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Industrie 4.0

Herstellerunabhängiges Engineering mit AutomationML

Engineering 4.0: Intelligente Komponenten gelten als Schlüssel zu den Konstruktionsverfahren der Zukunft. Foto: Alexander Limbach / fotolia.
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Intelligente Komponenten und die Beschreibungssprache AutomationML (AML) sind wichtige Bausteine für die Produktion der Zukunft – denn sie ermöglichen herstellerübergreifendes Engineering und effiziente Engineering-Prozesse.

Annette Ostertag ist für die Festo AG in Esslingen im Bereich Corporate Communications tätig.

Im September diesen Jahres wurde das Verbundforschungsprojekt OPAK (Offene Engineering-Plattform für autonome, mechatronische Automatisierungskomponenten in funktionsorientierter Architektur) erfolgreich beendet: Der Esslinger Automatisierungsspezialist Festo konnte gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft erstmals in herstellerübergreifenden Engineeringprozessen intelligente Komponenten entwickeln. Ermöglicht wurde dies durch das AML-basierte Engineering-Tool CODESYS Application Composer.
Um den Engineering-Prozess intuitiver und effizienter zu gestalten, wurde in OPAK ein virtuelles Abbild der Produktionsanlage erstellt. So können schon in der Planungsphase alle Abläufe und Funktionen mit Hilfe der Engineering-Software simuliert und getestet werden – noch bevor die Anlage physisch entsteht. Voraussetzungen hierfür sind unter Anderem intelligente Komponenten, deren Beschreibung in AML sowie eine entsprechende Software-Schnittstelle im Engineeringtool.
Intelligente Komponenten
Die Grundlage künftiger Produktionssysteme sind intelligente Komponenten. Diese in sich abgeschlossenen, autonom funktionierenden mechatronischen Baugruppen verbessern den Produktionsprozess dank erhöhter Funktionalität – von der Inbetriebnahme bis hin zum laufenden Betrieb. Sie vernetzen, organisieren und konfigurieren sich selbst, um so Aufträge der übergeordneten Steuerungsebene zu übernehmen.
Ein erstes Ergebnis der Arbeiten im Projekt OPAK war der Prototyp eines integrierten Stopper-Moduls. Im zweiten Teil des Projekts entwickelte Festo eine integrierte Antriebseinheit: Ventile, Drosseln und Vorsteuerung der Antriebseinheit sind in je einer Funktionsscheibe verbaut. „Dieser modulare Aufbau ermöglicht eine flexible Anordnung der Funktionsscheiben und dadurch vielfältige Kundenanwendungen für verschiedene Produktausprägungen“, erklärt Johannes Hoos, Projektleiter von OPAK bei Festo. „Die einzelnen Scheiben sowie Schläuche und Kabel können einfach und ohne Werkzeug verbunden werden. Wahlweise kann die Komponente mit vollwertiger integrierter Steuerung und Ethernet-basierter Vernetzung oder mit einfacher IO-Link-Schnittstelle ausgestattet werden. Das ermöglicht die Vernetzung für die Industrie 4.0 und unterscheidet die Antriebseinheit von bestehenden Zylinder-Ventil-Kombinationen.“
Das Ziel: Herstellerunabhängiges Engineering
Die Beschreibungssprache AutomationML ermöglicht den einheitlichen Datenaustausch zwischen verschiedenen Engineeringwerkzeugen ohne Systembrüche. Die im Projekt entwickelte AML-Schnittstelle für die Engineering-Tools CODESYS Application Composer und Depictor ermöglicht herstellerunabhängiges Engineering. Dadurch können die Komponenten von Festo mit ihrer standardisierten AML-Beschreibung in die Engineering-Software geladen werden und enthalten bereits alle für ihre Anwendung notwendigen Informationen und Funktionen. So kann sich der Konstrukteur einer Anlage die Komponenten zusammenstellen, sich dabei auf den gewünschten Automatisierungsprozess konzentrieren und muss sich nicht mit abstrakten Befehlen bei der Programmierung von Steuerungen auseinandersetzen. Die Komponente ist dank der enthaltenen, verknüpften Informationen zu ihrer Funktion bereit zum Einsatz in einer service-orientierten Maschinen-Architektur.
Prototypen der intelligenten Komponenten in Industrieanlagen
Um darstellen zu können, wie intelligente Komponenten in den Produktionsanlagen der Zukunft funktionieren, haben die Projektpartner eine exemplarische Industriezelle mit zahlreichen intelligenten Einheiten wie dem Stoppermodul aufgebaut. Dies zeigt, wie effizientes Engineering bei vernetzten Maschinen in der Fabrik der Zukunft funktionieren kann – von der Konstruktion bis zur Inbetriebnahme und der laufenden Produktion. Die integrierte Antriebseinheit von Festo wurde in die Siebdruckanlage „RokuPrint“ des Anlagenbauers Asys, einem der Projektpartner, eingesetzt.
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