Automatisierungsprodukte haben lange Lebenszyklen: Siemens und Rockwell Automation führten ihre aktuellen speicherprogrammierbaren Steuerungen – Simatic S7 und ControlLogix – etwa vor fünfzehn Jahren ein. Mitsubishi Electric folgte rund sieben Jahre später mit der iQ integrierten Plattform.

Jetzt stellte Siemens Ende 2012 eine komplett neue Steuerungsplattform vor: die Simatic S7-1500. Laut eigener An-gaben soll die neue Hardware nicht nur die baugrößenähnliche S7-300-, sondern ebenso die größere S7-400-Serie ersetzen. Von den Abmessungen her ist die neue Steuerung ein wenig größer gehalten als die 300er-Serie, aber deutlich kompakter als die 400er.

Eine völlig neue Highspeed Backplane unterstützt entweder Standardsignalmodule oder neuartige HF-Module (high feature) mit integrierten Diagnose- beziehungsweise Condition-Monitoring-Funktionen (Zustandsüberwachung). Die neuen Controller sind wie ihre Vorgänger ASIC-basiert und besitzen ein großes Farbdisplay für eine textbasierte Diagnose. Die hierauf dargestellten Informationen sind ebenso mittels eines integrierten Webservers verfügbar.

Bezeichnend ist die Markteinführung der S7-1500: Über Jahre hinweg hatte Siemens drei unterschiedliche Steuerungsgrößen (groß, klein und mikro, angelehnt an anerkannte Industriedefinitionen) im Programm. Diese Abstufung in puncto Baugröße war zwar notwendig, um den Kundenanforderungen gerecht zu werden. Nachteilig war allerdings, dass die Geräte einer Baugröße nicht allzu skalierbar waren und der Kunde damit gezwungen war, sich auf eine der drei Hardwaregrößen festzulegen. Für Siemens selbst bedeutete die Entwicklung und Pflege drei verschiedener Produktlinien entsprechend hohe Entwicklungs- und Pflegekosten. Dieses Dilemma löst nun die S7-1500 auf, da sie den Kunden eine deutlich skalierbarere Lösung dank Konsolidierung zweier Produktlinien anbietet. Diese Strategie dürfte sowohl die Kunden erfreuen und gleichzeitig Siemens erlauben, die Ent- wicklungskosten drastisch zu senken.

Die Zusammenlegung von Steuerungsplattformen ist ein anhaltender Trend im Automatisierungsmarkt. Rockwell Automation verfolgt einen ähnlichen Ansatz: Die ControlLogix ist für große SPS-Endanwendungen gedacht, die CompactLogix hingegen ist eher für kleinere Applikationen interessant. Laut Rockwell ist der Prozessorkern in beiden Plattformen inzwischen derselbe, was bedeutet, dass größer nicht zwangsläufig schneller bedeutet.

Mitsubishi Electrics iQ-Plattform deckt beide – große und kleine SPS-Anwendungen – mit einer einzigen Hardware-Serie ab. Dank dieser erhöhten Skalierbarkeit müssen sich Nutzer nicht mehr länger mit der Anpassung von unflexiblen Hardware-Plattformen an ihre Bedürfnisse aufhalten. Im Gegenteil: Die Anwender haben jetzt die Möglichkeit, Hardware zu wählen, die über eine wesentlich größere Vielfalt von Anwendungen ohne einhergehendem Geschwindigkeitsverlust skalierbar ist.

Was ermöglichte die Konsolidierung der Baureihen: In erster Linie war dies die Verfügbarkeit leistungsfähigerer Prozessoren sowie die Existenz schnellerer Backplanes und industrieller Netzwerke. Heute ist die Geschwindigkeit nicht mehr der bestimmende Faktor. Intelligenz und Preis spielen für Endanwender bei der Wertschöpfung eher die wesentliche Rolle. Deshalb haben intelligente Eingangs- und Ausgangsmodule heute einen integrierten Prozessor, der Informationen lokal diagnostizieren kann und diese an die Steuerung zusammen mit den normalen E/A-Signalen schickt. Diagnose beinhaltet hier typischerweise Zustände wie Modulzustand, Drahtbruch oder Kurzschluss, kann aber ebenso sicherheitsrelevante Signale umfassen. Diese kontextabhängige Information wird direkt der SPS mitgeteilt anstatt kryptische Bits zu senden, die erst in der SPS-Software ausgewertet werden müssen. Dies hilft letztlich Projektierungsaufwand einzusparen. Smarte Module waren in der Vergangenheit kostspieliger als normale Module und wurden dementsprechend selten eingesetzt, aber preiswertere Hardware hat inzwischen deutliche Preissenkungen begünstigt.

Motion Funktionen integriert

Ein wesentliches Merkmal der S7-1500 ist die voll integrierte Bewegungssteuerung (Motion-Control) auf der SPS-Plattform. Bislang bot Siemens diese Funktion vorrangig mit den Motion-Controllern der Simo-tion-Serie an, oder in der S7 mit Technologie-CPUs, die über zusätzliche Motion-Funktionen verfügen. Laut Siemens werden die ersten S7-1500 CPUs (verfügbar ab März 2013) nur einzelne Achsen ansteuern können. Später kommen Technologie-CPUs dazu, die auch komplexe Multi-Achsbewegungen (Gleichlauf, Nockenwelle) mit oder ohne zusätzliche Achsbaugruppen durchführen können. Bei der Lösung „ohne“ werden die Verfahrdaten von der SPS über Profinet direkt an den Servoantrieb übertragen, wo der Regelkreis „vor Ort“ geschlossen wird. Durch die direkte Verbindung entfällt die Achsbaugruppe, was Hardwarekosten einspart. Noch unklar bleibt inwieweit die integrierte Motion-Control der S7-1500 gerade bei komplexen Bewegungen sich mit den Motion-Fähigkeiten der Simotion überschneiden wird.

Sicherheitsfunktionen sind wie schon bei existierenden Simatic-Steuerungen ent-halten, allerdings verbaut Siemens zusätzliche IT-Sicherheitsfunktionalität direkt in die S7-1500 Kommunikationsprozessoren. Diese Sicherheitsfunktionen beinhalten zum einen Manipulationsschutz, zum anderen Zugangskontrollen für Speicherkarten, die an die Seriennummer der Karte oder der Steuerung gebunden sind. Den Maschinenbauern sollen diese Maßnahmen einen besseren Schutz ihres geistigen Eigentums sichern.

Es ist zu erwarten, dass nach der jetzt erfolgten Markteinführung der komplett neuen Steuerungsplattform innerhalb der nächsten Jahre eine ganze Reihe neuer Funktionen folgt. Ein wesentlicher Bereich, der möglicherweise davon betroffen ist, ist die Prozessautomation. Zwar ist Siemens noch nicht bereit, über zukünftige Hardware für ihr PCS-7-Prozessleit-system zu sprechen. Das Unternehmen macht aber deutlich, dass die S7-1500 eines Tages die S7-400 ersetzen wird. Es ist also davon auszugehen, dass in Zukunft die S7-1500 auch die Prozessplattform bei Siemens werden wird.

Autoren:
David Humphrey ist Director of Research bei der ARC Advisory Group Europe,
Stefan Miksch ist Analyst bei der ARC Advisory Group Europe.