In unserer Marktübersicht Prozessregler stellen wir Ihnen in dieser Ausgabe 48 Regler vor. Wir konzentrieren uns dabei auf Modelle, die Ethernet oder Feldbusse für die effektive Kommunikation nutzen. Wir stellen ihnen Geräte für verschiedene Arbeitsbereiche und in verschiedenen Schutzarten vor.

Die Vielfalt bei den CNC-Steuerungen hat weiter zugenommen. Neben den klassischen Systemen für Werkzeugmaschinen gibt es eine Reihe von SPS-Herstellern, die steuerungsnahe CNC-Systeme bieten. Sie finden ihren Einsatz insbesondere im Bereich kundenspezifischer Kinematiken im Umfeld des Maschinenbaus außerhalb der Werkzeugmaschinen. Klassische CNC-Steuerungen entwickeln sich insbesondere im Bereich der Software weiter.

Kein Bereich der Automatisierungstechnik hängt so sehr an der Schlagader der Innovationen, die die Consumer-Elektronik vorgibt. Anwendern steht damit sehr schnell stets die neueste Technologie zur Verfügung. Prozessorleistung, Schnittstellen, Speicherausbau sind im Bereich der Industrie-PCs in fast gleicher Art und Vielzahl lieferbar wie im Heim- und Bürobereich. Mit Rücksicht auf die notwendige Langzeitverfügbarkeit elektronischer Bauteile, die in den Geräten verbaut werden, führen die Hersteller allerdings nicht jeden Entwicklungsstand in ihren Produkten nach.

Längst ist die Programmiersoftware aus dem Stadium der bloßen Programmierung herausgetreten und zu einem Engineering Werkzeug geworden. Es verbleiben aber auch einige Produktunterschiede. Nicht alle Tools bieten die fünf genormten IEC 61131-3 Programmiersprachen mit sofortiger Syntaxprüfung und einer integrierten Offline-Simulation an. Weitere Unterschiede bestehen im Umfang einer beigefügten Funktionsbaustein-Bibliothek mit getesteten Funktionsbausteinen oder der Möglichkeit Safety-Anwendungen zu programmieren. Schließlich ist auch die Unterstützung der verschiedenen Feldbusse und Industrial Ethernet Protokollen mit Einschränkungen versehen.

Der Markt für kleine und kompakte SPS-Systeme ist ausgesprochen groß, dementsprechend groß ist auch das Produktangebot. Unsere Produktdatenbank zählt derzeit 283 Einträge, von denen wir an dieser Stelle 56 Produkte vorstellen.

Obwohl die Übergänge von kleinen zu mittleren und großen SPS-Systemen bzw. Controllern fließend sind, gibt es einige Kennzeichen für die leistungsstärkeren Systeme. Man erkennt dies insbesondere am Umfang von Arbeitsspeicher und Speicher für remanente Daten, der Verarbeitungsgeschwindigkeit für Anweisungen sowie dem Ausbau an digitalen Ein-/Ausgängen. Dabei können bei manchen Systemen bereits über Tausend E/As lokal platziert werden und dezentral lässt sich über Feldbus und Industrial Ethernet eine noch höhere E/A-Anzahl hinzufügen.

Seit Jahrzehnten können Automatisierungsaufgaben mithilfe von integrierten Steuerungsplattformen realisiert werden. Dabei kommen Visualisierung und Steuerung in einem gemeinsamen Gehäuse daher. Über die Integration hinsichtlich der Anwendungsentwicklung ist damit jedoch noch nicht viel ausgesagt.

Der Kern einer PC-basierte-Steuerung auch SoftSPS bzw. SoftPLC genannt ist das Laufzeitsystem, das auf einem Echtzeitbetriebssystem aufsetzt. Die Hardware für das Laufzeitsystem kann sehr unterschiedlich sein, so dass unter Umständen zunächst eine Anpassung an die Hardware erforderlich wird. Der Entwicklungsumgebung kommt die Aufgabe zu, Hilfen für die Programmerstellung zur Verfügung zustellen und das fertige Programm in das Laufzeitsystem zu übertragen. Da die SoftSPS als Basis einen Industrie-PC hat, kann sie dessen Ressourcen vorteilhaft nutzen. Dies betrifft z.B. die Rechenleistung und Speicherkapazität. Weitere Möglichkeiten bestehen darin mehrere Multitasking-SPSen zu starten oder dezentrale Steuerungen ohne Änderung des Steuerungsprogramms auf dem PC zu emulieren. Entsprechende PC-Leistungsfähigkeit vorausgesetzt, können weitere Funktionen wie Bewegungssteuerung und Numeric Control hinzukommen.

Bei den sogenannten Slot-SPSen wird eine Steuerung bzw. Regelung auf einer PC-Karte unabhängig vom Host-PC durchgeführt. Die PC-Karte erhält ein eigenes Echtzeitbetriebssystem und zusätzliche Überwachungsmöglichkeiten für Programmabläufe. Der Host-PC dient als Entwicklungsumgebung für Steuerungsprogramme und kann für weitere Zwecke Daten aus der Slot-SPS übernehmen , die für Visualisierung, Messdatenauswertung usw. dienen. Mit einer eigenen Stromversorgung kann die Steuerungs-Einsteckkarte auch autark arbeiten. Andere PC-Einsteckkarte werden z.B. als Positioniersteuerung eingesetzt.

PC-basierte Komplettsysteme bieten den Vorteil, dass der Anwender aufeinander abgestimmte Soft- und Hardwarekomponenten bekommt. Die Vielfalt an Bauformen und Softwarekonzepten ist groß, diese Marktübersicht unterstützt die Auswahl.

Obwohl die Automatisierung in den letzten Jahren stark zugenommen hat, ist eine rückläufige Anzahl von Unfällen in der Industrie zu beobachten. Dies ist das Ergebnis einer konsequenten Anwendung von Sicherheitstechnik. Von den Sicherheitssteuerungen wird eine einfache Programmierung und Parametrierung, eine schnelle und übersichtliche Diagnose sowie komfortable Möglichkeiten für Erweiterungen und Systemänderungen erwartet.

Eingebettete Automatisierungslösungen erschließen zunehmend neue Anwendungen. Sie benötigen für den rauen, maschinennahen Einsatz neben einer robusten Hardware ebenso eine für den Industriealltag geeignete Softwareausstattung. Für die Steuerung zeitkritischer, deterministischer Abläufe mit exakt definierten Zykluszeiten ist ein Embedded Betriebssystem mit Echtzeitfähigkeit bzw. -erweiterung erforderlich. Die wesentlichen Unterschiede zu herkömmlichen Betriebssystemen liegen in der Verfügbarkeit, Rechtzeitigkeit und Gleichzeitigkeit: Das System muss ununterbrochen über einen längeren Zeitraum verfügbar sein.

Albert Einstein wird mit den Worten zitiert, dass man die Dinge so einfach wie möglich machen solle, aber nicht einfacher. Das ist eigentlich eine schöne Umschreibung dafür, wie eine Mikrosteuerung heute sein sollte.

Bei den Komplettsystemen muss der Anwender nicht länger aus einzelnen Komponenten sein eigenes Prüfsystem erstellen, sondern bekommt eine Komplettlösung präsentiert, die Kamera, Beleuchtung, Industrie-PC und Software bereits beinhaltet. Meist sind die Komplettsysteme speziell für einzelne Branchen oder Anwendungen ausgelegt und haben hierfür bereits spezielle Prüfprogramme in der Software implementiert.

Der Marktspiegel bietet einen Überblick über den gesamten Pneumatikbereich. Er umfasst zunächst komplette Pneumatik-Systeme für spezielle Anwendungen wie z.B. Zuführsyssteme. Es folgen die Basiskomponenten mit verschiedenen Untergruppen wie Signalübertragung und Verarbeitung, Antriebe (Zylinder, Druckluftaktoren), Ventile und Ventilinseln sowie Komponenten für die pneumatische Versorgung, Dienstleistungen und Software.

Die Marktübersicht Embedded Hardware zeigt Komplettsysteme und Komponenten. Die Formfaktoren der Komplettsysteme gehen vom Hutschienen-PC über 19"-Systeme und Control-Panel-PCs bis hin zu Box-PCs sowie den mobilen Varianten.

In einer Vielzahl von Nutzfahrzeugen und Arbeitsmaschinen dienen elektronische Steuerungen zur Durchführung von Arbeitsabläufen und deren Überwachung. Damit dies gelingt ist eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren notwendig, die mit der Steuerung kommunizieren. Mit dem verstärkten Einsatz elektrischer bzw. hybrider Antriebe in mobile Nutzfahrzeuge kommen neue Aufgaben hinzu. Die Führung von z.B. von selbstfahrenden Erntemaschinen in der Landwirtschaft wird durch moderne Anzeige und Bedieneinheiten erheblich erleichtert, da sie den Zustand und die Prozessabläufe wiedergeben und mit diesen Informationen die Voraussetzung für erforderliche Eingriffe bilden. Einen Überblick über die eingesetzten technologischen Komponenten soll dieser Marktspiegel bieten.

Die wachsende Bedeutung von eingebetteter Software wird besonders in der Automobilausstattung deutlich. Der Code für Motorsteuerung, Temporegler oder Fahrerassistenzsystemen hat dramatisch zugenommen und wird weiter wachsen. Der Softwareentwicklung kommt damit eine entscheidende Bedeutung zu. Allerdings stoßen manuelle Programmentwicklung und Funktionstests an ihre Grenzen. Mögliche Fehler insbesondere in kritischen Bereichen können zu gefährlichen Situationen führen. Ohne die Unterstützung durch geeignete Software-Tools sind die Anforderungen an sichere Software nicht zu erreichen.