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Intuitive Anlagenbedienung via Smart Device

Die visuelle und intuitive Bedienung kompletter Anlagen über Smartphones und Tablet-PCs gewinnt immer mehr an Bedeutung. Mit Open-Core-Engineering von Bosch Rexroth gelang es dem Unternehmen Glaub Solution, die Steuerung von der SPS in eine App zu verlagern: Mit «ECO/APPAxisControl» kann man Drei-Achs-Systeme mit Greifer über mobile Android- und iOS-Geräte bedienen und überwachen.

 

Die softwaregestützte Bedienung von Maschinen in Automationsanlagen erfolgt auch heute noch in erster Linie über grafische Benutzeroberflächen auf stationären Geräten, die fest mit der jeweiligen Maschine verbunden sind. Mobile und drahtlose Smart Devices wie Smartphones und Tablet-PCs bieten jedoch mittlerweile eine wesentlich komfortablere Bedienung: Über Multitouch-Screens, Sprachsteuerung oder Bewegungssensoren lassen sich Maschinen komfortabler, intuitiver und effizienter steuern.

Die meisten Anwender von Industriemaschinen sind ohnehin bestens mit Smartphones und Tablet-PCs vertraut. Mit den Benutzeroberflächen von Apps zur Anlagenbedienung kommen sie daher ohne Schulung oder Einarbeitungsphase schnell zurecht.

Performance und Flexibilität als Herausforderung

Seit 2011 arbeitet die Glaub Solution GmbH in Salzgitter, Deutschland, an einem App-basierten Bedienkonzept für Automationssysteme. Die Umsetzung der Idee erwies sich als echte Herausforderung: Versuche, eine App über OPC-Server mit der SPS zu verbinden, lieferten nicht die notwendige Performance und Flexibilität. Anfang 2012 präsentierte Bosch Rexroth dem Geschäftsführer Niko Glaub das Open-Core-Interface – eine offene Schnittstelle, die über Funktionsblöcke und gängige Hochsprachen direkten Zugriff auf den Steuerungskern bietet.

Bedienung und Steuerung von der SPS in die App verlagert

Schon im Sommer 2012 konnte Glaub Solution mit einer Vorabversion von Open-Core-Interface arbeiten. Mit dieser Lösung gelang es, ein erstes HMI für das iPad zu entwickeln. Der Erwerb zusätzlicher Softwarelizenzen oder der Einsatz eines IPC-Servers mit OPC und anderen Gateway-Installationen war hierfür nicht mehr erforderlich. Open-Core-Engineering machte im Folgenden für Glaub Solution die Bahn frei für die effiziente Entwicklung von «ECO/APPAxisControl».

Ein besonderer Vorteil der Glaub-Lösung bestand darin, die komplexe Bedienung und Steuerung der Anlage komplett von der SPS in die App zu verlagern. So liess sich die Programmierung von Funktionen mittels gängiger Hochsprachen vereinfachen. Die Nutzung von Kontaktplan, Anweisungsliste und strukturiertem Text auf der SPS ist damit nicht mehr notwendig.

Einfache Implementierung

Zu Testzwecken rüsteten die Ingenieure eine für Demozwecke konzipierte Drei-Achs-Anlage um: Sie ersetzten die Rexroth-Steuerung IndraLogic L40 durch eine L45 mit Open-Core-Interface. Bei der anschliessenden Implementierung von Bedien-, Diagnose- und Teach-Funktionen konnten die Entwickler teilweise sogar auf Standardfunktionsbibliotheken zurückgreifen. Der Zugriff auf die SPS-Variablen, auf die Achsfunktionen und den Diagnosespeicher liess sich komfortabel über Hochsprachen (C++, Objective-C oder Java) mit den Funktionsbibliotheken von Open-Core-Engineering realisieren. Implementiert war das System in wenigen Stunden: Nach der Konfiguration der SPS mit dem Rexroth-Engineering-Tool IndraWorks galt es nur noch, die Header und Bibliotheksdateien in das Projekt einzufügen.

Intuitive Bedienung für Drei-Achs-System

Eine Toolbar am Bildschirmrand erlaubt den Zugriff auf wichtige Hauptmenüs wie etwa Handbetrieb, Automatikbetrieb, Grundstellungsfahrt und Einstellungen. Neben der Gestensteuerung kann der Anwender auch die Bewegungssensoren seines mobilen Geräts nutzen: Die Achsen der Maschine bewegen sich in die Richtung, in die der Benutzer sein Tablet neigt. Dabei bestimmt der Neigungswinkel die Geschwindigkeit der Bewegung.

In der Kopfzeile der App findet sich zudem der Diagnose-Button, über den der Benutzer nicht nur das Fehlerlogbuch der Steuerung auslesen, sondern auch die Zustände der Achsen, der Steuerung und der Parameter der Antriebe abrufen kann. Die Funktionen umfassen neben der automatischen Erkennung aller Achsen und Adressen die Möglichkeit zur manuellen Konfiguration der Achsenzahl, Diagnosefunktionen für die Steuerung und für die Achsverstärker und Optionen für das Erstellen, Speichern und Laden individueller Programme zur Bewegung der Achsen.

Ausgeklügeltes Sicherheitskonzept

Mit Open-Core-Engineering kann man komplette Bewegungszyklen für die Anlage festlegen. Über WLAN lässt sich im Betrieb eine hohe Verfügbarkeit und Sicherheit gewährleisten. Sollte es zu einem Verbindungsabbruch kommen, schlägt sofort ein Watchdog Alarm, ähnlich einem Ping bei der Überwachung von Profibus-Verbindungen. Vordefinierte Reaktionen regeln im Anschluss die weitere Vorgehensweise: Die Bandbreite reicht dabei von der Ausgabe einer einfachen Fehlermeldung bis zum automatischen Anhalten der kompletten Anlage.

Fit für die Zukunft

Glaub hat mit Open-Core-Engineering auch eine Windows-Applikation für einen Hersteller von Rollen- und Achsprüfständen für Fahrzeuge erfolgreich umgesetzt. Bosch Rexroth lieferte die Steuerungs- und Antriebstechnik, während Glaub die auf C++-basierende Bedienoberfläche entwickelte. So kann der Techniker komplexe Bewegungsprofile selbst erstellen und diese dann auf einzelne Achsen oder Räder übertragen. Während der Prüfung lassen sich Drehmoment, Drehzahl, Leistung und Geschwindigkeit für bis zu drei Achsen mit je zwei Rädern variieren und visualisieren, konkret lassen sich bis zu sechs Servoachsen separat ansteuern.

Mittlerweile hat die Bedienungs-App die Marktreife erreicht. Glaub Solution stellt sie seinen Kunden zur Bedienung von Automationsanlagen bereit. Weitere Apps, etwa zur Diagnose und Instandhaltung, sind in der Entwicklung.

Infoservice


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