Neuentwicklung mit hohen Anforderungen

AES hat den GSM-5 vor drei Jahrzehnten in den Markt eingeführt und allein in den 1980er- und 1990er-Jahren etwa 10 000 Geräte ausgeliefert. „Obwohl Tausende dieser Altprodukte installiert wurden, erhielten nur wenige eine angemessene Wartung, sodass sie sich nun dem Ende ihrer Lebensdauer nähern“, erläutert D. Stetz. „In diesem Zusammenhang machte eine Neuentwicklung durchaus Sinn, insbesondere um dem Trend zur IoT-Funktionalität in der Fertigung gerecht werden zu können. Weiterhin wollten wir dem Endanwender eine einfache Plug-and-play-Lösung zur Verfügung stellen sowie eine schnellere Datenverarbeitung, ein intuitiveres HMI und eine bessere Vernetzung zur Datenübertragung und zur kontinuierlichen Überwachung der Gaseigenschaften bieten.“

Der Regler GSM-V muss die Gaseigenschaften effektiv überwachen, um ultrahohe Reinheitsgrade aufrechtzuerhalten und sichere Arbeitsbedingungen zu gewährleisten. Bereits ein geringfügiger Abfall des Reinheitsgrads könnte Produktionsfehler bei den meist hochwertigen Produkten und damit entsprechend hohe Kosten verursachen. Deshalb muss das Versorgungssystem Gase ohne Veränderung des Reinheitsgrads weiterführen – oder diesen durch zusätzliche Filter und Reiniger sogar noch erhöhen. Darüber hinaus könnten anormale Gaseigenschaften ein Zeichen für größere, potenziell gefährliche Versorgungsprobleme sein, sodass eine über das HMI und per Netzwerk zur Verfügung stehende Echtzeit-Überwachung unabdingbar ist. Eine weitere Anforderung beim GSM-V-Projekt war ein möglichst gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Im Vordergrund stand allerdings, dass der Regler bei unveränderter Baugröße eine erweiterte Funktionalität bieten musste, das heißt, alle zusätz- lich erforderlichen Komponenten waren im bisherigen Gehäuse mit den Abmessungen von 8 Zoll × 10 Zoll × 12 Zoll unterzubringen. Dieses wird auf der Oberkante des Schaltschranks zur Versorgung mit ultrahochreinem Gas platziert. Dazu ergänzt D. Stetz: „Viele dieser Systeme sind fest verdrahtet und mit zusätzlichen Komponenten wie Sprinkleranlagen ausgestattet. Daher können wir den Formfaktor des Reglers nicht ändern, wenn wir die Möglichkeit des einfachen Drop-in-Austauschs beibehalten möchten.“

PC-based Control punktet mit Kompaktheit und Systemoffenheit

Laut D. Stetz bietet PC-based Control von Beckhoff eine Reihe gut geeigneter Hard- und Softwarelösungen, wobei der Einbau- Panel-PC CP6606 von Beginn an von besonderem Interesse war: „Die Größe dieses ,Economy‘-IPC passte perfekt zum Platzbedarf des Gasversorgungssystems. Das Gerät verfügt nicht nur über einen 7-Zoll-Touchscreen als komfortables HMI, sondern es minimiert als vollwertige Steuerung auch den Platzbedarf im Schaltschrank. Damit kann auf eine zusätzliche Hardware- SPS verzichtet werden und etwaige Alarmmeldungen lassen sich direkt protokollieren und vom Anwender über die HMI-Software aufrufen.“ Hierfür verfügt der CP6606 über ein 3-1/2-Zoll-Motherboard von Beckhoff und einen lüfterlosen Arm-Cortex-A8-Prozessor mit integrierter Grafik. Hinzu kommt eine 512-MB-Micro-SD-Karte, die optional durch eine 2-GB-, 4-GB- oder 8-GB-Karte ersetzt werden kann.

Die auf dem CP6606 laufende Automatisierungssoftware Twincat 3 unterstützt alle erforderlichen Steuerungs- und Anzeigefunktionen, wofür D. Stetz bisher mehrere Programme einsetzen musste: „Twincat 3 integriert sowohl die PLC als auch das HMI in einer Plattform. Alle HMI-Funktionen, die bislang in einem separaten Softwarepaket programmiert und auf einem eigenen PC ausgeführt werden mussten, sind jetzt in einem Paket zusammengefasst. Die offene PC-basierte Lösung stellt außerdem sicher, dass der Regler GSM-V mit beliebigen Scada-Systemen des Endanwenders kommunizieren und Daten per OPC UA an die Cloud senden kann.“