Erschwingliche Automatisierung für KMU 09.02.2021, 10:33 Uhr

Mit SPS-Bausteinen zügig programmieren

Die Digitalisierung treibt die Entwicklung im Maschinenbau voran. Doch längst nicht überall können die Programme zur Maschinensteuerung noch mithalten. Einen Ausweg bietet Steuerungssoftware aus dem Baukasten.

Mithilfe von standardisierten SPS-Bausteinen aus dem modularen Baukasten wird auch für kleinere Maschinenbau-Unternehmen die Automatisierung erschwinglich. Grafik: AdobeStock

Mithilfe von standardisierten SPS-Bausteinen aus dem modularen Baukasten wird auch für kleinere Maschinenbau-Unternehmen die Automatisierung erschwinglich. Grafik: AdobeStock

Mit modularen, standardisierten SPS-Bausteinen schaffen Maschinenbauer die Basis für die weitere Automatisierung im eigenen Unternehmen – und überzeugen auch ihre Kunden.

Programme aus der Anfangszeit der Maschinensteuerung sind noch im Einsatz

Die Digitalisierung prägt die Entwicklung im gesamten Maschinenbau. Der Umsetzungsgrad in den einzelnen Unternehmen unterscheidet sich aber noch stark, gerade im Bereich der Maschinensoftware: Während etwa mithilfe des VDMA bereits die Maschinensprache von morgen entwickelt wird, nutzen gerade im Sondermaschinenbau viele Unternehmen noch Programme, mit denen sich selbst die Vorteile der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) von heute noch gar nicht ausreizen lassen. Diese Programme, häufig noch aus der Anfangszeit der Maschinensteuerung, sind für die heutigen Anforderungen an Automatisierung und Vernetzung – das weit komplexere Umfeld – nicht ausgelegt. In der Praxis werden sie dann mühevoll „aufgebohrt“ und immer wieder angepasst. Diese Änderungen erfordern sehr fundierte Kenntnisse und sind zeitaufwendig. Der Code wird immer unübersichtlicher und dennoch gelingt die Anpassung an die modernen Steuerungen oft nur unzureichend.

„Software-Baukasten“ anforderungsgerecht gestalten

Es geht auch effizienter: durch den Einsatz modularer SPS-Bausteine. Dazu wird zunächst ermittelt, welche Komponenten, z.B. Ventile, Antrieb oder Schutztüren, jeweils in den Maschinen verwendet werden. Das betrifft alle Aktoren und Sensoren, schwerpunktmäßig die besonders häufig genutzten Bauteile. Pro Komponente wird dann ein Standard-Baustein entwickelt, der anschließend beliebig oft in der Programmierung genutzt werden kann.

Die Erstellung dieser Standard-Bausteine erfordert zunächst natürlich einen höheren Aufwand als eine einfache Programmänderung. Für künftige Vernetzungen wird dabei die Einbindung von Fremdsystemen – wie „EPlan“. oder „Openness“-Verknüpfungen – bereits bei der Programmierung der einzelnen Bausteine angelegt. Auch Schutz- und Sicherheitsaspekte können bereits in der Baustein-Entwicklung berücksichtigt werden. Um die einzelnen Bausteine anforderungsgerecht, jedoch nicht zu komplex zu gestalten, braucht es daher spezielles Programmier-Know-how. Das ist in den häufig kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) intern oft nicht vorhanden ist. Denn dort wird es auch nicht täglich gebraucht. Hier empfiehlt sich die Unterstützung durch spezialisierte Dienstleister mit entsprechender Projekterfahrung.

Mit SPS-Bausteinen schneller und übersichtlicher programmieren

Der Mehraufwand lohnt sich jedoch, wenn man die Ergebnisse sieht: Der Anwender verfügt über ein modulares System von SPS-Bausteinen, einen Baukasten, der beliebig oft wiederverwendet werden kann. In der Projektierung ist damit die Voraussetzung gegeben für ein komponentenbasiertes Programmieren; die Software kann bereits parallel zur Hardwareplanung entwickelt werden. Auch bei der Programmierung selbst und bei allen weiteren Programmanpassungen wird Zeit gespart – viele kleine, sich wiederholende Teilschritte, die sich am Ende aber summieren.

Die durchgängige Struktur des Programms macht es auch viel leichter lesbar: Nach einer kurzen Schulung können auch Junior-Fachkräfte damit arbeiten. Erfahrene SPS-Programmierer, die in den Unternehmen rar und am Markt schwer zu finden sind, können sich komplexeren Aufgaben widmen. Die übergreifende Grundstruktur der Software erleichtert auch in größeren Projekten die Zusammenarbeit: Ganz gleich, welche Mitarbeiter oder externen Dienstleister mit welchen Teilaufgaben betraut werden, die Durchgängigkeit ist immer gewährleistet.

Nutzerfreundliche Software überzeugt die Kunden

Zeitersparnis und Transparenz in der Projektierung sind Vorteile, die wohl die meisten Hersteller überzeugen dürften. Entscheidend ist aber letztlich: Wie zufrieden ist der Endkunde, der die Maschine nutzt? Leicht bedienbare und leistungsfähige Software wird schließlich für die Betreiber immer wichtiger. Mit modularer SPS-Software lassen sich die Vorteile der modernen Steuerungen 1:1 umsetzen, die Programme laufen somit von Anfang an mit weit besserer Performance.

Ein übersichtliches, durch Standardelemente gut strukturiertes Programm erleichtert dem Bediener die Arbeit und reizt die Möglichkeiten der Maschine vollständig aus. Grafik: AdobeStock

Maschinen sind aber über den gesamten Lebenszyklus zu betrachten. Das betrifft die regelmäßige Wartung und Instandhaltung, aber auch Umbau, Retrofit oder Anpassungen an neue Produktionslinien – auch die Fertiger müssen auf veränderte Anforderungen ihrer Kunden schnell und flexibel reagieren können. In jedem Fall müssen die Anwender dann auch auf die Steuerungsprogramme zugreifen und hier kommt wieder die „Lesbarkeit“ ins Spiel: Ein in die Jahre gekommenes Programm, das gar nicht mehr Ausbildungsbestandteil ist, lässt Instandhalter der jüngeren Generation ratlos zurück. Ein übersichtliches, durch Standard-Bausteine gut strukturiertes Programm dagegen macht auch in der Bedienung Spaß und wird gern verwendet werden, das gilt auch für die Maschine insgesamt. Deren Lebenszyklus wird optimal ausgenutzt und auch bei künftigen Kaufentscheidungen spielt die Bedienerfreundlichkeit bei Anpassungen und Instandhaltung eine wichtige Rolle.

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SPS-Bausteine – Basis für die weitere Automatisierung

Die Erstellung und Nutzung standardisierter SPS-Bausteine ist der Anfang, nicht das Ende der Entwicklung – eine Stufe im Automatisierungsprozess. Sie folgt der Standardisierung der physischen Komponenten und bildet ihrerseits die Grundlage für die weitere Automatisierung.

Der Bereich der Softwareautomatisierung lässt sich in vier Stufen untergliedern: Die Standardisierung der SPS Bausteine bildet dabei die erste Stufe, die Grundlage, um überhaupt strukturierte Programme aufsetzen zu können. Darauf aufbauend, kann im zweiten Schritt die Standardisierung im Human-Machine-Interface (HMI) erfolgen. Änderungen von Parametern, Rezepturen oder manuelle Ansteuerungen können dann schnell und sicher vorgenommen werden. Die dritte Stufe ist 
automatische Code-Generierung. Das heißt, auch die Verschaltung der Bausteine untereinander läuft hier automatisch ab, dafür gibt es entsprechende Software, so auch von blue automation. Ein Vorteil dieser automatisch generierten Programme ist es, dass sie auch durch Konstrukteure gestartet werden können, damit werden Kapazitäten der Programmierer wieder frei für komplexere Planungsabläufe. Stufe 4 schließlich umfasst auch die „Königsdisziplin der Steuerungstechnik“: die automatische Generierung und Inbetriebnahme von Antrieben.

Programmierer und Anwender profitieren gleichermaßen

Zusammenfassend ergeben sich also zahlreiche Vorteile aus dem Einsatz standardisierter SPS-Bausteine. Die wesentlichen Resultate sind:

  • Die neuen Programme laufen mit weit besserer Performance, alle Vorteile moderner Steuerungen werden somit genutzt.
  • Die Programmierung selbst wird schneller, übersichtlicher und einfacher und kann auch von Junior-Fachkräften übernommen werden.
  • Die Bedienungsfreundlichkeit der Software bedeutet einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil.
  • Die Grundlage für die weitere Automatisierung wie auch für die Vernetzung mit anderen Maschinen und Systemen ist gelegt.

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