Kleinere, schnellere & intelligentere Remote I/O: Die Zukunft der Industrieautomation

Remote-I/O-Module sind seit Jahrzehnten ein integraler Bestandteil der Industrie. Ob Sensordaten empfangen oder Aktor-Befehle gesendet werden müssen – Remote-I/O-Module haben immer sichergestellt, dass Ihr Automatisierungskonzept funktioniert. Heute durchläuft diese Technologie Veränderungen: Sie wird besser, kleiner, schneller und intelligenter.

Oft wird wahrgenommen, dass System-Upgrades und die Anpassung an neueste Trends teurer und wartungsintensiver machen. Ein OEM widerlegt diesen Mythos: Husky Injection Molding Systems.

Das in Ontario ansässige Unternehmen fertigt Spritzgussmaschinen, Formen, Heißkanäle und integrierte Systeme. Husky war immer führend in der Automatisierung ihrer Systeme. Sie waren schnell bei der Einführung vernetzter I/O und anderer Innovationen. Zwar waren die anfänglichen Hardwarekosten hoch, aber das langfristige Ergebnis war extrem vorteilhaft. Durch häufige Upgrades konnte Husky Hunderttausende Dollar an Materialkosten einsparen. Zudem stieg die Produktivität um ca. 12 %. Da das Unternehmen ständig Funktionen hinzufügt, stößt es an I/O-Grenzen. Aufgrund von Platzbeschränkungen können sie nicht einfach I/O-Module stapeln – die einzige Lösung ist der Einsatz von I/O-Technologie mit höherer Dichte.

I/O-Module erweitern

Beckhoff Automation ist seit langem der bevorzugte Hardwarelieferant von Husky. Für mittelgroße bis große Maschinenbauer hat Beckhoff ein I/O-Modul eingeführt, das direkt in Leiterplatten eingesteckt wird. Das bedeutet, die I/O-Module werden speziell entwickelt für einen bestimmten Satz elektrischer Komponenten und führen nur Aufgaben für dieses System aus.

Zwar mag dieser Ansatz einen erstickenden, nicht skalierbaren Faktor haben, er bringt jedoch den Vorteil einfacherer Verdrahtung, weniger Fehler und schnellerer Montage. Zudem sind die neuen Module 40 % kleiner und sparen viel Platz, sodass zusätzliche Komponenten im Schrank installiert werden können.

Finanziell gesehen: Bei diesen kundenspezifischen Modulen fallen einmalige Kosten (NRE) an, die bei kleineren Stückzahlen signifikant sind. Bei größeren Volumen, also mehr als 100 Modulen pro Jahr, sinken die Gesamtkosten jedoch erheblich.

Remote-Entscheidungen

Lösungen müssen den zugrundeliegenden Anforderungen entsprechend vorgeschlagen werden. Remote-I/O-Module erweitern mag Vorteile haben, ist aber nicht immer geeignet. Generell bieten Remote-I/O-Module eine kosteneffektive Lösung, wenn 50 Kanäle involviert sind. Der Grund ist simpel: Das Hinzufügen weiterer I/O-Module ist kosteneffektiv, solange die Schrankkosten eingespart werden können. Eine vernünftigere Lösung bei begrenzter Skalierbarkeit ist der Einsatz von I/O-Modulen mit höherer Dichte.

Unter den richtigen Bedingungen können Remote-I/O Wert für das System schaffen. Siemens arbeitet bereits daran und hat Produkte, die die Gesamtkosten senken. Beispielsweise ermöglichen Bus-Adapter den Austausch von Ethernet-Ports, was Flexibilität erhöht. Mehrere Remote-I/O-Module haben integrierte Ethernet-Ports, die durch wiederholte Nutzung beschädigt werden können. Die Siemens-Lösung erlaubt den Austausch defekter Ports ohne Konfigurationsaufwand. Die Reparatur spart Zeit, Geld und Produktivität.

Lokale Steuerung, remote

Helmer Electric, ein Unternehmen aus Wisconsin, hat noch größere Vereinfachungen für seine Remote-I/O-Module eingeführt. Das Unternehmen entwirft und installiert vollautomatische SPS in Schwerindustrien wie Erdarbeiten, Bau und Bergbau. Die Distanz zwischen Maschinen und SPS ist keineswegs gering und kann hunderte Meter betragen.

Daten für Überwachungs- und Steuerungsfunktionen über solche Distanzen zu erfassen, erfordert spezielle „teure“ Kommunikationskabel. Was passiert, wenn diese Kabel ausfallen? Wie schwierig wäre die Fehlersuche und Problemerkennung? Wie verhindert man ein Wiederauftreten?

Um solche anspruchsvollen Fragen zu umgehen, wurde Ethernet-basierte TCP/IP-Kommunikation eingeführt. Es ist verständlich, dass Sensordaten rechtzeitig zur SPS gelangen müssen, aber gleichzeitig muss verstanden werden, dass zu viele Daten eine Informationsüberlastung erzeugen und die SPS-Prozessoren belasten. Um das Netzwerk resilient zu machen, wurden Daten über ein speicherbasiertes Protokoll basierend auf IEEE1394-Standards ausgetauscht. Ein solcher Ansatz gewährleistete, dass Daten alternative Routen hatten, die Belastung einer einzelnen Leitung reduzierten und Ausfallpunkte minimierten.