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Steuerungstechnik: Lenze kombiniert PC und SPS

Flexiblere, intelligentere Maschinen bedeuten mehr Komplexität und stellen höhere Anforderungen an Steuerungs- und Motion-Anwendungen. Bisherige SPSen geraten hier an ihre Grenzen. Mit einer neuen Controller-Generation verschiebt Lenze die Leistungsgrenze nun deutlich nach oben.

PC und SPS kombiniert Bildquelle: © Lenze

Der Trend in der Automation ist eindeutig: mehr Achsen, mehr Sensoren, mehr Connectivity – und letztendlich auch mehr Daten. Anders ausgedrückt: Industrie 4.0 setzt auf erweiterte Informationen, die höhere Flexibilität von Maschinen wird mit komplexeren Anordnungen von Antrieben, Roboter-Armen und dem vermehrten Einsatz von Bild- und Videotechnik erkauft. Die Erfassung und Verarbeitung dieser Datenmassen einer smarten Produktion erfordert mehr Ressourcen, bis hin zu neuen Technologien wie Machine Learning oder künstliche Intelligenz. Rechenkapazitäten und Speicherausstattung von üblichen Steuerungen halten mit dieser Entwicklung kaum noch Schritt. Manche Anwendungen benötigen zudem zwingend eine Windows-Umgebung.

Für die IT ist ein solches Szenario kein Problem: die Cloud stellt quasi unendliche Ressourcen zur Datenspeicherung und -verarbeitung zur Verfügung, bei Bedarf auch virtuelle Umgebungen mit unterschiedlichen Betriebssystemen. Doch auf dem Shopfloor gelten andere Gesetze. Begrenzte Netzwerk-Kapazitäten und Kostenaspekte setzen dem Cloud-Einsatz in kritischen Bereichen der Automation Grenzen.

Die Leistungsfähigkeit von Steuerungen steigt zwar mit jeder neuen CPU-Generation, der teils begrenzte Datenspeicher lässt sich mit Hilfe von Erweiterungskarten deutlich ausbauen und auch die Lese- und Schreibgeschwindigkeit dieser Speicherkarten hat sich verbessert. Solange allerdings die Steuerungs-Prozessoren auf die ARM- und Atom-Klasse beschränkt bleiben, bieten auch modernere SPSen trotz alledem nur begrenztes Potenzial zur Leistungssteigerung.

Mehr Leistungsvermögen verspricht dagegen der Einsatz von PC-Technik, die zudem den Einsatz von Windows-basierten Applikationen ermöglicht. An diese können bestimmte Aufgaben zur schnelleren Verarbeitung ausgelagert werden, nur die Ergebnisse fließen wieder in die SPS-Steuerung ein. Diese Technik erfordert jedoch mehr Aufwand im Engineering, zudem belegt sie mehr Raum im Schaltschrank und erfordert zusätzliche Verkabelungen.

Vor diesem Hintergrund hat man sich bei Lenze Gedanken über eine zukunftsfähige Steuerungsarchitektur gemacht und schließlich mit dem Cabinet Controller c550 den Grundstein für eine neue Controller-Generation gelegt, um auch enorm leistungshungrige Automationsaufgaben lösen zu können. Die Basis hierfür ist der verwendete Intel-Prozessor Core i7-7600U mit zwei Kernen und 2,8-GHz-Taktung (siehe Kasten). Diese CPU definiert die Performance-Grenze für Steuerungen nach oben neu.

Der Controller tritt damit in Konkurrenz zu Lösungen, für die aufgrund der reinen Leistungsanforderungen bisher nur Industrie-PCs in Frage kamen. Stattdessen kann der Maschinenbauer nun auf den kleineren Formfaktor der SPS zurückgreifen und ebenso die Standard-Software-Bausteine der FAST-Toolbox von Lenze einsetzen, inklusive der dafür erstellten Module sowie selbst entwickelten Bausteinen. Ebenso sind bereits existierende Programme beziehungsweise Programm-Module nach IEC 61131-3 und Projekte auf Basis der Codesys-Programmierumgebung weiter verwendbar.