Bild 01: Um die Produktivität zu erhöhen, aktivieren und deaktivieren moderne CNC-Laserschneidemaschinen den Laser während der Bewegung. Ein „reAction“-Modul kann bei solchen Anwendungen Soll- und Ist-Positionen direkt vom Antrieb empfangen. Dies spart Kosten für externe Encoder, Verdrahtungsaufwand und entlastet zusätzlich die Steuerung. (Quelle: B&R)
Ein Beispiel für einen zeitkritischen Prozess stellt das Abfüllen in der Nahrungsmittelindustrie dar. Hier müssen die Ventile und analogen Sensoren in Echtzeit synchronisiert werden, um eine hohe Produktionsqualität und -geschwindigkeit zu erreichen. Ein weiteres Beispiel findet sich im Verpackungsbereich: Hier werden an Verpackungsmaschinen bei der Positionierung von Klebepunkten oder Lasermarkierungen, bei Sortieraufgaben im Recycling-Bereich oder bei der Laserbearbeitung von Metallen ähnliche Anforderungen gestellt. „Um die in solchen Anwendungen geforderten kurzen Reaktionszeiten zu erreichen, wird traditionell auf teure Spezialhardware zurückgegriffen“, berichtet Andreas Hager, Product Manager Control Systems bei B&R Industrial Automation GmbH [1].
Mit der „reAction“-Technology zeigt B&R, dass es auch anders geht: Programme, die im Funktionsblock-Editor der Entwicklungsumgebung Automation-Studio erstellt wurden, werden direkt in den IO-Modulen der X20- und X67-Serie ausgeführt. Die IO-Module werden so zu „Kleinsteuerungen“, die bestimmte Abläufe eigenständig abarbeiten die geforderte Rechenleistung verteilt sich auf unterschiedliche Systeme.
Die SPS entlasten
Durch die Auslagerung der zeitkritischen Programme in die IO-Module lassen sich sehr kurze Reaktionszeiten von bis zu 1 µs erreichen. Die SPS wird deutlich entlastet und oft genügt eine leistungsschwächere Steuerung. Zusätzlich ist die Reaktionszeit auch unabhängig von der Zykluszeit des Feldbusses. Durch den attraktiven Preis der „reAction“-Module wird die schnelle Automatisierung nun auch für Maschinen rentabel, bei denen dies bisher nicht der Fall war. Dadurch lässt sich die Produktivität durch Optimierung der Taktzeiten verbessern.
Ein „reAction“-Programm wird, wie jedes andere Steuerungsprogramm auch, mit Funktionsblöcken nach IEC 61131-3 im Automation Studio erstellt, zentral in der Steuerung gespeichert, bei Bedarf zu einem oder mehreren IO-Modulen übertragen und dann dort abgelegt. Module lassen sich aber auch während des Betriebs mit unterschiedlichen Programmen versorgen, beispielsweise wenn unterschiedliche Produkte verschiedene Rezepturen verlangen. Die gespeicherten Programme sind jederzeit austauschbar und auch auf neue Module übertragbar. Die Liste der „reAction“-Funktionsblöcke wird laufend erweitert und ergänzt. Die neuen Blöcke sind einfach im Feld per Firmware-Upgrade nachladbar. Zudem kann der Anwender auf Basis bestehender Funktionsblöcke auch eigene Bausteine erstellen, um komplexe Programme besser zu strukturieren. Entwicklungsingenieure, die bisher schon mit Automation Studioarbeiten, brauchen dafür keinerlei zusätzliche Schulung.
Frei konfigurierbare Ein- und Ausgänge
Alle „reAction“-Module sind je nach Ausführung mit bis zu acht frei konfigurierbaren analogen oder digitalen Ein- und Ausgängen ausgestattet und arbeiten dann als kleine eigenständige Steuerung. „Sie verarbeiten die Eingangssignale, arbeiten das abgespeicherte Programm ab und geben die Ausgangsdaten aus“, erklärt A. Hager. Beim Einlesen der digitalen Eingänge kann das Programm nicht nur den aktuellen Zustand zum Zyklusbeginn ermitteln, sondern auch die exakten Umschaltzeitpunkte mit einer Auflösung von 20 ns. Außerdem können die Module über Powerlink, X2X oder X2X+ nicht nur mit ihresgleichen, sondern auch mit anderen X20- und X67-Modulen, kommunizieren sowie Daten an die Steuerung senden. Je nach Applikation hat der Anwender die Wahl zwischen für den Schaltschrankeinbau ausgelegten Modulen in Schutzart IP20 und Ausführungen für die direkte Installation im Feld in Schutzart IP67.