor allem auf kurze Zykluszeiten hin optimiert wurden, lag der Fokus bei Distributed Control Systems (DCS) – zur klassischen PID-Regelung von kontinuierlichen Prozessen – auf Skalierbarkeit und Systemintegration. Beide Systeme haben sich – getrieben durch Kundenanforderungen und technologischen Fortschritt – weiterentwickelt und sich dabei immer weiter angenähert. So wurden PLC-Systeme um immer umfangreichere Visualisierungslösungen erweitert, wie sie der Prozesstechniker aufgrund komplexer und räumlich umfangreicher Prozesse bereits früh nutzte. DCS hingegen wurden im Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit und Zykluszeit optimiert, um so auch zeitkritische Prozesse bedienen zu können – insbesondere vor dem Hintergrund sicherheitsrelevanter Anforderungen beispielsweise bei einem Not-Halt oder im Brandfall.
Auch im Bereich der Skalierbarkeit fand eine starke Annäherung statt. DCS, von Beginn an für weitläufige Anlagen mit zehntausenden I/Os konzipiert, konnten mit einem einfachen Engineering und flexibler Nachrüstbarkeit punkten. Inzwischen stellen aber auch für heutige PLC-basierte Systeme selbst I/O-Punkte im hohen 5-stelligen Bereich keine Herausforderung mehr dar. Zudem verfügen moderne Engineering-Umgebungen wie Twincat 3 über umfangreiche Bibliotheken und zahlreiche Funktionsbausteine, so dass sich selbst hochkomplexe Reglerstrukturen schnell und sicher projektieren lassen.
Herausforderung Explosionsschutz
Besonderes Augenmerk verdienen die Entwicklungen hinsichtlich der Systemarchitekturen. So haben DCS sehr früh auf abgesetzte I/O-Chassis gesetzt, um etwa Daten aus explosionsgefährdeten Bereichen mit geringem Kabelaufwand einzusammeln sowie der räumlichen Anlagenausdehnung gerecht zu werden. PLC-basierte Systeme konzentrierten sich hingegen zunächst nur auf in sich geschlossene, räumlich stark begrenzte Maschinen.
Mit der Weiterentwicklung von einfachen Maschinen hin zu hochkomplexen Fertigungsstraßen innerhalb einer vernetzten Produktionsstätte hat sich dies geändert. Es stieg das Interesse an dezentraler Peripherie mit einer Anbindung an schnelle Feldbussysteme inklusive der notwendigen Bandbreite für die nun entstehende Datenflut. In der Folge haben sich Systeme mit abgesetzter Intelligenz, wie zum Beispiel hutschienenmontierbare Embedded-PCs der CX-Serie, sowie angereihter Ethercat-I/O-Ebene durchgesetzt. Die durchgängige Ethercat-Kommunikation erlaubt hierbei auch die Umsetzung äußerst zeitkritischer und hochsynchroner Steuerungsprozesse über verteilte Fertigungsschritte hinweg. Dies reicht bis hin zur Anbindung einer zentralen Ebene der Produktionssteuerung und zur Durchführung von Datenanalysen und Optimierungsprozessen.
