Ecosystem PLCnext Technology um Linksanreihungslösung erweitert
Auf der Höhe der Anforderungen
Mit der Markteinführung der neuen PLC-Generation Ende 2017 hat Phoenix Contact den Grundstein für eine offene Steuerungsarchitektur gelegt. Die Plattform basiert auf dem Linux-Betriebssystem und eröffnet damit grenzenlose Möglichkeiten. Wenn der Funktionsumfang der Steuerung nicht ausreicht, stellt das Unternehmen jetzt eine links an die Steuerung anreihbare Lösung zur Verfügung.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Eine offene Steuerungsplattform allein genügt nicht, um den aktuellen Anforderungen und Gewohnheiten gerecht zu werden. Heute erwarten die Anwender vielmehr ein benutzerfreundliches Engineering, das die einfache Integration und Nutzung von Software-Lösungen erlaubt. Bestenfalls wird darüber hinaus eine Datenbank mit vorteilhaften Funktionen, Bibliotheken und kompletten Applikationen angeboten, die regelmäßig gewartet und erweitert werden. Bleiben dann noch Fragen offen, lassen sich diese in einer Community klären. Mit der PLCnext-Technologie hat Phoenix Contact ein offenes Ecosystem entwickelt, das diese Wünsche mit den PLCnext Controls, der Engineering-Umgebung PLCnext Engineer, dem digitalen Marktplatz PLCnext Store und der PLCnext Community erfüllt. Aber wie ist vorzugehen, wenn eine Schnittstelle fehlt, ein Feldbussystem nicht eingebunden werden kann oder funktionale Sicherheit relevant wird?

Die Aufgaben einer klassischen SPS haben in den vergangenen 30 Jahren stetig zugenommen. Anfangs ging es um die Erfassung, Verarbeitung und Ausgabe von Daten. Später kamen die Feldbusse sowie die Dezentralisierung der Ein- und Ausgabestationen hinzu, gefolgt von weiteren, heute als selbstverständlich erachteten Features, beispielsweise der Integration eines Webservers. Als sich die Automatisierungstechnik auf das Bedienen und Beobachten fokussierte, gewann das Thema HMI (Human Machine Interface) an Bedeutung. Aufgrund der vielfältigen Optionen, die aktuelle Steuerungen umfassen, steigen allerdings die Herausforderungen für den Menschen und die Maschine. Ferner spielt die Flexibilität des SPS-Systems eine große Rolle. Die Anforderungen an eine Applikation wachsen mit den Möglichkeiten. Vor diesem Hintergrund erweist sich ein zukunftssicheres Steuerungssystem als wesentliche Voraussetzung, um als Automatisierer erfolgreich zu sein, indem schnell auf neue Ansprüche reagiert wird.

 Die Steuerungsplattform PLCnext Technology lässt sich rechtsseitig über den Axioline-Bus und linksseitig über PCIe-Bus erweitern.
Die Steuerungsplattform PLCnext Technology lässt sich rechtsseitig über den Axioline-Bus und linksseitig über PCIe-Bus erweitern.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Funktionen nachträglich laden oder stecken

Mit der PLCnext-Technologie bringt Phoenix Contact seit einigen Jahren ein hohes Maß an Flexibilität und Offenheit in die klassische SPS-Welt. Denn dem Anwender bleibt es überlassen, mit welchen Engineering-Werkzeugen er arbeiten möchte und in welcher Programmiersprache er seine Anwendung umsetzt. Innerhalb eines Projekts können die Tools und Sprachen selbstverständlich gemischt werden, ohne dass es zu Einbußen in puncto Determinismus oder Echtzeit kommt.

Die Vergangenheit hat gezeigt, dass sich die Rahmenbedingungen während der Laufzeit eines Projekts oder im Lebenszyklus der Applikation ändern können. Wie kann sich der Anwender nun auf eine solche Situation vorbereiten? Ganz einfach: Er wählt ein flexibles Steuerungssystem aus, welches das nachträgliche Laden respektive Stecken von Funktionen erlaubt. Für das Laden bietet sich der PLCnext Store an. Auf dem digitalen Marktplatz sind zahlreiche nützliche Funktionen, Bibliotheken oder ganze Applikationen erhältlich, die vom Ersteller in regelmäßigen Abständen gepflegt und bei Bedarf erweitert werden. Da auch andere Anbieter Funktionen oder Apps einstellen können, steigt der Umfang der im PLCnext Store bereitgestellten Software stetig. Nachdem die benötigte App heruntergeladen ist, lässt sie sich mit geringem Aufwand direkt auf die Steuerung laden und nutzen. Die Funktionserweiterung der Steuerung wird durch das Linksanreihungssystem als Hardware-Lösung realisiert. Mit der Lösung lassen sich die PLCnext Controls der Produktfamilie Axioline um Funktionen ergänzen, die standardmäßig nicht im Leistungsspektrum der Steuerung enthalten sind. Die links anreihbaren Module (Extensions) passen die SPS somit an die jeweiligen Applikationsanforderungen an.

 Vom digitalen Marktplatz PLCnext Store lassen sich viele Funktionen, Bibliotheken und Apps sowohl von Phoenix Contact als auch Drittanbietern herunterladen.
Vom digitalen Marktplatz PLCnext Store lassen sich viele Funktionen, Bibliotheken und Apps sowohl von Phoenix Contact als auch Drittanbietern herunterladen.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Kommunikation via PCIe-Bus

Die Extension-Module können allein nicht sinnvoll eingesetzt werden, sondern generieren lediglich in Verbindung mit der passenden Steuerung einen Mehrwert. Prinzipiell ähnelt das Linksanreihungssystem dem lokalen I/O-System Axioline. Die Axioline-Module werden jedoch rechts von der Steuerung gesteckt. Außerdem kommunizieren die linksseitig angereihten Module via PCIe mit der Steuerung, und nicht über den Axioline-Bus, wie dies bei den lokalen I/Os der Fall ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die standardisierte Schnittstelle ebenfalls von Drittanbietern verwendbar ist. Des Weiteren werden links der Steuerung ebenso Bussockelmodule zur Rangierung des PCIe-Busses genutzt. Ein Versteckschutz sorgt dafür, dass sich nur die geeigneten Erweiterungsmodule in den jeweiligen Bussockel einführen lassen. Die physikalischen Grenzen der Steuerung und des PCIe-Busses limitieren die Anzahl der anzuschließenden Extension-Module.

Derzeit umfasst die Produktfamilie Axioline drei PLCnext Controls, nach Leistungsklassen sortiert den AXC F 1152, AXC F 2152 und AXC F 3152. Das Linksanreihungssystem wird allerdings lediglich vom AXC F 2152 und AXC F 3152 unterstützt. Dem Zusammenspiel von Steuerung und Anreihungssystem sind dabei Grenzen gesetzt. So kann der AXC F 2152 um ein und der AXC F 3152 um zwei Erweiterungsmodule ausgebaut werden. Um welches Modul es sich handelt, ist unerheblich. Will heißen alle Extension-Module sind an beiden Steuerungen einsetzbar. Das Erweiterungsmodul AXC F XT EXP stellt die Funktion eines PCIe-Switches zur Verfügung, sodass nach ihm drei zusätzliche Extension-Module eingefügt werden können. Als Resultat lassen sich am AXC F 2152 maximal drei und am AXC F 3152 bis zu vier Erweiterungsmodule betreiben. Die Reihenfolge, in der die Extension-Module zu stecken sind, ist beliebig, was einen Vorteil bei der Verdrahtung bringt.

 PLCnext Control AXC F 2152 mit dem Extension-Modul AXC F XT ETH 1TX.
PLCnext Control AXC F 2152 mit dem Extension-Modul AXC F XT ETH 1TX.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Feldbusbasierte Anlagen in Ethernet-Anwendungen

Die Funktion einer Ethernet-Schnittstelle wird durch das Ethernet-Erweiterungsmodul bereitgestellt. Eine eigene MAC-Adresse im Modul stellt sicher, dass Netzwerke physikalisch komplett voneinander getrennt aufgebaut werden können. Dieser Eigenschaft kommt im Hinblick auf die Security der Applikation eine große Bedeutung zu, weil sich eine Steuerung in zwei unterschiedlichen Netzwerken verwenden lässt. Das Modul AXC F XT EXP stellt einen PCIe-Switch dar, der das Stecken von drei weiteren Extension-Modulen ermöglicht. Diese müssen stets links vom AXC F XT EXP gesetzt werden. An welcher Stelle die Erweiterungsmodule anschließend eingefügt sind, ist unerheblich.

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