Die Bezeichnung Sysmac steht für ‚System for Machine Automation Control’ beziehungsweise für ein integriertes Konzept, welches darauf abzielt, nur noch ein Steuerungssystem für die gesamte Maschine oder Produktionszelle zu haben und dabei durchgängig offene Kommunikations- und Programmierstandards einzusetzen. Für Shizuto Yukomoto, CEO von Omron Europe, markiert diese Entwicklung einen wichtigen Meilenstein in Omron’s neuem Zehnjahresplan. Dieser sieht unter anderem vor, die Position des Unternehmens im Bereich Industrieautomation zu stärken und weltweit weiter auszubauen.

Kernbausteine des neuen Konzeptes sind die neue NJ-Maschinensteuerung, welche SPS-Funktionalität und Motion Control integriert, sowie die ebenfalls komplett neu entwickelte Software ‚Sysmac Studio’ zur vollständigen Kontrolle des Automatisierungssystems einschließlich Konfiguration, Programmierung, Simulation und Überwachung. Die Kommunikation erfolgt dabei über ein durchgängiges Maschinennetzwerk – das von Beckhoff entwickelte Ethercat-System – für Motion Control, Bildverarbeitung und die Steuerung von Sensoren und Aktoren.

Die Architektur im Detail

Im Detail basiert die Steuerung Sysmac NJ auf einem Atom-Prozessor mir 1,6 GHz und läuft mit einem Echtzeitbetriebssystem. Zur Auswahl stehen CPUs für die Ansteuerung von 16, 32 oder 64 Achsen. Da dieser Controller auf einer Intel-CPU basiert und mit einem RTOS-Betriebssystem läuft, ist die Architektur nicht mehr starr und ASIC-basiert, sondern flexibel, skalierbar und Software-orientiert. Den Worten von John van Hooidonk zufolge, Marketing Manager Automation von Omron Europa, bestand die Herausforderung bei der Entwicklung darin, „von den enormen Technologiesprüngen im Bereich der Standard-PC-Prozessoren zu profitieren und gleichzeitig die Qualität und die robuste Architektur der Industriesteuerungen beizubehalten. Denn unsere Ausfallrate wird gemessen in ‚parts per million’ (ppm), während in der PC-Welt Ausfallraten in ‚parts per thousand’ angegeben werden“.

Sysmac Studio schließlich ermöglicht dem Maschinenbauer die Konfiguration, Programmierung, Simulation und Überwachung in nur einer Software. Omron verwendet dabei die Microsoft Windows Presentation Foundation (WPF) für einfache Bedienung und schnelle Programmierung. Die Konfiguration von Steuerung, Feldgeräten und Netzwerken erfolgt über eine grafische Benutzeroberfläche. Was die Programmierung betrifft, so wurde diese laut James Riley, Product Marketing Manager Software, zu 100 Prozent IEC-61131-konform und zudem von Omron komplett selbst entwickelt - inklusive der PLCopen-Funktionsblöcke für Steuerung und Motion Control. Ein Smart-Editor mit Online-Debugging soll den Anwender zusätzlich bei einer schnellen und fehlerfreien Programmierung unterstützen. Weiterhin erleichtert die Simulation von Steuerungsablauf und Motion Control sowie Datenprotokollierung und -aufzeichnung die Maschineninbetriebnahme und -einrichtung. Last but not least ist auch der neue Soft-Motion-Kernel komlett ‚made by Omron’.

Ethercat als Maschinennetzwerk

Auch bei der Kommunikation setzt Omron auf offene Standards und nutzt dabei das Ethernet-basierte Kommunikationssystem Ethercat. „In einem Benchmark hat sich dieses als das schnellste und beste System für die unsere Anforderung herausgestellt“, begründet John van Hooijdonk die Entscheidung des japanischen Automatisierungstechnik-Anbieters. Ethercat ist in der Lage, 192 Slaves bei einer Aktualisierungszeit bis zu 100 µs und einem Jitter von weniger als 1 µs zu verwalten. Verteilte Uhren erlauben eine exakte Synchronisation mit einer Genauigkeit unter 1 µs, was laut Riley gerade bei Motion-Anwendungen wichtig ist. Im Sysmac-System arbeitet der Motion-Kern synchron mit Ethercat und dem SPS-Task, wobei die Synchronisation von bis zu 64 Achsen innerhalb von 2 ms möglich ist. Bei Anwendungen mit bis zu 32 Achsen lässt sich eine Ansprechzeit von weniger als 1 ms erreichen. „Mit konventionellen Hardware-orientierten Steuerungssystemen war dies bisher undenkbar“, so van Hooijdonk.

Was die sicherheitsgerichtete Kommunikation betrifft, setzt Omron ebenfalls auf den Einsatz von Ethercat beziehungsweise auf dessen Safety-Protokoll ‚Failsafe over Ethercat’. Stand heute ist diese Lösung allerdings noch nicht verfügbar. Jedoch hat Safety nach Aussage von Faouzi Grebici, Divisional Generals Manager für den Bereich Motion und Drives in Europa und Amerika, die höchste Priorität beim weiteren Ausbau der noch am Anfang stehenden Sysmac-Plattform. Ohne sich auf einen genauen Zeitpunkt festlegen zu wollen, stellt Grebici eine entsprechend integrierte Lösung für 2012 in Aussicht. Bis dahin lässt sich die existierende Devicenet-basierte Safety-Lösung an Sysmac anbinden.

Vision-Sensoren mit Ethercat-Interface

Ein Novum im Bereich der Maschinenvernetzung basierend auf Ethercat ist die Anbindung der Bildverarbeitung über dieses Echtzeit-Ethernetsystem. Die hierfür erforderlichen Vision-Sensoren mit integrierter Ethercat-Schnittstelle werden der Fachwelt bereits auf der bevorstehenden Bildverarbeitungsmesse Vision in Stuttgart (8. bis 10. November) vorgestellt. Das komplette Sysmac-Konzept mit allen zugehörigen Geräten zeigt Omron dem breiten Publikum erstmals im November auf der System Control Fair (SCF) 2011 in Japan. Die Europapremiere folgt eine Woche später auf der SPS/IPC/Drives 2011 in Nürnberg (Halle 9, Stand 350).