News - Forschung und Entwicklung vom 04/07/2015

Qualifikation 4.0

CP Factory – die cyber-physische Forschungs- und Lernfabrik

Festo Didactic zeigt auf der Hannover Messe in Gemeinschaft mit dem VDMA die CP Factory mit neu entwickeltem CPS Gate für Fertigungslinien – ein Modul zur Kommunikation von Prozessdaten.

Das CPS Gate funktioniert innerhalb der Arbeitsstationen als elementares Modul zur Prozesssteuerung. (Bild: Festo)

Die Digitalisierung gibt Unternehmen immer bessere Möglichkeiten, Daten aus allen Bereichen ihrer Auftrags- und Produktionssysteme in Echtzeit zu erzeugen und zu kommunizieren und sie in der Fertigung zur Steigerung der Effizienz und Flexibilität einzusetzen. Die massiv gesteigerte Quantität an Daten und Komplexität in der Vernetzung von Anlagen- und Unternehmensbereichen macht es notwendig, dass Produkte entwickelt werden, die den Datenfluss leicht projektierbar und handhabbar machen.

Das CPS Gate ist ein fundamental weiterentwickeltes intelligentes Modul zur Kommunikation von Prozessdaten. Es kommt innerhalb der CP Factory zum Einsatz – einer cyber-physischen Forschungs- und Lernfabrik, die unterschiedliche Stationen einer realen Produktionsanlage modellhaft darstellt. Mit der Fabrik werden die Technologien und Methoden der Digitalisierung und Netzwerkbildung getestet und weiterentwickelt und den Fachkräften in Unternehmen, Universitäten und Berufsschulen vermittelt. Das CPS Gate funktioniert innerhalb der Arbeitsstationen der Fabrik als das elementare Modul zur Steuerung der Prozesse. Es kommuniziert im Netzwerk mit dem angeschlossenen IT-System (ERP) und dem Fertigungs-Managementsystem (MES) sowie den zu bearbeitenden Produkten alle produktionsrelevanten Daten.

CPS Gate, Modul zur Kommunikation von Prozessdaten (Bild: Festo)

Direkt am Transportband der jeweiligen Arbeitsstation einer Fertigungslinie lokalisiert und nimmt das CPS Gate über eine NFC-Antenne, eine RFID-Antenne und eine OPC-UA Schnittstelle Daten vom Werkstück, dem MES und weiteren IT-Systemen auf und kommuniziert sie an die Applikationen der Arbeitsstation. Damit übernimmt das Gate einen Großteil der Steuerung des Produktionsprozesses, ersetzt eine zentrale SPS und dient der Strukturierung und Modularisierung von Anlagen. Das CPS Gate integriert auf einer Größe von ca. 11 x 14 x 3 cm einen hochleistungsfähigen Rechner, eine IEC 61131 V3-basierte Steuerung, einen 3 Port Switch, diverse Sensoren und Schnittstellen und eine Leiterplatte, die einen Großteil der herkömmlichen Verkabelung und Konfigurierung in einem Anlagenmodul durch digitale Technologien und Programmierung ersetzt.

Weiterentwickelte Strukturierungselemente

Das CPS Gate bietet auch deutlich weiterentwickelte Strukturierungselemente in der Handhabung durch Studenten und Forscher: Immer wiederkehrende aber komplexe Routinen des Datenhandling werden einmalig entwickelt und als Anlagenfirmware in das CPS Gate ausgelagert. Dadurch wird die Komplexität der Anlagensoftware drastisch reduziert und die Übersichtlichkeit der Anlagenprogramme erhöht. Die SPS-Programme für die wertschöpfenden Arbeitsstationen sind einfacher zu verstehen und besser zu warten. Durch eine klar definierte Schnittstelle zwischen CPS Gate und zugeordneter Arbeitsstation werden auch unerfahrene Studenten und Programmierer in die Lage versetzt, eigenständig Stationsprogramme zu entwickeln, ohne gleichzeitig die Gesamtfunktion einer Anlage übersehen und beeinflussen zu müssen. Über die Codesys- Programmieroberfläche des CPS Gate auf Basis des Standards IEC61131 V3 kann das Verhalten des CPS Gate frei und objektorientiert programmiert werden.

Weitere Themen, die mit der CP Factory praxisnah trainiert werden können, sind Energiemonitoring und -management, Einsatz von Smart Devices und Augmented Reality-Applikationen in der Produktion, Netzwerkkommunikation, Kommunikationsstandards, Kamera- und Sensorsysteme und datenbasierte Autragssteuerung über MES. (as).

Festo Didactic präsentiert insgesamt vier Lernfabriken auf der Hannover Messe 2015:
Halle 15, Stand D07: Festo Gruppe, Hauptstand (CP Factory)

Halle 24, Stand B26/1: VDMA, Festo Didactic, Trebing + Himstedt (CP Factory)

Halle 7, Stand D04: SAP und Festo Didactic (CP Factory)

Halle 8, Stand D20: SmartFactory, Festo Didactic und weitere Partner (Smart Factory)
www.festo-didactic.com

CP Factory: Cyber-physische Forschungs- und Lernfabrik (Bild: Festo)