Bei den Diskussionen zu Industrie 4.0 stehen häufig Themen wie Vernetzung und Big Data im Mittelpunkt. Doch die Geräteebene darf nicht außer Acht gelassen werden. Für die erfolgreiche Realisierung von Smart-Factory-Konzepten geht es auch darum, auf kostengünstige Weise einfache Komponenten wie Schalter und Schaltgeräte in der Maschine oder Anlage zu kommunikationsfähigen Smart Devices zu verwandeln. Und das ist heute schon möglich.
In der intelligenten Fabrik von morgen wird das zu fertigende Produkt selbst den Maschinen sagen, wie, wo und von wem es zu fertigen ist. Maschinen werden eigenständig Informationen zu ihrem detaillierten Gesundheitszustand kommunizieren und Komponenten den besten Zeitpunkt für Wartungs- oder Instandsetzungsmaßnahmen im Voraus melden. Für diese Funktionen müssen Werkstücke, Maschinen, Komponenten, Mitarbeiter, Steuerungen und ERP-Systeme untereinander Daten austauschen können.
Eine Voraussetzung hierfür besteht darin, die relevanten Informationen der verbauten Komponenten zu erfassen und auszuwerten. Zum einen bedarf es entsprechender Sensorik, zum anderen der Übertragung und Analyse der Daten. Bereits heute gibt es viele komplexe Geräte mit eigener Elektronik, die diese Anforderungen erfüllen. Doch eine Vielzahl an Komponenten wie Taster, Meldegeräte, Schaltgeräte sowie die im Feld installierte Sensorik und Aktorik ist zum Großteil noch nicht vernetzt, sondern über aufwändige Steuerverdrahtung an die Steuerung angebunden. Dabei können ein Ausfall beziehungsweise Fehlfunktion dieser Geräte oder der angeschlossenem Komponenten große Probleme verursachen.
Stellen die Geräte selbst keine Daten zur Verfügung, so ist es notwendig, ergänzende Komponenten zu projektieren und zu installieren, die diese erfassen – was mit Aufwand, Platz und Kosten verbunden ist. Das Ziel sollte darin bestehen, die Geräte selbst zu ertüchtigen, Informationen bereitzustellen und die Übertragung über ein preiswertes und leistungsfähiges Kommunikationsmedium zu realisieren. Dies ist mit heutiger Technologie bereits möglich, wie Eatons SmartWire-DT-Lösung zeigt: Mit Hilfe eines ASIC-Bausteins in kompakten Abmessungen von nur 9x9 mm lassen sich selbst kleine Geräte wie Schalter, Taster oder Sensoren in intelligente und kommunikationsfähige Smart Devices verwandeln. Denn der ASIC beinhaltet Schnittstellen zum Anschluss digitaler und analoger Messsignale, eine Recheneinheit für die Abarbeitung eigenständiger Programmlogik und zusätzlich ein leistungsfähiges Kommunikationsinterface.
Die Vorteile werden am Beispiel eines elektronischen Motorstarters deutlich: Ohne Mehraufwand und Kosten für externe Komponenten ist dieser in der Lage, Informationen über den aktuellen Strom und den Belastungszustand des angeschlossenen Motors zu liefern. Damit ermöglicht er es, Fehler schon im Vorfeld zu erkennen, zu beheben und einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Daten zum installierten Gerätetyp oder eingestelltem Überlaststrom erlauben die Überprüfung der korrekten Installation. Auf diese Weise lässt sich zum Beispiel zustandsbasierte Wartung als Teil von Industrie 4.0 kostengünstig und einfach realisieren. Bei Befehls- und Meldegeräten wird es möglich, durch Überwachung des Kontaktapparates die Funktion des Tasters oder Schalters sicherzustellen und Fehlfunktionen durch Benutzer zu ermitteln und übertragen.
Eine Anbindung des Systems an wichtige Feldbusse wie Profibus, Profinet, CANopen, Modbus-TCP, Ethernet/IP, Powerlink oder Ethercat ist heute entscheidend und bei SmartWire-DT bereits gegeben. Sollte in Zukunft ein einheitlicher Kommunikationsstandard für die intelligente Fabrik definiert werden, der zum Beispiel einen Wechsel hin zur WLAN-Technologie bedeutet, so muss hier nur die Kommunikationsschicht ausgetauscht werden, um weiterhin den Zugriff auf die Daten in den intelligenten Geräten zu gewährleisten.
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