Womit anfangen? System- und Komponentenwahl

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Hallo zusammen,

ich bin noch ziemlich neu im Bereich SPS und hoffe, dass ihr mir anhand meiner Anforderungen ein wenig durch den Dschungel der verschiedenen Hersteller und Systeme helfen könnt.

Ich habe an einem Produktionsstandort mehrere Maschinen stehen, die für sich genommen ganz okay funktionieren. Um deren Zusammenspiel und somit die Gesamteffizienz zu erhöhen, möchte ich nun eine übergeordnete Steuerung einführen und noch ein paar Sensoren nachrüsten, um die Maschinen zu steuern.
Meine grobe Planung ergibt in der Endausbaustufe einen Bedarf von ca. 50 digitalen Ein- und 30 Ausgängen, dazu noch ein paar analoge Ein- und Ausgänge. Busklemmen/Feldbus klingen für mich sehr passend, da die Maschinen bis zu 30 Kabelmeter vom zentralen Schaltschrank entfernt stehen und ich nicht für jeden Sensor/Aktor ein separates Kabel zur Zentrale ziehen möchte.

Mein Hintergrund: Ich bin schon lange Softwareentwickler, hauptsächlich Webanwendungen und Datenbanken, aber ich habe auch Erfahrungen mit Raspberry Pi und ESP32 im Zusammenspiel z.B. mit Relais zur Rolltorsteuerung und Türöffnern. Außerdem habe ich ein paar Erfahrungen im Schaltschrankbau, aber bislang ohne SPS, also alles noch recht einfach mit Relais.

Für mich stellt sich jetzt die Frage, wo ich anfangen kann, was ein gutes System ist. Liest man sich die Herstellerbeschreibungen durch ist natürlich alles immer toll. Idealerweise wäre die SPS dann unter Linux programmierbar, aber eine Windows-VM geht sonst auch. Beckhoff klingt interessant, auch PLCnext macht einen spannenden Eindruck auf mich. Es ist wahrscheinlich auch viel Geschmackssache.

Wie findet man in so einem Fall das passende System und trifft eine sinnvolle Komponentenwahl?

Ich habe auch schon überlegt, einen Automatisierungstechniker mit dieser System- und Komponentenwahl zu beauftragen, allerdings wird der sich nachvollziehbarerweise dann wahrscheinlich für das entscheiden was er gut kennt. Daher erhoffe ich mir hier ein breiteres Bild.

Danke vorab!

 

[DeltaMikeAir]

Ich habe an einem Produktionsstandort mehrere Maschinen stehen, die für sich genommen ganz okay funktionieren.

Was haben die denn für Steuerungen verbaut?

Idealerweise wäre die SPS dann unter Linux programmierbar, aber eine Windows-VM geht sonst auch. Beckhoff klingt interessant, auch PLCnext macht einen spannenden Eindruck auf mich. Es ist wahrscheinlich auch viel Geschmackssache.

Ich würde jemand ins Boot nehmen, der sich mit der Materie auskennt.

Ich habe auch schon überlegt, einen Automatisierungstechniker mit dieser System- und Komponentenwahl zu beauftragen

Wäre aus meiner Sicht sinnvoll. Wer soll dass denn programmieren ( SPS + Visu )?

 

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Ich möchte das selbst programmieren oder eben im Team, will auf jeden Fall selbst dabei lernen und nichts fertig Beauftragtes nur abnehmen.
Eine der Maschinen hat eine SPS verbaut, die anderen kommen ohne SPS aus.

 

[DeltaMikeAir]

Eine der Maschinen hat eine SPS verbaut

Die da wäre...

 

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Die da wäre...

Da ist von Sigmatek ein C-DIAS Prozessormodul CCP531 verbaut.

 

[ducati]

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Eine der Maschinen hat eine SPS verbaut, die anderen kommen ohne SPS aus.

Wie willst Du ne übergeordnete Steuerung verbauen, wenn es keine untergeordneten gibt

 

[JesperMP]

Es scheint dass Sigmatek CCP 531 ist ein PC mit ein Soft-SPS (LASAL).
In Produktkatalog ist Die CCP 531 und das DIAS-C System nicht zu finden, aber Handbücher doch (wenige). Ich denke dass CCP 531 und DIAS-C sind Auslaufsprodukte.
Wenn du das Sigmatek System weiter verwenden oder erweitern willst, dann definitiv mit jemand der das System auskennt in Verbindung setzen.
Das Sigmatek System kann auch Safety. Wenn die bestehende Maschine die Sigmatek SPS für Safety verwendet, dann wäre es desto kritischer.
Hast du das Quell-Programm für die bestehende Maschine ?

 

[KarlMeier]

Wie willst Du ne übergeordnete Steuerung verbauen, wenn es keine untergeordneten gibt

Ich verstehe es so, dass jetzt alles ohne SPS gesteuert wird, also Relais, Schütze, Schalter, Taster, Sensoren etc.
Und nun soll eine SPS alle Maschinen miteinander verbinden und die Schützsteuerung ablösen. Richtig?

 

[bubble]

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Die Sigmatek SPS soll unberührt ihren Dienst weiter tun. Der Hersteller ist nicht bereit, Anpassungen nach meinen Wünschen vorzunehmen und eine komplette Neuimplementierung ist meinerseits nicht gewünscht (relativ viel Logik enthalten und ich will nur auf sehr hohem Niveau eingreifen). Ich will generell vielmehr ähnlich wie ein Mensch übergeordnet eingreifen. D.h. anstatt als Bediener der Maschinen von einer zur anderen zu laufen und da und dort einen Taster zu drücken, simuliert die neu zu bauende Steuerung derartige Tasterdrücke. Es kommen neue Sensoren hinzu, die dem Menschen die Arbeit abnehmen (z.B. erkennen wenn ein Behälter leergepumpt ist, um dann eine Pumpe zu stoppen). Den Status der Maschinen lese ich z.B. an deren LEDs ab - wie ein bedienender Mensch es auch tut. Und das kann ich bei den Maschinen ohne SPS genauso machen wie bei jener mit SPS.

Bei der Sigmatek-Maschine habe ich nur die Einschränkung, dass ich auf Grund eines Displays und einer Folientastatur nicht alle Funktionen einfach wie ein Mensch steuern kann, so wie ich es bei einfachen Tastern und LEDs könnte. Aber da genügt es mir im Zweifel, die Maschine händisch zu starten und dann minimal einzugreifen über Schnittstellen die die Maschine schon hat (ein potentialfreier Kontakt als Freigabekontakt einer nachfolgenden Maschine und Eingriff in die Pumpensteuerung).

Die Maschinen sollen auch zukünftig noch autark laufen können, aber wenn ich die zentrale Steuerung aktiviere erwarte ich davon eine höhere Effizienz im Zusammenspiel der Maschinen. Mit diesem Ansatz kann die Sigmatek z.B. einfach weiter laufen ohne die ganze dortige Logik neu nachbauen zu müssen.

 

[ducati]

OK, wenn Du jetzt "Vor Ort Taster" durch "HMI Fern Taster" ersetzen willst, würd ich vermutlich mit der Risiko und Gefährdungsanalyse anfangen. Vermutlich wird sich bei ner Maschine da was ändern, wenn das Bedienkonzept geändert wird...

 

[KarlMeier]

OK, wenn Du jetzt "Vor Ort Taster" durch "HMI Fern Taster" ersetzen willst, würd ich vermutlich mit der Risiko und Gefährdungsanalyse anfangen. Vermutlich wird sich bei ner Maschine da was ändern, wenn das Bedienkonzept geändert wird...

Ähnliche Gedanken hatte ich auch gerade, wobei ich sogar von so einem Projekt abraten würde. Den Sinn und die Logik dahinter verstehe ich, aber zum Einen kommst Du bei der Umsetzung wahrscheinlich vom Hundertsten ins Tausendste, zum Anderen ist es natürlich auch eine Sicherheitssache. Die Maschinen sind so konzipiert, dass sie vor Ort, an der Maschine von einem Menschen bedient werden. Wenn jetzt nun plötzlich automatisch irgendwelche Schaltungen und Tastendrücke ausgelöst werden, dann kann das ganz schnell zu bösen und gefährlichen Situationen führen. Und da Du nicht in den Steuerungsteil der Maschine eingreifen willst, kannst Du auch kaum entsprechende Sicherheitsvorkehrungen treffen.

 

[DeltaMikeAir]

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ich will nur auf sehr hohem Niveau eingreifen

=>

Den Status der Maschinen lese ich z.B. an deren LEDs ab

simuliert die neu zu bauende Steuerung derartige Tasterdrücke

Nicht persönlich nehmen aber für mich ist das nicht "sehr hohes Niveau" sondern primitiv und aus meiner Sicht auch nicht praxisgerecht/sinnvoll.

 

[bubble]

Nee, ich nehms nicht persönlich. Mir geht es eher darum, die Grundfunktionen der Maschinen eben nicht zu beeinträchtigen, sondern nur übergreifendes Wissen zu nutzen.

 

[JesperMP]

Die Maschinen haben vermutlich CE Schilder und EU Konformitätserklärungen.
Auch den Zusammenhang mit den 'Aussenwelt' wäre ein Teil von die ursprüngliche Risikobeurteilung für die Maschine.
Das inkludiert wie Personal die Machine Bedient, und wie es mit andere Maschinen interagiert.
In beide willst du eingreifen.
Das geht nur so weit es schon dafür vorbereitet ist. Sonnst gelt das CE Schild und die EU Konformitätserklärung nicht mehr.
Passiert es ein Unfall passiert dies:
1. Das Polizei sieht auf das CE Schild wer die Maschine gebaut hat.
2. Maschinenhersteller meldet das sie hat den Maschine gebaut, aber es wurde nach die Inbetriebnahme geändert.
3. Das Polizei fragt wer hat die Maschine geändert.
4. Dann musst du sagen, du hast es geändert.

edit: Das eine Maschine der vorher von Menschen überwacht wurde, nun automatisch fahren soll wäre eine grossen Unterschied für die Risikobeurteilung.

 

[KarlMeier]

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Die Maschinen haben vermutlich CE Schilder und EU Konformitätserklärungen.
Auch den Zusammenhang mit den 'Aussenwelt' wäre ein Teil von die ursprüngliche Risikobeurteilung für die Maschine.
Das inkludiert wie Personal die Machine Bedient, und wie es mit andere Maschinen interagiert.
In beide willst du eingreifen.
Das geht nur so weit es schon dafür vorbereitet ist. Sonnst gelt das CE Schild und die EU Konformitätserklärung nicht mehr.
Passiert es ein Unfall passiert dies:
1. Das Polizei sieht auf das CE Schild wer die Maschine gebaut hat.
2. Maschinenhersteller meldet das sie hat den Maschine gebaut, aber es wurde nach die Inbetriebnahme geändert.
3. Das Polizei fragt wer hat die Maschine geändert.
4. Dann musst du sagen, du hast es geändert.

edit: Das eine Maschine der vorher von Menschen überwacht wurde, nun automatisch fahren soll wäre eine grossen Unterschied für die Risikobeurteilung.

Genau das ist die rechtliche Situation!
Hinzu kommt aber wie gesagt auch noch eine zusätzliche Gefahr für den oder die Anlagenbediener, wenn plötzlich irgendwelche Aktionen automatisch ausgeführt werden. Und nicht nur für den Bediener steigt das Risiko, sondern auch für die Anlage und Maschinen selbst. —> Maschinenschäden

Meine Empfehlung, wenn Du die Maschinen modernisieren willst, dann spare nicht am falschen Ende. Richtig optimieren kannst Du wahrscheinlich erst wenn Du auch die einzelnen Maschinen und Anlagenteile durch eine Steuerung optimieren kannst. So komplex können die Maschinen ja kaum sein, dass sie nicht halbwegs „einfach“ auf eine SPS umgebaut werden können.

Anschließend gibt es zwei Möglichkeiten. Jede Maschine bekommt eine eigene SPS, welche die eigentliche Maschinensteuerung übernimmt. Wahrscheinlich kann man das mit Kompakt-CPUs zB Siemens S7 1200 umsetzen. Zusätzlich benötigst Du noch eine übergeordnete Verbundsteuerung, welche die einzelnen Maschinen aufeinander abstimmt.

Die zweite Möglichkeit wäre eine zentrale CPU, welche die Steuerung aller Maschinen übernimmt und die Prozesse mittels dezentraler Peripherie steuert. Je nach Umfang würde ich hier aus dem Bauch heraus eine Siemens S7 1500 vorschlagen und an den Maschinen ET200SP Interfacemodule. Es wäre vielleicht auch möglich an einer Maschine eine ET200SP CPU zu verbauen, welche die restlichen Maschinen via Interfacemodul mitsteuert. Das ist Geschmackssache und kommt auch auf die Maschinen drauf an, von welchen wir noch gar nichts wissen. Also schwer hier etwas zu empfehlen.

Da Du wahrscheinlich durch Deine Vorkenntnisse eher auf eine textbasierte Programmiersprache wie ST zurückgreifen wirst, kannst Du relativ einfach auch auf alternative CPU-Hersteller zurückgreifen. Das Prinzip bleibt grundsätzlich immer das Gleiche. B&R hat auch sehr brauchbare CPUs und umfangreiche dezentrale Periphere, wo keine Wünsche offen bleiben. Auch von Beckhoff, Wago, Lenze oder anderen Codesys-basierenden Herstellern wirst Du brauchbare Hardware finden, die sich alle wenig bis kaum unterscheiden. Wenn man allerdings noch nie großartig mit SPSn zu tun hatte, dann ist „zum Einlernen“ sicherlich Siemens die beste Wahl, weil die Programmierung und Handhabung dort ziemlich intuitiv und „unkompliziert“ ist. Auch ist der Hardwarekatalog und die Erklärungen zu den einzelnen Hardwareteilen, das Tia-Hilfesystem sehr anfängerfreundlich.

Und am Schluss nochmal der Hinweis. Denke an die Sicherheit und die Sicherheitseinrichtungen!!! Das macht sicherlich 1/3 der gesamten Arbeit aus!

 

[DeltaMikeAir]

Hinzu kommt aber wie gesagt auch noch eine zusätzliche Gefahr für den oder die Anlagenbediener

Und die Gefahr für den Anlagenbetreiber, dass seinen Produktionsleistung nicht steigt sondern sinkt...
Es passiert was und keiner weiß warum.

Ich würde keinen Fachfremden so etwas umsetzen lassen.

 

[bubble]

Vielen Dank für eure vielfältigen Hinweise, insbesondere zur Gefahrenbeurteilung. Ich habe dazu schon einige Abwägungen durchgeführt, auch wie das System möglichst wenige zusätzliche Gefahren bringt. Jetzt habe ich noch ein paar mehr Anregungen, was zu prüfen ist. Danke auch insbesondere an KarlMeier für die konkreteren Hinweise bzgl. Siemens und dem dezentralen System.

 

[JesperMP]

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Ich habe dazu schon einige Abwägungen durchgeführt, auch wie das System möglichst wenige zusätzliche Gefahren bringt.

Tut mir leid, aber ich befürchte du hast nicht verstanden dass du kannst in eine bestehende Maschine keine Gefahren ändern oder hinzufügen ohne dass es eine 'wesentliche Änderung' ist, und dafür die bestehende CE Marke und EU Konformitätserklärung ungültig macht.
'Möglichst wenige' ist nicht dasselbe als 'keine'.

 

[bubble]

Ich habe das schon verstanden.

 

[Maagic7]

Jetzt mal zu den Steuerungen:

Grundsätzlich sind bei uns 2 Systeme gängig (der Main-Stream): Codesys basierte Steuerungen und Siemens S7 basierte Steurungen.
Den Rest wie B&R, Allen Bradely, Mitsubishi ... lasse ich jetzt mal unter den Tisch fallen, das ist bei uns abseits des Main-Streams.
Das sieht aber z.B. in Asien und USA anders aus!

Codesys verwenden eigentliche alle die keine eigene Programmiersoftware für ihre SPS entwickeln möchten:

folgendes ist alles Codesys und ist somit relativ ähnlich

Beckhoff (TwinCat) (Hauptsächlich für Maschinensteuerungen)
Wago (E-Cockpit) (Hauptsächlich für Haus- und Gebäudetechnik)
Bosch (???)

Die Entwicklungsumgebung bekommt man beim Hersteller der SPS.

Wenn du nur Codesys testen möchtest geht das auch mit einem RASPI

Bei 3S das Codesyspacket downloaden. Die Runtime für den Raspi downloaden, die gibt es als Image für die SD-Karte.

Schon kannst du mit dem Raspi als SPS loslegen. Wenn dir das taugt, dann kann man die Runtimelizens für glaub ich 35-€ gebunden
an die Raspi Hardware kaufen. Dann noch Wago Modbus I/Os dazu. Damit hat man schon ne Soft-SPS. USV Modul noch für den Raspi.
Visu kann man direkt mit WEB-Visu machen, dann kann man sich mit dem Browser auf den Raspi schalten und die Visu bedienen.
Wenn man Codesys programmiert, sollte man sich auch gleich mit der Oscat-Library auseinandersetzen.

Das wäre der Start. Wenn das alles taugt, kannst das gegen eine SPS mit Codesys ersetzen, z.B. die WAGO 750 Serie.


Variante 2, die Siemens basierten Steuerungen:

S7-1200 (TIA-Portal), das wäre die Version für deine Anwendung!
S7-1500
Yaskawa/Vipa Speed7 (S7-Classic Code mit TIA-Portal oder S7-Classic Manger programmierbar oder VIPA Software)



Die Programmiersprachen für SPS:
Überwiegend wird heute in SCL programmiert. Das ist ein Pascal ähnlicher dialekt.
Meine persönliche Meinung dazu ist, das SCL bei CodeSys besser umgesetzt ist als bei Siemens. Aber da möchte ich hier
jetzt keine Diskussion anfangen, das ist Ansichtssache.
Wenn man also von der PC -Programmierung her kommt halte ich CodeSys für die bevorzugte Alternative.

Dann kann man auch immer noch als Funktionsplan (FUP), programmieren, was Logikgatter darstellt.
Kontaktplan (KOP) ist im Prinzip die Darstellung mit Relaiskontakten wie in einenm Schaltlan.

Alles hat seine Vor- und Nachteile. Die Diskussionen dazu sind unendlich!