Neue Schnittstellen für die Prozessdatenerfassung
Alfred Adam, Ing.-Büro ADAM SOFTWARE, Landshut

Neueste Entwicklungen im Bereich der Chiptechnologie für die Automatisierungstechnik und der passenden Software für die Kommunikation machen es möglich, Anbindungen für die Prozessdatenerfassung kostengünstig und schnell durchzuführen. Eine durchgängige Lösung von der Erfassung direkt aus der Produktionsanlage bis zur Visualisierung und Auswertung mit Q-DAS® Statistiksoftware kann ohne Programmierung sofort realisiert werden. Nachdem mittlerweile jeder Büro PC standardmäßig mit einer Ethernet Netzwerkkarte ausgestattet ist, erobert Ethernet nun auch die Werkshallen. Immer mehr Produktionsanlagen werden von Anfang an mit Ethernet Schnittstellen ausgestattet und die Nachrüstung alter Maschinen wird dank neuer Ethernetadapter immer einfacher.

Bild1: NetLink: der kleinste Ethernet Adapter für die S7 Steuerung ist im Steckergehäuse untergebracht!

Für die Anbindung von Maschinen mit den sehr verbreiteten SIEMENS S7 Steuerungen wurde der Ethernet/MPI Konverter „NetLink“ entwickelt (s. Bild 1). Durch seine kompakte Bauweise kann der NetLink direkt an die MPI (PPI) Schnittstelle der SIEMENS Steuerung gesteckt werden. Die gesamte Elektronik ist im Steckergehäuse untergebracht. Ein Netzteil ist nicht notwendig, die Stromversorgung erfolgt direkt aus der Steuerung. Das Ethernetkabel mit RJ45 Stecker wird an eine Netzwerksteckdose oder an einen Hub oder Switch angeschlossen. Auch eine direkte Verbindung mit dem Netzwerkanschluss eines PCs ist über ein gekreuztes Patchkabel möglich falls kein Netzwerk zur Verfügung steht (s. Bild 2).

Bild2: Einfache Anbindung der SIEMENS S7 Steuerungen mit NetLink

Steuerungsseitig ist keine Erweiterung notwendig da MPI (oder PPI an der S7-200) als Programmierschnittstelle an jeder SIEMENS S7 Steuerung bereits vorhanden ist. Auch die Software in der Steuerung muss in der Regel nicht geändert werden: die Erfassungssoftware SPCprocessLink liest die Messwerte aus dem Datenspeicher der Steuerung über Standard Protokolle die in jeder Steuerung eingebaut sind. Die maximale Übertragungsrate von 12 Mbit/s zur Steuerung und die 10 oder 100 Mbit/s bei Ethernet bieten genügend Bandbreite für die Erfassung großer Datenmengen in kurzen Taktzyklen. Weil die Ethernetverbindung auch für die Instandhaltung der Anlage genutzt werden kann, wird das zur Fernwartung übliche Spezialmodem samt Telefonleitung eingespart. Die Vorteile von Ethernet gegenüber einer seriellen Verbindung mit RS232 sind deutlich: große Entfernungen, hohe Übertragungsraten, Netzwerkfähigkeit, Verfügbarkeit von Standardkomponenten, Nutzung der bestehenden Netzwerkinfrastruktur. Obwohl es bereits kostengünstige 1000 Mbit/s (1 Gigabit/s) Ethernet Karten und Switches gibt, reicht meistens noch die „langsame“ 10 Mbit/s Variante (ca. 100-mal schneller als RS232). Auch zum Übertragungsmedium Kupferkabel gibt es Alternativen: Glasfaserkabel wird bei starken elektromagnetischen Störungen oder großen Entfernungen eingesetzt, während Funkverbindungen (WLAN) eine Verkabelung überflüssig machen. Da Ethernet sich in der Automatisierungstechnik immer mehr durchsetzt, werden neue Maschinen immer öfter mit Ethernet Schnittstellen ausgestattet und an das Netzwerk angeschlossen. Es gibt aber auch für die alten S5 Steuerungen, die immer noch sehr verbreitet sind, geeignete Adapter für die Anbindung. Dank konsequenter Nutzung von Standards ist die Installation einer Prozessdatenerfassung mit SPCprocessLink nicht nur mit SIEMENS Steuerungen ohne Programmierung möglich (Bild 3).

Bild3: Auch Steuerungen von Allen-Bradley, B&R, Mitsubishi, Beckhoff oder LabVIEW liefern Messwerte über Standard Schnittstellen.

Mit allen Geräten für die es einen Standard OPC Softwaretreiber gibt reduziert sich die Anbindung auf das Einspielen der Treiber und die Einstellung der Adressen. Die Zuordnung der Datenquellen (Prozessvariablen) zu den Q-DAS® Datenfeldern (Teile-, Merkmal-, Werte- und Zusatzdatenfelder) erfolgt einfach per Mausklick. Die Daten werden durch SPCprocessLink immer im gültigen Q-DAS® Datentransferformat abgelegt, unabhängig von Anzahl, Herkunft oder Ziel der Messdaten. Die Visualisierung mit procella® monitoring, die Auswertung mit qs-STAT® ME oder das Upload in die Datenbank ist dank einheitlichem Q-DAS® Datentransferformat mit wenigen Mausklicks fehlerfrei eingerichtet. Durch den Einsatz von Standards von der Erfassung bis zur Auswertung sind flexible Lösungen verfügbar die einfach zu installieren sind. Der modulare Aufbau ist jederzeit erweiterbar und für neue Entwicklungen in der Mess- und Automatisierungstechnik offen. Das Q-DAS® Datentransferformat sorgt für einen nahtlosen Übergang von den vorherigen zu den aktuellen und zukünftigen Versionen der Q-DAS® Statistiksoftware.
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