Leitebene
14.11.2018

Automatisierung trifft auf Cloud und Vision

Industrie 4.0 und das IIoT erfordern von Automatisierungstechnikanbietern ein weiteres Öffnen bezüglich neuer Technologien und Partnerschaften. B&R hat dies bereits vor längerer Zeit erkannt und neue Wege in Richtung innovativer Transportsystemlösungen, eines Technologie-Baukastens und eines integrierten Vision-Portfolios eingeschlagen. Auf der SPS IPC Drives werden nun Neuheiten rund um die Themen Mensch-Track-Kollaboration, Engineering von Track-Anwendungen, Vision sowie die erste Cloud-App auf Basis von ABB Ability präsentiert.

Mapp Trak macht intelligente Transportsysteme einfach handhabbar (alle Bilder: B&R)

Als großes Highlight präsentierte B&R zur letztjährigen SPS IPC Drives Acopostrak. Ein Jahr später steht nun die nächste Innovation rund um das lineare Transportsystem an: die sichere Mensch-Track-Kollaboration. „Mit dem flexiblen Transportsystem Acopostrak und der Mensch-Track-Kollaboration eröffnen wir eine völlig neue Dimension in der Zusammenarbeit von Mensch und Maschine“, sagt Robert Kickinger, Manager Mechatronic Technologies bei B&R. „Intelligente Sicherheitstechnik garantiert, dass die Zusammenarbeit sicher und gefahrlos abläuft. Dazu hat B&R fünf Sicherheitsfunktionen in Acopostrak integriert: Safe Torque Off (STO), Safely Limited Speed (SLS), Safely Limited Force (SLF), Safe Direction (SDI) und Safe Maximum Speed (SMS). Diese Funktionen ermög­lichen sichere Handarbeitsplätze am Track, zum Beispiel für den Einrichtbetrieb. Dazu werden die Geschwindigkeit und die Kraft der Shuttles sicher begrenzt. In den anderen Bereichen, wo keine Menschen am Track arbeiten, fahren die Shuttles weiterhin mit voller Geschwindigkeit.

Als Besonderheit an der Mensch-Track-Kollaboration von B&R gibt R. Kickinger die Flexibilität an. Die Grenzwerte für sichere Geschwindigkeit und sichere Kraft werden während der Laufzeit durch die sichere Applikation berechnet sowie aktiviert und deaktiviert. Das Gewicht der Shuttles wird bei der Berechnung der sicheren Geschwindigkeit miteinbezogen.

Geschwindigkeits- und Kraftbegrenzungen lassen sich je nach ­Bedarf auf den betroffenen Track­abschnitten aktivieren. Hat der Mensch die Gefahrenzone verlassen, werden die Begrenzungen aufgehoben. Ein Wechsel zwischen dem sicheren Betrieb und dem Highspeed-Betrieb ist jederzeit möglich.

Aufgrund der kurzen Fehlerreak­tionszeit von Acopostrak müssen die Sicherheitsabstände nicht groß sein. Die Maschine um den Track kann also trotz Handarbeitsplatz und sicherem Einrichtbetrieb kompakt gebaut werden. „Im Hinblick auf die Gesamtanlageneffizienz bedeutet die neue Technologie einen Meilenstein“, sagt R. Kickinger.

Intelligente Sicherheitstechnik garantiert die sichere und gefahrlose Zusammenarbeit von Mensch und Maschine

Systemsoftware optimiert Time-to-Market

Ebenfalls eine Optimierung im Umgang mit intelligenten Transportsystemen ermöglicht die Systemsoftware Mapp Trak. Sie erleichtert das Engineering und optimiert die Time-to-Market für Produkte. Mapp Trak sorgt dafür, dass die Shuttles nicht am Track kollidieren, keine virtuellen Barrieren überfahren und die konfigurierbaren Geschwindigkeits­beschränkungen einhalten. Auch ein FDA-konformes Tracking ist mit Mapp Trak umsetzbar. Dazu verknüpft die Software die Produktdaten mit den jeweiligen Shuttles und macht die Produktherstellung somit lückenlos nachverfolgbar.

Die Programmierung des Tracksystems erfolgt in Mapp Trak prozessorientiert. Der Softwareinge­nieur legt Regeln fest, wie sich die Shuttles am Track verhalten sollen. Diese werden aktiv, wenn Shuttles virtuelle Triggerpunkte am Track passieren. Bewegungsabläufe lassen sich damit effizient implementieren und der Programmieraufwand für die einzelnen Shuttles reduziert sich.

Mit der integrierten Simulation kann der Entwickler zum Beispiel austesten, mit wie vielen Shuttles und bei welcher Geschwindigkeit die Applikation die höchste Produktivität aufweist. Die Simulation und die reale Anlage verwenden die gleiche Applikationssoftware, wodurch ein Wechsel zwischen Simulation und realem Betrieb jederzeit möglich ist. Wie sich die Shuttles in Interaktion mit zusätzlichen mechanischen Elementen wie Robotern verhalten, lassen sich mit dem B&R-Scene-Viewer visualisieren.

Integrated Vision

Ein weiteres Thema, das auf der letztjährigen SPS IPC Drives erstmals vorgestellt wurde und 2018 konkrete Formen annimmt, sind Vision-Sensoren und smarte Kameras. Unter dem Motto „Inte­grated Vision – more than embedded“ präsentiert B&R auf der Messe Embedded-Vision-Systeme, die vollständig in sein Automati­sie­­rungs­portfolio inte­griert sind. ­Dabei reicht die Integration vom Powerlink-Netzwerk über das Engineering Tool bis hin zum Mapp-Technologie-Baukasten. Smart Sensors und Smart Cameras lassen sich somit mikrosekundengenau mit den Maschinenfunktionen synchronisieren. „Insgesamt bieten wir eine optimale Kombina­tion aus Kamera, Licht und Integra­tion – das unterscheidet uns von den etablierten Vision-Anbietern“, verdeutlicht Anton Meindl, Vice President Product Strategy & Innova­tion bei B&R.

Die integrierten Embedded-Vi­sion-Systeme sind in ihrer Funktionalität skalierbar – vom Vision-Sensor bis zur Kamera: Für einfache Aufgaben kommt der Smart Sensor zum Einsatz. Mit ihm wird eine einzelne Bildverarbeitungsfunktion umgesetzt, zum Beispiel QR-Code-Erkennung oder Lageerkennung. Anders als bei vielen anderen Geräten dieser Klasse ist bei diesem nicht für jede Funktion eine eigene Hardware erforderlich. Der Anwender konfiguriert die Funktion des Smart Sensors je nach Bedarf in der Automatisierungssoftware Automation Studio. Somit muss der Maschinenbauer für unterschiedliche Anwendungsfälle lediglich einen
Kameratyp bevorraten.

Wird zu einem späteren Zeitpunkt ein leistungsfähigeres Bildverarbeitungssystem benötigt, ist ein Umstieg auf die Smart Cameras einfach möglich. Dabei können die bisherige Applikationssoftware sowie alle bereits ermittelten Parameter und Modelle weiterverwendet werden. Für Smart Sensor und Smart Camera stehen drei Bildsensoren mit 1,3 Megapixel, 3,2 Megapixel und 5 Megapixel zur Verfügung. Alle drei Sensoren zeichnen sich durch ihre hohe Lichtempfindlichkeit und geringes Rauschen aus. Dadurch wird eine gute Bildqualität – auch bei Highspeed-Applikationen – sichergestellt. Für die Beleuchtung stehen wahlweise integrierte High-Power-LED oder ­externe Backlights und Barlights, die um –40 ° bis 90 ° elektrisch schwenkbar sind, zur Verfügung. Darüber hinaus kann aus einem breiten LED-Farbangebot und Kombinatorik die für die Applikation optimale Variante ausgewählt werden.   

Ein Jahr nach dem angekündigten Einstieg in die Bildverarbeitung bilanziert A. Meindl: „Wir haben die Vision-Technologie nahtlos in unser B&R-Automatisierungssystem integriert. Dadurch wird eine mi­kro­sekundengenaue Kommunika­tion mit unseren Steuerungen, Antrieben, Industrie-PC und der Sicherheitstechnik erreicht. Dabei ermöglichen einfach zu konfigurierende Softwarebausteine jedem Automatisierungstechniker den Zugang zur industriellen Bildverarbeitung. Insgesamt bieten wir Entwicklern und Anwendern damit Usability der nächsten Generation.“ Ebenfalls vollständig integriert ist die Machine-­Vi­sion-Softwarebibliothek Halcon von „MVTec“. Sie ermöglicht es, robuste und hochperformante Lösungen zur Positionsbestimmung, Vollständigkeitskontrolle, Qualitätsbewertung, Vermessung und Identifikation zu implementieren.

Abschließend verweist A. Meindl darauf, dass sich die Systeme aktuell bei Pilotkunden in verschiedenen Branchen im Test befänden. Die Serienverfügbarkeit gibt er für Mitte 2019 an.

Erste Cloudapplikation

Die nächste Innovation auf dem B&R-Stand ist die erste B&R-Cloud­applikation auf Basis von ABB ­Ability. Unter dem Namen Asset Performance Monitor verschafft die Applikation Maschinenbauern einen Überblick über all ihre Maschinen im Feld. „Momentan ist es so, dass Maschinenbauer ihre Maschinen weltweit verkaufen und danach oftmals keine Kenntnis mehr über deren weiteren Lebenszyklus haben“, sagt René Blaschke, Product Manager IIoT bei B&R. „Außerdem haben wir die Erfahrung gemacht, dass aktuelle Cloudlösungen zu kompliziert sind. So haben OEM limitierte R&D-Ressourcen und sind Experten in ihrem Kernbereich; Cloudexpertise ist selten vorhanden. Worin sie bereits Kompetenzen aufgebaut haben, ist beim Thema Remote Access – allerdings beinhaltet dieses weder eine Berechnung der Leistungskennzahlen noch ein proaktives Monitoring“, verdeutlicht er weiter.

Abhilfe will B&R hier nun mit dem Asset Performance Monitor bieten. Die Applikation erfasst rund um die Uhr Daten, wie Produktionsrate, Energieverbrauch oder Temperatur. Der Anwender legt fest, welche Informationen er benötigt und die Anwendung berechnet automatisch Key-Performance-Indikatoren (KPI), wie die Gesamtanlageneffektivität. Der Asset Performance Monitor bereitet die Daten auf und stellt sie übersichtlich dar. Auf Basis dieser Informationen kann der Maschinenbauer zum Beispiel seine Maschinen laufend optimieren und seinen Kunden besseren Service anbieten.

Um die Daten zu sammeln, wird eine Maschine oder eine Produk­tionslinie über ein Edge-Device angeschlossen. Der PC erhält die ­Daten mittels OPC UA von der Maschinensteuerung und gibt sie mittels MQTT-Protokoll an die Cloud weiter. Das Edge-Device stellt automatisch eine Verbindung mit der ABB-Ability-Cloud her und installiert die nötige Software. Der Maschinenbauer erhält einen Zugang zur Cloudapplikation und loggt sich mit Benutzername und Passwort ein. Danach stehen ihm sämtliche Möglichkeiten des Asset Performance Monitor zur Verfügung.

Da die App auf ABB Ability läuft, gibt B&R an, dass die Sicherheit und Integrität der gespeicherten Daten durch die Verwendung moderner Sicherheitsstandards und Übertragungsprotokolle sichergestellt ist. Die Infrastruktur von ­Microsoft Azure sorge dafür, dass alle ABB-Ability-Services weltweit zuverlässig verfügbar sind. „ABB Ability bietet alle Voraussetzungen, um zukünftig Cloudanwendungen mit künstlicher Intelligenz und Machine Learning umzusetzen“, sagt R. Blaschke.

Die Cloudanwendung Asset Performance Monitor erfasst rund um die Uhr Maschinendaten, bereitet sie auf und stellt sie übersichtlich dar

Pilotkunden gibt es hier auch schon. Einer ist EMT International Inc. Ein flächendeckender Rollout des Asset Performance Monitor ist für das erste Halbjahr 2019 geplant.

www.br-automation.com

SPS IPC Drives: Halle 7, Stand 206/114

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Copyright © VDE VERLAG GMBH, zuletzt aktualisiert am 17.01.2019