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09.11.2011

Smarte Verbindungs­technik dringt weiter vor

Beitrag aus openautomation 6/2011 Zu Moeller-Zeiten wurde das Kommunikationssystem „SmartWire-DT“ auf den Weg gebracht...

Beitrag aus openautomation 6/2011

 

Zu Moeller-Zeiten wurde das Kommunikationssystem „SmartWire-DT“ auf den Weg gebracht. Innerhalb des Eaton-Konzernverbunds hat es eine kontinuierliche Weiterentwicklung erfahren, bis hin zur Einbindung der hydraulischen Antriebstechnik. openautomation sprach mit Christian Zingg, Geschäftsführer der Eaton Automation, und Produktlinienleiter Karl-Heinz Arndt über Meilensteine, Neuheiten zur SPS/IPC/Drives sowie weitere Entwicklungsschwerpunkte.

Karl-Heinz Arndt ist Leiter Produktlinie „easy“ und „SmartWire-DT“ bei der Eaton Industries GmbH

Mit der Zielsetzung „One Eaton“ wurden innerhalb der vergangenen drei Jahre die Produktwelten von Moeller, Micro Innovation und Eaton zusammengeführt. Gleichzeitig erfolgte die Bündelung des Automatisierungs-Know-hows innerhalb des Electrical Sector.

 

Zum 1. Juli wurde der letzte Schritt des Integrationsprozesses eingeleitet. „Seit 1. Juli 2011 haben wir begonnen, das Moeller-Logo durch das Eaton-Logo auf allen Produkten und Verpackungen zu ersetzen. Diese Änderungen werden im Verlauf des Jahres 2011 bis zum geplanten Fertigstellungsdatum zum 1. Januar 2012 im Produktsortiment durchgeführt“, informiert C. Zingg. Er stellt he­raus, dass auch zukünftig alle Produkte dieselben technischen Eigenschaften haben werden. Auch Bestelldaten, Artikelnummern und Produktkennzeichnungen bleiben gleich. „Der Name Moeller wird als Produktserienbezeichnung weiter bestehen. Der frühere Firmenname bleibt als ,Moeller-Serie‘ in Anerkennung des Produktwerts, der an Eaton übertragen wurde, erhalten“, berichtet C. Zingg weiter. Das bedeutet konkret, dass alle ehemaligen Moeller-Produkte zu Eaton-Produkten werden und in Zukunft die Bezeichnung Moeller-Serie, ersichtlich in Textform auf dem Produkt, dem Verpackungsetikett, den Katalogen und den Werbematerialien tragen werden. „Spätestens ab dem 1. Januar 2012 sind dann alle Produkte und Verpackungen ausschließlich mit dem Eaton-Logo gekennzeichnet“, nennt er als Ziel.

 

Dem Lean-Gedanken folgend

Nach außen spiegelt dieser Schritt deutlich den Abschluss der Integration von Moeller in Eaton wieder und unterstreicht die Einheit des Unternehmens als „One Eaton“. Auch entstehen erste Synergien zwischen den Unternehmensbereichen. So lautet eine Zielrichtung sowohl im Eaton Electrical Sector als auch im Bereich Eaton Hydraulik „Von Lean Connectivity zu Lean Automation“.

 

Die Begriffe Lean Connectivity und Lean Automation sind im Zusammenhang mit dem Transfer der Lean-Methodik auf das Engineering und die Automatisierungsprozesse entstanden. Ganz dem Lean-Gedanken folgend, nämlich Verschwendung zu vermeiden, stehen sie für die Reduzierung des Verdrahtungsaufwands, die Eliminierung ganzer Geräte­ebenen inklusive der damit verbundenen Anschaffungs- und Wartungskosten. Stattdessen steht die Schaffung dezen­traler Intelligenz im Mittelpunkt. Dabei gelten zwei Technologien als wesentliche Bausteine: „SmartWire-DT“ und die HMI/PLC. „Mit ,SmartWire-DT‘ haben wir ein komplett neues Zeitalter der Verbindungstechnik zwischen den einzelnen Schaltschrankkomponenten eingeleitet. Es ersetzt die Steuerverdrahtung in allen Komponenten bis hin zum Sensor und ermöglicht die direkte und ständige Kommunikation zwischen der Steuerung und den bewegten Anlagenteilen“, informiert K.-H. Arndt. „Wir bleiben aber nicht bei Lean Connectivity stehen“, ergänzt C. Zingg und verweist weiter auf die HMI/PLC. „Hierin verschmelzen moderne Informationstechnologien und die klassischen PLC- und HMI-Technologien miteinander“, verdeutlicht er.

Karl-Heinz Arndt ist Leiter Produktlinie „easy“ und „SmartWire-DT“ bei der Eaton Industries GmbH

Karl-Heinz Arndt ist Leiter Produktlinie „easy“ und „SmartWire-DT“ bei der Eaton Industries GmbH

Der Weg hin zu Lean Automation mündet in der Zusammenführung der Hydraulikwelt und der Welt der Elektrotechnik in der Automatisierung. Die Intelligenz bildet dabei die HMI/PLC. Sie kommuniziert beispielsweise über CANopen oder Profibus mit Antrieben, IO-Modulen und Ventilen. Damit ist eine komplette Achssteuerung der Maschine möglich. Ausgestattet mit einem „SmartWire-DT“-Master kann sie ferner via Eaton-Verbindungssystem mit Tastern, Leuchtmeldern, Schaltgeräten und Sensoren Daten austauschen. Ziel von Lean Automation ist es, dass die Remote-IO und jegliche Signalverdrahtung zu Sensoren und Aktoren entfallen. Stattdessen erfolgt die Verbindung der HMI/PLC mit elektrischen Schaltgeräten, Safety-Komponenten sowie hydraulischen und elektrischen Antrieben über „SmartWire-DT“ (SW-DT).

„Lean Automation beschreibt eine vi­sionäre Automatisierungsstruktur. Sie stellt den höchsten Kundennutzen dar“, so K.-H. Arndt. Allerding würden Kunden auch schon mit Teilschritten hohe Einsparungen realisieren können. K.-H. Arndt: „Bei vielen Schaltanlagen lässt sich der Verdrahtungsaufwand mit ,SmartWire-DT‘ um bis zu 60 % reduzieren. Dies gelingt auch vor dem Hintergrund, dass zum Beispiel eine Fremd-SPS in den Schaltschrank integriert ist. Hier kommt dann ein ,SmartWire-DT‘-Gateway zum Einsatz.“ Er spricht damit den Third-Party-Gedanken an, dem Eaton mit seinem Verbindungssystem ebenfalls Rechnung trägt. Abhängig vom gewählten Bussystem der übergeordneten Steuerung können bis zu 99 Teilnehmer in einem „SmartWire-DT“-Strang mit einer maximalen Länge von 600 m verbunden werden. Teilnehmer werden „SmartWire-DT“-fähig gemacht, in dem sie mit dem entsprechenden Asic ausgerüstet werden. Das Asic vereint Anforderungen, wie die Übertragung geringer Datenmengen im preissensitiven Sensorik-Aktorik-Bereich sowie die Übertragung hoher Datenvolumina, wie sie für die Einbindung von beispielsweise Frequenzumrichter, elek­tronischer Motorschutz oder Leistungsschalter erforderlich sind.

 

Ein SW-DT-Strang beginnt immer am Gateway. Von hier aus startet die „grüne“ Flachbandleitung und verbindet die SW-DT-Teilnehmer inner- und außerhalb des Schaltschranks. Das Gateway übernimmt zum einen die Koordinierung des SW-DT-Strangs und zum anderen die Datenankopplung an die übergeordnete Steuerung. Neben den Datenleitungen werden die Versorgungsspannungen für die Teilnehmer und zur Ansteuerung der Schütze mitgeführt. Die Adressierung der Teilnehmer erfolgt per Knopfdruck am Gateway automatisch in der Reihenfolge der angeschlossenen Teilnehmer.

 

Mit Blick auf die herkömmliche Steuerverdrahtung stellt K.-H. Arndt heraus: „,SmartWire-DT‘ ist der klassischen Steuerverdrahtung weit überlegen, was die Faktoren Schnelligkeit, Materialverbrauch und Fehlerlosigkeit der Installa­tion anbelangt.“

 

Was bisher passierte

Seit der Markteinführung der neuartigen Verbindungstechnik hat Eaton das zugehörige Sortiment sukzessive ausgebaut. Begonnen wurde mit den Befehls- und Meldegeräten, dann Motorstarter und Leistungsschalter bis hin zu HMI/PLC.

Christian Zingg, Geschäftsführer der Eaton Automation

Christian Zingg, Geschäftsführer der Eaton Automation

„Wir haben das ,SmartWire-DT‘-IO-Sortiment um zwei zusätzliche Digitalbaugruppen und drei Analogbaugruppen erweitert“, berichtet K.-H. Arndt. Nun steht ein 4-kanaliges digitales Eingangsmodul sowie ein 8-kanaliges Ausgangsmodul zur Verfügung. Bei den Analogbaugruppen handelt es sich um mehrere Module zum Anschluss analoger Sensoren und Aktoren: Ein Eingangsmodul mit vier Eingängen und ein Eingangsmodul mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen, jeweils zum variablen Erfassen und Ausgeben von Strom- und Spannungssignalen. Und drittens ein Eingangsmodul mit vier Temperatureingängen für PT100-, PT1000-, Ni1000-Sensoren.

 

„Darüber hinaus haben wir in diesem Jahr die neuen Touch-Display-Steuerungen der XV102-Reihe mit integrierter ,SmartWire-DT‘-Master-Schnittstelle eingeführt“, ergänzt C. Zingg. Diese hochperformanten HMI/PLC stehen mit Colordisplays der Größen 3,5 Zoll, 5,7 Zoll und 7 Zoll zur Verfügung. „Gemeinsam mit den IO-Modulen ergeben sich hinsichtlich Funktionalität und Kosten besonders attraktive Systemlösungen“, berichtet er und stellt heraus: „Die über ,SmartWire-DT‘ durchgängig vernetzte Kommunikation – von HMI/PLC bis hi­nein in die Bedienebene – ist bislang einzigartig am Markt.“

 

Als weiteres Highlight nennt der Entwicklungsleiter: „Unser SWD-Assist hilft bei der Planung des ,SmartWire-DT‘-Systems: Auch ohne installierte PLC können Anwender mit der Online-Funktion den ersten Test hinsichtlich Funktion und Fehlerlosigkeit der Schaltschrankinstallation durchführen.“ Dies komme vorrangig dem Panelbauer zu gute. Aber auch dem OEM böte das System entscheidende Vorteile. Als Beispiele nennt er die einfache Anbindung an gängige PLC-Systeme, ohne den bereits vorhandenen Softwarekranz gravierend verändern zu müssen. „Der Maschinenbauer muss lediglich die lokalen IO-Variablen in Feldbusvariablen austauschen – die Programmlogik bleibt erhalten“, stellt er heraus.

 

Als weitere „geniale Idee“ führt er den universellen SW-DT-Teilnehmer an. Ausgeführt im Gehäuse der RMQ-Befehls- und Meldegeräte erhöht dieser Teilnehmer vorrangig die Konfigurationsflexibilität und berücksichtigt die Forderungen seitens der OEM. Zum Hintergrund sagt er: „Maschinenbauer wünschen sich nur ein SPS-Programm für die Maximalkonfiguration einer Maschine oder Anlage und alle davon abgeleitete Varianten. Denn es gilt, Funktionen einer Anlage nachzurüsten. Dabei sind Änderungen in der Hardwarekonfigura­tion sowie Programmerweiterungen in der Regel sehr aufwendig.“ Für diese Anforderung sind die Universalmodule ausgelegt. Mit ihnen können Anwender in der Steuerungskonfiguration und im Anwenderprogramm der SPS einen Vollausbau projektieren und programmieren. Die für Erweiterungen notwendige Hardware braucht jedoch physikalisch noch nicht vorhanden zu sein. Zu einem beliebigen, späteren Zeitpunkt lassen sich somit durch den Austausch des Universalteilnehmers mit dem projektierten Gerät Anlagenteile ergänzen, ohne das Programm oder die Hardwarekonfiguration verändern zu müssen. „Dazu wird lediglich eine SW-DT-Leitung benötigt“, informiert K.-H. Arndt und nennt als Ergebnis: „Damit beherrscht ,SmartWire-DT‘ jetzt auch eine ,Lückenprogrammierung‘.“

 

Die Ausbaustationen

Parallel dazu wurde die elektronische Motorschutzschalterserie PKE12 und PKE32 mit einem SW-DT-Kommunika­tionsmodul ausgestattet. „Die Lösung bezieht sich auf unsere Motorstarterkombinationen, bestehend aus dem Schutzschalter PKE12/32, dem elektronischen bzw. elektromechanischen Verbinder, dem PKE-Auslöseblock und den ,xStart‘-Leistungsschützen der Baugröße 1 und 2“, sagt K.-H. Arndt. Über das SW-DT-Kommunikationsmodul wird neben verschiedenen Meldefunktionen, wie Diagnose, Status oder Überlast, auch der aktuelle Stromfluss des PKE erfasst. „Dadurch stehen die Daten direkt in der Steuerung und somit auch anlagenweit zur Verfügung“, erklärt der Experte weiter.

 

Was zur SPS/IPC/Drives passiert

Mit Blick auf die anstehende SPS/IPC/Drives verrät K.-H. Arndt: „In Nürnberg präsentieren wir unter anderem ein weiteres SW-DT-Kommunikationsmodul für den elektronischen Motorschutzschalter PKE65. Die mechanische Konstruktion haben wir so entwickelt, dass eine schützunabhängige Verwendung des SW-DT-Kommunikationsmoduls mit allen PKE-Grundgeräten – PKE12, PKE32 und PKE65 – möglich ist.“ Auf diese Weise können vernetzte Motorschutzschalter vom Typ PKE als Schutzorgan eingesetzt werden, etwa für Softstarter, Schützapplikationen mit Mitbewerberschaltgeräten, die Verwendung als Einspeiseschalter sowie eine Vernetzungslösung bei zweireihigem Motorstarteraufbau (getrennt aufgestellte Motorschutzschalter und Schütz).

 

Außerdem wird auf der Messe ein weiteres SW-DT-Gateway vorgestellt. „Es ist das erste Ethernet-basierte Gateway (Ethernet IP/Modbus-TCP), das eine Anbindung an das ,SmartWire-DT‘-System erlaubt. Es ergänzt unsere Gateways für Profibus und CANopen. Damit schließen wir eine weitere Lücke der wichtigsten Busanbindungen für die gängigsten Steue­rungen“, berichtet C. Zingg und verweist darauf, dass alle angesprochen Produkte auch im SW-DT-Assist hinterlegt sind. „Damit wurde aus dem anfänglich als Hilfe-Tool gedachten Werkzeug ein leistungsstarkes Planungs-Tool.“

 

Wegweisendes Messe-Highlight

Insgesamt leitet Eaton gerade die zweite Phase seines Systems „Smart­Wire-DT“ ein. „Phase 1 setzte voraus, dass sich ,SmartWire-DT‘ unterhalb der bekannten Feldbussysteme, zum Beispiel Profibus, CAN usw., andockt. Für kleine Applikationen, die kein Feldbussystem erfordern – und von diesen gibt es tausende – haben wir unser Verbindungssystem weiter optimiert und direkt in Eaton-Steuerungen integriert“, berichtet der Produktlinienleiter. Der erste Schritt sei mit den Touch-Display-Steuerungen vollzogen worden. „Auf der SPS/IPC/Drives zeigen wir eine direkte Inte­gration in die Welt unserer ,easy800‘-Steuerrelais“, nennt K.-H. Arndt ein Messe-Highlight. Hier stehen zwei Varianten im Fokus, bei denen Anwender kleine Applikationen ohne Installation eines Gateways optimal realisieren können. „Auch in ,easy­Soft‘ haben wir die Integration vorgenommen, also den SW-DT-Assist dort vollständig eingebettet“, berichtet er und fügt an: „Neben der Planungsfunk­tionalität wurde zusätzlich eine Konfigura­tionsebene implementiert, was die Verbindung zwischen den logischen IO und den SW-DT- Teilnehmern ermöglicht. Besonderen Wert legten wir hierbei auf Einfachheit.“

 

Weitere Partner

Außerdem sollen in Nürnberg weitere „SmartWire-DT“-Partner vorgestellt werden. „Erst, wenn sich viele Nutzer für das System begeistern und ihre Kostenvorteile erkennen, entwickelt es sich im Laufe der Zeit zum Standard“, verdeutlicht C. Zingg. Insgesamt würden derzeit mit einigen Firmen, die die Absicht bekunden, ihre Produkte ins ,SmartWire-DT‘-System zu integrieren, Gespräche geführt. Begleitend dazu seien schon Vorentwicklungen betrieben worden. „Inwieweit unsere auf der diesjährigen Hannover Messe bekannt gegebene Kooperation mit Phoenix Contact zu einem größeren Interesse der Marktbegleiter an unserer Technologie beigetragen hat, vermag ich im Moment nicht zu beurteilen“, sagt C. Zingg. „Wenn Phoenix Contact seine erste Produktreihe mit SW-DT auf den Markt bringt, wird sich zeigen, ob und wie sich die Akzeptanz von ,SmartWire-DT‘ verändern wird“, lässt er offen. Um 3rd-Party-Kunden den Einstieg zu erleichtern, bietet Eaton eine Entwicklungsumgebung an, die Interessenten die Integration der eigenen Schaltgeräte in das „SmartWire-DT“-System ermöglicht.

 

Weitere Meilensteine

Mit den Neuvorstellungen zur SPS/IPC/Drives 2011 sind die SW-DT-Entwicklungen innerhalb des Eaton-Konzerns allerdings noch lange nicht abgeschlossen. So kündigt K.-H. Arndt mit Blick ins nächste Jahr an, dass das komplette ,easy‘-Sortiment überarbeitet werden soll. „Integraler Bestandteil des ,easy‘-Kommunikationssystems wird Smart­Wire-DT sein: Der heutige ,easyLink‘ wird durch SW-DT ersetzt und somit 50-fach schneller werden“, informiert er.

Ferner soll die Serie der Touch-Display-Steuerungen um weitere Typen mit SWD-Master-Schnittstelle ergänzt werden. „Das gleiche gilt für die Steuerungen der XC-Serie“, informiert C. Zingg. Hier ist eine neue Steuerung, vergleichbar in der Leistungsfähigkeit mit der XC200, geplant. „Darüber hinaus werden wir zusätzliche Ethernet-basierte Gateways zur Verfügung stellen. Geplant sind solche zur Anbindung von Profinet, Powerlink und Ethercat. Damit wollen wir den Anwenderkreis noch weiter für all diejenigen öffnen, die die Vorteile von ,Smart­Wire-DT‘ in ihren Applikationen nutzen möchten“, sagt C. Zingg.

 

Im Schaltgerätebereich werden im RMQ-Sortiment die analogen Potentiometer und der Softstarter DS7 mit einem SW-DT-Kommunikationsmodul versehen. „Aber auch in anderen Bereichen des Eaton-Konzerns sind wir hinsichtlich ,SmartWire-DT‘ aktiv: Besonders im Hy­draulikbereich werden hydraulische und elektrische Antriebe zusammenwachsen, was wiederum das ,SmartWire-DT‘-System ins Spiel bringt. Gleiches gilt für die Sensorik. Dies bildet unsere Vision ab: ,Von Lean Connectivity zu Lean Automation‘ – hieran werden wir die nächsten Jahre verstärkt arbeiten“, informiert K.-H. Arndt.

 

Mittelfristige Ziele

Ein Endziel rund um die SW-DT-Technologie hat sich Eaton nicht gesteckt. ­K.-H. Arndt: „Es entstehen jedes Jahr seitens der OEM neue Bedürfnisse, denen wir uns stellen müssen und wollen.“ Beispielhaft führt er die vielfältigen Aktivitäten der PNO rund um Profibus oder die Bereiche Energiemanagement, funktionale Sicherheit an Maschinen oder Anlagen sowie Sensorik an. „Aus meiner Sicht gibt es vor diesem Hintergrund noch ein sehr großes Potenzial, das mit ,SmartWire-DT‘ gehoben werden kann. Denn auch außerhalb des Schaltschranks können wir ein weiteres Kapitel zum Thema ,Verbinden statt Verdrahten‘ aufschlagen“, sagt er weiter.

 

Und auch diese Themen sollen innerhalb der Philosophie „Von Lean Connectivity zu Lean Automation“ umgesetzt und dem Anspruch entsprochen werden.

 

Weitere Informationen unter www.eaton.com/moellerproducts als PDF downloaden

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Copyright © VDE VERLAG GMBH, zuletzt aktualisiert am 06.05.2016