IoT-Basics

Austauschformate und Standards für die Industrie 4.0

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Aufgrund der oben beschriebenen Vielfalt an Geräten, Maschinen, Steuerungen und Engineering-Werkzeugen, z.B. zur Steuerungsprogrammierung, bietet es sich daher an, ein universelles Datenaustauschformat zu nutzen. Beispielsweise können Ingenieure und Planer Fähigkeiten und Datenbedeutungen von Maschinen und Anlagen wie oben beschrieben mit AutomationML nach IEC 62 714 beschreiben, so dass auch andere Datenabnehmer sie verstehen und verarbeiten können. Anwendungsmöglichkeiten solcher Selbstbeschreibungen sind schnelle Inbetriebnahmen, das Mitliefern der Dokumentation zur Maschine oder Anlage und die Nutzung der Selbstbeschreibungen zur Konfiguration anderer IT-Systeme, z.B. Visualisierungen oder Leitsysteme.

PLUGandWORK-Cube basiert auf SIMATIC-Hardware

Wirklich Industrie-4.0-taugliche Nachrüstlösungen umfassen also eine modellhafte Beschreibung der Maschinen und Anlagen und deren Daten sowie eine geeignete zukunftsfähige Kommunikationslösung. Auch hierfür ist bereits eine mögliche Lösung verfügbar: der «PLUGandWORK-Cube»). Mit ihm können produzierende Unternehmen ihre Maschinen nachrüsten, so dass sie den Kommunikationsstandard OPC UA «sprechen», und zwar inklusive

der Gerätebeschreibung als AutomationML-Modell. Das Abbild der Maschinen und Anlagen steckt also als Informationsmodell nach der OPC UA Companion Specification «OPC Unified Architecture for AutomationML» [III.11] im PLUGandWORK-Cube.

Dieser baut automatisch seinen Adressraum mittels Informationsmodell nach AutomationML auf und bietet eine vereinheitlichte Kommunikation nach außen über OPC UA, z.B. zum MES. Über verschiedene Kommunikationskanäle wird die Prozessankopplung realisiert, z.B. wenn Steuerungen unterschiedlicher Hersteller angekoppelt werden sollen.

Die Performanz ist dabei beispielsweise abhängig von der Anzahl der SPS-Variablen oder dem Abfragezyklus zur SPS. Schon heute sind folgende Kanäle verfügbar: OPC UA Client, Siemens S7, ODBC, OPC DA. Die aktuelle Hardware-Basis des PLUGandWORK-Cubes ist ein kompakter SIMATIC-Industrie-PC (IPC227E) mit dem Betriebssystem Windows, aber darauf nicht beschränkt.

Mit dem PLUGandWORK-Cube sind weitere Dienste nutzbar, beispielsweise die Generierung von WinCC- oder ProVis.Visu-Prozessführungsbildern auf Basis der AutomationML Modelle einschließlich der Kopplung an den aggregierenden OPC-UA-Server des Cubes. Auch die Konvertierung von AutomationML-Modellen in die XML-Repräsentation der OPC-UA-Informationsmodelle nach den Regeln in [III.11] kann als Dienst erfolgen. Weiterhin sind zur Erstellung der benötigten AutomationML-Modelle verschiedene Assistenztools verfügbar, z.B.

  • Plug-ins für den offiziellen AutomationML-Editor, z.B. zur geführten Erstellung von AutomationML-Modellen nach individuellen Vorgaben oder zur Zusammenführung mehrerer AutomationML-Modelle,
  • Prüfung der Modelle auf Konformität zur IEC-Spezifikation IEC 62 714-1, den zugehörigen XML-Schemata sowie Hinweise zur Korrektur der Modelle und Autokorrekturmechanismen bei Abweichungen von der Spezifikation,
  • Importfunktionen für weitere toolspezifische Schnittstellen, z.B. Grafikdaten (Format DXF), csv, XML, Microsoft-Excel, Datenbank, API usw.
Bussysteme und Sensornetze spielen eine wesentliche Rolle im Rahmen der Industrie 4.0.

IoT-Basics

Was sind Bussysteme, Schnittstellen und Sensornetze? Erklärung, Funktionsweise und Überblick

Dr.-Ing. Olaf Sauer studierte Wirtschaftsingenieurwesen an der Universität Karlsruhe. Nach beruflichen Stationen am Fraunhofer IPK, bei Bombardier Transportation und in der METROPLAN-Gruppe leitete er von 2004 bis 2012 den Geschäftsbereich Leitsysteme am Fraunhofer IOSB, wo er jetzt Stellvertreter des Institutsleiters ist. Er ist Lehrbeauftragter am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und an der Universität Kassel, Vorsitzender des Fachbereichs Informationstechnik des VDI sowie Mitglied des Vorstandes der Wirtschaftsstiftung Südwest.

Quellen/Literatur

[III.6] LÜDER, ARNDT: AutomationML im Industriekontext. Vortragsunterlagen zum 12. Fachkongress Digitale Fabrik. München: Süddeutscher Verlag GmbH, 2016.

[III.7] FAY, ALEXANDER; DIEDRICH, CHRISTIAN; THRON, MARIO, et al.: Wie bekommt Industrie 4.0 Bedeutung? Normen und Standards als semantische Basis. atp edition. Automatisierungstechnische Praxis. Band 57 (2015), Nr. 7/8, S. 30–43.

[III.8] FUCHS, PETER; PIEPER, CARSTEN: Der Tiger im Automatisierungsnetzwerk. Mit Single-Chip-Lösung Profinet in Feldgeräte und Antriebe integrieren. Elektronik, Band 60 (2011), Nr. 24, S. 34–37.

[III.9] KLEIN, ALEXANDER; WOLTERS, FELIX; DEDERICHS, STEFANIE, et al.: Welcher Kommunikationsstandard für künftige Industrie-4.0-Fabriken? VDI-Z Integrierte Produktion, Band 158 (2016), Nr. 12, S. 18–23.

[III.10] Statusreport: Industrie 4.0 – Technical Assets. Grundlegende Begriffe, Konzepte, Lebenszyklen und Verwaltung, Düsseldorf: VDI e.V., November 2015.

[III.11] OPC UA Information Model for AutomationML, Release 1.00.00. Magdeburg: AutomationML e.V., Verl: OPC Foundation Europe, Februar 2016. https://opcfoundation.org/developer-tools/specifications-unified-architecture/opc-unified-architecture-for-automationml, Abruf am 09.05.

2017.

Fachbuch „Industrie 4.0: Potenziale erkennen und umsetzen“ Dieser Beitrag stammt aus den dem Fachbuch „Industrie 4.0: Potenziale erkennen und umsetzen“ von Thomas Schulz (Hrsg.) Das Buch bietet dem Professional einen praxisorientierten und umfassenden Einblick in die Digitalisierung der Fertigung und der Produktion. Das Buch „Industrie 4.0“ kann hier versandkostenfrei oder als eBook bestellt werden.

Dieser Artikel stammt von unserem Partnerportal Industry of Things. Verantwortlicher Redakteur: Jürgen Schreier

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