Mut zur Integration

SPS Vor mehr als einem Vierteljahrhundert hat Mitsubishi Electric die erste All-in-one-SPS für die konzerneigene Automobilfertigung entwickelt. Heute zählt das Unternehmen mit weltweit mehr als acht Millionen verkauften Steuerungen allein im Bereich Kompakt-SPS zu den führenden Anbietern von Steuerungssystemen für die Industrie.

14. Juli 2008
Die neue iQAutomation-Plattform vereint SPS, Motion Control, CNC und Robotersteuerung.
Bild 1: Mut zur Integration (Die neue iQAutomation-Plattform vereint SPS, Motion Control, CNC und Robotersteuerung.)

Ausgehend von den Erfolgen durch die Automatisierung der eigenen Prozesse begann Mitsubishi Electric, seine Steuerungssysteme auch für den internationalen Markt weiterzuentwickeln: 1981 brachte der japanische Konzern mit der F-Serie die erste Kompaktsteuerung in Europa auf den Markt. Erstmals waren CPU, Netzteil sowie Ein- und Ausgänge in einem Gehäuse realisiert, was unter anderem eine sofortige Einsatzbereitschaft bedeutete.

Mit dieser »Alles-in-einem-Gehäuse-Technik«, die bis heute das Hauptmerkmal für Kompakt- SPSen ist, legte Mitsubishi Electric den Grundstein für den Erfolg dieser Technologie. Die F Serie war zunächst als reines Einzelgerät konzipiert und nahm mit 255 x 80 x 100 Millimeter noch relativ viel Platz im Schaltschrank ein. In puncto Reaktionszeit war Mitsubishi Electric bereits ein großer Schritt nach vorne gelungen. Verfügte die PM-Steuerung noch über eine Zykluszeit von 500 Mikrosekunden, so arbeiteten die Geräte der F-Serie mit 100 Mikrosekunden schon fünfmal schneller.

Ziel der Ingenieure war es schon damals, für jedes Anforderungsprofi l die richtige Steuerung liefern zu können. Als Pionier entwickelte Mitsubishi Electric die SPS-Technologie konsequent weiter. In den 1980er- und 1990er-Jahren gewann dann die PC-Technik immer mehr an Bedeutung. Diesem Trend folgend, präsentierte das Unternehmen 1987 mit der F1-Serie die erste Kompakt-SPS mit PC-fähiger Programmierung. Drei Jahre später kamen die ersten Geräte der heute noch existenten FX-Serie auf den Markt, die schon mit anderen angeschlossenen SPSen über integrierte Schnittstellen kommunizieren konnten.

Gleichzeitig wurde die Bauform immer kompakter, denn auch die Schaltschränke der Maschinen und Anlagen wurden platzsparender konzipiert, um Betriebskosten zu senken. Mit Abmessungen von nur noch 150 x 140 x 95 Millimetern entsprach die FX genau den Anforderungen der Maschinenhersteller.

Ähnlich wie die Maße reduzierten sich auch die Zykluszeiten. Denn die Leistungsanforderungen an Steuerungsprozesse stiegen seitens der Anwender stetig an. So zählten die ersten Geräte der FX-Reihe 1990 mit Reaktionszeiten von 0,48 Mikrosekunden pro logischer Anweisung zu den schnellsten ihrer Art. Vier Jahre später, 1994, gelang dann die Entwicklung der weltweit ersten leistungsstarken SPS im Kreditkartenformat. Mit Maßen von 60 x 90 x 47 Millimetern haben die Ingenieure das Gehäuse der FX0S im Vergleich zum Vorgänger FX halbiert.

Das Prinzip, bei immer kleinerer Bauform immer höhere Leistungsfähigkeit zu erreichen, verfolgte Mitsubishi Electric gezielt weiter und präsentierte bereits 1999 mit der FX2N eine Kompakt-SPS-Lösung mit einer Zykluszeit von 0,08 Mikrosekunden. Im Vergleich zu den ersten F-Steuerungen war sie damit 1.250-mal schneller. Die Kundenanforderungen wurden gerade in den letzten Jahren nicht nur im Hinblick auf Leistungsfähigkeit, sondern auch auf Flexibilität zunehmend spezifischer.

Besondere Bedeutung kam hier der Integration von Sonderfunktionen zu. Mitsubishi Electric entwickelte für diese Zwecke Sondermodule wie Analogmodule und schnelle Zähler. Um Kundenanforderungen umzusetzen, verfügen die Kompakt-SPSen der FX1S/FX1N-Generation, die 2001 auf den Markt kamen, über Positionierungsfunktionen, mit denen sich Schritt- oder Servomotoren auf einfache Weise ansteuern lassen. Und um dem Trend der Kommunikationsfähigkeit und Vernetzbarkeit zu entsprechen, integrierten die Entwickler Schnittstellen zu allen gängigen offenen Netzwerken und proprietären Systemen.

Einzigartiger Adapterbus

Die FX3U-Serie, 2005 eingeführte dritte Technologiegeneration der FX-Kompakt-SPS-Familie, verfügt über ein zweites, bisher einzigartiges Adapterbussystem, das die Steuerung sehr flexibel macht. Neben dem Systembus für die herkömmlichen Erweiterungs-, Funktions- und Netzwerkmodule lassen sich über dieses zweite Bussystem vier analoge Funktionsadapter sowie je zwei Zähler-, Pulsausgangs- und Schnittstellenmodule zusätzlich anschließen. Weitere technische Neuerungen der FX3U-Serie sind der große Speicher mit 64.000 Programmschritten, eine Zykluszeit 0,065 Mikrosekunden, ein Programmierbefehlssatz mit insgesamt 209 Befehlen sowie noch leistungsfähigere Module, wie beispielsweise für hochgenaue und schnelle Positionieraufgaben bis in den Bereich von Motion-Control-Anwendungen.

Auch auf anderen Gebieten der Automatisierungstechnik hat Mitsubishi Electric die Entwicklung vorangetrieben. Im Jahr 1982 brachte das Unternehmen die erste modulare speicherprogrammierbare Steuerung auf den Markt. Ende der 80er-Jahre verfügten die modularen Steuerungen bereits über ein serielles Kommunikationsmodul mit Modemanbindung, das die Geräte überwachen und Up- und Downloads durchführen konnte.

1990 brachte Mitsubishi Electric erstmals eine Kombination aus SPS-Steuerung und Motion Controller auf den Markt. Fortgeführt wurde diese Entwicklung mit der Steuerungsserie Melsec System Q im Jahre 2000. Mit dem auf Multiprozessortechnik basierenden System war es weltweit erstmals gelungen, SPS, Motion Control, PC-Welt und IT-Anbindung auf einer Automatisierungsplattform miteinander zu verbinden.

Diese Verschmelzung von Steuerung und Kommunikation in einer Plattform löste den Einsatz mehrerer SPS-Systeme und deren aufwendige Vernetzung weitgehend ab. Und auch die Melsec System Q folgte dem Trend nach immer kleineren und leistungsfähigeren Steuerungen. Bei einem Leistungsspektrum bis zu 4.096 zentralen und 8.192 dezentralen E/A liegen die Abmessungen bei 90 Millimeter Höhe, 90 Millimeter Tiefe und – je nach Anzahl der Module – bei 189 bis 439 Millimeter Breite.

Eine Plattform für alles

Im Frühjahr 2008 setzte Mitsubishi Electric den jüngsten Meilenstein in der Entwicklungsgeschichte der Steuerungstechnik: Die iQ-Automation- Plattform integriert alle angebotenen Factory-Automation-Komponenten auf einer systemübergreifenden Plattform. Das neue Steuerungskonzept umfasst SPS, Motion Controller, CNC- und Roboter-Steuerung, die über einen gemeinsamen, hochperformanten Rückwandbus in Echtzeit miteinander kommunizieren. Der Anwender kann seine Fertigungslinie jetzt mit einem einzigen Steuerungskonzept, das von der Hardware bis zur Software durchgängig ist, automatisieren. Die volle Einbeziehung von CNC- und Roboter- Steuerung in ein solches durchgängiges Konzept ist weltweit bisher einzigartig.

Die iQ-Plattform spielt ihre Stärke dort aus, wo im Produktionsprozess alle Steuerungskomponenten vorkommen und eine durchgängige Kommunikation bis in die Managementebene gefordert ist. Als Bestandteil des e-Factory-Konzeptes trägt die iQ-Automation- Plattform zu einer vollständigen Transparenz von Maschinen und Anlagen bei. Das multiple CPU-Konzept der iQ-Plattform bietet zudem die Möglichkeit, einzelne Steuerungstypen beliebig zu kombinieren oder nachträglich zu ergänzen. Die iQ ist zu 100 Prozent kompatibel mit der Baureihe Melsec System Q.

So rentieren sich bisherige Investitionen in die Steuerungstechnik von Mitsubishi Electric. Gleichzeitig können Unternehmen ihre Produktionsprozesse schrittweise mit der höheren Performance der iQ-Automation-Plattform optimieren und bei Bedarf um Roboter- und CNC-Steuerung erweitern.

Erschienen in Ausgabe: 03/2008