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Die Automatisierung mobiler Arbeitsmaschinen befindet sich in einer Umbruchphase. Um die steigenden Anforderungen an die Produktivität weiterhin zu erfüllen, setzen Agrar- und Baubranche zunehmend auf hochautomatisierte und vernetzte Maschinen. Wieso sich Smart Farming und ähnliche Konzepte nur schwierig mit herkömmlichen Automatisierungslösungen umsetzen lassen, erklärt Stefan Taxer, Product Manager Mobile Automation bei B&R.

Herr Taxer, wieso halten Sie bisherige Automatisierungskonzepte in der mobilen Automatisierung für überholt?

Die Zahl der Automatisierungskomponenten in mobilen Maschinen ist in den vergangenen Jahren stark gestiegen. In beinahe allen Maschinen sind mittlerweile mehrere ECUs, Displays, Sensoren und andere Elektronikkomponenten verbaut. Diese müssen miteinander koordiniert werden. Das Warten solch komplexer Systeme ist mit einem hohen Aufwand verbunden und Weiterentwicklungen gestalten sich zunehmend schwieriger.

Wie ist es zu dieser Vielfalt an Systemen gekommen?

Die Anforderungen an Funktionalität und Performance sind in den vergangenen zwei Jahrzehnten stark gestiegen. Die Hersteller haben daher die anfangs sehr einfachen Automatisierungssysteme laufend mit zusätzlicher Hard- und Software erweitert. Dadurch stieß das verwendete CAN-Netzwerk meist schnell an seine Grenzen. Um die gewünschten Funktionen zu ergänzen, wurden parallel weitere Netzwerke errichtet.

Welche Nachteile ergeben sich dadurch?

Es wird unterschiedliche Hard- und Software von unterschiedlichen Herstellern eingesetzt. Um diese Komponenten zu projektieren und zu diagnostizieren, sind unterschiedliche Engineering-Werkzeuge nötig. Ich brauche unterschiedliche Spezialisten für die einzelnen Systeme und habe im Supportfall unterschiedliche Ansprechpartner. Nicht zuletzt müssen die Systeme Daten untereinander austauschen, es müssen also Schnittstellen programmiert und gewartet werden. Zudem ist die entwickelte Applikationssoftware meist hardwaregebunden, Hardwareänderungen sind daher nur erschwert möglich.

Was schlagen Sie vor, um dieser zunehmenden Komplexität entgegen zu wirken?

Alle Komponenten der mobilen Automatisierung sollten mit einem einzigen Werkzeug projektiert werden – von der Maschinensteuerung bis hin zu den Sensoren. Das Kernstück für einen solchen Automatisierungsansatz ist ein einheitliches, echtzeitfähiges Backbone-Bussystem mit ausreichend Bandbreite.

So eine Umstellung ist sicher mit sehr viel Aufwand verbunden.

Wenn so ein einheitliches System von null weg entwickelt werden müsste, wäre der Aufwand tatsächlich hoch. Sie dürfen allerdings nicht vergessen, dass in anderen Industrien, zum Beispiel im Maschinen- und Anlagenbau diese Anforderungen bereits umgesetzt wurden. Wenn die dort üblichen Konzepte auf die mobile Automatisierung angewendet werden, steht der nächsten Generation der mobilen Automatisierung nichts mehr im Weg.

Sind mobile und industrielle Automatisierung nicht 2 Paar völlig unterschiedliche Stiefel?

Ja und nein. Was die grundsätzlichen Funktionen angeht, gibt es quasi keine Unterschiede. Eine Steuerung ist eine Steuerung, unabhängig davon, ob sie einen Lackierroboter oder eine Baggerschaufel millimetergenau steuert – auch die Software für Engineering, Steuerung, Wartung und Diagnose muss die gleichen Anforderungen erfüllen. Was sich unterscheidet, sind die Umweltbedingungen, unter denen die Produkte funktionieren müssen: Die Steuerung einer Druckmaschine wird zum Beispiel nicht mit einem Hochdruckstrahler gereinigt, die Steuerung einer großen Agrar- oder Baumaschine hingegen schon. Die mobile Automatisierung braucht Produkte, die mit einer Vielzahl widriger Umgebungsbedingungen problemlos klar kommen. Dazu gehören unter anderem UV-Licht, extreme Temperaturen, Vibration, Schock, Salzwasser, Öl und Kondenswasser.

Mobile Arbeitsmaschinen tauschen Daten oft über das Internet aus. Welche Maßnahmen machen diese sicher?

Für die Übertragung von Daten in die Cloud gelten andere Anforderungen als im maschinellen Umfeld. Nicht hohe Bandbreiten und Echtzeitfähigkeit stehen im Vordergrund, sondern der Schutz vor Datendiebstahl und Manipulation – häufig zusammengefasst unter dem Begriff Security. Der herstellerübergreifende Standard OPC UA ist prädestiniert für diese Aufgabe, da er über integrierte Sicherheitsfunktionen verfügt. Zudem kann er problemlos über WLAN, Mobilfunknetze, Internet oder Industrial Ethernet übertragen werden. In der industriellen Automatisierung hat das Protokoll in den vergangenen Jahren rasant an Bedeutung gewonnen.

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