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Multifunktionaler Regler: Eine Alternative zur SPS

Nicht alle Aufgaben innerhalb der Fabrik erfordern den Einsatz einer vollwertigen SPS. Multifunktionscontroller in Form eines flexiblen Reglers können eine kostengünstige Alternative hierzu sein, die gleich­­zeitig aber deutlich mehr bieten als ein Standardregler.

Alternative zur SPS Bildquelle: © Hesch Industrie-Elektronik

Ablaufsteuerungen werden in allen Bereichen der Industrie benötigt. Zeitgleich gilt es, verschiedene Nebenprozesse zu regeln. So sind zum Beispiel in Abhängigkeit vom Temperaturverlauf Pumpen zu steuern, Medien zu wechseln oder Ofentüren zu verriegeln. Der übliche Weg in Prozessen mit Individuallösungen für Temperaturregelungen und Ablaufsteuerungen führte in der Vergangenheit fast immer über die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Das setzt jedoch nicht nur hohe Anschaffungskosten voraus, sondern auch spezifische Programmierkenntnisse. Für viele Unternehmen ist es aber zu aufwändig und zu teuer, bei jeder Inbetriebnahme oder Prozessoptimierung einen – nicht selten auch externen – Programmierer zu beauftragen.

Softwareprogramm EasyTool MFC Bildquelle: © Hesch Industrie-Elektronik

Das Softwareprogramm EasyTool MFC dient der Konfiguration und Parametrierung. Am PC lassen sich damit die Bausteine aus Funktionsblockbibliotheken per Drag & Drop zum gewünschten Prozessablauf zusammenstellen.

Warum also als Alternative zu oft kostenintensiven SPS-Anlagen nicht eine moderne Reglerplattform verwenden, die sich für weit mehr als nur in Thermoprozessen eignet beziehungsweise sich in Gefriergeräten, Schmelz- oder Warmhalteöfen ebenso nutzen  lässt wie als Prozessrechner oder in der Pumpensteuerung? Ein Beispiel für derartige Geräte ist der Multifunktionscontroller (MFC) von Hesch.

Er eröffnet dem Anwender beziehungsweise dem Verfahrenstechniker die Möglichkeit, komplexe Ablaufsteuerungen selbst zu erstellen – und das ohne eine Zeile Quellcode schreiben zu müssen. Dabei kann der MFC mehrere Prozesse gleichzeitig regeln und unterstützt ­nahezu alle gängigen Verfahren der ­Prozessindustrie, wie zum Beispiel Begrenzungs-, Verhältnis- oder Kaskadenregelung.

Einfacher Thermoprozess Bildquelle: © Kochneva Tetyana / shutterstock.com

Der MFC versetzt Verfahrenstechniker letztlich in die Lage, Ablaufsteuerungen inklusive Regelungstechnik sowohl für einfache ...

Aus diesem Ansatz ergeben sich mehrerer Vorteile: Prozesse lassen sich jederzeit kostenneutral anpassen, optimieren und weiterentwickeln. Dies senkt die Kosten und den Ressourcen-Aufwand; außerdem bleibt wertvolles Prozess-Know-how im Haus. Ein zeitgemäßes Bedienkonzept und Frontend in Verbindung mit einem leistungsfähigen Rechnerkern sorgt zudem für Flexibilität bei der Gestaltung der Steuerungsabläufe.

Komplexer Thermoprozess Bildquelle: © Fotolia / Pavel Losevsky

... als auch für komplexe (Thermo-)Prozesse selbst zu erstellen, ohne programmieren zu müssen.

Die hierfür erforderlichen Funktionsblöcke stehen in entsprechenden Bibliotheken zur Verfügung. Zur Applikationserstellung lassen sich diese Bausteine über die PC-Software ‚EasyTool MFC‘ per Drag&Drop zum gewünschten Prozessablauf zusammenstellen und verdrahten. Mit dem Tool ist es zudem möglich, benutzerdefinierte Bedienseiten, Programmabläufe und Applikationen zu erstellen. Über eine Simulationsfunktion sind diese zunächst testbar, bevor sie live geschaltet werden. Die Online-Darstellung von Prozesswerten unterstützt dabei nicht nur den Programmtest, sondern sorgt auch für eine reibungslose Inbetriebnahme der Reglerplattform.

Darüber hinaus erleichtern drei weitere Funktionen die Arbeit zusätzlich: Mit dem ‚Data Logger‘ kann der Anwender auf dem Gerät gespeicherte Logdaten in EasyTool MFC laden und diese als CSV-Datei exportieren. So lassen sich die Prozessdaten auf dem PC lokal sichern sowie übersichtlich in Tabellenform betrachten und analysieren. Die neue Blocksuche zeigt dabei alle im Projekt verwendeten Blöcke übersichtlich in einer Baumstruktur an. Ferner sind sie sind nach Typ oder Namen durchsuchbar. Dies ist besonders bei größeren und komplexeren Projekten hilfreich, die unter Umständen schnell unübersichtlich werden. Die Funktion ‚Querverweise‘ schließlich zeigt alle Quellen mit ihren zugeordneten Senken sowie HMI-Variablen mit ihren zugeordneten Controls an. Ein Mausklick auf ein Element bringt den Anwender direkt zur Position des Elements im Funktionsplan beziehungsweise im Editor.

Rückseite des Multifunktionscontrollers von Hesch Industrie-Elektronik Bildquelle: © Hesch Industrie-Elektronik

Auf der Rückseite des Multifunktionscontrollers befinden sich Steckplätze für zwei I/O-Karten. Um Messwert­verfälschungen durch eventuelle Potenzialdifferenzen zu vermeiden, sind die I/Os auf galvanisch getrennten 'Potenzial-Inseln'.

Was die Hardware selbst betrifft, so misst das  Schalttafel-Einbaugehäuse des MFC lediglich 98 mm × 98 mm × 115 mm ohne Stecker, was zu einer erheblichen Platzersparnis im Schaltschrank führt. Dank Schutzart IP65 ist das Gerät zudem staubdicht und hält frontseitig auch Strahlwasser und nassen Umgebungen stand. Der Temperaturbereich des Controllers ist auf 0 bis 55 °C ausgelegt. Die Bedienung und die Anzeige der Werte erfolgen über ein resistives 3,5-Zoll-Touchdisplay. Auf der Frontseite des Gerätes befinden sich ferner vier frei programmierbare Funktionstasten sowie zwei LEDs für Zustandsanzeigen. Ein galvanisch getrennter Mikro-USB-Port sorgt an der Gerätefront für einen sicheren Datentransfer.

Mit dem ARM Cortex A8 verfügt der intelligente Regler über eine sparsame und dennoch leistungsfähige CPU, die Industrieanwendungen gerecht wird. Außerdem ist der Multifunktionscon­troller mit einer netzausfallgepufferten Echtzeituhr ausgestattet; als Massenspeicher für Logdaten stehen intern 2 GByte zur Verfügung. Die Kommunikation kann mittels entsprechender Koppler via Profinet, Profibus, Modbus, CAN-Bus oder auch HPR-Bus er­folgen. Dies erlaubt auch Anwendung außerhalb des Schaltschranks sowie die Anbindung mehrerer Knoten.

Die I/O-Karten des Reglers verfügen über jeweils zwei Universaleingänge, Normsignaleingänge und Analogausgänge sowie sechs Digitalanschlüsse. Letztere können die Anwender einzeln als Ein- oder Ausgang konfigurieren, zwei davon optional als schneller Zählereingang. Die Analogeingänge verfügen über je zwei Kanäle für Temperaturmessungen, die Analogausgänge sind mit einem Spannungs- und einem Stromausgang ausgestattet. Bei Bedarf lassen sich die I/Os auch mit dem HIMOD-System von Hesch erweitern.

Für den Einstieg in das Thema Multifunktionscontroller gibt es den MFC auch als Starter-Set, das neben dem Controller selbst eine Kommunikationskarte für Ethernet und RS485 sowie eine E/A-Karte mit zahlreichen analogen und digitalen Ein- beziehungsweise Ausgängen enthält. Der Koffer umfasst außerdem ein USB-Verbindungskabel, einen USB-Stick mit der PC-Software und einen USB-Dongle mit Lizenz zur Datenübertragung vom PC an den Controller.

Autor:
Peter Pschichholz ist kaufmännischer Leiter bei Hesch Industrie-Elektronik.