SPS: Der Schlüsseltechnologe für das Industrial Internet of Things

In einer industriellen Welt, die immer komplexer wird, ist Technologie ein Enabler. Sie ermöglicht es uns, Daten auf neue Weise zu erfassen und zu verstehen, was zu besseren Entscheidungen über unsere Geschäftsprozesse führt. Nehmen wir das Industrial Internet of Things (IIoT) als Beispiel.

In weniger als einem Jahrhundert hat die Industrie durch die dritte industrielle Revolution einen Wandel erlebt. Der neueste Fortschritt, Industrie 4.0, brachte die Idee der Smart Factory. Jetzt erreichen wir den Kipppunkt, an dem die Technologie ausgereift genug ist, um diese Vision global zu verwirklichen. Jamie Smith von Control Techniques beleuchtet das entscheidende Element, das das Industrial Internet of Things (IIoT) Realität werden lässt.

Wir haben seit Industrie 2.0 einen langen Weg zurückgelegt

Geht man weit genug zurück, vor der Ära der SPS, gab es Relais, Timer und elektrische Schleifenregler. Prozessleitsysteme waren stark verteilt und fest in der Fabrik verdrahtet. Die Überwachung dieser Systeme war zeitaufwändig und erforderte oft, dass Techniker den ganzen Tag durch die Fabrik liefen. Wie man sich vorstellen kann, machte dies die Fehlersuche extrem schwierig. Ein ernsthaftes Problem für hochwertige Unternehmen, wo Stillstandszeiten Millionen Dollar kosten können. Dies löste eine wachsende Nachfrage nach integrierter Steuerung aus. Ingenieure suchten daher nach einer zuverlässigen Alternative zur Relaislogik. Daraus entstanden programmierbare Logiksteuerungen (SPS).

Früher waren SPS so groß, dass Unternehmen sie in zentralen Leitständen installierten, bedingt durch ihre Größe und Umgebungsanforderungen. Sie wurden über riesige Kabelmengen mit Feldeinrichtungen verbunden. Trotz des zusätzlichen Aufwands hatten SPS enorme Auswirkungen: Fehler waren leichter zu finden, Stillstandszeiten sanken, Durchsatz stieg und Sicherheit verbesserte sich. Letztlich ging es darum, das Unternehmen profitabler zu machen – und die SPS erreichte dies.

Der Kipppunkt für das Industrial Internet of Things (IIoT)

Dank technologischer Fortschritte sind SPS stetig kleiner, kostengünstiger und für raue Umgebungen geeignet geworden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten, den Automatisierungsgrad zu erhöhen. Jetzt können wir all unsere Maschinen verbinden – in mehreren Fabriken, überall auf der Welt. Diese Maschinen können ein Hauptprogramm ausführen, das von einer kleineren zentralen Steuerung an einzelne SPS verteilt wird. Für weniger komplexe Prozesse macht eine einfache dezentrale SPS an einem Gerät komplexe und kostspielige elektromechanische Lösungen überflüssig.

Immer mehr Unternehmen werden vom Industrial Internet of Things (IIoT) profitieren können, da die Technologie erschwinglicher wird. So verfügen bestimmte kostengünstige Frequenzumrichter nun über eine integrierte SPS ohne Mehrkosten – für OEMs sehr attraktiv.

Hauptvorteile dezentraler SPS

1. Kostensenkung: Große SPS sind teuer. Eine Option ist, den Zentralrechner zu entfernen und die Arbeit auf kleinere SPS zu verteilen. Die Kosten können weiter gesenkt werden, indem ein Frequenzumrichter mit integrierter SPS genutzt wird.
2. Änderungen ohne Stillstand: Bei Systemänderungen kann zusätzlicher Code nötig sein. In einem zentralisierten System könnte dies das Abschalten einer ganzen Produktionslinie bedeuten. Ein lokaler Controller kann isoliert werden, während der Rest der Linie weiterläuft.
3. Geringere Latenz: Manche Prozesse laufen zu schnell, als dass ein Zentralrechner sofort reagieren könnte. Ein dezentraler Controller reduziert Latenz und erhöht die Verfügbarkeit.
4. Einfache Anbindung: Wenn die Einheit lokal beim Bediener ist, lassen sich Funktionen wie Trending, Alarme, Chargenverfolgung oder Drucken einfach realisieren.
5. Bessere Wartbarkeit: Fehlersuche in einem großen System ist schwieriger als in kleineren. Verteilte Steuerungssoftware ist einfacher zu warten, da weniger Information analysiert werden muss.
6. Ausfallsicherheit: Feldbasierte verteilte Controller sind nicht vollständig vom Zentralrechner abhängig. Fällt dieser aus, scheitert der gesamte Prozess nicht – der Anwender kann seinen Prozess weiterlaufen lassen.
7. Einfachere Zonierung: Ein verteiltes System lässt sich leichter partitionieren. Erhöhte Sicherheit durch Zonenverriegelungen oder Lichtgitter wird möglich.

Verteidigung des zentralisierten Systems

Es gibt Gründe, warum viele weiterhin zentralisierte Systeme nutzen. Zum einen sind sie über viele Jahre als effektive Weise der fabrikweiten Kommunikation bewährt. Ein Systemwechsel wäre teuer und kontraproduktiv – warum unnötige Stillstandszeiten riskieren, wenn etwas bereits gut funktioniert?

Bei Neuanlagen könnte Dezentralisierung unnötige Komplexität hinzufügen. In Branchen, wo Luftpartikel oder Temperaturen Fehlfunktionen verursachen können, ist ein einfaches Setup mit einer klimatisierten zentralen SPS die bessere Option.

Am wichtigsten: Sie benötigen einen Master in Ihrem System. Das bedeutet eine SPS, die die Master-Kommunikation an den Rest des Systems sendet. Meist sind das leistungsstarke Prozessoren, die Nachrichten an kleinere Follower-SPS aussenden. Der Vorteil: Die Steuerung bleibt zentralisiert, aber man gewinnt durch die Autonomie einzelner Systemteile.

Der Angelpunkt des Wandels

Bis vor Kurzem zwangen Größe, Kommunikations- und Software-Standards unsere Entscheidungen beim Gerätebau. Die Möglichkeiten des Industrial Internet of Things (IIoT) stehen kurz vor der Verwirklichung. Bald werden neue Unternehmen auftauchen, die dieselben Produkte anbieten, aber intelligentere Produkte herstellen, die die Verfügbarkeit erhöhen.

Die Frage lautet: Sind Sie bereit für die nächste Innovationswelle und das Erwachsenwerden des Industrial Internet of Things (IIoT)?