Die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine, auch als Human Machine Interface (HMI) bezeichnet, ist und bleibt das zentrale Element für einen effizienten Maschinen- oder Anlagenbetrieb. Wo früher große Schalttafeln für die Kommunikation sorgten, finden sich heute fast nur noch Computerbildschirme. Aus gutem Grund, denn die Flexibilität, die Touchscreens in Kombination mit einer Soft-SPS bringen, ist unschlagbar. Soll die Anlage erweitert werden, genügt eine neue Programmierung.

Selbst draußen im Feld, wo über lange Zeit Signalleuchten zur Statusanzeige und Taster zur Bedienung ausreichten, findet sich heute immer öfter ein kleines HMI, das nicht nur vielseitiger, sondern dank des zunehmenden Preisverfalls für leistungsfähige Mikroprozessoren inzwischen meist nicht einmal teurer ist.

In eben dieser Feldebene - an der Schnittstelle zwischen Sensoren, Feldbus und Steuerung - ist Turck seit Jahrzehnten zu Hause. Auf seinem Weg vom Komponenten- zum Lösungsanbieter hat das Unternehmen vor drei Jahren neben Sensoren, Interface- und Feldbus-Technik die Kompaktsteuerungen in Form von codesysprogrammierbarer Gateways ins Portfolio aufgenommen. Die Steuerungen unterstützen den Trend zur dezentralen Automation, erlauben sie doch - unabhängig von der übergeordneten Steuerung - die eigenständige Bearbeitung bestimmter Aufgaben wie etwa das Auslesen und Beschreiben von RFID-Datenträgern inklusive der gesamten Datenkommunikation.

Jetzt erweitert das Unternehmen Turck sein Angebot mit einer HMI-Familie, die neben Visualisierungs- und Steuerungsfunktionen eine Gateway-Funktionalität zwischen Feldbussen und Realtime-Ethernet bietet. Dazu kann das VT250 in jeder Richtung sowohl als Master wie auch als Slave konfiguriert werden.

Erstes Modell zur SPS/IPC/Drives

Die Anschlussebene des VT250: 24-V(DC)- Spannungsversorgung, versenkter Feldbus-Port für CAN- oder Profibus-Steckverbinder, zwei RJ45-Buchsen für die Real-Time-Ethernet-Anbindung – auch in Linientopologie, RS232/485-Buchse für Zusatzgeräte und USB-Anschluss für Firmware-Updates.

Auf der SPS/IPC/Drives in Nürnberg feiert das erste Modell - das VT250 - Premiere, weitere werden nach dem Jahreswechsel folgen. Das Gerät weist einen 5,7-Zoll-QVGA-TFT-Touchscreen auf, der in ein Kunststoffgehäuse gefasst ist. Mit den Gehäusemaßen von 212 mm × 156 mm und einer Einbautiefe von 50 mm entspricht das System einem marktüblichen Quasi-Standard, so dass es ohne großen konstruktiven Aufwand in zahlreichen Applikationen eingesetzt werden kann. Auf der Geräte-Rückseite ist nicht nur die SD-Memory-Card von außen zugänglich, sondern auch die Halterung für die Pufferbatterie, die auf diesem Weg ohne Aufwand und vor allem ohne Werkzeug ausgetauscht werden kann.

Die Anschlussebene an der Unterseite bietet neben der 24-VSpannungsversorgung einen COM-Port, der so belegt ist, dass er sich sowohl für RS232 als auch für RS485 nutzen lässt. So kann der Anwender über die Schnittstelle beispielsweise einen Barcode-Leser, ein Lichtgitter oder ähnliches anbinden. Daneben findet sich noch ein USBDevice- Port, über den eine PC-Verbindung hergestellt werden kann, um beispielsweise ein Firmware-Update einzuspielen.

Auf der Geräterückseite ist auch der Feldbus-Port positioniert, der entweder als CAN-Port mit DeviceNet, CANopen oder als Profibus-Port konfiguriert werden kann. Die Anordnung an der Rückseite statt an der Geräte-Unterseite sorgt dafür, dass das Kabel eines neunpoligen Sub-D-Steckers exakt in dieselbe Richtung läuft wie alle übrigen Kabel. Außerdem ist der Anschluss im Gehäuse versenkt, was die Steckverbindung zusätzlich mechanisch schützt.

Kommunikation via netX

Mit der Visualisierungslösung QVIS lässt sich die grafische Bedienoberfläche der Panels ebenso gestalten wie etwa das Alarmhandling oder die Rezepturverwaltung.

Mit seinen zwei Realtime-Ethernet-Ports bietet das Bedienpanel die Möglichkeit, das System in einer Linientopologie zu installieren. Damit das funktioniert, arbeitet hinter den RJ45-Buchsen ein Chip aus der netX-Familie von Hilscher. Der Controller kann die Kommunikation von nahezu allen Feldbussen und Realtime-Ethernet- Systemen auf einem einzigen Chip realisieren und hier sowohl als Master als auch als Slave fungieren.

Das erlaubt theoretisch die unterschiedlichsten Kombinationen aus Profibus, Profinet, DeviceNet, Ethernet/IP, Modbus-TCP, CANopen und EtherCAT, selbst Ethernet Powerlink oder Sercos ließen sich, wenn nötig, über den netX realisieren. Dem Anwender bietet diese Vielfalt eine hohe Flexibiltät: So kann das Gerät beispielsweise gleichzeitig als Profibus-Master und Profinet-Slave oder in jeder anderen sinnvollen Kombination aus Feldbus- und Ethernet-Protokoll arbeiten.

Als Single-Chip-Lösung kümmert sich der 200-MHz/32Bit-RISC-Prozessor aber nicht nur um die Kommunikation, er bietet auch die nötigen Hardware-Ressourcen für die Visualisierungs- und Steuerungssoftware, die - abhängig von der Anforderung der jeweiligen Applikation - ebenfalls auf dem HMI laufen. Was die Visualisierungslösung betrifft, verwendet Turck die QVIS-Software aus dem Hause Hilscher, die auf die Hardware- Umgebung zugeschnitten ist und die Ressourcen optimal ausschöpfen kann.

QVIS ermöglicht das Erstellen und Gestalten von grafischen Bedienoberflächen und beinhaltet die Funktionen eines modernen Visualisierungssystems wie etwa Alarmhandling, Rezepturverwaltung, Passwortschutz, History, Trending und Simulation. Dank eines integrierten Variablen- Interfaces zur Codesys-Steuerung, die ebenfalls auf dem Bedienpanel ihren Dienst tut, arbeiten beide Lösungen Hand in Hand, zumal das Laufzeitsystem Codesys SP bereits auf dem netX-Chip implementiert ist.

Von Codesys V2 zur Version 3

Das in Turcks VT250 eingesetzte Codesys V3 vereint die Funktionalität der Version 2 mit den Möglichkeiten neuester Technologie und bietet jetzt echte objektorientierte SPS-Programmierung.

Wie bereits bei den programmierbaren Gateways für die Remote-I/O-Lösungen BL20 und BL67, nutzt Turck bei der HMI-Lösung die Codesys-Plattform für Steuerungsanwendungen. Codesys ist ein Hardware-unabhängiges Programmiersystem zum Erstellen von Steuerungsanwendungen. Die Lösung basiert auf dem internationalen Standard IEC 61131-3, unterstützt alle Programmiersprachen dieser Norm und bietet fertige Backends inklusive Compiler für alle marktüblichen Prozessortypen. Mit Codesys können Steuerungsapplikationen für jede Zielhardware entwickelt und in Betrieb genommen werden.

Auf dem VT250 setzt Turck das Programmiersystem erstmals in der Version 3 ein. Codesys V3 vereint die Funktionalität der Version 2 mit den Möglichkeiten neuester Technologie und bietet jetzt echte objektorientierte SPS-Programmierung. Als Betriebssysteme stehen Windows CE und Hilschers rcX zur Verfügung. Während für reine Visualisierungsanwendungen das Microsoft-Betriebssystem ausreicht, stellt rcX die für Steuerungsapplikationen erforderliche höhere Performance zur Verfügung.

 Autor: Jörg Kuhlmann, Leiter Produktmanagement bei Turck in Mühlheim an der Ruhr.

Interview: Das Partner-Konzept

Bei der Realisierung der neuen HMI-Lösung setzt Turck auf die Zusammenarbeit mit Technologielieferanten aus dem Automatisierungstechnik-Umfeld. Computer&AUTOMATION sprach mit Norbert Gemmeke, Leiter des Geschäftsbereiches Automation Systems, über die Hintergründe der aktuellen Partnerkonstellation.

Norbert Gemmeke: „Wir haben uns geeignete Partner gesucht, die unser Know-how an den richtigen Stellen ergänzen.“

Herr Gemmeke, seit wann arbeiten Sie an der Visualisierungslösung? Und: War ursprünglich nicht geplant, mit Micro-Innovation die HMI-Familie umzusetzen?

Gemmeke: Lassen Sie mich zunächst eines klarstellen. Bei der VT-Familie handelt es sich nicht ausschließlich um eine Visualisierungslösung. Vielmehr war es uns wichtig, über die ausgeprägten Kommunikationsfähigkeiten der Lösung - wie etwa die Feldbus-Masterfunktionalität - die Themen Beobachten, Bedienen und Steuern sehr nah zusammenzubringen.

Zum zweiten Teil Ihrer Frage: Wenn man erkennt, dass ein Produkt strategische Bedeutung hat und die Zusammenarbeit auf Basis eines Brandlabel-Vertrags nicht zielführend ist, müssen sie eine alternative Lösung finden. Vor diesem Hintergrund haben wir Mitte 2008 mit der Entwicklung der jetzigen Geräte-Familie begonnen und dabei starke Partner ins Boot geholt, die unser Knowhow an den richtigen Stellen ergänzen.

Ihre Partner hierbei heißen 3S für die Steuerungstechnik und Hilscher für die Kommunikationstechnik auf Basis des netX-Chip. Wie sieht es hinsichtlich der Panel-Technologie aus?

Gemmeke: Bei der Panel-Technologie müssen Sie die komplette Prozesskette von der Beschaffung über die Fertigung bis zur Qualitätssicherung beherrschen. Dies ist heute bei Turck natürlich nicht durchgängig gegeben. Vor diesem Hintergrund bot sich eine Partnerschaft mit einem Panel-Spezialisten wie Kontron an. Die Hardware der Embedded-Geräte wird in identischer Form auch bei Kontron beziehbar sein. Die Hardware plus die dazugehörige Automatisierungssoftware - also Steuerung, Master, Feldbus/Ethernet-Slaves und Visualisierung - wird es aber ausschließlich bei Turck geben.

Hinzu kommt, dass das 5,7-Zoll-Embedded-Gerät, welches wir auf der SPS/IPC/Drives zeigen, ja erst der Startpunkt unserer künftigen HMI/PLC-Strategie ist. Wenn Sie im Sinne einer Portfolio-Entwicklung weiterdenken, kommen Sie zu höheren Leistungsklassen und somit automatisch zu weiteren Displaygrößen und auch zu PC-basierten Produkten. Auch hier ist die Partnerschaft Turck/Kontron ideal. Und für die Teile Kommunikation, Steuerung und Visualisierung sind die Firmen Hilscher und 3S auf beiden Ebenen eine optimale Ergänzung.

Apropos Kommunikation: Was die Konfiguration der Master betrifft, verwenden Sie nicht die Hilscher-Lösung, sondern realisieren dies ebenfalls mit 3S. Was sind die Gründe hierfür?

Gemmeke: Wir wollen unseren Kunden die größtmögliche Durchgängigkeit in Bezug auf das Software-Umfeld bieten. Da die Codesys-Lösung von 3S als Programmiersystem genutzt wird, haben wir uns entschieden, konsequenterweise auch die Konfiguratoren von 3S einzusetzen. Natürlich verwenden wir dabei die umfangreichen Feldbus/Ethernet- Master- und Slave-Protokolle des netX

von Hilscher.

In punkto Visualisierung setzen Sie wiederum nicht auf Codesys, sondern auf die im Markt weniger bekannte Lösung QVIS von Hilscher. Warum?

Gemmeke: Wir unterscheiden hier sehr stark die Aufgaben Visualisieren und Steuern. Beim Thema Visualisieren bauen wir auf ein Stand-alone-Tool für reine HMI-Aufgaben ohne Steuerung. Hier stehen unter anderem Aufgaben wie Rezeptverwaltung, Sprachumschaltung und Passwortschutz im Vordergrund - kurz gesagt: leichte Bedienbarkeit. Und hier hat QVIS seine Stärken. Diese Software wird bereits bei einigen großen OEM-Kunden eingesetzt. In enger Zusammenarbeit mit Turck überarbeitet Hilscher derzeit die Lösung, so dass in Kürze auf unseren HMIs eine Version verfügbar sein wird, die noch deutlich anwenderfreundlicher ist.

Die Entscheidung hat also nichts damit zu tun, dass es bei der Codesys-Version V3 noch die ein oder andere Verzögerung gibt - zum Beispiel was die Web- Visualisierung betrifft?

Gemmeke: Absolut nichts! Eine Web-Visualisierung ist zwar ein nettes Tool, im täglichen Einsatz bei unseren Kunden hat dieses Thema aber keine Priorität und steht demzufolge auch bei uns derzeit nicht im Fokus.

Ein Blick auf Ihre bisherige Steuerungstechnik: Bei den Remote-I/O-Lösungen BL20 und BL67 haben Sie ja auch schon Codesys als Steuerungsplattform im Einsatz, allerdings auf Basis der Version 2. Wird es hier ein Update auf V3 geben?

Gemmeke: Im Bereich der programmierbaren Gateways sehen wir momentan ein nicht unerhebliches Wachstum. Hier hat sich die Codesys-Version 2.x etabliert. Trotzdem werden wir natürlich zu gegebener Zeit auch bei den Gateways eine Umstellung auf V3 vornehmen, was aber sicher nicht im kommenden Jahr geschehen wird. Denn in den meisten Applikationen nutzen die Anwender entweder das HMI mit PLC und Standard-Gateways oder das HMI als reines Visualisierungsgerät in Kombination mit programmierbaren Gateways. Daher halten wir für die Markteinführung der Produktfamilie HMI/PLC die Koexistenz der Versionen V2 für die Gateways und V3 für die HMI/PLC für absolut unproblematisch.

Die Tools Codesys für die Steuerung und QVIS für die Visualisierung haben ihren Schwerpunkt im Bereich des klassischen Maschinen- und Anlagenbaus. Daneben zielt Turck mit seinen Produkten beziehungsweise Lösungen auch auf die Prozesstechnik, wo diese Werkzeuge allerdings kaum verbreitet sind. Wie gehen Sie damit um?

Gemmeke: Turck sieht - wie schon dargestellt - den Hauptfokus dieser Produktfamilie in der Fabrikautomation. Die Lösungen für die Prozessautomation fokussieren auf den Physical-Layer mit den Ebenen Point-to-Point, Point-to-Bus und Bus-to-Bus. Visualisierung, Konfiguration und Parametrierung werden in diesem Umfeld oft mit FDT/DTM-Software gelöst, die Turck in zahlreichen Produkten unterstützt. Und klassische Prozessfunktionen wie eine Regelung werden meist über Leitsysteme realisiert.

Hintergrund: Turck hofft auf Umsatzerholung in 2010

Turck-Geschäftsführer Christian Wolf: „In Zeiten wie diesen muss man sehr vorsichtig sein, wo man was kappt.“

Nach einem voraussichtlichen Umsatzrückgang von 27 % für das Gesamtjahr 2009, geht Turck für 2010 zumindest von einer leichten Erholung aus. Mit zwei neuen Geschäftsbereichen hat der Mülheimer Sensorik-Spezialist zum 1. Oktober die organisatorischen Weichen gestellt, um dann gestärkt aus der Krise hervorzugehen.

Als „Tsunami-ähnlich" beschreibt Geschäftsführer Christian Wolf das, was seit Ende 2008 über die Automatisierungsbranche hereingebrochen ist und auch bei Turck tiefe Spuren hinterlassen hat. Nach einem Umsatz von 370 Mio. Euro im vergangenen Jahr rechnet Wolf für 2009 mit einem Rückgang auf 270 Mio. Euro. Verantwortlich für dieses negative Ergebnis ist insbesondere die starke Abhängigkeit von den beiden Hauptabsatzmärkten Automobil- und Maschinenbau-Industrie. In diesen Branchen ist das Geschäft in nahezu allen Ländern rückläufig - mit mehr als -16 % auch in China, wo Turck mittlerweile rund 40 Mio. Euro Umsatz generiert.

Dass der ein oder andere Marktbegleiter in dieser Region anders als Turck derzeit mit Wachstumsmeldungen aufwarten kann, liegt nach Einschätzung von Wolf meist daran, dass diese Firmen dort im Gegensatz zu den Mühlheimern „in der Regel in stark subventionierte beziehungsweise künstlich hoch gehaltene Märkte wie die Energiebranche liefern".

Als Resultat der negativen Geschäftsentwicklung in 2009 hat sich Turck einen unumgänglichen Sparkurs verordnet, der unter anderem zu einem Stellenabbau über alle 27 Standorte der Unternehmensgruppe in Höhe von knapp 10 % geführt hat.Was den Blick in die Zukunft betrifft, gibt sich Wolf verhalten optimistisch. Zwar sei die Lage derzeit „konstant schlecht" und ein richtiger Aufwärtstrend zumindest derzeit noch nicht erkennbar; für 2010 geht die Turck-Gruppe allerdings von einer leichten Erholung aus, die sich voraussichtlich in einem Plus von etwa 5 % niederschlägt.

Für 2010 lautet die Prognose auf plus 10 %. Um mittelfristig wieder auf die Erfolge vergangener Tage anknüpfen zu können, will sich Turck unter anderem konsequent vom Komponenten- zum System- beziehungsweise Lösungsanbieter weiterentwickeln. Einher geht damit eine Neuausrichtung der Organisationsstruktur. Das heißt: Die ehemaligen Produktmanagement-Bereiche „Sensortechnik", „Prozessautomation" sowie „Feldbus und Systeme" wurden zum 1. Oktober durch die beiden neuen Business- Units „Automation Systems" und „Automation Products" ersetzt. Damit sollen unter anderem identische Strukturen in den Kommunikationstechnologien von Prozessautomation (PA) und Fabrikautomation (FA) geschaffen werden.

Zudem ist eine weitere Verdichtung der Plattformstrategien hinsichtlich der Feldbus-Technik in den Bereichen PA und FA geplant, und nicht zuletzt sollen die Möglichkeiten identischer Entwicklungsmethoden bei Anforderungen aus dem Bereich Safety besser genutzt werden. Der Geschäftsbereich Automation Systems wird geleitet von Norbert Gemmeke, dem Bereich Automation Products steht Oliver Marks vor.