Retrofit bestehender Steuerungssysteme

In vielen den Maschinen und Anlagen der automatisierten Produktion arbeiten vielfach ältere, teils analoge Steuerungsgenerationen zuverlässig und völlig problemlos. Doch die Abkündigung einer bewährten Steuerung in bestehenden Maschinen und Anlagen verunsichert viele Anwender. Dabei können diese und auch der größte Teil der bestehenden Steuerungstechnik weiter genutzt werden. Ein Retrofit und eine Umrüstung auf die Steuerung 300S+ von Yaskawa machen es möglich.

Kommt die Steuerungstechnik in bestehenden Maschinen und Anlagen in die Jahre, entspricht sie nicht mehr dem geforderten Stand der Technik und erfüllt vielfach auch nicht mehr die heutigen Sicherheitsstandard. Hinzu kommt: Eine Ersatzteilbeschaffung gestaltet sich schwierig und ist oft durch Produktauslauf nicht mehr möglich. Das kann zu unerwarteten Stillstandzeiten und auch hohen Wartungskosten führen.

Das Streben nach Nachhaltigkeit im Unternehmen bedeutet aber auch, vorhandene Technik möglichst lange zu nutzen. Die Voraussetzung dafür schafft ein Retrofit. Das bedeutet: Durch den Austausch alter oder abgekündigter Hardware-Komponenten – z. B. der Steuerung – werden Maschinen wieder auf den aktuellen Stand der Technik gebracht. Das bietet ökologische und zugleich wirtschaftliche Vorteile. Die bestehenden Anlagen und Produktionsabläufe werden technisch upgegradet, sodass Zuverlässigkeit, Effizienz, Wettbewerbsfähigkeit und Zukunftssicherheit wieder gewährleistet sind.

Steuerungssystem 300S+
Möglich wird ein solches Retrofit beispielsweise mit dem Steuerungssystem 300S+ von Yaskawa. Seit seinen Anfängen in den 1990er-Jahren hat es sich zu einem echten Schwergewicht am Markt entwickelt. Inzwischen sind über 1,5 Millionen Komponenten des Hochgeschwindigkeits-Steuerungssystems in zahllosen Maschinen weltweit installiert. Dabei überzeugt die aktuelle Version 300S+ zum einen durch ihre Geschwindigkeit: Sie ist rund zehn Mal schneller als vergleichbare Systeme. Zum anderen bieten die SPS-CPUs eine deutlich höhere Speichergröße bis zu 8 MB (voll remanent) sowie mehr Zusatznutzen als die Vorgängermodelle und das bei einem geringeren Preis.

Vor diesem Hintergrund behauptet sich das 300S+ System mit SPEED7-Technologie als verlässliche und robuste Steuerung selbst für anspruchsvollste Anwendungen.

Nicht zuletzt sind mit dem System nicht nur außergewöhnliche Verarbeitungsgeschwindigkeiten und -kapazitäten möglich, sondern es gibt einen weiteren Vorteil: Die 300S+ Reihe, ob kompakte CPU oder voll ausgestattetes SPS-Automatisierungssystem, passt sich an unterschiedlichste Anforderungen und Applikationen an. Besondere Flexibilität gewährleisten zum Beispiel passende Frontstecker für die integrierten E/A-Kanäle.

Retrofit leicht gemacht
Bewährte Technik mit hoher Ersatzteilverfügbarkeit auf lange Zeit: Das schafft die Voraussetzung für einen sicheren, reibungslosen Ablauf und für einen störungsfreien Betrieb während der Produktion. Der Austausch und die Inbetriebnahme erfolgen während eines geplanten Stillstands, um die Produktion danach wieder schnell starten zu können. Output und die Performance der Maschine werden erhöht, eine höhere Produktivität und Qualität erreicht und die Lebensdauer erneuert. Zudem wird eine Leistungssteigerung, eine höhere Produktivität und bessere Qualität erzielt. Die Wartungs- und Bedienerfreundlichkeit wird optimiert und die Gesamt-Lebensdauer der Maschine verlängert sich. Durch den Einsatz lüfterloser CPUs sinkt zudem der Energiebedarf der Steuerungstechnik.

Genau diese Flexibilität eröffnet interessante Perspektiven, wenn es um die Ablösung bestehender Lösungen geht. Angesichts der aktuellen Veränderungen in der Automatisierungsbranche bietet sich somit eine kompatible Alternative, wenn es um ein Retrofit bestehender Steuerungssysteme geht. Viele Anlagen-Baureihen marktbeherrschender Hersteller sind erfolgreich seit vielen Jahren im Einsatz.

Daher sprechen Funktionalität, Verfügbarkeit, Praxiserfahrung oder Ersatzteilmanagement nicht nur aus Sicht vieler Betreiber und Instandhalter dafür, das System weiter zu nutzen. Während in der automatisierten Produktion die Digitalisierung auf Managementebene weiter schnell voranschreitet, arbeiten in den Maschinen und Anlagen noch vielfach ältere, teilanaloge Steuerungsgenerationen. Funktionalität, Verfügbarkeit, Praxiserfahrung, Ersatzteilmanagement und weitere Vorteile sprechen aus Sicht vieler Betreiber und Instandhalter dafür, diese auch noch weiter zu nutzen.

Mehrere Möglichkeiten stehen zur Auswahl
Für ein Retrofit des bestehenden Steuerungssystems bestehen mehrere generelle Möglichkeiten – selbst dann, wenn der ursprüngliche Hersteller das System auslaufen lässt bzw. das System schon abgekündigt hat. Darüber hinaus erfüllt das System hohe Ansprüche an ein cleveres Speicher-Management, an Datensicherheit und an eine umfassende Kommunikationsfähigkeit über zeitgemäße Protokolle, beispielsweise durch einen integrierten Ethernet-Anschluss und eine hohe Vielfalt unterstützter Busse. Eine Vielzahl von On-Board-Kommunikationsschnittstellen, darunter

Ethernet, PROFIBUS-DP und serielle RS485, sowie optionale Erweiterungen gewährleisten eine hervorragende Konnektivität und Integration in bestehende Netzwerke.

Generell sind die 300S+ Steuerungen über bewährte Plattformen wie STEP7 und das TIA Portal von Siemens oder über die Yaskawa-WinPLC7-Software programmierbar. Dies eröffnet vollständige Freiheit in der Entwicklung und Wartung der Projekte. Mit externen Speichermöglichkeiten über MMC/SD-Karten bis zu 2 GB und einem akkugepufferten RAM, bietet das 300S+ System eine fortschrittliche und zuverlässige Speicherverwaltung, einschließlich automatischer Backup-Funktionen.

Auch IOs und Zubehörteile von Yaskawa sind voll kompatibel mit dem bisher marktbeherrschenden System. Sämtliche Hardware-Komponenten lassen sich somit 1:1 austauschen und im Mischbetrieb parallel einsetzen. Die CPUs können ebenfalls weitgehend unverändert weitergenutzt werden, sodass die vorhandene Software bestehen bleiben kann. Die entsprechenden Anpassungen in den CPUs unterstützt Yaskawa mit einem speziellen Support, dem Serviceangebot „TASK FORCE 300“, sowie mit Download-Möglichkeiten und weiteren nützlichen Funktionen auf der Yaskawa-Website.




Bewährtes System mit hoher Geschwindigkeit
Ein schrittweise durchgeführtes Retrofit spart deutlich Kosten im Vergleich zu einer Neuanschaffung. Zudem sind meist nur kurze Produktionsstillstände nötig. Gleichzeitig wird aber die Qualität der Systeme erhöht und Funktionalität und Leistung erweitert. Nicht zuletzt profitiert auch der Arbeitsschutz von einer Modernisierung.

Anwender, aber auch Maschinenbauer und Instandhalter profitieren mit dem Steuerungssystem 300S+ zum einen von einer höheren Sicherheit im gesamten Arbeitsumfeld und zum anderen von einer langfristigen Investitionssicherheit. Während andere Anbieter ihre Produktlinien auslaufen lassen, sichert Yaskawa die Verfügbarkeit der 300S+ Steuerungssysteme langfristig.

Mit der Möglichkeit, den integrierten Arbeitsspeicher individuell zu erweitern, wächst das 300S+ System mit den Anforderungen Ihrer Applikationen und bietet so eine zukunftssichere Lösung. Nicht nur für die neuen Komponenten, sondern für das gesamte erweiterte Steuerungssystem gewährt Yaskawa einen Garantiezeitraum von 36 Monaten. Als weiterer Vorteil sind sämtliche Komponenten direkt ab Lager erhältlich und bis mindestens 2030 verfügbar. Zu dieser hohen Lieferperformance trägt bei, dass die integrierten Mikrochips auf eigener Yaskawa-Technologie basieren.

Drei Beispiele aus ganz unterschiedlichen Branchen zeigen, wo und wie die 300S+-Steuerungssysteme ihre charakteristischen Stärken entfalten.

Gebäudeautomatisierung im Automobilwerk
In einer Produktionslinie eines Automobilwerks wurden Yaskawa-Steuerungen mehrerer Generationen installiert. Der dezentrale Aufbau wurde mit CPUs, Kommunikationsprozessoren und Slaves aus der VIPA 200V-Familie und Kommunikationsprozessoren und Slaves aus der SLIO-Familie, zusammen mit den entsprechenden digitalen und analogen Signalmodulen, realisiert.

Viele Argumente sprachen damals für die 300S- und SLIO-Familien für die dezentralen Stationen. Die 300S-CPU-Familie verbindet die klassische kompakte 300er-Bauweise mit enormen Gewichtsvorteilen durch die integrierte SPEED7-Technologie. Hinzu kommt die gewohnte Schnittstellenvielfalt, die sie zu einem der schnellsten und leistungsfähigsten Steuerungssysteme der Welt macht. Durch die durchgängige Programmierbarkeit mit STEP^®7-Code und den VIPA-eigenen Programmiertools ist das System universell einsetzbar und kann jederzeit einem Retrofit unterzogen.

Höhere Energieeffizienz im Kosmetikkonzern
Die Heizungsanlage eine großen Kosmetikkonzern sollte modernisiert werden, um Energie zu sparen. Die bestehende Heizung wurde durch Fernwärme und eine neue Steuerung ersetzt. Für das Unternehmen gab es mehrere Gründe, hier auf SPS-Technik zu setzen und nicht auf Systeme wie BACnet, KNX oder LON, die üblicherweise in der Gebäudetechnik eingesetzt werden. SPS-Technik ist überall in der Industrie zu finden und es gibt dort Mitarbeiter, die sich damit bestens auskennen. Ersatzteile sind im Haus und der Kunde kann Störungen oder Änderungen meist ohne Verzögerung selbst beheben. Darüber hinaus sprachen die STEP7-Kompatibilität, die Schnittstellen zu PROFIBUS und die Leistungsfähigkeit der CPU, große Datenmengen zu verarbeiten und zuverlässig zu speichern, damals für Yaskawa.

Nun steuern zwei CPUs 315SN-NET die gesamte Energieverteilung – zusammen mit dezentralen SLIO-Modulen. Zwei CPUs vom Typ 315-4NE12 Ethernet sorgen für die richtige Temperatur im gesamten Gebäude. 18 Vipa SLIO-Baugruppen sind dezentral über 4,5 km Profibus-Kabel, verstärkt durch Repeater, im gesamten Werk angeschlossen. Sie steuern die Energieverteilung vor Ort und sorgen dafür, dass der Ertrag pro Verbrauchseinheit nicht über den gewünschten Wert ansteigt - ansonsten wird die Menge gedrosselt. Der Erfolg der Modernisierung hat alle Erwartungen übertroffen. Die Heizkosten konnten deutlich gesenkt werden, was das Ziel der Nachhaltigkeit des Unternehmens weiter fördert.

Umbau und Modernisierung von Abfüllanlagen
Ein Abfüller von alkoholfreien Getränken nutzte den Umbau und die Modernisierung seiner Abfüllanlagen, um mit neuester Steuerungstechnik auch für zukünftige Anforderungen gerüstet zu sein. Heute stellen 140 digitale I/Os und ca. 15 analoge Eingänge allein im Pasteurisierungs- und Abfüllbereich für die CPU 317SN/NET kein Problem dar. Selbst die die Verbindung zu weiteren dezentralen Signalbaugruppen über PROFIBUS und die Visualisierungsanbindung über die integrierte Ethernet Schnittstelle schafft die CPU spielend.

Die Steuerung übernimmt die gesamte Ansteuerung und Überwachung der Pumpen und Ventile während der Pasteurisierung sowie die Regelung der Temperaturen, die in einem eng begrenzten Toleranzbereich liegen. In den Steuerungs- und Regelkreislauf sind Ventile, Durchflussmesser, Leitwertmesser, Frequenzumrichter, Pumpen und die Visualisierung integriert. Auch die sich anschließende Abfüllmaschine und Verpackung ist integriert. Zwischen Pasteuren und Abfüllmaschine findet ein reger Datenaustausch mittels E/A-Kopplung statt. Die abgefüllten Verpackungen wandern weiter, automatisch SPS-gesteuert, in die Palettierer, werden dort vollautomatisch etikettiert und abschließend ebenfalls automatisch in einem Folienwickler, der ebenfalls von Yaskawa gesteuert wird, transportsicher verpackt. Steuerungen von Yaskawa waren damit in der Lage, die zusätzlichen Anforderungen im Kommunikationsbereich, z.B. die erweiterte Prozessdatenkommunikation und die Visualisierung ohne Probleme zu bewältigen.

www.yaskawa.com