Ein neuer Standard tut sich schwer

elektro Automation: Ziel der IEC 61800-7 ist die Vereinheitlichung der nicht kompatiblen Antriebsprofile verschiedener Bussysteme. Wird dieser Anspruch aus Ihrer Sicht erreicht?

Müller: Die Definition eines einheitlichen feldbusunabhängigen Antriebsprofils wird vermutlich zu einem weiteren, zusätzlichen Antriebsprofil führen, das dann als Alternative zu dem schon eingeführten busspezifischen Profil besteht. Für die Akzeptanz dieses busunabhängigen Profils ist die komfortable Einbindung in die jeweiligen Steuerungswelten eine Voraussetzung. Was allerdings einen erheblichen Aufwand verursachen wird. Eine Unterstützung für die Profil-Alternative wäre es, dieses gleich um zusätzliche, vorteilhafte Funktionen zu erweitern. Eine Möglichkeit für die funktionelle Anreicherung sehe ich in der Ergänzung mit den antriebrelevanten Safety-Funktionen, die sich heute ebenfalls als nicht kompatible, busspezifische Safety-Profile ausprägen. Durch die Zusammenführung von Antriebs-und Safety-Profil zu einer einheitlichen, busunabhängigen Spezifikation würde ein zusätzlicher Nutzen für den Anwender geschaffen und gleich ein zweites Kompatibi-litätsproblem gelöst werden können. Der Aufwand für die Gerätehersteller, die unterschiedlichen Safety-Profile für einen Motor-Controller umzusetzen und zertifizieren zu lassen, ist um ein Vielfaches höher als unterschiedliche Antriebsprofile.

Pache: Die IEC 61800-7 ist ein wichtiger Schritt zur Standardisierung der Antriebsschnittstelle. Erstmals wurden die wesentlichen am Markt operierenden Lösungen in einem Standard vereinigt und zudem das Applikationsprofil und dessen Abbildung auf die verschiedenen Kommunikationssysteme konsequent getrennt.

Rauterberg: Dieser Anspruch wird nicht erreicht. Die Norm ist vielmehr als Kompromiss zu sehen, da sie die unterschiedlichen Antriebsprofile zwar gleichwertig beinhaltet, aber keine Vereinheitlichung dieser Antriebsprofile enthält.

Rostan: Das Ziel dieser IEC-Norm ist die Standardisierung der wichtigsten An- triebsprofile und deren Abbildung auf die Bussysteme. Die in Teil 1 der Norm beschriebene einheitliche Schnittstelle ist eine politische, die benötigt wurde, um vier verschiedene Profile in einer Norm zu beschreiben. Damit wird man zwar dem hehren Anspruch der Normung – der Vereinheitlichung – lediglich bedingt gerecht, aber gerade im Bereich der Kommunikationstechnologien kann die Normung dies nicht leisten: Der Markt ist viel schneller und setzt die Standards, die dann durch die Normung beschrie- ben werden. Und da die Normung selbst nicht festlegen kann, welches die relevanten Technologien sind, werden eben alle genormt.

elektro Automation: Kennen Sie die Arbeiten des ISW zu einer funktional einheitlichen Schnittstelle und – wenn ja – wie bewerten Sie diese?

Müller: Die Arbeit des ISW an diesem Thema ist mir bisher nicht bekannt; aber schon vor einigen Jahren gab es beim ZVEI einen Arbeitskreis zu diesem Thema.

Pache: Die Arbeiten des ISW zur funktional einheitlichen Schnittstelle sind uns bekannt. Eine zusätzliche Zwischenschicht zur funktionalen Vereinheitlichung geht unserer Meinung nach zu Lasten der Performance. Und da der Trend zu immer kürzeren Zykluszeiten im Bereich der Servo-Antriebstechnik geht, bevorzugen wir bei unseren eigenen Produkten eine direkte Abbildung auf das Profidrive-Antriebsprofil der Profibus Nutzerorganisation (PNO).

Rauterberg: Generell ist der Ansatz des ISW zu begrüßen, da dieser einen aus Kundensicht wichtigen Beitrag zur Vereinheitlichung von Busschnittstellen darstellt. Zudem lässt sich nur über eine „Profil-Schnittstelle" eine einheitliche Schnittstelle schaffen. Eine solche Vereinheitlichung erfordert jedoch einen sehr umfassenden Standardisierungsgrad, damit Anbieter und Anwender von Antriebstechnologie die Vorteile der hohen Interoperabilität für sich nutzen können. Den höchsten Standardisierungsgrad bei den bestehenden Antriebsprofilen bietet aktuell sercos FSP Drive, da in diesem Profil die größte Anzahl an Antriebsfunktionen in verbindlichen Parametern spezifiziert ist. Dies begründet sich u.a. durch die mittlerweile 25-jährige, herstellerübergreifende Arbeit an dieser Spezifikation. Anwender und Hersteller von Steuerungen und Antrieben profitieren davon, was mit ein Grund für die große Verbreitung dieses Antriebsprofils ist.

Rostan: Die Antriebsprofile sind in ihrem Grundansatz zu unterschiedlich: Das Sercos- und (seit den für Ethercat vorgenommenen Erweiterungen) auch das Canopen-Profil unterstützen die Bahnplanung in der Steuerung und kommen daher mit vergleichsweise sehr wenigen Parametern und einer einfachen Schnittstelle aus. Die Voraussetzung hierfür ist ein zyklisch synchrones Bussystem mit hoher Performance – wie eben Ethercat, das beide Profile unterstützt. Profidrive und CIP Motion zielen auf Bahnplanung im Antrieb ab, und sind damit deutlich komplexer. Eine einheitliche Schnittstelle auf Profilebene kann diesen technischen Spagat nicht sinnvoll abbilden, weil sie sich auf den kleinsten gemeinsamen Nenner abstützen muss.

elektro Automation: Gibt es aus Ihrer Sicht überhaupt einen Bedarf für eine solche feldbusunabhängige Entwicklung und Integra-tion von Automatisierungsgeräten?

Müller: Für den Anwender ist die Vereinheitlichung der unterschiedlichen Drive-Profile absolut wünschenswert. Aber ebenso sehe ich die Vorteile als Hersteller von Motor-Controllern. Das gewählte Antriebsprofil hat starken Einfluss auf die Entwicklung der Daten- und Objektstruktur eines Antriebs. Das Konvertieren auf unterschiedliche Antriebsprofile ist oft nur mit großen Aufwänden möglich. Ein Multiprofil-Antriebsregler ist wesentlich aufwändiger im Firmwarekonzept als ein Controller, der reinrassig auf ein Antriebsprofil zugeschnitten ist. Ebenso sind die Komplexität des Antriebs und die damit verbundenen Testaufwände vielfach höher.

Pache: Generell nehmen wir einen gestiegenen Bedarf der Gerätehersteller wahr, qualitativ hochwertige Busanschaltungen schnell und zu vertretbaren Kosten realisieren zu können. Diesem Bedarf entsprechen wir bei Siemens z.B. mit unseren CP-Kommunikationsbaugruppen und den zugehörigen Development Kits. Mit zunehmender Komplexität von ethernetbasierten Bussystemen suchen die Gerätehersteller nach kompetenten Entwicklungsdienstleistern zum Thema Kommunikation. Diese müssen sowohl das Wissen zu Kommunikationsprotokollen mitbringen wie auch Kenntnisse über die Applikationsprofile haben.

Rauterberg: Der Bedarf an Vereinheitlichung und Konvergenz der Feldbustechnologien ist prinzipiell gegeben, und zwar bei Anbietern und Anwendern gleichermaßen. Für Anbieter geht die Implementierung einer kompatiblen Busanschaltung mit einem enorm hohen Aufwand einher. Dieser entsteht bei Antrieben vor allem durch die Abbildung von Funktionen in den Antriebsprofilen. Für Anwender liegt der Vorteil insbe-sondere darin, eine größere Anzahl interoperabler Antriebskomponenten nutzen zu können. In der Konsequenz bedeutet dies, dass ein entsprechender Ansatz nicht auf Antriebsprofile beschränkt sein sollte, sondern ganz allgemein Applikationsprofile wie für I/O, Safety oder Energy berücksichtigen müsste.

Rostan: Ganz klar möchte der Anwender möglichst wenig auf feldbusspezifische Eigenarten achten. Deshalb setzt er bei der Beckhoff-Twincat-Steuerungssuite auf einer weit gehend feldbusunabhängigen Anwendungs-Schnittstelle auf: Die Abbildung der Prozessdaten auf das Bussystem und dessen Geräteprofil übernehmen die Twincat-Treiber. Damit kann der Maschinenbauer auch von einem Bussystem aufs andere wechseln, ohne seine Software anpassen zu müssen – außer natürlich, er nutzt die Performance- und Topologievorteile von Ethercat. Viele Ethercat-Anwender setzen übrigens Gateways ein, um bei Bedarf andere Feldbusse einzubinden und so die angesprochene Feldbusunabhängigkeit zu erreichen: Das unterlagerte Bussystem wird transparent ins Prozessabbild eingefügt.

elektro Automation: Gibt es neben den ISW-Entwicklungen ähnliche Projekte bzw. Technologien und welchen Stellenwert haben diese?

Müller: Bei Festo wurden alle Positionier-Controller mit einem einheitlichen Datenprofil ausgestattet, dem „Festo Handhabungs- und Positionier Profil" (FHPP). Die Definition des FHPP-Datenprofils stellt sicher, dass es kompatibel zu allen gängigen Feldbussen und Industrie-Netzwerken ist. Zudem wurde bei der Definition da- rauf geachtet, das Programmierinterface (API) möglichst SPS-konform auszuprä- gen. Somit ist es möglich diese Schnitt- stelle einfach zu programmieren, selbst in Funktions- und Kontaktplansprache, und im Servicefall bietet es eine über- sichtliche Diagnose direkt in der Programmansicht. Nachdem ein Anwender das FHPP-Profil das erste Mal program-miert hat, kann er ohne weitere Einarbeitung alle anderen Feldbusse (Profibus, Canopen, DeviceNet, Ethercat, ProfiNet, EtherNet/IP) und alle weiteren Motor- Controller von Festo in gleicher Weise bedienen. Das spart nicht nur Zeit bei der Erstellung einer Anlage, sondern reduziert auch die Reaktionszeit im Servicefall auf ein Minimum.

Pache: Als Mitglied der Profibus Nutzerorganisation unterstützen wir das vom PNO-Arbeitskreis Antriebstechnik zusammen mit der Firma Hilscher ins Leben gerufene Community-Projekt. Im Rahmen dieses Projekts, das den Antriebsherstellern eine wesentliche Vereinfachung ihrer Profinet-Schnittstellenimplementierung bringt, entsteht gerade eine offen und frei verfügbare Lösung für Antriebe mit Profidrive.

Rauterberg: Es gibt keine vergleichbaren Aktivitäten, die einen ähnlich übergreifenden und allgemeingültigen Ansatz verfolgen.

Rostan: Die Motion-Control-Funktionsbausteine der Nutzerorganisation PLCopen vereinheitlichen die Antriebsfunktionen für IEC-61131-Anwendungsprogramme – und damit auf der Ebene, in der die Anwender ohnehin unterwegs sind. Ethercat-Motion-Controller unterstützen sowohl das Canopen- als auch das Sercos-Antriebsprofil, und das auch gemischt: In der Multi-Achs-Demo der ETG steuert Twincat 35 verschiedene Antriebe von 22 Herstellern taktsynchron über ein einziges Ethercat-Netzwerk.

zg