Einbindung der Antriebstechnik in ein durchgängiges Automatisierungssystem über PROFIBUS-DP

Die Kommunikationsfähigkeit moderner, drehzahlveränderbarer Antriebe, die in Maschinen oder Anlagen eingesetzt werden, wird immer mehr zu einem kaufentscheidenden Kriterium. Neben dem sicheren und schnellen Datenaustausch im Betrieb der Maschine oder Anlage spielt auch in der Antriebstechnik das Thema Engineering und Service/Diagnose eine immer wichtigere Rolle.
Für die daraus resultierenden verstärkten Anforderungen an die Leistungsfähigkeit des Bussystems ist der PROFIBUS-DP mit seinen Erweiterungsmöglichkeiten schon jetzt bestens gerüstet.
Die Integration von Antrieben in die heutige Automatisierungslandschaft basiert auch und besonders auf der Technologie moderner serieller Bussysteme, die die Kommunikationsplattform für den Datenaustausch bilden. Als eine solche Plattform hat sich inzwischen das leistungsfähige sowie offene und standardisierte Bustrio AS-Interface für die Aktor-/Sensor-Ebene, der PROFIBUS für die Feldebene und Industrial Ethernet für die Leitebene bewährt.
So bildet die durchgängige Kommunikation über diese drei Bussysteme einen wesentlichen Aspekt der vollintegrierten Automation mit der neuen SIMATIC.

Standard und offen für Weiterentwicklung

Das Standardisierung und Weiterentwicklung einander nicht ausschließen müssen, zeigen eindrucksvoll die jüngsten Erweiterungen des PROFIBUS-DP: die für die Automatisierung so wichtige Alarmbearbeitung und der azyklische Datenverkehr. Grund für die letztgenannte Erweiterung sind die zunehmenden Anforderungen von komplexen Geräten, unter ihnen auch die Antriebe, denen ein rein zyklischer Datenaustausch nicht genügt. So kann mit Hilfe des zusätzlichen azyklischen Datenverkehrs parallel zum bestehenden zyklischen die überlagerte Steuerung (z.B. eine SIMATIC S7) als Master auf Datenblöcke eines Slaves, z.B. eines drehzahlveränderbaren Antriebes, schreibend oder lesend zugreifen, ohne den zyklischen Datenverkehr zu beeinflussen.
Doch nicht nur das macht die Erweiterung so bemerkenswert: Eine der wichtigen Funktionen des PROFIBUS-DP bisher ist die Multimaster-Funktion. Mit ihr können am selben Busstrang mehrere Master arbeiten. Sogenannte Class-1-Master (z.B. eine SPS) dürfen dabei sowohl mit den ihnen zugeordneten Slaves als auch mit den sogenannten Class-2-Master (z.B. ein PC) kommunizieren. Letztere hingegen können ausschließlich mit ihrem Class-1-Master Daten austauschen - in der Regel Diagnosedaten (Master-Master-Kommunikation).
Ein direkter Zugriff auf die Slaves war ihnen bisher verwehrt. Mit der Erweiterung der "Extended DP Functions" kann fortan auch ein Class-2-Master beispielsweise Parametersätze direkt an den Slave, z.B. den Antrieb, senden. Somit können vom PC aus Parametrierung und Projektierung eines Antriebs, kurz die gesamten Engineeringaufgaben, über denselben PROFIBUS-DP-Strang erfolgen, über den der Antrieb von der SPS aus auch gesteuert wird. Seit Mitte des Jahres können nun alle drehzahlveränderbaren Antriebe des Typs MICROMASTER, MIDIMASTER und MASTERDRIVES über eine 12-Mbaud-Anschaltbaugruppe an den PROFIBUS-DP (mit "Extended DP Functions") gekoppelt werden. Der im Motor integrierte Umrichter COMBIMASTER und die DC-Antriebe SIMOREG werden ebenfalls an der 12-Mbit/s-Technologie des PROFIBUS-DP partizipieren können.

Total integriert

Genau zugeschnitten auf Inbetriebsetzung, Service und Diagnose aller AC- und DC-Antriebe ist das Engineeringtool SIMOVIS. Ob vom 120 W MICROMASTER bis hin zum 1,5 MW MASTERDRIVES oder vom einfachen open-loop control mit MICROMASTER bis hin zu technologisch äußerst anspruchsvollen Anwendungen der Umrichter MASTERDRIVES MC im Motion Control Bereich - das für Windows 95 (und Windows NT) entwickelte Software-Tool löst mit seiner klaren Benutzerführung die Anforderung nach "Ease of Use" überzeugend ein. SIMOVIS kann sowohl als Stand-alone-Tool angewendet werden als auch integriert in die Software-Umgebung von STEP 7, dem Engineeringwerkzeug für SIMATIC S7.
Hier zeigt sich der Vorteil eines durchgängigen Automatisierungssystems besonders deutlich: Auf der Basis der DP-Erweiterungen kann der Anwender auf dem PC, der STEP 7 inklusive SIMOVIS geladen hat, über PROFIBUS-DP sowohl die SPS programmieren als auch - mit dem gleichen Engineeringtool - seine Antriebe parametrieren. So wird die Projektierung der Gesamtanlage nicht nur einfacher, sondern auch viel schneller.

Intelligenz am richtigen Ort

Als Feldbus unterstützt PROFIBUS-DP natürlich nicht nur die Integration der Antriebstechnik in die durchgängige Automatisierungslandschaft SIMATIC.
Seine wesentliche Aufgabe ist vielmehr, die Voraussetzung zur Dezentralisierung zu schaffen - das heißt zur Abwanderung der Intelligenz dorthin, wo sie hingehört. Mit den heutigen modularen Softwarestrukturen ist es kein Problem, immer mehr technologische Funktionen wie Gleichlaufregelung, elektrische Getriebe, elektrische Kurvenscheiben oder Positionieren direkt in die Antriebe zu implementieren.
Vorreiter dieser Innovation ist die Umrichterreihe SIMOVERT MASTERDRIVES. Bisher waren für die technologischen Funktionen zusätzliche Optionsbaugruppen - also Hardware - vonnöten. Inzwischen sind diese Funktionen als Funktionsmodule bereits integraler Bestandteil der Umrichtersoftware und können vom Anwender je nach Bedarf genutzt werden. Und mit der vollen Integration in das Automatisierungssystem SIMATIC lassen sich diese technologischen Funktionen über das gemeinsame Engineering-Werkzeug auf STEP 7-Basis bearbeiten, unabhängig ob diese Funktion zentral in einem Rechner oder dezentral in einem Umrichter realisiert ist.