Hardwarekonzept

Artikel#: 00067

Datum: 2021-09-12

Autor: Radim

Wie wählen wir die richtigen elektrischen und pneumatischen Komponenten (SPS, HMI-Geräte, Umrichter, pneumatische Ventile, Aktoren, Sensoren und andere) aus?
Das Hardware-Gesamtkonzept muss den Anforderungen entsprechend ausgelegt werden.

1. Funktionalität:
Welche Funktionalität muss die Komponente unbedingt haben?
Welche Zusatzfunktionen wären wünschenswert?

2. Umgebung:
Müssen wir einige dieser Extreme der Umgebung berücksichtigen, in der die Komponente installiert und betrieben wird?
Hohe Temperatur, niedrige Temperatur, hoher Druck, niedriger Druck, hohe Höhe, explosive Stoffe, sterile Umgebung, hohe Luftfeuchtigkeit, Vibrationen, Staub, Chemikalien, Strahlung ...
Was ist die maximal zulässige Grösse der Komponente?

3. Leistung:
Was ist der minimale und maximale Parameterwert, den wir benötigen?
Bsp.: CPU-Geschwindigkeit, Speichergrösse, Abtastrate, Kommunikationsgeschwindigkeit, Auflösung, Energieverbrauch ...

4. Skalierbarkeit / Topologie:
Können einige Maschinenteile autonom und unabhängig an den anderen arbeiten?
Wie wird die Maschine angetrieben?
Können einige Maschinenteile absichtlich abgeschaltet werden?
Wollen wir Stück für Stück den Maschinentest und die Inbetriebnahme durchführen?
Verwenden wir eine zentrale Maschinenintelligenz (eine SPS) oder mehrere?
Werden wir dezentrale IOs verwenden?
Müssen wir zukünftige Erweiterungsoptionen berücksichtigen?
Welche Kommunikationsmedien und Protokolle sind möglich und welche passen zu uns?
Wie viele Knoten werden wir haben? Was ist die maximale Anzahl von Knoten verschiedener Technologien?
Welche Kommunikationsgeschwindigkeit brauchen wir? Wie hoch ist die maximale Kommunikationsgeschwindigkeit verschiedener Technologien?
Welche Kabellängen benötigen wir? Was ist die maximale Kabellänge verschiedener Technologien?

5. Konnektivität / Schnittstellen / Kompatibilität:
Welche Geräte müssen wir verbinden? Welche Schnittstellen werden wir brauchen?
Müssen wir Software von Drittanbietern installieren?
Wie ist die gegenseitige Kompatibilität der Geräte?
Müssen wir die Abwärtskompatibilität berücksichtigen?

6. Safety:
Welche Safety-Funktionen müssen die Geräte bieten?

7. Security:
Können wir den Quellcode vor unbefugtem Zugriff schützen?
Wie können wir den unbefugten Zugriff auf die Maschinenfunktionen verhindern?
Können wir verschiedenen Benutzerrollen Zugriff auf verschiedene Funktionen gewähren?

8. Bedienung und Signalisierung:
Müssen mehrere Benutzer gleichzeitig die Maschine bedienen oder die Maschinendaten einsehen?
Wie und von wo aus bedienen die Benutzer die Maschine?
Wie und wo informieren wir Benutzer über den Maschinenstatus?
Welche Melde-, Visualisierungs- und Bediengeräte werden wir verwenden?
Benötigen wir ein fest montiertes oder mobiles HMI?
Wie kompliziert und anspruchsvoll wird die Visualisierung sein?
Wie viele Seiten mit welchem Inhalt werden die Visualisierung haben?
Wie gross muss das HMI-Display sein?
Welche Leistung der HMI-Hardware benötigen wir, um die Anforderungen der HMI-Anwendung zu erfüllen?

9. Support / Qualität / Wartung:
Wie gut funktioniert der Lieferantensupport?
Wie lange wird es möglich sein, das Gerät oder Ersatzteile zu kaufen?
Was sind die Lizenzrichtlinien?
Wie robust sind die Geräte?
Benötigen die Geräte eine regelmässige Wartung?
Wo können wir Ersatzteile kaufen?
Wie einfach und kostengünstig kann ein defektes Teil ersetzt werden?

10. Benutzerfreundlichkeit:
Wie freundlich ist die Entwicklungsumgebung für einen Entwickler?
In welchen Programmiersprachen kann der Code geschrieben werden?
Welche Diagnosetools stehen zur Verfügung? Wie nützlich sind sie?
Wie einfach ist es, ein neues Programm auf dem Gerät zu aktualisieren?

11. Design:
Wie wichtig ist das Design?
Wie viel Prestige-Look sollen die Komponenten haben?

12. Preis:
Was kostet das Gerät?

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Kommentar#: 00001

Datum: 2021-09-13

Benutzer: Radim

Wir sollten die SPS so wählen, dass sie ausreichend leistungsfähig ist und über genügend Speicher verfügt. Auf jeden Fall für einen Prototyp! Wir müssen uns auf die Konzeption und Entwicklung einer geeigneten Anwendung konzentrieren und uns nicht stressen, wenn wir während der Entwicklung feststellen, dass unsere SPS für unsere Anforderungen und unsere Anwendung zu schwach ist. Wenn wir die Anwendung entwickelt haben und wir eine SPS für eine Serienmaschine auswählen möchten, können wir mit der Optimierung und Einsparung beginnen, wenn wir sehen, dass die SPS grosse Reserven hat.

Kommentar#: 00002

Datum: 2021-09-13

Benutzer: Radim

Bei den Gesamtprojektkosten sind neben den Hardwarekosten auch die Softwarekosten zu berücksichtigen. Die HW muss daher unter Berücksichtigung einer einfachen Softwareentwicklung, Diagnose und Wartung ausgewählt werden.

Kommentar#: 00003

Datum: 2022-04-26

Benutzer: Radim

Eine neue Maschinengeneration soll mehrere Jahre laufen. Während der Lebensdauer der Maschine können neue Anforderungen an zusätzliche Funktionen entstehen. Wir sollten nicht von vornherein eine SPS ausliefern, die ohnehin schon sehr knapp an Ressourcen ist. Die SPS muss Ressourcenreserven haben, damit wir noch die Möglichkeit haben, neue Funktionen zu implementieren.

Kommentar#: 00004

Datum: 2022-07-11

Benutzer: Radim

"Bussysteme bieten viele Vorteile gegenüber festverdrahteten Verbindungen, einschliesslich des einfachen Hinzufügens neuer Funktionen – in der Regel über Software – ohne Hinzufügen oder Austauschen von Hardware. Verkabelung ist viel einfacher und flexibler mit kleineren Kabeln und Anschlüssen, die ein kompakteres Design und eine einfachere Hardwareaktualisierung und -verlagerung ermöglichen. Bussysteme ermöglichen auch eine beliebige Kombination von Informationen aus mehreren unterschiedlichen Quellen zur Steuerung von Ausgabegeräten."

"Es gibt jedoch Kompromisse. BUS-Systeme werden komplexer, wenn nur wenige Ein- und Ausgänge (E/A-Punkte) benötigt werden. Ausserdem sind Spezialwerkzeuge und gut ausgebildetes Personal erforderlich, um ein Bussystem zu entwerfen und zu warten."

- Technical Article - Key Components Enhance the HHMI (2014-06-17)
- https://eao.com/switzerland/de/downloads/

Kommentar#: 00005

Datum: 2022-08-17

Benutzer: Radim

Die Lieferzeiten für elektronisches Material sind derzeit extrem lang (manchmal sogar länger als 1 Jahr). Daher scheint der erste Schritt zu sein, die Lieferanten zu finden, die das Material zum gewünschten Termin und in der benötigten Menge liefern können, und erst dann das Material von geeigneten Kandidaten nach den Kriterien im Artikel auszuwählen.

Kommentar#: 00006

Datum: 2022-10-30

Benutzer: Radim

Nachdem wir die Anforderungen an die Funktionalität und Sicherheit der Maschine kennen, ist es gut, diejenigen elektrischen Komponenten auszuwählen, die über einen Bustyp verbunden werden können. Das reduziert den Aufwand und die Kosten für die Verdrahtung von Komponenten an der Maschine, wenn beispielsweise derselbe Bus sowohl für die Datenübertragung als auch für sicherheitsrelevante Daten genutzt werden kann.
Welche Geräte brauchen wir normalerweise, um an den Bus angeschlossen zu werden? Z.B. SPS, dezentrale IOs, Frequenzumrichter, Sicherheits-SPS und Sicherheits-IOs.

Kommentar#: 00007

Datum: 2022-11-15

Benutzer: Radim

"Es besteht die Notwendigkeit, die Leistung während des gesamten Entwicklungszyklus zu testen. Wenn die fehlende Leistung erst im dichten Verkehr entdeckt wird, ist das ein riesiger Ausrutscher."
Übersetzt von:
- Petr Paleta. Computer Press (2003). Co programátory ve škole neučí.

Kommentar#: 00008

Datum: 2022-11-30

Benutzer: Radim

Es treten neue Probleme im realen Betrieb auf, die während der Entwicklung oder des Testbetriebs nicht erwartet oder erlebt wurden.
Dann ist man froh, wenn man das System / die Geräte gut kennt, wenn man weiss, wie sie funktionieren, wie sie verbunden und gesteuert werden usw. Dieses Know-How kommt einfach aus der Arbeit am System, durch die Lösung kleinerer und grösserer Probleme ...

Kommentar#: 00009

Datum: 2022-11-30

Benutzer: Radim

Verwenden Sie während der Entwicklung keine andere (vorläufige) Hardware als die für die Produktion ausgewählte. Sie sammeln wichtige Erfahrungen mit der Hardware. Sie erfahren, ob die Performance ausreicht und erfahren, wie Sie Probleme beseitigen, die während der Entwicklung auftreten. Wird die Softwareentwicklungsphase auf der für den scharfen Betrieb ausgelegten Hardware durchgeführt, erleben Sie nach der Inbetriebnahme der Maschine weniger unangenehme Überraschungen.

Kommentar#: 00010

Datum: 2023-04-19

Benutzer: Radim

"Warum ist das Bussystem wirklich wichtig?
Nun, die Bedeutung der Bustechnologie wird oft unterschätzt. Die meisten Leute denken, dass der Controller der Kern der Steuerungsarchitektur ist. Aber tatsächlich ist es der Bus, der bestimmt, ob Sie diese Controller-Leistung nutzen können oder nicht. Es ist eine Bustechnologie, die auch bestimmt, welche Art von Komponenten Sie verwenden können, insbesondere wenn Sie eine Technologie verwenden, die nur von wenigen unterstützt wird, landen Sie bei überteuerten Komponenten, da die Auswahl gering ist.
Der Bus ist also der eigentliche Kern der Steuerungsarchitektur und kann in seiner Bedeutung nicht überschätzt werden."
Übersetzt von:
- https://www.beckhoff.com/en-en/company/news/multimedia-hannover-messe-2023-day-2-beckhoff-live-interactive-april-18-2023.html
- Interview mit Martin Rostan (05:25 - 06:24)

Kommentar#: 00011

Datum: 2023-06-08

Benutzer: Radim

"Überprüfen Sie ausserdem die integrierte Elektronik auf gute EMI (elektromagnetische Interferenz) und Überspannungsfestigkeit und stellen Sie sicher, dass der Stromverbrauch des Geräts Ihrem Budget entspricht. Und stellen Sie sicher, dass die Anschlussports Ihren Anforderungen in Ihrer Anwendung entsprechen (Ethernet, seriell, USB, andere)."
Übersetzt von:
- David Greenfield, Jeanne Schweder. AutomationWorld (2023). HMI & SCADA Amid the Digital Transformation.
- https://www.automationworld.com/control/article/33001916/hmi-scada-amid-the-digital-transformation

Kommentar#: 00012

Datum: 2023-07-21

Benutzer: Radim

"Die wesentliche Funktion der SPS besteht darin, Daten von Sensoren oder anderen Feldgeräten zu empfangen; eine Entscheidung darüber zu treffen, was mit diesen Informationen auf der Grundlage ihrer Programmieranweisungen geschehen soll, z.B. ein Ventil basierend auf dem Flüssigkeitsstand zu öffnen oder zu schliessen oder einen Roboter anzuweisen, ein Objekt basierend auf seiner Anwesenheit in der Arbeitszelle aufzunehmen; und das richtige Signal an den Aktor zu senden (z.B. ein Ventil oder einen Robotergreifer), um die Aufgabe auszuführen."
Übersetzt von:
- David Greenfield. AutomationWorld (2023). Peer-to-Peer FAQ: Controllers.
- https://www.automationworld.com/control/article/22724233/industrial-controller-technologies

Kommentar#: 00013

Datum: 2023-09-11

Benutzer: Radim

Macht es Sinn, über Digitalisierung nachzudenken, wenn wir keinen Anwendungsfall sehen?

"Wenn Sie keinen praktischen Anwendungsfall oder klaren Nutzen für die Digitalisierung in Ihrer speziellen Situation sehen, macht es möglicherweise keinen Sinn, sie blind anzustreben. Die Digitalisierung sollte immer mit den Zielen und Bedürfnissen Ihrer Organisation übereinstimmen. Hier sind einige Überlegungen:

1. Bewerten Sie Geschäftsziele: Beginnen Sie damit, die Ziele und Herausforderungen Ihrer Organisation zu identifizieren. Die Digitalisierung sollte sich mit Ihren strategischen Zielen abstimmen, sei es die Steigerung der Effizienz, das Erreichen neuer Märkte, die Verbesserung der Kundenerfahrungen oder die Kostensenkung.

2. Kundenanforderungen: Überlegen Sie, ob Ihre Kunden oder Klienten digitale Lösungen erwarten oder davon profitieren würden. Wenn keine Nachfrage nach digitalen Dienstleistungen besteht, könnte sich die Investition in sie möglicherweise nicht rentieren.

3. Wettbewerbslandschaft: Analysieren Sie Ihre Konkurrenz. Wenn Ihre Mitbewerber digitale Technologien effektiv nutzen, um einen Wettbewerbsvorteil zu erzielen, könnte es notwendig sein, die Digitalisierung zu erkunden, um relevant zu bleiben.

4. Kosten-Nutzen-Analyse: Führen Sie eine gründliche Kosten-Nutzen-Analyse durch, um festzustellen, ob die potenziellen Vorteile der Digitalisierung die Kosten überwiegen. Wenn die Investition keinen vernünftigen Ertrag bietet, könnte sie möglicherweise nicht gerechtfertigt sein.

5. Verfügbarkeit von Ressourcen: Bewerten Sie, ob Sie über die notwendigen Ressourcen verfügen, einschließlich finanzieller Mittel, technischer Expertise und Schulung des Personals, um digitale Lösungen effektiv umzusetzen und aufrechtzuerhalten.

6. Zukünftiges Wachstum: Denken Sie über die Skalierbarkeit Ihrer Organisation nach. Auch wenn Sie derzeit keinen klaren Anwendungsfall für die Digitalisierung sehen, ist es wichtig, das zukünftige Wachstum Ihrer Organisation zu berücksichtigen und zu prüfen, ob digitale Technologien dabei eine Rolle spielen könnten.

7. Technologietrends: Bleiben Sie über Branchentrends und aufkommende Technologien informiert. Obwohl es möglicherweise keinen unmittelbaren Anwendungsfall gibt, könnten technologische Fortschritte in der Zukunft neue Möglichkeiten eröffnen.

8. Kundenfeedback: Tauschen Sie sich mit Ihren Kunden oder Stakeholdern aus, um Feedback zu ihren Bedürfnissen und Vorlieben zu erhalten. Sie könnten Einblicke geben, die potenzielle Anwendungsfälle für die Digitalisierung aufdecken.

9. Pilotprojekte: Statt einer umfassenden digitalen Transformation sollten Sie in Erwägung ziehen, mit kleineren Pilotprojekten zu beginnen, um die Möglichkeiten und Auswirkungen digitaler Lösungen in einer kontrollierten Umgebung zu testen und zu bewerten.

10. Experten konsultieren: Holen Sie sich Rat von Experten für digitale Transformation oder Experten in Ihrer Branche ein. Sie können Einblicke in potenzielle Anwendungsfälle bieten und Ihnen helfen, festzustellen, ob die Digitalisierung für Ihre Organisation angemessen ist.

In einigen Fällen kann es tatsächlich der Fall sein, dass die Digitalisierung in Ihrer Organisation zu einem gegebenen Zeitpunkt keinen Sinn ergibt. Es ist jedoch wichtig, diese Bewertung regelmäßig zu überprüfen, da sich Technologie- und Geschäftslandschaften weiterentwickeln. Was heute vielleicht nicht relevant ist, könnte in Zukunft unerlässlich sein. Letztendlich sollte die Entscheidung zur Verfolgung der Digitalisierung von einem gründlichen Verständnis der einzigartigen Bedürfnisse und Umstände Ihrer Organisation geleitet werden."

- https://chat.openai.com (Macht es Sinn, über Digitalisierung nachzudenken, wenn wir keinen Anwendungsfall sehen?)

Kommentar#: 00014

Datum: 2024-01-07

Benutzer: Radim

"Einige Feldbusse sind nur stark genug, um etwa 250 Knoten aufzunehmen, bevor ein weiteres Netzwerk hinzugefügt werden muss, EtherCAT kann bis zu 65'535 Knoten in einem Netzwerk haben."

Übersetzt von:
- https://www.automationworld.com/communication/article/33010109/ethercat-plays-a-role-in-multiple-industries

Kommentar#: 00015

Datum: 2024-02-14

Benutzer: Radim

Vorteile und Risiken von Software-Updates über Fernzugriff auf Kundenmaschinen

In der heutigen agilen Welt sind schnelle und einfache Software-Updates für die Wartung von Technologien und Systemen unerlässlich. Der Übergang von der manuellen Installation von Updates zum Fernzugriff wirft jedoch eine wichtige Diskussion über die Risiken und Vorteile dieses Ansatzes auf.

Technische Machbarkeit und Werkzeuge:
Der technische Aspekt stellt kein Hindernis dar. Mit den heutigen Konzepten und Werkzeugen kann die Anwendungssoftware auf entfernten Maschinen beim Kunden aktualisiert werden.

Die Risiken:
Die grössten Bedenken beziehen sich jedoch auf die mit diesem Verfahren verbundenen Risiken. Es besteht die Möglichkeit, dass die Installation der neuen Softwareversion unerwartete Probleme verursacht, die schwerwiegende Folgen haben können. Die Maschine kann möglicherweise nicht mehr gestartet werden und ist sogar nicht mehr aus der Ferne erreichbar. Ein Spezialist muss dann zum Kunden reisen. Dies kann bis zu mehreren Tagen dauern und führt zu teuren Produktionsausfällen für den Kunden.

Vorteile:
Umgekehrt haben Software-Updates über Fernzugriff viele Vorteile. Die Kunden müssen nicht auf die Anwesenheit eines Technikers warten, was Zeit und Reisekosten spart. Ausserdem kann die schnelle Verfügbarkeit von Updates die Kundenzufriedenheit insgesamt verbessern und die Effizienz steigern.

Lösung:
Um die Risiken des Software-Updates über Fernzugriff zu minimieren, müssen klare Regeln und Verfahren festgelegt werden. Dazu gehören gründliche Tests der Aktualisierungen vor der Bereitstellung, detaillierte Datensicherungs- und Wiederherstellungspläne und eine angemessene Schulung des Kundenpersonals.