Die Zeiten, in denen Maschinenbauer eine Maschine in verschiedenen Varianten mit unterschiedlichen Steuerungs- und Bussystemen anbieten mussten, sind vorbei. Durch OPC UA over TSN wurde aus der Vielzahl an Schnittstellen eine einzige. Diese Schnittstelle tauscht standardisierte Daten mit den Netzwerkteilnehmern aus. Entwicklung und Betrieb von Maschinen und Anlagen werden dadurch maßgeblich vereinfacht.

ANZEIGE

Die Konfiguration der OPC-UA-over-TSN-Geräte, des Netzwerks sowie die Vergabe von Zugriffsrechten sind in die B&R-Automatisierungssoftware Automation Studio integriert. Dadurch läuft zum einen die Konfiguration automatisch ab, und zum anderen wird der Applikationsaufwand für modulare Maschinen durch vorgefertigte Softwarebausteine niedrig gehalten. Geräte unterschiedlicher Hersteller lassen sich so ohne zusätzlichen Aufwand miteinander verbinden. Der Entwickler muss keinen Code programmieren, sondern lediglich Parameter setzen.

Neue X20-Steuerungen

Als einer der ersten Hersteller bringt B&R Steuerungen mit OPC UA over TSN und Intel-Apollo-Lake-I-Prozessoren auf den Markt. Die neuen X20-Steuerungen zeichnen sich laut Angaben des Automatisierungsspezialisten durch eine deutlich bessere Performance, mehr Arbeitsspeicher und einen integrierten Flash-Speicher aus.

Die neue Steuerungsgeneration ist OPC-UA-over-TSN-fähig und kann in entsprechenden Netzwerken als Master für die Feldebene eingesetzt werden. Zudem bietet sie erheblich mehr Rechenleistung als bisherige X20-Generationen bei gleicher kompakter Bauform. Die Steuerungen mit Intel-Apollo-Lake-I-Prozessoren ermöglichen Zykluszeiten bis zu 100 Mikrosekunden. Zudem bieten sie einen großen L2-Cache sowie eine schnellere Floating Point Unit (FPU) und einen schnelleren RAM-Zugriff für eine optimale Befehlsabarbeitung. Durch den integrieren Flash-Speicher können die Steuerungen wahlweise auch ohne Compact Flash betrieben werden. Der Flash-Speicher ersetzt dabei die Funktionen der Compact Flash.

ANZEIGE

Wie bei allen X20-Steuerungen können bis zu 250 I/O-Module direkt an die Steuerungen gesteckt werden und fügen sich nahtlos an. Das gesamte System lässt sich somit extrem platzsparend im Schaltschrank unterbringen. Trotz der kompakten Bauform ist die Stromversorgung der Steuerungen und der I/O-Module Bestandteil der Zentraleinheit. Als integrierte Schnittstellen stehen Powerlink, Standard-Ethernet mit TSN-Unterstützung, CAN, RS232 und USB zur freien Verfügung. Weitere Schnittstellen lassen sich bei Bedarf über Interfacemodule ergänzen.

Mehr mobile Rechenpower

Das Produktportfolio für mobile Maschinen erweitert B&R um einen leistungsstarken PC mit Intel-Core-i-Prozessor. Der vollwertige PC ist in Schutzklasse IP69K ausgeführt und speziell für den Einsatz in rauer Umgebung ausgelegt. Mit seiner hohen Performance eignet sich der PC optimal für smarte Maschinen, die miteinander kommunizieren und Daten in die Cloud schicken, wie B&R verlauten lässt.

Der PC für mobile Maschinen verfügt über einen Prozessor der siebten Core-i-Generation von Intel. Dieser ist über einen weiten Bereich skalierbar, vom Celeron mit 2,2 Gigahertz bis hin zum Core i7 mit 2,8 Gigahertz. Er bietet bis zu 16 Gigabyte Arbeitsspeicher und 480 Gigabyte Flash-Speicher und ist mit einem TPM-Modul ausgestattet. Der PC unterstützt Standard-Betriebssysteme wie Windows 10 IoT Enterprise und Linux. Mit der hohen Rechenleistung des PCs lassen sich teil- oder vollautonome Maschinenfunktionen umsetzen.

Zudem kann der PC als Edge-Controller verwendet werden. Dabei werden große Datenmengen von einer oder mehreren mobilen Maschinen erfasst, vorverarbeitet und an übergeordnete Systeme – etwa in die Cloud – geschickt. B&R bietet für die Kommunikation zwischen den Maschinen und zur Cloud neben OPC UA auch MQTT an. Sie ermöglichen, Datenpakete zuverlässig zu übertragen, auch wenn die Netzwerkverbindung schlecht oder zeitweise unterbrochen ist.

Der PC zeichnet sich durch seine Robustheit aus. Er ist resistent gegenüber Vibrationen, Schock, Salz, UV-Licht und Öl und kommt, trotz komplett geschlossenem Gehäuse, ohne Lüfter aus. Der wartungsfreie PC verfügt über ein speziell entwickeltes Temperaturmanagement und kann daher in einem Temperaturbereich von -40 bis 85 Grad Celsius Oberflächentemperatur eingesetzt werden.

Der PC ist unempfindlich gegenüber Spannungsschwankungen. Neben einem breiten Standardspannungsbereich von neun bis 32 Volt, verfügt er über einen integrierten Load-Dump-Schutz. Dadurch werden Spitzen in der Spannungsversorgung ausgeglichen, um die Elektronik zu schützen und einen unterbrechungsfreien Betrieb zu garantieren. Über zwei interne Steckplätze kann der PC modular mit zusätzlichen Kommunikations-Interfaces erweitert werden.

Konvergente Echtzeitnetzwerke

B&R erweitert sein Portfolio auch um einen Ethernet-Switch mit Echtzeitfähigkeit, mit dem sich Netzwerke mit OPC UA over TSN umsetzen lassen. Hinsichtlich Design und Formfaktor fügt sich der Switch in das B&R-Portfolio ein und kann dadurch platzsparend im Schaltschrank platziert werden.

Mit dem TSN-Maschinenswitch sind Zykluszeiten von weniger als 50 Mikrosekunden möglich. Der Switch bietet vier TSN-Ports mit Echtzeitfähigkeit sowie einen Standard-Ethernet-Port, um zum Beispiel ein Anzeigegerät anzuschließen. Zudem erweitert der Switch Daisy-Chain-Topologien um Stern-, Baum- und Ring-Strukturen.

Um abgesetzte Schaltschränke zu erreichen oder größere verzweigte Echtzeit-Netzwerke zu realisieren, können die Switche auch kaskadiert werden. Nicht-TSN-Teilnehmer lassen sich mit dem Switch problemlos in das Netzwerk einbinden. Modulare Maschinenkonzepte können so schneller und einfacher umgesetzt werden.

Der Switch ist vollständig in die B&R-Entwicklungsumgebung Automation Studio integriert. Die Konfiguration läuft automatisch ab. Das Gerät unterstützt vollumfänglich das zentrale Software- und Hardware-Management. Zudem können Anwendungsprojekte und maschinenspezifische Konfigurationen off- und online durchgeführt werden. Darüber hinaus lässt sich der TSN-Switch auch für Netzwerke ohne Echtzeitfähigkeit, als herkömmlicher unmanaged IT-Switch, verwenden. Eine gesonderte Konfiguration ist dafür nicht notwendig. Da der TSN-Maschinenswitch im X20-Formfaktor ausgeführt ist, kann er platzsparend im Schaltschrank neben dem X20-Steuerungs- und I/O-System platziert werden. Es besteht die Möglichkeit, den Switch – je nach Kabelabgang – in zwei unterschiedlichen Lagen zu verbauen. So kann er auch auf engstem Raum verbaut werden.