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Preisträger-Projekt 2018: Diagnoseplattform für Kommunikationssysteme in der Automatisierungstechnik

Ein erfolgreiches Joint Venture für Kommunikation über Firmengrenzen hinaus

 

Die fortschreitende Vernetzung von industriellen Produktionsanlagen stützt sich maßgeblich auf den Einsatz von modernen Kommunikationssystemen. Um die Fehlersuche und Analyse von industriellen Kommunikationssystemen zu vereinfachen, haben das Steinbeis-Transferzentrum Systemtechnik und die Steinbeis Embedded Systems Technologies GmbH in Zusammenarbeit mit Sercos International e.V., der Bosch Rexroth AG und der Festo AG & Co. KG eine umfangreiche Plattform für die Diagnose solcher Systeme realisiert und wurden dafür mit dem Transferpreis der Steinbeis-Stiftung ausgezeichnet.

1966 konnten mit einer Schachtel-Aufrichte- und Klebemaschine der Firma Schubert bis zu 50 Pralinenschachteln pro Minute aufgerichtet und verklebt werden, heute kann eine Verpackungsstraße von Schubert tausende Pralinen pro Minute vollautomatisch verpacken. Eine solche Anlage besteht aus vielen miteinander vernetzten Einzelkomponenten, die in Echtzeit miteinander kommunizieren. Waren diese früher parallel mit einer Steuerung verdrahtet, setzt man heute auf Ethernet-basierende Technologien. Diese ermöglichen neben der echtzeitkritischen Steuerung des Prozesses die Integration von Internet-Protokollen und unterstützen damit die voranschreitende Digitalisierung von Anlagen. Zur Vernetzung der unterschiedlichen Einzelkomponenten verschiedener Hersteller sind Standards für die industrielle Kommunikation erforderlich. Die Sercos-Technologie ist einer dieser Standards und wird insbesondere für anspruchsvolle Automatisierungsanwendungen eingesetzt.

Als zuverlässiger Partner für Maschinenbauer und Anwender setzt Bosch Rexroth auf offene und zukunftssichere elektrische Automatisierungslösungen und den Sercos-Standard, zu denen auch das Antriebssystem Indra Drive zählt, das Schubert in seinen Anlagen zur Steuerung komplexer Bewegungsaufgaben einsetzt. Um diese und weitere Komponenten mit Sercos-Schnittstellen noch effizienter analysieren zu können, beauftragte Bosch Rexroth zu Beginn des Projektes das Steinbeis-Transferzentrum Systemtechnik in Esslingen mit der Entwicklung einer neuen Diagnoseplattform, dem Sercos Monitor zur Diagnose von Sercos-Netzwerken. „Eine besondere Herausforderung für die Diagnoseplattform war der Live-Betrieb in Produktionsanlagen wie der Schubert-Anlage. Durch Zykluszeiten im Mikrosekundenbereich entstehen große Datenmengen, die zum einen in Echtzeit verarbeitet werden müssen, zum anderen teilweise mehrere Tage aufgezeichnet werden“, so Manuel Jacob, der Geschäftsführer der Steinbeis Embedded Systems Technologies GmbH.

Weitere Komponenten der Schubert-Anlage stammen von der Firma Festo. Festo setzt die von Steinbeis entwickelte Diagnoseplattform jedoch nicht nur interaktiv zur Diagnose sondern auch in automatisierten Prüfsystemen in Entwicklung und Versuch ein. Dazu wurde gemeinsam mit Steinbeis die Diagnoseplattform in die bestehende Softwarearchitektur für Prüfsysteme von Automatisierungsprodukten integriert und für neue Kommunikationssysteme erweitert. Mit klassischer Messtechnik konnte bisher nur auf Daten der Außenschnittstellen der Produkte zugegriffen werden. „Alle internen Daten vom gesamten Produkt kommen aber nur über die Kommunikationsleitung und die war bis jetzt nicht im Zugriff. Gemeinsam mit Steinbeis gelang uns dies. Ihre Diagnoseplattform konnten wir erweitern und nahtlos in unsere Welt integrieren“, so Simon Wiedemer von der Festo AG.

Die Plattform bietet ihren Anwendern eine PC-basierte, interaktive Benutzeroberfläche für die Konfiguration, Visualisierung und Auswertung von Kommunikationsdaten. Darüber hinaus kann sie auch automatisiert für den protokollübergreifenden Test von Netzwerkkomponenten eingesetzt werden. Das Besondere bei der Entwicklung dieser Plattform war die Schaffung einer gemeinsamen Basiskomponente, die für die Analyse verschiedener Kommunikationssysteme mit ihren unterschiedlichen Merkmalen geeignet ist. Dazu gehören unter anderem Ethernet-basierte Protokolle, INTERBUS, die Sensor-Aktor-Schnittstelle IO-Link und weitere herstellerspezifische Protokolle.

Das Ergebnis der Projektarbeit ist ein breit einsetzbares Diagnosewerkzeug für Kommunikationssysteme in der Automatisierungstechnik, von der Fehlersuche in Anlagen über automatisierte Tests bis hin zu Lehrzwecken an der Hochschule Esslingen. Insbesondere die erweiterbare Architektur der Plattform sowie die breite Unterstützung durch deren Anwender bilden eine vielversprechende Grundlage für gemeinsame zukünftige Weiterentwicklungen.

Kontakt

Christian Hayer

Manuel Jacob

Christian Hayer und Manuel Jacob sind Geschäftsführer der Steinbeis Embedded Systems Technologies GmbH. Zum Dienstleistungsangebot des Steinbeis-Unternehmens gehören unter anderem Requirement Engineering und Spezifikation, Design und Realisierung von Hard- und Software, Integration und Test von Komponenten und Systemen, Realisierung von Systemprototypen und Kleinserien sowie Zertifizierungsdienstleistungen und Schulungen.

Christian Hayer, Manuel Jacob
Steinbeis Embedded Systems Technologies GmbH (Esslingen)
www.steinbeis-est.de

Prof. Reinhard Keller

Prof. Reinhard Keller ist Leiter des Steinbeis-Transferzentrums Systemtechnik. Das Steinbeis-Unternehmen arbeitet an Systemlösungen und erstellt Hardware und Software für verteilte eingebettete Systeme mit einem Schwerpunkt auf der industriellen Kommunikation und bietet umfassende Leistungen für die Systemintegration.

Prof. Reinhard Keller
Steinbeis-Transferzentrum Systemtechnik (Esslingen)
www.steinbeis-tzs.de