Speicherprogrammierbare Steuerungen
Das Potential moderner SPS-Technik
Die Speicherprogrammierbare Steuerung hat im Vergleich zu Steuerungstechniken auf Basis von Industrie-PCs oder embedded Plattformen deutlich mehr Jahre „auf dem Buckel“. Ist sie trotzdem noch up to date? Computer&AUTOMATION sprach hierüber mit Thomas Schott, Leiter Factory Automation, im Hause Siemens.
Herr Schott, im vergangenen Jahr feierte die SPS ihren 40. Geburtstag. Ist die Technologie mittlerweile ausgereizt?
Schott: Ich denke, dass eine Technologie wie die Steuerungstechnik nie ausgereizt sein wird. Und so wird sich auch die klassische SPS stetig weiter entwickeln - insbesondere im Hinblick auf höherwertige Funktionen wie Regelung und Motion-Control. Nehmen Sie das Beispiel der neuen Simatic-S7-1200. Bereits eine solche SPS im Formfaktor einer Kleinsteuerung bietet heute Motion-Control-Funktionen, über die sich ein Servoantrieb direkt anschließen und sich auf diese Weise bereits eine Zweiachssteuerung integral realisieren lässt. Solche Funktionen werden die SPS in ihrer Grundfunktionalität immer mehr anreichern und damit die Technologie vorantreiben.
Ein Feld, in dem ebenfalls noch enormes Potenzial steckt, ist das Thema Safety Integrated. In Zukunft wird es kein Anwender mehr akzeptieren, dass die Sicherheitstechnik separat ausgeführt ist. Vielmehr muss Sicherheitstechnik zum integralen Bestandteil der Steuerungstechnik werden. Im Umfeld der S7-300 und S7-400 praktizieren wir dies bereits seit vielen Jahren und in Bälde werden wir auch einen sicheren Software-Controller verfügbar haben, mit dem sich Standard- und sicherheitsgerichtete Applikationen auf ein und derselben PC-Plattform realisieren lassen.
Thomas Schott: „Wir müssen das Gute aus beiden Welten vereinen – die Robustheit einer dedizierten Steuerung auf der einen Seite mit der Offenheit eines embedded Controllers auf Basis von IT-Techniken auf der anderen Seite.“
Stichwort PC: Die klassische SPS steht bekanntlich im Wettstreit mit der IPCTechnologie beziehungsweise diversen embedded Plattformen. Wie stellt sich Ihnen die aktuelle Marktverteilung dar?
Schott: Stand heute, liegt der Anteil klassischer Steuerungstechnik immer noch bei über 80 %. Allerdings verzeichnen auch wir bei Siemens gerade im Bereich der embedded Controller sehr schöne Wachstumsraten. War ein PC vor ein paar Jahren üblicherweise noch mit rotierenden Teilen in Form von Lüftern oder Festplatte ausgestattet, so findet man dies heute in einem embedded Controller nicht mehr. Trotzdem ist dort genügend Speicher und Leistung vorhanden. Der Blick auf neue Prozessortechnologien wie etwa die Atom-Prozessoren von Intel zeigt, dass es diesbezüglich rasant in Richtung weiter steigenden Leistungen bei gleichzeitig extrem wenig Wärme- Entwicklung geht. In Summe erhält der Anwender also eine sehr robuste Technologie, die im Steuerungsumfeld zusammen mit den dedizierten Steuerungen ihren Platz findet. Gerade jüngere Leute beziehungsweise Hochschulabgänger, die mit Technologien wie .NET oder C# groß geworden sind, finden sich in einer solchen Steuerungstechnik wieder.
Kurzum: Als Anbieter müssen wir heute und künftig beidem Rechnung tragen und das Gute aus beiden Welten vereinen - die Robustheit einer dedizierten Steuerung auf der einen Seite mit der Offenheit eines embedded Controllers auf Basis von IT-Techniken auf der anderen Seite. Aus diesem Grund haben wir auch bei unserem eigenen embedded Controller die Gehäusetechnik und die Anschlusstechnik für die Peripheriekomponenten im Formfaktor der klassischen Steuerungstechnik gewählt - sprich im Kleid einer Simatic-S7-300.
Austauschbarkeit der Funktionalität seit Jahren verinnerlicht
„Kein Anwender ist heute mehr bereit, 200 Seiten Dokumentation zu lesen, bevor er mit einer neuen Technik umgehen kann.“
Immer mehr Automatisierungsanbieter werben mit ihren PAC-Konzepten beziehungsweise der Integration von SPS-, Motion, Robotik- und CNC-Funktionalitäten auf einer Plattform. Warum verwendet Siemens den Begriff des „Programmable Automation Controllers" nicht?
Schott: Uns gefällt der Begriff nicht, weil wir die Austauschbarkeit der Funktionalität nicht erst seit gestern, sondern schon über die letzten Jahrzehnte verinnerlicht haben. Wenn Sie heute eine Sinumerik anschauen, so besitzt diese bereits seit über 20 Jahren eine integrale SPS. Umgekehrt verfügt eine aktuelle, so genannte Simatic-Technologie-CPU vom Typ 317T oder 319T über exakt den gleichen Motionkern, wie er sich in der Simotion-Plattform findet. Lediglich die Ausprägung ist je nach Ausführung - ob Drive-, Controller- oder PC-based - etwas unterschiedlich. Kurzum: Die Durchgängigkeit, die bei PAC erst propagiert wird, haben wir unserer Meinung nach schon seit vielen Jahren. Zugegeben: Es gibt Dinge in der Software, die heute vielleicht noch etwas umständlich zu parametrieren sind. Aber auch hier wird sich in punkto Durchgängigkeit zukünftig noch einiges tun.
Sie erwähnten die Simatic S7-1200, mit der Siemens vor kurzem einen Generationswechsel bei den Klein-SPSen angekündigt hat. Welches sind die wesentlichen Neuerungen im Vergleich zur bisherigen S7-200?
Schott: Ganz pauschal lässt sich sagen, dass der Anwender einer S7-1200 bei gleichem Preisniveau im Vergleich zur S7- 200 wesentlich mehr Leistung bekommt - sowohl auf der Kommunikations- als auch auf der Motion-Schiene. Was die Prozessorleistung beziehungsweise Ablaufgeschwindigkeit der Steuerung betrifft, reden wir über mögliche Steigerung um den Faktor 3 bis 5. Auch haben wir den Speicher zum Teil verdoppelt beziehungsweise verdreifacht, wobei dies auch darin begründet ist, dass der Code, der heute über die 1200er geladen wird, mehr dem einer S7-300 oder S7-400 entspricht und dementsprechend schlicht mehr Speicher benötigt. Darüber hinaus lässt sich bei der neuen Steuerungsgeneration sehr leicht das n+1-Problem lösen. Das heißt, benötigt der Anwender noch einen Analogausgang oder einen schnellen Zähler, dann steckt er diese Funktion einfach in Form eines kleinen Aufschnappmoduls auf die CPU.
Eine entscheidende Änderung in punkto Hardwareaufbau gibt es zudem mit Blick auf den Rückwandbus. Hier haben wir eine klare Trennung des Peripheriebusses vom leistungsfähigen Kommunikationsbus vorgenommen und somit eine deutliche Leistungssteigerung hinsichtlich der Kommunikation zwischen den Baugruppen erreicht.
S7-1200: Neue Engineeringmaßstäbe
Mit der S7-1200 will Siemens vor allem in punkto Engineering neue Maßstäbe setzen. Was muss man sich konkret darunter vorstellen?
Schott: Ein primärer Anspruch bei der Entwicklung des neuen Step7 Basic war, hinsichtlich der Usability - sprich dem „easy to use" - ein Maß zu erreichen, das es so bisher nicht gab. Zwar haben wir mit dem heutigen Step7 funktional schon eine hohe Leistungsfähigkeit erreicht. Gerade von Neuanwendern und speziell aus den Märkten Nordamerika und Asien, wo keiner bereit ist, 200 Seiten Dokumentation zu lesen, bevor er mit einer neuen Technik umgehen kann, bekamen wir jedoch immer wieder gesagt: „Bis ich den erste Schritt gemacht habe, sprich das System erlernt habe und Step7 wirklich projektieren und programmieren kann, ist der Aufwand relativ hoch. Das geht bei euren Mitbewerbern teilweise einfacher." Diese Kritik haben wir aufgegriffen und den Einstieg für den Anwender beim neuen Engineringtool Step7 Basic auf ganz einfache Weise gelöst - ohne dabei jedoch die hohe Effizienz von Step7 zu vernachlässigen.
Ein weiterer Fokus von Step7 Basic galt der Durchgängigkeit zwischen den Editoren der verschiedenen Softwarepakete. Ein Beispiel: Hat der Anwender im Steuerungsprogramm einen Kontakt oder Tag vereinbart, so kann er diesen einfach per Drag&Drop in das Bild des Bedien- und Beobachtungsgerätes hineinziehen. Die Kommunikationsbeziehungen werden hierbei automatisch angelegt. Doppelvereinbarungen gehören somit der Vergangenheit an.
Inwieweit ist die Engineering-Umgebung Step7 Basic kompatibel mit dem bisherigen Step7, welches für die S7-300 und S7-400 zum Einsatz kommt?
Schott: Programme, die auf einer S7- 200 laufen, lassen sich mit einem Konverter auch auf eine S7-1200 portieren - hierfür gibt es eine entsprechende Software, die den Ablaufcode vollautomatisch konvertiert. Auf einer S7-300 oder S7-400 ist der Code der 1200er nach heutigem Stand nicht lauffähig. Allerdings, wie der Name Step7 Basic schon sagt, handelt es sich hier um die Basis-Version einer neuen Engineering- Umgebung. In der nächsten Ausbaustufe - jetzt kann man spekulieren, ob diese „Advanced" oder „Professional" heißen wird - werden dann allerdings alle aktuellen Steuerungen einheitlich mit demselben Tool programmierbar sein.
Philosophie der offenen Softwareschnittstellen
Was die bisherige Simatic-Generation betrifft, hört man aus Anwenderkreisen zum Teil die Kritik, dass Siemens das ehemals schlanke „Protool" zur Konfiguration der Panels durch ein überladenes „WinCC flexible" ersetzt hat. Ist der Step7-Nachfolger ähnlich überladen?
Schott: Den Vorwurf „überladen" habe ich so noch nicht gehört. Was zugegebenermaßen zu Anfang für manchen Anwender überraschend gewesen sein mag, war der vergleichsweise hohe Ressourcenbedarf von WinCC flexible auf dem PC. Was dies betrifft, ist jedoch meine Rede: Software ist wie ein ideales Gas - sie füllt jeden Raum! Wenn also eine neue leistungsstärkere Software auf den Markt kommt, dann ist diese erst einmal ressourcenhungrig. Das ist im Office-Bereich nicht anders, wie man beim Umstieg von XP auf Vista festgestellt hat. Mit einem Arbeitsspeicher von 500 MByte kam man hier plötzlich nicht mehr weiter. Mittlerweile hat sich jedoch auch die PC-Technologie weiterentwickelt und heute ist man mit einer vernünftigen Rechnerausstattung ab 1 GByte Hauptspeicher in der Lage, effizient mit WinCC flexible zu arbeiten. In derselben Erwartungshaltung - also 1 bis 2 GByte Hauptspeicher - bewegt sich auch das neue Step7. Im Übrigen haben wir WinCC flexible in der 2008-Version nochmal dahingehend überarbeitet, so dass viele Dinge jetzt schneller ablaufen.
Um die Simatic-Plattform herum haben sich eine Reihe von Drittanbietern mit ihren Step7-kompatiblen beziehungsweise ergänzenden Hardware- und Softwarekomponenten gruppiert. Inwieweit lassen sich diese auch bei der S7-Nachfolgegeneration weiter verwenden?
Schott: Grundsätzlich haben wir ja die Philosophie der offenen Softwareschnittstellen - sowohl auf der Engineering- als auch auf der Runtime-Seite. Dies beginnt bei der Kommunikationstechnik - Stichwort Profibus und Profinet - und geht über den OPC-Server bis hin zu einer Softwareschnittstelle zu Step7, über die sich für bestimmte Funktionen auch der Ablauf in der Steuerung beeinflussen lässt. All dies steht in derselben Weise bei der neuen Technologieplattform zur Verfügung. Ergo werden sich diejenigen, die sich in der Vergangenheit an die offenen Schnittstellen gehalten haben, in der neuen Technik sehr gut wieder finden.
Der Generationswechsel bei den Kleinsteuerungen wirft zwangsläufig die Frage auf: Wann ist mit den Nachfolgern der S7-300 und S7-400 zu rechnen?
Schott: Darüber zu reden, ist noch zu früh. Gehen Sie aber davon aus, dass wir mit Step7 Basic einen Grundstein gelegt haben, den wir in Richtung der S7-300 und S7-400 weiter entwickeln. Abgesehen davon ist es keinesfalls so, dass wir die Entwicklungen bei den aktuellen S7-300- und S7-400-Modellen schon eingestellt hätten! So haben wir zum Beispiel zur Hannover Messe eine neue Version der S7-300 mit mehr als zweieinhalbfach schnellerer Ablaufgeschwindigkeit vorgestellt; ganz zu schweigen von der Integration vieler neuer, leistungsfähiger Profinet-Funktionen.













