Elektronik-Praxis Schweiz by MAGS AND MORE GmbH

Inhaltsverzeichnis 1 2 8 12 12 14 17 18 20 22 24 26 28 29 30 32

Editorial Automenschion Produkte Automenschion Swiss Sensor Market Produkte Swiss Sensor Market Embedded Computing Interview mit der Messeleitung Begegnungen und Impressionen Industrial Networks Produkte Industrial Networks Podiumsdiskussion Vision Days Produkte Vision Days Interview mit einem Aussteller Technology leadership Days Produkte Technology leadership Days

SonderAusgabe Juni 2006

Sonderausgabe zum focus. technology forum 2006 DIE 6 FACHBEREICHE IM ÜBERBlICK Automenschion Fachtagung und Ausstellung für industrielle Automatisierung Automenschion (Automation-Mensch-Integration) war der grösste Bereich des Forums und umfasste die industrielle Automatisierung wie Robotik, Antriebe und Steuerung mit den Themen «Motion, Safety und Communication». Gegen siebzig Aussteller waren vertreten und fast ebenso viele Fachreferate zu den Themen Motion Control, Antriebe, Roboter & Handling sowie Sensorik wurden präsentiert.

Swiss Sensor Market Ausstellung im Bereich Sensorik Sensoren werden immer mehr in Systeme eingebunden. Kommunikation spielt in der Sensorik eine immer grössere Rolle, z. B. in RFID- oder Bussystemen. Vor allem im Bereich RFID schreitet die Entwicklung unaufhörlich voran.

Embedded Computing Fachtagung und Ausstellung Dieses Thema wurde am Forum von der swiss. T.net-Sektion «Embedded Computing» vorgestellt. «Embedded Computing» umfasst industrielle Betriebssysteme, Softwaretools, Applikationssoftware und Hardwareplattformen und dient der Steuerung von Prozessen, Geräten oder Maschinen sowie der automatisierten Erfassung von Prozessdaten und deren Verarbeitung.

Industrial Networks Forum Fachtagung und Ausstellung für industrielle Netzwerke Das Forum ist aus der jahrelangen Tradition einer User-Organisation entstanden und vermittelt eine Übersicht über alle industriellen Bussysteme. Zukunft: Die nächste Generation von Feldbussen wird auf dem industriellem Ethernet basieren.

Vision Days Fachtagung und Ausstellung für industrielle Bildverarbeitung Industrielle Bildverarbeitungssysteme sind überall dort zu einem zentralen Element geworden, wo Herstellprozesse überwacht und gesteuert werden müssen sowie Teile zu identifizieren oder optisch gelesen werden müssen.

Technology Leadership Days Forum für Elektronik Dieses Forum ist über mehrere Jahre als einzige Veranstaltung in der Schweiz in den Bereichen Elektronik, Mikroelektronik und Mikrosystemen gewachsen. Für die immer komplexer werdende Entwicklung von elektronischen Systemen sind entsprechend leistungsfähige Tools auf PC- oder Workstation-Basis erforderlich.

Rege Diskussionen in der Ausstellung.

Im Dialog mit der Technologie – Ziel erreicht! Roland Wächter

ist Redaktor der ElektronikPraxis Schweiz.

Vor wenigen Tagen hat das focus. technology forum 2006 im Messezentrum in Zürich seine Tore geschlossen. Im Vorfeld wurde diese erstmals durchgeführte Veranstaltung als neue «Plattform des Dialogs» angekündigt, um den Gedankenaustausch zwischen Fachleuten verschiedener Technologiebereiche unter einem Dach zu fördern. Eine beeindruckende Fülle von Neuheiten an den Ständen von über 160 Ausstellern und viele interessante Themen in den über 140 Fachreferaten boten eine hervorragende Basis für einen fruchtbaren Dialog zwischen Anwendern, Kunden, Lieferanten etc. – kurz: alle technikinteressierten Besucher sind auf ihre Rechnung gekommen

und haben von der kompakten Wissensvermittlung profitieren können. Auch die Erwartungen der Veranstalter sind erfüllt worden. Der Aufwand hat sich gelohnt und das Ergebnis ist Ansporn, diesen Weg zur Schaffung einer Networking-Plattform für eine ganze Branche weiterzuverfolgen. Das dem Forum zugrundeliegende, neue Messekonzept, sechs fachlich verschiedene Veranstaltungen mit Ausstellungen, Podien und Fachvorträgen gleichzeitig am gleichen Ort zusammenzuführen, ist gelungen. Den Initianten – allen voran der «MCH Messe Schweiz AG» und dem Verband «Swiss Technology Network (swissT.net)» mit Unterstützung vieler Firmen –, die diesen Versuch gewagt und zum Erfolg geführt haben, gebührt der Dank der ganzen Branche. Das Konzept ist noch ausbaufähig und man darf gespannt sein, wie sich das nächste Forum im Jahr 2008 präsentieren wird. In den Zwischenjahren, erstmals 2007, werden im Zweijahres-Rhythmus jeweils die Messen Ineltec und Go gleichzeitig in Basel stattfinden. Die vorliegende Sonderausgabe der «ElektronikPraxis Schweiz» wirft einen Blick zurück auf das erste focus. technology forum und versucht Ihnen, liebe Leserin und lieber

Leser, verschiedene Impressionen der drei Forumstage zu vermitteln. Wie gewohnt bietet Ihnen diese Ausgabe der «ElektronikPraxis Schweiz» aber auch eine grosse Vielfalt an Fachwissen. Kompetente Fachleute führen in die am Forum vertretenen sechs Fachbereiche Industrielle Automation, Embedded Computing, Industrielle Netzwerke, Elektronik, Industrielle Bildverarbeitung und Sensorik ein. Darüber hinaus präsentieren wir eine Auswahl von vollständigen Fachreferaten aus diesen Fachbereichen. Weitere Rubriken lassen Begegnungen und Atmosphäre der Veranstaltung nochmals in Wort und Bild aufleben. Wir wünschen Ihnen viel Vergnügen beim Lesen dieser Sonderausgabe und freuen uns, wenn wir damit einen Beitrag zur Nachhaltigkeit eines wegweisenden, neuen schweizerischen Technologie-Events beigetragen haben.

R. Wächter EPS-Redaktion@fachpresse.ch

Automenschion Bild: swissT.net

Interessierte Fachbesucher.

Roboter im Einsatz.

Automenschion: Automation – Mensch – Integration Das weite Gebiet der Automatisierung

Wenn man von «Automenschion» spricht, ist dieser von SwissT.net geschützte Name in der Zwischenzeit für viele Anwender aus verschiedenen Automatisierungsbranchen zum Inbegriff geworden. Von Werner Erismann

Seit Beginn vor vier Jahren, damals noch im kleineren Rahmen, haben sich Hersteller- und Vertriebsfirmen von Robotern, Handhabungsgeräten, Manipulatoren und Automatisierungszubehör aus der Sektion 42 «Robotik» von SwissT.net mit der Materie intensiv befasst und sich gemeinsam zu einer geschlossenen Einheit im Sektor Automatisierungsanlagen entwickelt. Durch die Verbindung und Zusammengehörigkeit der Elemente «Automation – Mensch – Integration» entstand der Name «Automenschion».

Ganzheitlicher, interdisziplinärer mechatronischer Ansatz

Der technische Stand hat sich in den letzten Jahren so entwickelt, dass Automatisierungsanlagen mit Industrierobotern oder Handlinggeräten als ganzheitlicher interdisziplinärer mechatronischer Ansatz durchleuchtet werden. Die in diesem Jahr als Teil des focus. technology forum durchgeführte «Automenschion» bot gute Gelegenheit, sich über die aktuellsten technischen Neuheiten einen Überblick zu verschaffen. Das Zusammenspiel von Robotern spielt in den meisten Fällen eine zentrale Rolle mit kundenspezifischen Peripheriegeräten wie Greifer, Magazine, Förderanlagen usw. Dies erfordert eine professionelle Zusammenarbeit zwischen den einzelnen Herstellern und Lieferanten. Die Verbindung einzelner Sektionen des Branchenverbandes swissT.net ermöglicht der «Automenschion», sich einem breiteren Umfeld präsentieren zu können. Ein grosser Vorteil besteht darin, konkrete Projekte ge-

Werner Erismann

ist OK-Präsident der «Automenschion», Präsident der Sektion «Robotik» von swissT.net und Leiter Marketing Robotics bei ABB Schweiz AG in Zürich.

meinsam unter den Mitgliedern von swissT. net zu koordinieren und auch realisieren zu können.

Grossaufmarsch von Ausstellern und Fachreferenten

Die Teilnahme von insgesamt 65 Ausstellern − alles Mitglieder von swissT.net − aus den Bereichen Automatisierungssysteme, Engineering in der Automation, elektrische und mechanische Antriebe, Steuerungen und Robotics, welche als geschlossene Einheit an der «Automenschion» am Focus Technology Forum auftraten, zeigt das grosse Interesse an solchen Fachveranstaltungen. Betrachtet man die thematische Vielfalt der Referate anlässlich der «Automenschion», wird klar ersichtlich, dass die Zukunft von Fachtagungen in dieser Richtung zu suchen ist. Das Interesse ist enorm und allein die Zahl von über 160 teilnehmenden Firmen zeigt auf, wie wichtig ein möglichst gemeinsamer Auftritt mit branchenverwandten Anbietern aus dem Automatisierungsbereich ist. Mit mehr als 65 interessanten Referaten zu den Tagesthemen Motion, Safety und Communication − alles Begriffe im Zusammenhang mit Automatisierungsanlagen − wurde den Besuchern die Wichtigkeit der drei Bereiche anhand von realisierten Applikationen aufgezeigt. Denn nur eine einwandfrei funktionierende Anlage erfüllt die gestellten Bedingungen in Bezug auf Bewegung, Präzision, Kontinuität und Sicherheit: Motion: Bewegen − Kontrollieren − Steuern Safety: Sicherheitstechnik in der Automation Communication: Remote Control − Fernwartung

Mit diesen drei Begriffen werden wir uns auch in Zukunft intensiv beschäftigen müssen. Darunter kann eine grosse Anzahl von verschiedenen Ausführungen, Anwendungen und Interpretationen verstanden werden.

Neue Anwendungen

Beispielsweise zeigte ABB Robotics im Bereich «Motion» ein wegweisendes Ferti-

gungskonzept, welches Flexibilität, Modularität, Standardisierung und Mobilität auf einen Nenner bringt. Mit der Möglichkeit, mehrere Roboter über eine Steuerung zu bewegen, ergeben sich interessante, neue Anwendungen. Mit «MultiMove» werden nicht nur gleichzeitig vier Roboter und bis zu 36 Achsen gesteuert, sondern es ergibt sich auch ein Vorteil durch einfache Bedienung in der Produktion. Der Begriff «Safety» unterstreicht, dass sich die Lebensdauer der ABB-Roboter dank interner Sicherheit verlängert. Durch innovative, aktive und passive Sicherheitsfunktionen ist der Schutz für Mensch und Maschine gewährleistet. Mit dem Begriff «Communication» übernimmt die Fernwartung die externe Überwachung der Produktionsanlagen mit Industrie-Robotern. Die Kommunikation und Überwachung von Anlagen wird intensiv weiterentwickelt. Neue Möglichkeiten zur Vermeidung und Behebung von Anlagen-Stillständen werden geprüft. Die Verbindung mit dem Roboter direkt von der Firma aus oder rund um den Globus soll möglich sein. Mit der Fernwartung stehen Anwender und Bediener jederzeit in Kontakt mit dem Roboter.

Fachreferaten, erhielt der Besucher eine einmalige Gelegenheit, sich über die aktuellen Neuheiten in der industriellen Automatisierung zu informieren, und das an einem einzigen Ort.

Fazit

Die von Seite «Automenschion» gestellten Anforderungen und Erwartungen wurden erfüllt. Dies gilt vor allem in Bezug auf den Besuch der Fachreferate. So konnten bereits an den zwei ersten Tagen über 2000 Zuhörer registriert werden. Dies hatte zur Folge, dass in den Ausstellungshallen meistens etwas weniger Besucher anzutreffen waren. Das Forum war ja auch nicht als eigentliche Messe gedacht. Ein erstes Fazit lautet: Die Aussteller waren zufrieden und die Beurteilung der Fachreferate war positiv. Mit dem Zweijahres-Turnus, im Wechsel mit den neu ausgerichteten und zusammengelegten beiden Fachmessen go.automation und ineltec, die jeweils in Basel stattfinden, bekommt das focus.technology forum in Zürich mit Sicherheit einen festen Platz im Terminkalender. Das nächste focus.technology forum findet im Jahr 2008 wieder in der Messe Zürich statt. Die go.automation/ineltec wird Trends in der neuen, gemeinsamen Form vom 4. bis Trends in der Automatisierungsbranche gehen 7. September 2007 in Basel durchgeführt. Bis dahin wird sich das OK bestimmt ganz klar in folgende Richtungen: • Noch flexibler in der Anwendung durch noch mit vielen Anpassungen und/oder Änderungen zu befassen haben. Wesentliche kurze Umrüstzeiten • Einfache und mit möglichst wenig Auf- Ziele sind: Praxisorientierte und kundenspewand zu erstellende Anwender-Programme zifische Anwendungen mit Beispielen aus der • Kostengünstige Systeme, Anlagen mit kur- Automatisierungsindustrie einem branchenkundigem Publikum möglichst nah aufzuzeizer Amortisationszeit (Pay Back/ROI ) • Sehr hohe Verfügbarkeit im Einsatz von gen. Ich bin überzeugt: Wir liegen richtig mit der Thematik! Mehrschicht-Betrieben (Wä) • Vernetzung vom technischen Bereich bis hin zur Produktion • Kompakte Fertigungs-/Bearbeitungs- und ABB Schweiz AG Roboterzellen Manufacturing & Robotics Badenerstrasse 780 Mit der Schaffung einer Veranstaltung wie 8048 Zürich dem focus.technology forum − es handelt Tel. 058 586 05 12 sich dabei nicht um eine Messe, sondern um Fax 058 586 09 59 Technologie-Tage − mit kundenspezifischen werner.erismann@ch.abb.com

Automenschion > Motion

Von Rolf Eggenberger

Betrachten wir zunächst einmal die modernen Fertigungsprozesse am Beispiel der Automobilproduktion. Es hat eine Entwicklung hin zum «individuellem Auto» eingesetzt, die beinahe zwangsläufig den Einsatz von RFID-Systemen mit sich bringt. Wurden früher die Autos quasi von der Stange gekauft, wird heute jedes Auto vom Käufer im Vorfeld bestimmt. Nahezu jedes erhält individuelle Eigenschaften und unterscheidet sich damit von allen anderen. Um diese Eigenschaften durch die gesamte Produktion transparent zu halten und jederzeit verfügbar zu haben, ist es notwendig, jedes Auto vom Anfang an zu kennzeichnen. Dies geschieht mit den unterschiedlichsten Mitteln, da eine durchgängige Lösung für die gesamte Fertigungskette nicht existiert bzw. an den Kosten scheitert, denn eine weitere Besonderheit in der Automobilfertigung ist das Aufeinandertreffen beinahe aller klassischen Produktionsprozesse. So finden sich Elemente des Maschinenbaus neben denen des Transports, der Handhabung und der Logistik ebenso wie allgemeine Metallverarbeitung, Lackieren, Pressen usw., eine Vielzahl unterschiedlicher miteinander verketteter Prozesse mit unterschiedlichen Anforderungen, die teilweise erheblich von denen der reinen Warendistribution differieren. So steht hier neben der Geschwindigkeit und Sicherheit auch die Forderung nach robusten, gegen Störungen jeglicher Art unempfindlichen und gegen extreme Temperatureinflüsse widerstandsfähigen Systemen im Vordergrund. Strukturell unterscheiden sich die Systeme allerdings kaum. Bild 1 zeigt die Systemübersicht. Jedes RFID-System besteht immer aus Datenträgern (TAGs), Schreib-Lese-Köpfen (Transceivern), Interfacemodulen, der überlagerten Ebene aus Steuerungen und gegebenenfalls Warenwirtschaftssystemen sowie der notwendigen Software-Implementierung. Die Ähnlichkeit mit Identifikationssystemen auf der Basis von Barcode ist frappierend. Ersetzt man TAGs durch Barcodelabel und Transceiver durch Scanner, so entsteht das altbekannte Barcode-System mit all seinen Vor- und Nachteilen. Es scheint also so, als wäre die Zeit stehen geblieben. Dies ändert sich, wenn man die Struktur in seine Komponenten auflöst und diese einzeln mit ihren Eigenschaften betrachtet. Trotzdem erleichtert diese Verwandtschaft die Integration in die Automatisierungswelt erheblich.

Datenträger für extreme Temperaturen

Barcodelabel, ob nun einoder zweidimensional, sind immer nur in einer Richtung wirksam, man kann nur lesen. Dies galt auch in den Anfängen der RFID-Technik, denn die ersten Datenträger hatten reine Lesespeicher, sodass im Wesentlichen die Robustheit, die Unempfindlichkeit gegen Schmutz und Feuchtigkeit und das Erkennen auch durch undurchsichtige Medien hindurch als Vorteile gegenüber den Barcodesystemen angesehen werden konnten. Dies hat sich bis heute drastisch geändert. Moderne Datenträger haben wieder beschreibbare Speicher auf Basis von EEPROM- und neuerdings auch FRAMTechnologie und werden in Speichergrössen bis zu 64 kByte angeboten. FRAMs lassen sich bis zu 1010-mal beschreiben, EEPROMs bis 5 x 105-mal und bieten dabei noch eine deutlich höhere Geschwindigkeit. Werden also erhebliche Anforderungen an die Geschwindigkeit gestellt oder müssen tatsächlich immer wieder Daten auf dem TAG hinterlegt

Rolf Eggenberger

ist Product Manager Schalttechnik und Sensorik bei Bachofen AG in Uster.

Bild 1: Systemübersicht.

Bild 2: HT-Datenträger.

Mehr als die Summe

RFID in der industriellen Fertigung – die besondere Herausforderung Nahezu unbemerkt von der Öffentlichkeit setzt die industrielle Fertigung schon seit Jahren auf RFID-Systeme. Hier werden keine Proteste gegen den Einsatz von RFID-Systemen erhoben. Was zeichnet den Einsatz in der Industrie aus, wo werden die Systeme eingesetzt und wie sehen sie aus? werden, so kann die Wahl nur auf einen Datenträger mit FRAM-Speicher fallen. Werden z. B. im Sekundenrhythmus Daten geschrieben, so ist bei einem EEPROM der Speicher schon nach sechs Tagen nicht mehr sicher zu verwenden, bei einem FRAM erst nach mehr als 300 Jahren. Ebenso haben sich die Übertragungscharakteristika entwickelt. Wurde zu Beginn als Quasi Standard die Übertragung mit 125 kHz oder alternativ mit proprietären Frequenzen wie z. B. 1,5 MHz genutzt, so sind heute die unterschiedlichsten Frequenzen im Einsatz. Dabei sind weltweit einheitlich tatsächlich nur drei Frequenzen erlaubt, die 125 kHz, die 13,56 MHz und die 2,45 GHz, d. h. für weltweit operierende Unternehmen kommt eigentlich nur eine dieser Frequenzen in Frage. In der industriellen Anlagentechnik wird daher vermehrt auf die in der ISO 15693 standardisierte 13,56-MHz-Technologie gesetzt, da sie auf der einen Seite noch eine direkte Versorgung der Datenträger über das RF-Feld erlaubt, im Vergleich zu der 125-kHz-Technik eine um ein Vielfaches schnellere Übertragung ermöglicht und gleichzeitig weit ausserhalb industrieller Störfelder liegt. Neben diesen Störungen treten in vielen Fertigungen extreme Temperaturen auf, denen die Datenträger ausgesetzt werden. So werden Temperaturbereiche von - 40 bis +210 °C durchaus gefordert. Lösungen bieten hier spezielle Datenträger, die entsprechend geschützt den Temperaturen widerstehen können. Die BLident-HT-Lösungen zeichnen sich hier durch extrem kleine Abmessungen und der Verwendung von Standarddatenträgern aus und ermöglichen so den flächendeckenden Einsatz (Bild 2). So können mit

Bild 3: Schreib-Lese-Köpfe.

den gleichen Schreib-Lese-Köpfen sowohl die HT-Datenträger als auch die deutlich preiswerteren «Normalausführungen» gelesen und beschrieben werden.

Schreib-Lese-Köpfe

Hier sagt schon die Bezeichnung den Unterschied an. Schreiben und Lesen von Daten ist möglich, im Gegensatz zum reinen Scannerbetrieb der Barcodesysteme bzw. einiger veralteter RFID-Systeme, die immer noch reine Lese-Köpfe aus der Zeit benutzen, als es «Read-Only-Datenträger» gab. Auch das von vielen verwendete Kunstwort «Transceiver» sagt nichts anderes aus, ist es doch nur zusammengesetzt aus dem Englischen «transmit»

und «receive». Für den industriellen Einsatz bieten sich dabei die sich im Laufe von Jahrzehnten als optimal herausgebildeten standardisierten Bauformen der Sensortechnik an. Sie lassen sich optimal in das jeweilige Umfeld integrieren, jeder Monteur weiss, wie sie zu installieren sind, und es wird eine Vielzahl von Befestigungshilfen angeboten. Bei der Installation sind letztlich ähnliche Restriktionen wie bei dem Einsatz induktiver Sensoren zu beachten, wie z. B. bündig oder nichtbündig, oder auch die Abstände zueinander, um eine gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden. Hilfreich sind hier Funktionalitäten, die das wechselseitige Aus- und Abschalten erlauben. So können die Distanzen zwischen den Schreib-Lese-Köpfen der Anwendung angepasst werden, ohne dass eine Beeinflussung untereinander stattfindet.

Datenträger und Schreib-Lese-Köpfe

Die Fragen nach erreichbaren Abständen, Geschwindigkeiten und Datenmengen sind die Gretchenfragen für viele Anwender. Zumeist wird man mit diesen Fragen als Erstes konfrontiert, denn das sind letztlich die bekannten Parameter aus der Applikation, die die Anwender beschreiben können. Grössen wie: «Empfohlener Schreib-Lese-Abstand = 40mm» oder «Datenübertragung mit 2 kBit/s» usw. hingegen sind nur hilfreich, wenn man ausführliche Rechenaufgaben lösen möchte, denn jede Kombination aus Datenträger und Schreib-Lese-Kopf liefert andere Werte. Hilfreich sind hier Simulatoren, wie z. B. der Konfigurator von BLident, die die entsprechenden Rechnungen automatisiert durchführen und dem Anwender ein «Spie- >

Automenschion > Motion

Bild 4: Eine Momentaufnahme aus dem BLident-Konfigurator.

len» mit den Applikationsvariablen erlauben, um ihn zu einer möglichen Auswahl für seine Anwendung zu führen (Bild 4).

Die Interfacemodule

Zwar ist das Zusammenspiel zwischen den Datenträgern und den Transceivern ein Hauptmoment aller RFID-Systeme, jedoch ist die Ankopplung an die Steuerungswelt nicht ohne Tücken. Oftmals treten hier Verzögerungen und ähnliche Schwierigkeiten im

Bild 5: Interface-Modul.

Kommunikationskanal auf. Dadurch werden die Reaktionszeiten und damit die Applikationsgeschwindigkeiten reduziert, die Produktionskosten also unnötig in die Höhe getrieben. BLident setzt hier auf die Trennung, das heisst auf die asynchrone Bearbeitung der einzelnen Befehle. So können Lese- und Schreibbefehle unabhängig von der Anwesenheit eines Datenträgers im so genannten «Air-interface» der Transceiver in den Interfacemodulen abgespeichert werden. Beim Eintreten eines

Datenträgers in das «Air-interface» werden sie dann ohne jede Verzögerung abgearbeitet. Theoretische Applikationsgeschwindigkeiten von bis zu 30 m/s sind möglich. Die gelesenen Daten werden in den Interfacemodulen hinterlegt und können dann nacheinander von der überlagerten Steuerungsebene angefordert werden, ohne dass ein Zeitverzug in der Applikation auftritt. Ein Lesen und Schreiben «on the fl y», also in der Bewegung, wird möglich und die Produktionsgeschwindigkeiten kön-

nen nicht unerheblich gesteigert werden. Bei der Anbindung an die Steuerungswelt bietet BLident die Möglichkeit, auf in den meisten Applikationen schon verwendete Standards, wie z. B. Profibus, DeviceNet oder Ethernet zurückzugreifen. So genannte Standardfunktionsbausteine erleichtern die Integration in die bekannte Steuerungswelt. Auch bei Erweiterungen bietet das System eine einfache Lösung. Durch Hinzufügen von Interfacemodulen lässt sich die Kapazität eines Feldbusknotens auf bis zu acht Schreib-Lese-Köpfe ausdehnen und erhöht durch diese potentiellen Reserven die Planungssicherheit (Bild 5). Alle so angeschlossenen Transceiver werden parallel abgearbeitet. Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass BLident viele Eigenschaften bisheriger RFID-Systeme in sich vereinigt und mit Neuerungen zusammenführt, so dass eine Lösung entstanden ist, die den Forderungen einer modernen Produktion nach einem Mehr an Funktionalität und Flexibilität sowie nach einer Kostenoptimierung gerecht wird. Manchmal ist das Ganze eben doch mehr als die Summe der Teile. (ck)

Bachofen AG

Ackerstrasse 42 8610 Uster Tel. 044 944 11 11 Fax 044 944 12 33 rolf.eggenberger@bachofen.ch www.bachofen.ch

Join the Ethernet revolution und übernehmen Sie die volle Kontrolle über Ihre Bewegungssteuerungsbedürfnisse Baldor’s Ethernet Bewegungssteuerungslösung wird nicht nur Ihre Motion Control Bedürfnisse rationalisieren sondern auch gleichzeitig bis zu 16 Achsen interpolieren und über 200 unabhängige Achsen steuern. Die intelligenten (CiA) DS402 Positionierantriebe von Baldor machen es möglich. Verbunden mit den Eigenschaften „plug and play“ , sehr kurzen Konfigurationszeiten, weniger Kabel und der leistungsstarken Baldor MintTM Programmiersprache haben Sie eine revolutionäre zukunfsorientierte Lösung!

Um mehr über Baldor’s Ethernet Revolution zu erfahren besuchen Sie:

www.baldormotion.com/revolution Baldor ASR AG, Postfach 73, Schützenstrasse 59, CH-8245 Feuerthalen, Switzerland. E: sales.ch@baldor.com T: +41 52 647 4700 www.baldor.ch

Automenschion > Safety

Einfachheit bringt Sicherheit Meilenstein der sicheren Feldbus-Technologie

Nach der «reinen Lehre» ist unter dem Begriff «sicherheitsgerichtete Kommunikation in der Feldebene» die abgesicherte Übertragung einer Nachricht von A nach B zu verstehen. Das Interbus-Safety-System, das im April 2005 von der TÜV-Rheinland-Group sowie dem Berufsgenossenschaftlichen Institut für Arbeitsschutz (BGIA) gemäss SIL 3 nach DIN EN 61508 sowie Kat. 4 nach DIN EN 954-1 zertifiziert worden ist, belegt, dass ein sicheres Feldbussystem erheblich mehr leisten kann. Von Steffen Horn

Bei der Erarbeitung und Festlegung von allgemeinen Normen für Sicherheitssysteme oder besonderen «Grundsätzen für die Prüfung und Zertifizierung von Bussystemen für die Übertragung sicherheitsrelevanter Nachrichten» (GS-ET-26) lassen sich die entsprechenden Gremien und Fachausschüsse vom aktuellen Stand der Technik leiten. Ziel dieses Vorgehens ist es, die Hersteller von Sicherheitssystemen zu verpfl ichten, ein Höchstmass an vertretbarem technischen Aufwand zu betreiben, um die Sicherheit in das System zu integrieren, sodass der Anwender von zusätzlichen organisatorischen Aktivitäten befreit wird. Angestrebt wird eine ausgewogene Kombination aus organisatorischen und technischen Massnahmen zur Fehlererkennung, -beherrschung und -vermeidung. Je mehr Verantwortung der Hersteller dem Anwender dabei abnimmt, indem er bestimmte Systemeigenschaften garantiert, desto höher ist die Anwenderfreundlichkeit der Lösung. Aus der einfachen Handhabung kann unter anderem auf die Leistungsfähigkeit des Sicherheitssystems sowie die umfassende Umsetzung gültiger Normen und Grundsätze geschlossen werden.

Bild 1: Interbus-Safety lässt sich einfach in bestehende Applikationen integrieren, da sichere und Standard-Komponenten an einem Buskabel betrieben werden können.

Bild 2: Überwachte und garantierte Abschaltzeit im Interbus-Safety-System.

Einfachheit bringt Sicherheit

Das Interbus-Safety-System und die integrierte Sicherheitssteuerung sind im April 2005 von der TÜV-Rheinland-Group sowie dem Berufsgenossenschaftlichen Institut für Arbeitsschutz (BGIA) für den Einsatz in Sicherheitsanwendungen bis SIL 3 nach DIN EN 61508 sowie Kat. 4 nach DIN EN 954-1 zertifiziert worden (Bild 1). Während der gesamten Entwicklung stand dabei das Motto «Einfachheit bringt Sicherheit» im Vordergrund, also die intuitive Handhabung des sicheren Feldbussystems während der Projektierung, Programmierung, Inbetriebnahme und im Betrieb. Folgende Massnahmen zur Fehlererkennung und -beherrschung, die vom Anwender unbemerkt ablaufen, sind in diesem Zusammenhang umgesetzt worden: • durchgängige Zweikanaligkeit aller Hardware-Komponenten • Auswahlmöglichkeit unter verschiedenen Firmware-Komponenten • unterschiedliche Compiler für das sichere IEC 61131-Applikationsprogramm • hochwertige zyklische Kreuzvergleiche zwischen den Kanälen • intelligente Watchdog-Bausteine für eine logische und zeitliche Programmlaufüberwachung • zyklische Selbsttests der Hardware-Bausteine wie CPU, RAM, Flash oder Watchdog • zyklische Tests der Abschaltwege und der Peripherieverdrahtung. Die Sicherheitstechnik darf sich nicht negativ auf die Verfügbarkeit und damit die Produktivität der Maschine oder Anlage auswirken. Deshalb ist das Interbus-Safety-System mit

maximal 126 anschliessbaren Teilnehmern unter Volllast sowie in gestörter Umgebung hinsichtlich der Einhaltung der Sicherheitsanforderungen und der funktionalen Eigenschaften und Systemperformance umfassend getestet worden.

Robuste Fehlererkennung

Die fehlererkennenden Massnahmen im Interbus-Safety-Protokoll wie laufende Nummer, Zeiterwartung oder 24-Bit-CRC greifen selbst im stark gestörten Produktionsumfeld sowie unabhängig von der Installationsgüte des Feldbussystems. Daher kann das Abschalten durch zusätzliche überwachende Komponenten bei Überschreiten einer bestimmten Fehlerdichte entfallen. Der Anwender profitiert von dieser Systemeigenschaft, da er keine ergänzenden, oftmals verschärften Installationsrichtlinien beachten muss, um die Verfügbarkeit seiner Anlage sicherzustellen. So lässt sich die Beschränkung auf bestimmte

Steffen Horn

Dipl.-Ing. Steffen Horn ist Fachleiter Firmware bei Phoenix Contact Electronics GmbH & Co. KG in D-Blomberg.

Topologien und Medien umgehen und der Planungsaufwand, der durch spezielle Verlegungsvorschriften entstehen kann, reduzieren.

Kurze Reaktionszeiten

Der Safety-Layer des sicheren Feldbussystems nutzt die hohe Performance und Deterministik des Standard-Interbus-Systems. Daher ist die typische Reaktionszeit vom Erkennen einer eingangsseitigen Abschaltung über die sichere Verarbeitung innerhalb der Sicherheitssteuerung bis zum Abschalten des entsprechenden Ausgangs etwa fünfmal so hoch wie die Zykluszeit des Standard-Interbus-Systems, die deterministisch ist und von der Buskonfiguration abhängt. In typischen Anlagen liegt die Zykluszeit des Standard-Interbus-Systems im Bereich von 2 bis 5 ms, so dass bei Interbus-Safety Reaktionszeiten zwischen 10 und 25 ms erreichbar sind. Dieser Wert liegt erheblich unter der Reaktionszeit elektromechanischer Komponenten, die sich aus der Summe der Relaiszeiten ergibt.

Garantierte Abschaltzeit

Interbus-Safety ist aufgrund der Systemarchitektur als einziges derzeit am Markt verfügbares sicheres Feldbussystem in der Lage,

die Reaktionszeit über die gesamte Sicherheitskette von der Eingangsklemme über die Sicherheitssteuerung bis zur Ausgangsklemme kanalbezogen zu überwachen und bei Überschreitung den entsprechenden Ausgang gezielt abzuschalten. Dazu stellt das InterbusSafety-System jedem Ausgang das Alter des Eingangssignals zur Verfügung. Ist es älter als es die Abschaltzeit erlaubt, wird der Ausgang in den sicheren Zustand gesetzt (Bild 2). Die zu überwachende Abschaltzeit wird mit nur einem einzigen Wert pro Ausgang parametriert und über die gesamte Sicherheitskette garantiert. Dies entlastet den Anwender während der Projektierungs- und Inbetriebnahmephase, da er auf eine Worst-case-Betrachtung einzelner Teilabschnitte der Sicherheitskette, die Einstellung von verschiedenen Überwachungs-Timern sowie die Prüfung während der Gesamt-Validierung verzichten kann, sofern dies überhaupt technisch möglich ist (Bild 3).

Integrierte Sicherheitssteuerung

Im Rahmen der Entwicklung des InterbusSafety-Systems wurde nicht nur ein Protokoll definiert und in so genannten Master- und Slave-Safety-Layern umgesetzt. Gleichzeitig ist eine zweikanalige Sicherheitssteuerung er- >

6 Bild 3: Parametrierung der garantierten Abschaltzeit pro Ausgangskanal.

Bild 4: Die Komponenten des Interbus-Safety-Systems sind von TÜV und BGIA zertifiziert worden.

Qualität für höchste Ansprüche DC-Motoren mit Spulenwicklung-Technologie System FAULHABER Robuste Konstruktion - einzigartige Dynamik auf kleinstem Raum Rastmomentfreie Laufeigenschaften mit höchster Präzision Lange Lebensdauer bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad Ideal für komplexe Antriebsaufgaben, bei denen Präzision und Zuverlässigkeit entscheidend sind Für alle Motoren bietet FAULHABER eine vielfältige Auswahl an abgestimmten Systemkomponenten wie Präzisionsgetriebe, Impulsgeber und Steuerungen.

MINIMOTOR SA

6980 Croglio · Switzerland Tel.: +41 (0)91 611 31 00 Fax: +41 (0)91 611 31 10 Email: info@minimotor.ch www.minimotor.ch

arbeitet sowie in den Signal- und Steuerfluss integriert worden (Bild 4). Die hohe Performance der Sicherheitssteuerung sowie ihre Synchronisation in Bezug auf die Interbus-Zyklen tragen entscheidend zur schnellen Reaktionszeit des Gesamtsystems bei und machen dessen Überwachung erst möglich. Folgende Eigenschaften wirken sich positiv auf die Performance aus: • Laufzeit der sicheren Funktionsbausteine von 4 bis 6 µs • klare Trennung der Sicherheits- von der Standardsteuerung, die eine gegenseitige Beeinflussung, auch bezüglich der Laufzeiten, ausschliesst • zweikanalige, parallele Abarbeitung des Sicherheitsprogramms • Synchronisation mit den Interbus-Zyklen, sodass kein Zeitverlust durch Abtastung entsteht • keine zusätzliche Belastung des Steuerungsprozessors durch Geräte- oder Kanaltreiber, da die zweikanaligen Kat. 4-Signale in den sicheren I/O-Geräten vorverarbeitet, abgesichert und diagnostiziert werden

Umfassende Diagnose

Die Sicherheitssteuerung und ihre zertifizierten sicheren Funktionsbausteine zeichnen sich durch eine integrierte automatische Funktionsbausteindiagnose aus. Die sichere Applikation leitet ihren Status automatisch an die Diagnose-Software Diag+ weiter, die dem Anlagenbediener die Betriebszustände sowie mögliche Fehler und Vorschläge für deren Beseitigung

im Klartext angezeigt, ohne dass zusätzlicher Programmieraufwand in der Standard-Steuerung oder Visualisierung notwendig ist.

Fazit

Die beteiligten Prüfinstitute TÜV-Rheinland und BGIA haben bescheinigt, dass das Interbus-Safety-System alle technisch umsetzbaren Sicherungsmechanismen erfüllt. Das sichere Feldbussystem wird einhellig als ein Meilenstein und damit als neuer Massstab im Bereich der sicheren Feldbustechnik bewertet. Als besondere Merkmale haben beide Institute dabei folgende Systemeigenschaften hervorgehoben: • parametrierbare Abschaltzeit • Ein-Bit-Übertragung • automatische Diagnose mit Anwenderführung • hohe Qualität der Datenabsicherung Erste Applikationen belegen, dass durch den Einsatz des Interbus-Safety-Systems kürzere Inbetriebnahmezeiten und damit eine höhere Produktivität erreicht wird. (Wä)

Phoenix Contact AG

Zürcherstrasse 22 8317 Tagelswangen Tel. 052 354 55 55 Fax 052 354 56 99 infoswiss@phoenixcontact.com www.phoenixcontact.ch

Automenschion > Communication

Effiziente Automatisierungslösungen

Profinet − der innovative Industrial-Ethernet-Standard Feldbusse sind aus der Automatisierung nicht mehr wegzudenken. Mit Beginn der 90er Jahre begannen sie das Bild zu prägen. Vor allem Profibus hat sich als Marktführer durchgesetzt. Neue Ethernet-basierte Feldbusse, wie zum Beispiel Profinet, drängen in den Markt. Welche Vorteile bringt dies dem Anwender? Welche neuen Möglichkeiten bieten sich ihm? Wird der getätigte Invest und das gesammelte Profibus-Know-how geschützt? Von Luca Piller

Die Automatisierung wurde in den 90er Jahren durch Einführung der Feldbussysteme revolutioniert. Der grundsätzliche Ansatz dabei war, Ein-/Ausgangssignale dezentral über ein Bussystem einzusammeln und parallele Verkabelung einzusparen. Zug um Zug entwickelten sich diese Systeme in ihrer Funktionalität weiter. Genannt seien hier die Steuerung von Antrieben über den Feldbus, die Anbindung von Geräten in explosionsgefährdeten Bereichen oder auch die Integration sicherheitsgerichteter Kommunikation. Die herstellerübergreifende Unterstützung dieser Feldbusse unterstreicht ihre Relevanz für die Automatisierungstechnik. Profibus, der Weltmarktführer, wird von mehr als 1200 Firmen im internationalen Dachverband Profibus International (PI) getragen und Ende 2005 waren mehr als 15 Millionen Knoten im Feld installiert. Im Hinblick auf diese Fakten zeigt sich, dass mit Profibus eine ausgereifte, etablierte Technologie mit optimierter Leistung zur Verfügung steht. Genau daran müssen sich neue Ethernetbasierte Feldbussysteme messen. Die grundsätzlichen Vorteile von Ethernet liegen auf der Hand: • Horizontale und vertikale Integration durch Nutzung eines Busses von der Feldbis in die Managementebene • Integration von drahtloser Kommunikation mit Wireless LAN • Nutzung von Web-Diensten zur einfachen und übergreifenden Diagnose und Wartung von Geräten • Nutzung von innovativen und standardisierten Mechanismen aus dem Bürobereich, wie «Voice over IP» oder Netzwerkmanagement mit SNMP

rente Einbindung der installierten Feldbusbasis einen Investitionsschutz für Millionen von Anwendern weltweit.

Profinet – der offene Industrial-Ethernet-Standard

Profinet erfüllt alle Anforderungen bezüglich des Einsatzes von Ethernet in allen Ebenen und Anwendungen in der Automatisierung: industriegerechte Installations- und Netzwerktechnik, Echtzeitfähigkeit von RealTime (RT) bis Isochronous Real-Time (IRT), Einbindung dezentraler Feldgeräte, taktsynchrone Motion-Control-Anwendungen, einfache Netzwerkadministration und -diagnose mit IT-Diensten, Security für den Schutz vor unbefugtem Zugriff und Datenmanipulation, effizientes, herstellerübergreifendes Engineering für verteilte Automatisierungsstrukturen und sicherheitsgerichtete Kommunikation über das bewährte Profisafe-Profil. Durch diese umfassende Architektur stellt Profinet eine Lösung für alle Anwendungen und Branchen in der Fabrik- und Prozessautomatisierung dar, wobei durchgängige Kommunikation von der Unternehmensleitebene bis zur Feldebene gewährleistet wird (Bild 1).

Feldgeräte am Industrial Ethernet

Ein Schwerpunkt bei der Anbindung der Feldgeräte an Industrial Ethernet ist, das einfache und bewährte Engineering von Profibus auf Profinet überzuleiten. Aus Sicht der Programmierung mit «Simatic Step 7» besteht kein

Deshalb erwartet der Anwender, dass ihm diese Möglichkeiten bei den neuen Ethernetbasierten Feldbussystemen zur Verfügung stehen.

Profinet – neuer Wein in neuen Schläuchen

Mit Profinet hat der Dachverband PI einen umfassenden Standard definiert, der als konsequente Erfahrungsübertragung mit dem Profibus auf das Industrial Ethernet gesehen werden kann. Das Interesse lag vor allem darin, die Vorteile der robusten Feldbusse ebenso zu nutzen wie die standardisierten IT-Funktionalitäten von Ethernet. Der Anwender erwartet, dass er auch auf die ausgereiften Anwenderprofile, Engineering-Tools und Konfigurationsmöglichkeiten von z. B. Profibus aufsetzen kann. Die Lösung dieses scheinbaren Konflikts wurde bei Profinet gross geschrieben. Eine perfekte Mischung aus Erfahrung, Bewährtem und Innovation. Weiterhin ermöglicht Profinet durch die transpa-

Luca Piller

ist Promotor Simatic Net bei Siemens Schweiz AG in Zürich.

Bild 1: Profinet – umfassend für alle Applikationen in der Automatisierung.

Unterschied, ob über Profibus oder Profinet auf ein E/A-Gerät zugegriffen wird. So können die Anwender auf Basis des mit Profibus gesammelten Know-hows Feldgeräte am Industrial Ethernet sehr einfach konfigurieren. Durch die Beibehaltung des Gerätemodells stehen die gleichen Diagnose-Informationen auch bei Profinet zur Verfügung. Neben der Gerätediagnose können auch modul- und kanalspezifische Daten von den Geräten ausgelesen werden, sodass eine einfache und schnelle Fehlerlokalisierung möglich ist. Weiterhin unterstützt Profinet konsequent neben Stern-, Baum- und Ringstrukturen auch die von den etablierten Feldbussen geprägte

Bild 2: Kosteneinsparung durch Switch-Integration in Geräte.

richtete Kommunikation. Grundsätzlich Busunabhängig kann das Profisafe-Profil sowohl unter Profibus als auch unter Profinet genutzt werden. Als erster Hersteller weltweit bietet Siemens Automation and Drives schon jetzt sicherheitsgerichtete Steuerungen, dezentrale Feldgeräte (auch in Schutzart IP65/67) und Kommunikationsprozessoren für den Einsatz unter Profibus und Profinet an. Des Weiteren eröffnen sich mit Profinet völlig neuartige Automatisierungslösungen, da auch Neue Applikationen die sicherheitsgerichtete Kommunikation mit mit Industrial Wireless LAN den Industrial-Wireless-LAN-KomponenEine Quelle für grosse Produktivitätsfort- ten «Scalance W» betrieben werden kann. schritte ist die Integration von drahtloser Da- Damit erübrigen sich für die Übertragung tenübertragung in die Automatisierung. Die- fehlersicherer Signale – unter anderem Notse ersetzt oft verschleissbehaftete Techniken Aus – aufwändige und verschleissbehaftete wie Schleifleiter und ermöglicht den Einsatz Konstruktionen mit Schleifkontakten. Somit fahrerloser Transportsysteme, Einschienen- bietet Profinet die Übertragung von StanHängebahnen oder die Verwendung persona- dard- und sicherheitsgerichteten Daten über eine Leitung oder auch kabellos mit Industrilisierter Bedien- bzw. Wartungsgeräte. Um für unterschiedliche Anforderungen al Wireless LAN. die jeweils richtige Lösung zu finden, ist ein vernünftig abgestuftes Produktspektrum mit Lust auf mehr Access Points, Client-Modulen und Zubehör Profinet greift die mit Profibus gesammelten (wie Antennen) nötig. Weiterhin müssen die Erfahrungen auf und bietet basierend auf der Produkte natürlich die erhöhten Anforde- Ethernet-Technologie neue Möglichkeiten rungen in der Industrie erfüllen, wie beispiels- in der Automatisierung. Dies wird zusätzlich weise robuster Aufbau, erweiterte Schutzart, durch die innovativen Motion-Control-Proredundante, verlässliche Datenkommunika- dukte von Siemens Automation and Drives tion und die Integration von Security-Funkti- unterstrichen, die basierend auf Profinet mit onalitäten. Aufgrund der verlässlichen Kom- Isochronous Real-Time (IRT) Quantenmunikation mit Industrial Wireless LAN sprünge für Motion-Control-Applikationen zeichnet sie sich durch höchste Verfügbarkeit ermöglichen. (Wä) aus. Linienstruktur. Durch die Integration von Switch-Funktionalität in die Geräte, wie zum Beispiel bei den dezentralen Feldgeräten «Simatic ET 200S» oder «ET 200pro», kann der Anwender wie gewohnt Linienstrukturen bilden, die sich direkt an der Maschinen- bzw. Anlagenstruktur orientieren. Dies führt zu Einsparungen beim Verkabelungsaufwand und spart Komponenten wie externe Switches ein (Bild 2).

Profinet – aber sicher!

Das bewährte Profisafe-Anwenderprofil für sicherheitsgerichtete Kommunikation ist mittlerweile in der PNO (Profibus Nutzerorganisation) auch für Profinet ertüchtigt. Damit ist Profinet der erste offene Ethernet-Standard mit verabschiedetem Profil für sicherheitsge-

Siemens Schweiz AG

Automation and Drives Freilagerstrasse 40 8047 Zürich Tel. 0848 822 844 Fax 0848 822 855 automation.ch@siemens.com www.siemens.ch/automation

Automenschion

R E F E R A T E K O M PA K T Prozessoptimierung durch Instrumentierungstechnologien − Neue Normen in der Fertigungsindustrie und probabilistische Betrachtung der Sicherheitsfunktion Rolf Panzke, Industrie Marketing, Siemens AG, Karlsruhe Die Messsicherheit und Auswahl von Sensoren und somit die Prozessoptimierung ist abhängig vom ApplikationsKnow-how, von der Kompetenz in der Auswahl und Planung der optimalen Messgrössen sowie Produkte/Lösungen. Massgeblich sind die Anforderungen der unterschiedlichen Industrien zu erkennen, wobei eine detaillierte Segmentierung der Industrien hinsichtlich Lösungen bis zum Produkt und Support durchgeführt wurde. Mittels TechnologieSelektionstools werden die Anforderungen an physikalische Messgrössen wie Druck, Durchfluss und Füllstand ausgewertet sowie die optimale Technologie hinsichtlich Messsicherheit und Preis-Leistungs-Verhältnis definiert. Über Applikationsdatenbanken werden die Erfahrungen ausgewählter Technologien wie Radar, Massedurchfluss und Differenzdruck spezifizierten Produkten zugeordnet sowie Messsicherheit und Funktionalität in Abhängigkeit von Applikations- und Prozessrisiken transparent dargestellt.

Maximale Funktion in minimaler Baubreite Die neuen kompakten Sicherheitsschaltgeräte PNOZsigma von Pilz sind das Ergebnis langjähriger Erfahrung gepaart mit moderner Sicherheitstechnik. Bei PNOZsigma handelt es sich um eine komplette Serie neuer Sicherheitsschaltgeräte. Sie deckt das gesamte Spektrum der Sicherheitsfunktionen wie Not-Aus, Schutztürüberwachung oder Zweihand-Bedienung ab und ist somit für alle Applikationen

geeignet. Die reduzierten Baubreiten sind äusserlich das auffallendste Merkmal des neuen PNOZsigma. Die Gehäuse sind bei gleicher Funktionalität um bis zu 50 % schmaler. Die geringste Baubreite beträgt nur 12,5 mm. Für jede Sicherheitsfunktion wird ein PNOZsigma eingesetzt. Über Schalter lassen sich Start- und Betriebsart sowie Zeitfunktionen einstellen, was die flexible Verwendung des Gerätes ermög-

Anwendung der GSM-Technik in der Signalsäule Ralf Gagstatter, Dipl.- Ing. (FH) /Dipl. Exportwirt (EA), Werma Signaltechnik GmbH + Co. KG Die Stillstandzeiten von Maschinen und die damit verbundenen Produktionsausfälle kosten die Betriebe jährlich viel Zeit, Geld und Nerven. Um diesen Folgen zu entgehen, wurde ein GSM-Funkelement für Signalsäulen entwickelt, welches sehr einfach und ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand auf bestehende Signalsäulen montiert werden kann. Mit dieser Lösung können Maschinenzustände über den Sicht- und Hörbereich hinaus auf ein Handy übertragen werden.

Pilz Industrieelektronik GmbH Gewerbepark Hintermättli 5506 Mägenwil Tel. 062 889 79 30 Fax 062 889 79 40 pilz@pilz.ch www.pilz.ch

Software als Brückenschlag verteilter Systeme

Kompakte modulare Kleinsteuerung

Christian Moser, stv. Geschäftsführer und Vertriebsleiter, National Instruments Switzerland Moderne Anlagen verlangen die Kombination unterschiedlichster Fachbereiche. Je nach Aufgabe kommen verschiedene Systeme zur Anwendung. Daraus resultiert, dass verschiedene Fachkräfte hinzugezogen werden müssen. Bei Personen unterschiedlicher Herkunft bedeutet dies unterschiedliche Kommunikation, was oft zu Missverständnissen führt. National Instruments ist seit Jahren bestrebt, den verschiedenen Spezialisten eine einheitliche SoftwarePlattform zur Verfügung zu stellen, welche die Kombination unterschiedlichster Aufgaben ermöglicht. Nun stellt sich die Frage, wie sich die zwingend variierende Hardware − seien es SPSen, Motorensteuerungen, Bildverarbeitung oder Messtechnik − einheitlich programmieren lässt, ohne jedes Mal eine andere Software zu benutzen. Moderne SoftwarePlattformen schaffen den Spagat zwischen hardwarenaher Echtzeitprogrammierung eines PAC-Systems (Programmable Automation Controller) mit der gleichen Umgebung, in welcher auch die Anlagenvisualisierung (HMI/SCADA) sowie messtechnische Aufgaben gelöst werden. Im Vortrag wurde speziell auf die Thematik der Kommunikation unter den verschiedenen Knoten und deren Programmierung eingegangen.

Die modulare Kleinsteuerung «XCx-micro» von Schleicher basiert auf 22,5 mm schmalen Einheiten. Auf einer I/O-Baugruppe dieser Breite finden bis zu vierzehn 24-V-Einleiteranschlüsse Platz. Mit der sehr hohen Dichte an Steckblockklemmen eignen sich die neuen Systeme hervorragend für kompakt aufgebaute Maschinentypen mittlerer Komplexität. Ihre hohe Geschwindigkeit und ihr sehr grosser Speicher weisen die

CIP – das universelle Kommunikationssystem zur Fabrikautomatisierung Viktor Schiffer, Engineering Manager, Rockwell Automation AG CIP (Common Industrial Protocol) ist nicht nur einfach ein Feldbus, wie man ihn in vielen anderen Ausprägungen kennt. CIP ist ein Kommunikationssystem, welches in seiner Art einzigartig ist, da es seine Kommunikationsprinzipien auf mehrere unterlagerte Transportmechanismen abbildet. Damit ist ein System geschaffen, welches durch nahtlose Integration und nicht durch Grenzen zwischen den Systemen geprägt ist. Der Vortrag ging auf die Grundlagen von CIP (Nachrichtenstruktur, Objekte, Profile, Echtzeitanwendungen, Safety) ein und zeigte die derzeit existierenden Ausprägungen von CIP: CompoNet, DeviceNet, ControlNet, EtherNet/IP.

licht. Mit nur einer Gerätevariante lassen sich unterschiedliche Sicherheitsfunktionen überwachen. Die Sicherheitsschaltgeräte zeichnen sich zudem durch einen homogenen Funktionsaufbau aus. Bedienelemente sowie Klemmenbezeichnung und -positionierung sind bei jedem Gerät einheitlich. Das erlaubt eine schnelle Zuordnung. Steckbare Klemmen und eine neue Federkraftklemmen-Technik gewährleisten eine schnelle Installation. Innovative Kontakterweiterungen über Steckbrücken reduzieren den Verdrahtungsaufwand um bis zu 20 Prozent. Für eine hohe Anlagenverfügbarkeit sorgen ein hohes Schaltvermögen bis 10 A und eine schnelle Diagnose. Dafür ist jedes PNOZsigma mit sechs aussagekräftigen LED-Anzeigen ausgestattet, die einheitlich in jedem Gerät Schalt- und Fehlerzustände anzeigen. Das Gerät entspricht den neuesten Normen und lässt sich mit abgestimmten Sicherheitskomponenten zu einer abgenommenen Komplettlösung ergänzen. Zur Verfügung stehen: Not-Aus-Taster PIT sowie Sicherheitsschalter und Lichtvorhänge/-gitter Psen. (Wä)

SPS als vollwertiges Mitglied der schnellen, flexiblen XCxFamilie aus. Die Kleinsteuerung kann nach IEC 61131-3 in allen fünf Sprachtypen des Standards projektiert werden und ist voll multitaskingfähig. Mit der zugehörigen Projektierungssoftware Multiprog lassen sich zusätzlich auch an die Steuerung angeschlossene I/O-Module automatisch konfigurieren. Das CPUHauptmodul verfügt über ein CANbus-Interface (CANopen)

sowie zwei RS-232-Schnittstellen. Das I/O-Sortiment für die XCx-micro umfasst sowohl reine digitale Einoder Ausgangsbaugruppen als auch Varianten mit sechs Eingängen und acht kombinierten I/O-Kanälen. Für Strom- und Spannungs-I/ O-Signale aller Art stehen ausserdem Analogkanal-Module zur Verfügung, die 12-BitAuflösung erreichen. Sie gewährleisten hohe Dynamik: So bietet etwa das Ausgangs-

modul 0,5 ms Wandlungszeit bei zwei Kanälen. Schliesslich ist auch die Nutzung von Thermo-, Relais-, Zähler- und Achsmodulen aus dem RioProgramm per Adapter kein Problem. (Wä)

Omni Ray AG

Im Schörli 5 8600 Dübendorf Tel. 044 802 28 80 Fax 044 802 28 28 info@omniray.ch www.omniray.ch

9 Strategische Allianz im Bereich Automatisierung

Primelco Visual Data AG hat mit dem deutschen Hersteller Berghof Automationstechnik GmbH und dem Softwarehaus BBV Software Services AG in Luzern eine strategische Allianz geschlossen. Primelco kann damit das Hardwareangebot im Bereich Automatisierung mit innovativen Produkten markant verstärken. Für die Realisierung von komplexen kundenspezifischen Lösungen steht zusätzlich das Know-how der Ingenieure von BBV Software Services AG zur Verfügung. Zusammen mit den bestehenden Vertretungen sowie der eigenen Produktions-

und Engineering-Abteilung steht dem Kunden ein umfassendes Angebot in den Bereichen Automatisierung, Visualisierung und Sicherheitstechnik zur Verfügung. Erreichen Sie Ihre individuelle Lösung mit folgenden Allianzpartnern: BBV Software Services AG bietet alle Dienstleistungen für erfolgreiche und kundenorientierte Softwaresysteme und Softwarelösungen für Industrie, Medizin, Telekommunikation, Finanzinstitute und Versicherungen. Berghof Automationstechnik GmbH sind die Spezialisten für Automatisierung innerhalb der Zundel

Antreiben, Steuern, Bewegen – in Ihrer Welt sind wir zu Hause.

Holding. «Das Display ist die Steuerung» (Programmierung mit CoDeSys): Konzept und Qualität aus Deutschland, um Automatisierungsprojekte markant zu beschleunigen und zu vereinfachen. Primelco Visual Data AG ist ein führendes, technisch orientiertes Unternehmen in den Bereichen Visualisierungssysteme, Industrie-Komponenten und Sicherheitstechnik mit eigener Entwicklungs- und Produktionsstätte. Langzeitschutz der Investitionen ist bei Primelco ein wichtiger Grundsatz der Kundenorientierung. (Wä)

Primelco Visual Data AG Neuhofstrasse 25 6340 Baar Tel. 041 767 01 70 Fax 041 767 01 79 visual@primelco.ch www.primelco.ch

Büro Lausanne:

Chemin de Chantemerle 14 1010 Lausanne Tel. 021 651 60 50 Fax 021 651 60 51

L-force Servo Drives 9400. Sie stellen die Aufgabe – wir haben die Lösung. Für Ihre Maschinen und Anlagen bieten wir Ihnen ein breites Spektrum an zeitgemässen Produkten, vorbereiteten Lösungen, kompletten Systemen und umfassenden Dienstleistungen. Alles passt

Matlab/Simulink − Produktpartnerschaft mit Mathworks Mit der vollständigen Integration der Matlab/ Simulink-Umgebung in das M1-Automatisierungssystem mit dem M1-Target geht Bachmann Electronic noch einen Schritt weiter und wird Mitglied im «The MathWorks Connections Program». Als zertifizierter «Product Partner» wird das Unternehmen bereits lange vor der Markteinführung in neue Entwicklungen von Matlab/Simulink eingebunden. Damit können Weiterentwicklungen am Bachmann-System in kürzester Zeit den neuen Funktionalitäten des international

führenden Simulations- und Analysewerkzeugs von MathWorks folgen. Die enge Einbindung im Partnerprogramm umfasst auch einen umfangreichen technischen Support, mit welchem eine maximale Systemstabilität, Funktionalität und Produktivität der «Gesamtumgebung M1-MATLAB/Simulink» garantiert werden kann. Die Bachmann electronic GmbH entwickelt, produziert und vertreibt innovative Steuerungssysteme für anspruchsvolle Automatisierungslösungen. Die Hochleistungssteuerung M1

zusammen. Sie erhalten von uns genau das, was

wird weltweit in vielfältigen Applikationen der Produktionstechnik, dem Serien- und Sondermaschinenbau sowie der Energietechnik und der Umwelttechnik eingesetzt. Sie ist in Anwenderfreundlichkeit, Funktionalität und Zuverlässigkeit führend. (Wä)

Bachmann electronic GmbH

Kreuzäckerweg 33 A-6800 Feldkirch Tel. +43 (0)55 22 34 97-0 Fax +43 (0) 55 22 34 97-188 info@bachmann.info www.bachmann.info

Sie brauchen – nicht mehr und nicht weniger. Überzeugen Sie sich. www.L-force.de

10 Automenschion Neue Netz- und Stromversorgungsanalysatoren Der neue dreiphasige Netz- und Stromversorgungsanalysator 435 von Fluke misst Spannungen mit einer Abweichung von max. 0,1% und erfüllt vollständig die Anforderungen der Norm EN 61000-4-30, Klasse A. Ausserdem wurde die Speicherkapazität verdoppelt und das Gerät um eine vom Benutzer konfigurierbare Protokollierfunktion erweitert, mit der der Fluke 435 problemlos auf alle Prüfbedingungen eingestellt werden kann. Im Speicher können in benutzerdefinierten Intervallen Messungen für bis zu 100 Parameter für alle vier Phasen, d. h. insgesamt 400 Parameter, abgelegt werden. Die protokollierten Daten lassen sich mit der neuen Fluke Power-Log-Software, die mit dem Gerät geliefert wird, einfach anzeigen und zur Erstellung von Berichten verwenden. Fluke 435 verfügt zusätzlich über eine Funktion zum Erfassen von Rundsteuersignalen, mit der Interferenzen von welligen Steuersignalen bei bestimmten Frequenzen gemessen werden können. Im Lieferumfang sind vier flexible 3000-A-Wechselstromzangen enthalten, die für

CAT IV 600 V spezifiziert sind und über das Hauptgerät mit Strom versorgt werden, weshalb keine Batterien erforderlich sind. Die Analysatoren der Serie 430 entsprechen den neuen EN- und IEC-Normen für Flicker, Oberschwingungen und Netz- und Spannungsqualität und sind somit hervorragend für die Fehlersuche in ein- und dreiphasigen Stromversorgungssystemen geeignet. Der Benutzer kann Trends mit Hilfe der Cursor und der Zoomwerkzeuge in Echtzeit analysieren, während die Aufzeichnung im Hintergrund fortgesetzt wird. Die Serie 430 verfügt nun auch über erweiterte Messbetriebsarten für unterschiedliche Verkabelungen, verbesserte Auflösung bei der Frequenz von 0,001 Hz und unterstützt mit dem optionalen GPS430-Modul die GPS-Zeitsynchronisierung gemäss der Norm EN 6100004-30. Die verbesserten Analysatoren der Serie 430 verfügen ausserdem über eine verbesserte Phasenwinkelauflösung von 0,1° in Bezug zur L1/A-Spannung sowie über einen Drehfeld-Richtungsanzeiger, mit dem der Benutzer fehlerfreie Verbindungen bestimmen kann, da die Richtung des Drehfelds deutlich angezeigt wird. Die Netzund Stromversorgungsanalysatoren Fluke 434 und Fluke 435 erfüllen die höchsten Sicherheitsspezifikationen CAT IV 600 V und CAT III 1000 V gemäss der Norm EN 61010. (Wä)

Fluke Switzerland GmbH Grindelstrasse 5 8304 Wallisellen Tel. 044 580 75 00 Fax 044 580 75 01 info@ch.ﬂuke.nl www.ﬂuke.ch

High-Performance-Antriebssystem «Servo One» ist ein neues Antriebssystem für Einachsund vor allem für hochdynamische Mehrachsanwendungen. Regel-Algorithmen mit umfangreichen Kompensationsfunktionen ermöglichen eine hohe Dynamik beim Positionieren von Servomotoren, Torque-Motoren und Linearmotoren und gewährleisten ausserdem einen ausgezeichneten Drehzahl-Rundlauf mit geringen Regel-Schwingungen. Modernste Kommunikationsmöglichkeiten gehören zur Basis des «Servo One»

(EtherCAT, Sercos, CANopen, Profibus). Grafische Funktionsbausteine nach IEC61131-3 für Motion-Control-Funktionen wie Kurvenscheibe, Synchronisation und Positionieren machen es dem Anwender leicht, auch komplexe Anwendungen wie fliegende Säge, fliegendes Messer, Wickler oder Kurvenscheibe schnell zu realisieren. Zentrale Einspeiseeinheiten im DCVerbund mit den einzelnen Achsmodulen prädestinieren den «Servo One» für Mehrachs-

anwendungen. Netzmodule sind auch mit Netzrückspeisung verfügbar. Zahlreiche Sicherheitsfunktionen gemäss IEC61508 sind im «Servo One» integriert (sicherer Halt, sicher begrenzte Geschwindigkeit, sicheres Stillsetzen etc.).

Neuer Katalog «Messund Prüfgeräte für Proﬁs» Auf 28 Seiten präsentiert die Elbro AG in ihrem neuen Katalog das um einige interessante Modelle erweiterte Angebot an Mess- und Prüfgeräten und profiliert sich mit ihrem umfassenden Programm als kompetenter Partner, wenn es ums Messen geht. Modernste Technologie, kompakte Bauweise, viele Zusatzfunktionen und eine hohe Zuverlässigkeit zeichnen die neuen Modelle von Stromzangen aus. Die neuen TRMS AC/DC-Zangen-Multimeter sind dank dem grossen, gut lesbaren LCD-Display mit Hintergrundbeleuchtung sowie den vielen Messfunktionen das ideale Werkzeug

für den täglichen Einsatz. Für Messungen auf engstem Raum gibt es ein neues Mini-ZangenMultimeter. Für grosse Ströme bietet sich das 2000 A-TRMS AC/DC-Zangen-Multimeter mit CAT III 1000 V an. Neu im Angebot ist auch ein TRMS AC/DC-Universaltester mit einer gabelförmigen Öffnung von 15 mm zur Strommessung sowie ein TRMS AC-LeckstromZangen-Multimeter. Mit den neuen DigitalMultimeter-Modellen wird die Geschichte über die Benutzerfreundlichkeit neu geschrieben. Und dies zu einem Preis, der selbst Profis ins Staunen versetzt. Dank der ergonomischen Form sowie

Elbro AG

Gewerbestrasse 4 8162 Steinmaur Tel. 044 854 73 00 Fax 044 854 73 01 info@elbro.com www.elbro.com

Systemlösung jetzt auch für die Antriebsautomatisierung

(Wä)

Lust-Tec GmbH

Technoparkstrasse 1 8005 Zürich Tel. 044 440 66 60 Fax. 044 440 66 61 info@lust-tec.ch www.lust-tec.ch

dem Drehschalter lassen sich die neuen Digital-Multimeter mit einer Hand bedienen. Zu den weiteren Features zählen die hohe Sicherheit, die genaue 6000 Digits-LCD-Anzeige, die vielen Messfunktionen sowie der integrierte berührungslose Spannungsprüfer. Ideal für jeden Elektriker ist der spannungsfeste Durchgangsprüfer «Testfix Plus» mit heller LED-Taschenlampe und neuen Funktionen wie berührungsloser Spannungsprüfung und eingebautem Stromwarner. Die neuen Infrarot-Temperaturmessgeräte mit Pistolengriff eignen sich besonders zur Messung an rotierenden, heissen, schwer zugänglichen oder spannungsführenden Teilen. Zu den weiteren Neuheiten zählen ein kombiniertes Infrarot- und Sonden-Temperaturmessgerät sowie ein Temperatur- und Feuchtigkeitsmessgerät mit Taupunktmessung im Taschenformat. (Wä)

«IndraMotion for Handling» umfasst in Hardund Software fein skalierbare Systemlösungen für Handhabung, Montage, Logistik, Palettiersysteme, Pick-and-Place, Bearbeitungs- und Sondermaschinen. Rexroth präsentiert erstmals eine antriebsintegrierte Steuerungsvariante. Die Steuerung im Masterantrieb koordiniert zeitoptimierte Bewegungen für kartesische Kinematiken mit bis zu sechs Achsen. Die einschaltfertige Systemlösung senkt den Aufwand für Engineering- und Inbetriebnahmeaufwand deutlich. «IndraMotion for Handling» beinhaltet fertige Bedienoberflächen für mobile Panels und Einbaugeräte. Hier programmiert der Anwender die Maschinenzyklen und teacht oder definiert die Raumpunkte. Die Steuerung kann bis zu sechs Achsen im Verbund Punktzu-Punkt verfahren und durch die Erzeugung verschleifender Bewegungen die Produktivität weiter erhöhen. Inkrementelles Joggen, Starten aus beliebiger Programmposition, Geschwindigkeitsoverride und Einzelsatz sowie ein integriertes Diagnosesystem ergänzen den Funktionsumfang. Die Platz sparende «IndraMotion MTXcompact» für komplexere Montage- und Handlingaufgaben regelt bis zu acht NC-Achsen in zwei NC-Kanälen. Sie verarbeitet bis zu 200 NC-Blöcke/sec und kommuniziert über Ethernet

oder gängige Feldbusse. Die Steuerung verfügt über 16 schnelle Ein-/Ausgänge und kann über das standardisierte Rexroth-Inline-System zahlreiche weitere Ein-/Ausgänge einbinden. Alle notwendigen Eingaben für die Programmierung, Parametrierung oder die Diagnose können entweder über die übergeordnete Steuerung, per Laptop oder über PC-basierte Bediengeräte erfolgen. In allen Steuerungen setzt Rexroth auf die offene Ablaufsteuerung «IndraLogic» nach IEC 61131-3. Die gemeinsamen Elemente gewährleisten die Wiederverwendbarkeit von erstellten Programmbausteinen auch in unterschiedlichen Automatisierungsstufen. Zur einfachen Inbetriebnahme steht die modular aufgebaute Engineeringsuite «IndraWorks» bereit. Sie basiert auf der modernen Net-Technologie und bindet auch 3rd-Party-Software-Module problemlos ein. Eine neue «IndraDrive»-Baureihe modularer Wechselrichter bis 7,5 kW setzt neue Massstäbe in der Leistungsdichte. Die gemeinsame Leistungsversorgung reduziert den Platzbedarf im Schaltschrank erheblich. Mit dem sicheren Brems- und Haltesystem zur Absturzsicherung von Vertikalachsen baut Rexroth seinen Vorsprung in der Sicherheitstechnik aus. Die neue, im Antrieb integrierte, Sicherheitsfunktion ermöglicht das Ansteuern der verzahnten Haltebremse in jeder Position. Bei Versagen der Reibflächenbremse im Motor rastet die verzahnte Haltebremse beim Absacken der Achse in die nächstmögliche Stellung ein. (Wä)

Bosch Rexroth Schweiz AG Hemrietstrasse 2 8863 Buttikon Tel. 055 464 6111 Fax 055 464 62 22 info@boschrexroth.ch www.boschrexroth.ch

Automenschion 11 Software «L-force Engineer» vereinfacht die Inbetriebnahme

Steckverbinder für durchgängige Energieverteilung bis ins Feld

Eine Engineering-Software muss echten Nutzen bringen, nämlich Kosteneinsparungen bei Inbetriebnahme oder Schulungsaufwand. Mit der selbsterklärenden grafischen Benutzeroberfläche setzt der «L-force Engineer» ein Zeichen. Sie ist so gestaltet, dass sich Antriebsregler auch ohne Expertenwissen in Betrieb nehmen lassen. Die Regler müssen nicht erst aufwändig programmiert werden. Die Software ist so praxisorientiert aufgebaut, dass sich Anwender ihre ganz persönliche Sicht auf den Maschinenaufbau selbst zusammenstellen können. Ein Projektbaum macht die Navigation einfach und schnell. Statt umständlich mit endlosen Parametersätzen zu arbeiten, führt die ausgeklügelte grafische Oberfläche zu erheblichen Vereinfachungen. In Kombination mit den neuen «L-force Servo Drives 9400» lassen sich mit dem Verschaltungseditor die Kommunikation sowie die dezentralen I/O-Systeme bequem grafisch konfigurieren. Das Engineering wird schneller und führt damit zu Kosteneinsparungen. (Wä)

Duplicon ist ein stapelbares Steckverbinder-System von Phoenix Contact in Schutzart IP 67 für die Energieverteilung in modularen und dezentral aufgebauten Maschinen und Anlagen. Das System bietet Anschluss für Leitungen mit 6 x 4mm² + PE/690 V/25 A für Power und 24 V oder ASi Bus. Als direkter Geräteanschluss lassen sich die ankommende und weiterführende Energieleitung getrennt stecken, jedoch im Servicefall gemeinsam unterbrechungungsfrei vom Verbraucher trennen. Auf der Geräteseite verfügt der ST-Steckverbinder wahlweise über einen Schraubanschluss, Steckanschluss oder über einen direkten Leiterplattenanschluss in 90°- und 180°-Ausführung. Die Durchgängigkeit von der Tragschiene im Schaltschrank über den dezentralen Energieverteiler bis zum Geräteanschluss im Feld zeichnet den Steckverbinder aus. Durch den abnehmbaren Deckel ist eine Prüfung während des Betriebes einfach möglich. Die quadratische Bauform erlaubt flexible Kabelabgänge in 90°Schritten. Die robuste Gehäuse-Ausführung in Alu-Druckguss und die vibrationssicheren Edelstahlbügel ermöglichen es, den Energieverteiler auch unter harten Einsatzbedingungen zu installieren. (Wä)

Lenze Bachofen AG

Phoenix Contact AG

Ackerstrasse 45 8610 Uster Tel. 043 399 14 14 Fax 043 399 14 24 info@lenze-bachofen.ch www.lenze-bachofen.ch

Kompakter Not-Aus-Taster Zeit, Bauraum und hohe Sicherheitskategorie sind heute wichtige Faktoren für viele Maschinen. Deshalb hat Jokab Safety den kleinen aber starken Not-Aus-Taster «Smile» entwickelt. Die Baugrösse und die mittigen Löcher für die Befestigung machen den Einbau leicht, vor allem an Aluminiumprofilen, die man heutzutage häufig an Maschinen und Anlagen und zur SchutzEinzäunung einsetzt. «Smile» hat eine oder zwei M12-Steckverbindungen für den schnellen Einbau. Die Ausgänge sind zwei doppelte Öffnerkontakte. Wenn an Tina angeschlossen, ermöglicht dies den Anschluss mehrerer Not-Aus-Taster an eine dynamische Sicherheitsschaltung nach Kategorie 4. Der Taster verfügt auch über eine LED-Anzeige: Grün für «Okay» und Rot für «Abschaltung». (Wä)

Mattle Industrieprodukte AG In der Mühle 5 8340 Hinwil Tel. 044 938 13 33 Fax 044 938 13 34 info@mattle-ag.ch www.mattle-ag.ch

Zürcherstrasse 22 8317 Tagelswangen Tel. 052 354 55 55 Fax 052 354 56 99 infoswiss@phoenixcontact.com www.phoenixcontact.ch

Bildungszentrum für Technologie und Management

www.sfb.ch

Fachkurse – Elektrotechnik/Elektronik – Elektrische Steuerungstechnik – Sensorik/Bildverarbeitung Neu

Frei programmierbarer Temperaturwandler Der Interface-Spezialist Lütze stellt den frei programmierbaren Temperaturwandler 750890 zur universellen Anbindung von Temperaturfühlern und Thermoelementen vor. Der Eingangskreis des neuen Temperaturwandlers kann flexibel für den Anschluss von unterschiedlichsten Sensorsignalen eingesetzt werden. Um eine hohe funktionale Sicherheit zu erzielen, gibt es die Möglichkeit, Thermoelemente auch redundant anschliessen zu können. Eine galvanisch sichere Trennung wird mit 2,5 kV bestens erfüllt. Mit dem Temperaturwandler 750890 lassen sich Temperaturmessungen im Bereich von - 200 bis 2‘400° C bei einer hohen Genauigkeit durchführen, z. B. für Anwendungen in der Klima- oder Verfahrenstechnik. Die Eingangsund die Ausgangsseite werden zusätzlich durch einen Überspannungsschutz gesichert. Zu den Vorteilen des neuen Temperaturwandlers gehört sicherlich die sehr kompakte Baubreite mit nur 6,2 mm sowie die einfache Programmierung mit der speziell dafür entwickelten Software, über den USB-Port am PC oder Laptop. Lütze bietet den Temperaturwandler 750-890 im ersten Schritt als AC/DC-24V-

Variante an. Zur Aufnahme der PT-Signale stehen verschiedene Anschlussarten mit 2-, 3-, oder 4-Leitertechnik zur Auswahl. Weitere Anschlussfunktionen bestehen für unterschiedlichste Thermoelemente wie Ni1000, PTC, KTY sowie für Potentiometer von 0 bis 5 kΩ. Der Eingang wird auf verschiedenste Fehler wie Drahtbruch- oder Kurzschluss überwacht. Ein etwaiger Fühlerbruch oder Sensorkurzschluss wird signalisiert und kann für Sicherheitsfunktionen genutzt werden. Am Universalausgang sind verfügbar: Stromausgänge mit 0-20 mA oder 4-20 mA, Spannungsausgänge mit 2-10 V oder 0-10 V sowie Grenzwert- und Störmeldeausgänge bis 21,2 mA bzw. 10,6 V. Offset und Messbereich sind flexibel einstellbar. Zum Anschluss von handelsüblichen Thermoelementen verfügt der Temperaturwandler über eine interne und externe Kaltstellenkompensation. (Wä)

Lütze AG

Oststrasse 2 8854 Siebnen Tel. 055 450 23 23 Fax 055 450 23 13 www.luetze.ch

Lehrgänge – Techniker HF Automation – Automatikfachmann – Dipl. SPS-Steuerungstechniker sfb – Informatik – Logistik – Betriebswirtschaft – Management

sfb Bildungszentrum Bernstrasse 394 8953 Dietikon technik@sfb.ch Tel. 0848 80 00 84

– Messen Steuern Regeln – Elektrische Antriebstechnik – Antriebssysteme Neu – SPS-Automatisierungstechnik – Software-Entwicklung Neu – Hydraulik und CETOP Level 2 Pneumatik – Technisches Projektmanagement – Instandhaltung/Wartung Kursbeginn im August und Oktober 2006 Ittigen-Bern, Dietikon, Langenthal, Luzern, Olten, Sargans, St. Gallen, Winterthur, Zug Verlangen Sie unser Kursprogramm! Anton Stäheli 044 744 45 21 astaeheli@sfb.ch

12 Swiss Sensor Market Kleiner, intelligenter, günstiger… Anforderungen an die aktuelle und die künftige Sensorik Die drei Stichworte «kleiner, intelligenter, günstiger» beschreiben die Anforderungen an die aktuelle und die künftige Sensorik sehr typisch. Die Entwicklungsingenieure der Sensorenhersteller sind ob diesen Kundenbedürfnissen ganz speziell gefordert.

Grosse Vielfalt an Fotodioden Von Silicon Sensor ist eine grosse Auswahl an Avalanche-Fotodioden (ADP) erhältlich. Diese Produkte zeichnen sich durch eine hohe Verstärkung bei kleinem Spannungsabfall und schnelle Anstiegszeiten aus. Sie sind in verschiedenen Metallgehäusen, als Chip, in Waferform oder auf Keramiksubstrat mit verschiedenen Chip-Durchmessern von 100 bis 2500 µm lieferbar. Ausserdem sind von diesem Hersteller neben den Avalanche-Fotodioden auch Strahlungsenergiewandler (PIN-Fotodioden), positionsselektive Fotodioden (PSD), wellenlängenselektive Fotodioden, Arrays und Quadranten-Fotodioden im Angebot. (Wä)

Egli, Fischer & Co. AG

Elektronische Bauteile und Systeme Gotthardstrasse 6 8022 Zürich Tel. 044 209 83 20 Fax 044 201 22 75 ie@efco.ch www.efco.ch

Links: Einsatzfeld von Sensoren

bezüglich der einfachen Montage und der Produktqualität. Bezüglich der einfachen und somit kostengünstigen Montage bieten heute die Hersteller Sensoren mit intelligenten Gehäusebauformen und einer breiten Palette von Montagehilfen an. Der Produktqualität kommt ebenfalls eine hohe Bedeutung zu, verursacht doch mangelhafte Qualität hohe Kosten sowie eine hohe Unzufriedenheit bei den Endkunden. Für weitere Informationen zur Plattform «Swiss sensor market» steht der Autor gerne zur Verfügung. Die Mitglieder stehen für Applikationsberatungen jederzeit einsehbar. Informationen über die Mitglieder sowie deren Produktpaletten sind über www.swissT. net/sensoren/ verfügbar. (Wä)

Mit dem brandneuen, digitalen Laser-Reflextaster CP25 von Wenglor sehen Sie das Gras wachsen! Auch bei der Erfassung von extrem dunklen oder glänzenden Teilen, von Kanten und der Anzeige von Füllständen und Stapelhöhen ist dieser Sensor absolut zuverlässig. Sie stellen die zwei unabhängigen Schaltausgänge über den gesamten Messbereich von 20 cm individuell ein. So kann beispielsweise die exakte Dicke eines Papierstapels auf einem Förderband bestimmt werden. Der Laser-Reflextaster CP25 registriert, ob sich die Stapelhöhe ausserhalb oder zwischen der ersten und der zweiten Schaltschwelle befindet. Er schaltet beispielsweise dann ein, wenn der Papierstapel die richtige Höhe hat und schaltet aus, wenn diese um ca. 2 – 3 Blatt über- oder unterschritten wird. Aufgrund der neuartigen Technologie des hochpräzisen Reflextasters werden dabei ausserdem Schaltpunktdifferenzen durch Form, Farbe oder Oberflächenbeschaffenheit des Objektes fast vollständig eliminiert. Der Reflextaster für Messaufgaben arbeitet mit einer hochauflösenden FotodiodenZeile und DSP-Signalverarbeitung. Weitere Merkmale des Reflextasters CP25 sind: • Arbeitsbereich 40 mm bis 240 mm; für Messbereiche von 60 bis 660 mm ist der CP 70 geeignet • 1600 Messungen pro Sekunde • Einstellung per Teach-In, Software oder RS 232-Schnittstelle • Öffner- oder Schliesserfunktion, PNP, NPN oder Gegentakt • Anzug- oder Abfallverzögerung in Schritten von10 ms einstellbar • einfache Ausrichtung mit rotem Laserlicht, Klasse 2 (Wä)

Bachofen AG

wenglor sensoric ag

Unten: Sensorsteuerung Von Stefan Stübi

An der eben zu Ende gegangenen Fachveranstaltung haben unter der Plattform «Swiss sensor market 2006» fast 40 Hersteller ihre Neuheiten und Entwicklungsschwerpunkte zu den oben genannten Stichworten präsentiert. Der Besucher konnte sich während dreier Tage einen umfassenden Überblick über die wichtigsten Schweizer Sensorenanbieter verschaffen.

«Kleiner»

Die Schweizer sind nicht nur bei den Uhren führend im Bereich der Miniaturisierung, auch im Bereich der Sensorik stammen die Sensoren mit den kleinsten Bauformen mehrheitlich aus Schweizer Produktionsstätten! Ob es sich dabei um kleine induktive, kapazitive oder optische Sensoren handelt, das grosse Know-how im Bereich der Layoutgestaltung wie auch in der Fertigungstechnik generiert einen hohen Kundennutzen. Nebst kleinen Bauformen lassen sich beispielsweise mit den jüngsten Generationen von induktiven Näherungsschaltern nebst effektiv höheren Schaltabständen auch Schaltabstände ohne jegliche Reduktionsfaktoren auf alle Metalle realisieren (Faktor-1-Sensoren).

Stefan Stübi

ist Präsident der Sektion 10 «Sensoren» von swissT.net und Abteilungsleiter bei Bachofen AG in Uster.

Der Kundennutzen durch den Einsatz möglichst kleiner und universeller Sensoren liegt nebst der Reduktion der Gesamtbaugrösse der Anlagen und Apparate auch bei der Reduktion der Typenvielfalt. Durch die Standardisierung weniger Typen von Faktor1-Sensoren können die Prozesskosten (Kosten für Applikation, Montage, Beschaffung und Lagerbewirtschaftung) deutlich reduziert werden.

«Intelligenter»

Von den Sensoren werden heute nicht mehr nur Signale über den Schaltzustand erwartet. Der Sensor soll als Zusatznutzen gleichzeitig Informationen zu weiteren Parametern wie zum Beispiel der Verschmutzung, der Temperatur etc. liefern. Der direkten Einbindung der Sensoren zur Signalübertragung über die verschiedensten Bussysteme gehört die Zukunft. Nur so kann dem Bedürfnis nach der ständigen Erhöhung des Automatisierungsgrades entsprochen werden. Selbst die kontaktlose Signalübertragung z.B. mittels Bluetooth wird in der Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen.

«Günstiger»

Die durchschnittlichen Marktpreise sind trotz den gestiegenen Anforderungen an die Sensorik deutlich gesunken. Die Hersteller sind gezwungen, durch konstruktive Massnahmen an den Produkten wie auch durch die nachhaltige Steigerung der Produktivität tiefere Herstellkosten zu realisieren. Ein Beispiel dazu sind Induktivsensoren ohne gewickelte Ferritkerne; die Spulen werden auf die Sensorenplatinen aufgedruckt. Durch solche Innovationen können die Kundenansprüche nachhaltig erfüllt werden. Zu berücksichtigen sind zu diesem Thema auch die Ansprüche

Laser-Reflextaster schaltet bei Höhenunterschieden von 0,2 mm

Ackerstrasse 46 8610 Uster Tel. 044 944 11 11 Fax 044 944 12 33 stefan.stuebi@bachofen.ch www.bachofen.ch

Hinterdorfstrasse 58 8405 Winterthur Tel. 052 233 13 44 Fax: 052 233 18 80 info.ch@wenglor.de www.wenglor.de

Swiss Sensor Market 13

Vernetzbare busfähige Sensoren

Anwendungsbeispiel eines vernetzbaren intelligenten Systems.

HygroLog-NT: die neue Datenloggergeneration von Rotronic.

Sensoren der Zukunft sind intelligente Geräte mit Standardschnittstellen

Immer häufiger steht in den Pflichtenheften nicht mehr der analoge Sensor, sondern der intelligente busfähige Sensor als Musskriterium.

Fachausdrücke und Bezeichnungen Sensor-Bussysteme Bus steht für Broadcast and Unknown Server. Ein Bus ist ein Leitungssystem mit zugehörigen Steuerungskomponenten, das zum Austausch von Daten und/oder Energie zwischen Hardware-Komponenten dient. Häufige Bussysteme sind Ethernet, RS485, Profibus, Can Open, Device Net.

Von Alfred Hagenbucher

Wo früher der Sensor nur den Messwert liefern musste, wird heute noch eine riesige Vielfalt von zusätzlichen Informationen gefordert. Dieser zusätzliche Teil an Informationen ist sogar deutlich grösser als die eigentlichen Kernaufgaben des Sensors, Messwerte zu liefern. Die Komplexität dieser Systeme verlangt intelligente Schnittstellen.

Die Anforderungen an busfähige Sensoren

Ein Pflichtenheft für ein System, in welchem busfähige Sensoren gefordert werden, hat immer eine ähnliche oder sich wiederholende Ausgangslage. Typisch sind hier gefordert: > Monitoring: Aufzeichnen von Messwerten auf einem PC-Server oder übergeordneten System > Electronic Record: Aufzeichnen von Messwerten im Sensor-System > Audit Trail: Nachweisbarkeit von Manipulationen und Störungen sicherstellen > Alarmierung: messund systemtechnische Alarme > Integration: einfaches Zusammenfügen von verschiedenen Systemen > Gesetzliche Auflagen: Erfüllen von verschiedenen Forderungen; hier werden vor allem FDA, 21 CFR Part 11 und GAMP 4 verlangt.

Busfähige Sensoren

Ein Hersteller von pharmazeutischen Produkten liefert nach den USA. Für die Herstellung seiner Produkte verlangt sein Kunde, dass die Produkte während der Herstellung nie wärmer als 20 °C werden und die relative Feuchte nicht mehr als 40% rf betragen darf. Weiter muss eine Nachweisbarkeit aller geforderten Daten jederzeit, so auch im Störfall, sichergestellt sein. Der Hersteller muss also alle geforderten Daten während des Herstellungsprozesses sicher speichern.

Alfred Hagenbucher

ist Abteilungsleiter Entwicklung bei Rotronic AG in Bassersdorf.

Da der Hersteller schon bestehende Produktionsmittel und EDV-Systeme hat, müssen diese weiter verwendet werden können. Die Produkte, die der Hersteller nach den USA liefert, stehen unter Kontrolle der Arzneimittelzulassungsbehörde der Vereinigten Staaten, was bedeutet, dass der Kunde die Forderungen der FDA erfüllen und sein Produktionsprozess validierbar sein muss. Als Lösung für ein optimales sicheres System kann hier der busfähige Sensor eingesetzt werden. Welcher physikalische Bus angewendet wird, spielt eigentlich keine Rolle. In vielen Fällen sind schon bestehende Elemente vorhanden, dann verwendet man vorzugsweise den gleichen physikalischen Bus.

Intelligente Sensoren garantieren lückenlose Aufzeichnungen

Die Intelligenz im Sensorsystem trägt zu einem wesentlichen Teil dazu bei, dass die digitale Kommunikation ihre wirkliche Stärke voll ausspielen kann. Diese Sensorsysteme funktionieren auch noch zuverlässig weiter, wenn einmal ein Stromausfall das EDV-Monitoring-System blockiert oder der Bus kurzfristig unterbrochen werden muss. Eine Funktion «Electronic Record» im Sensorsystem sichert die Aufzeichnung weiter. Die Daten werden somit direkt im Sensorsystem gespeichert und wenn nötig kann das Sensorsystem sogar eigenständig alarmieren. Mit der Funktion «Audit Trail» besteht die Möglichkeit, jederzeit zu kontrollieren und zu beweisen, welche äusseren Einwirkungen oder Manipulationen am Sensorsystem aufgetreten sind. Liegen Störungen oder Systemunterbrüche vor, so übernimmt der intelligente Sensor sicher und zuverlässig die Aufgaben des übergeordneten Monitoring-Systems. Ist das EDV-

System wieder betriebsbereit, werden die fehlenden Daten automatisch an den Server übergeben, sodass eine lückenlose Aufzeichnung garantiert wird. Der intelligente Sensor ist somit auch Aktor, sieht Störungen und leitet entsprechende Massnahmen ein.

Digitale Übertragung − global und standortunabhängig

Die digitale Übertragung öffnet auch den globalen Zugang zu den Systemen, sodass standortunabhängig auf diese Systeme zugegriffen werden kann. Alarme und Ereignisse können weltweit übertragen werden. Dies ist ein Vorteil des busfähigen Sensors und eine Herausforderung an den intelligenten Sensor. Unzulässige Manipulationen müssen erkannt und verhindert werden sowie Datenübertragungen verschlüsselt und elektronisch signiert sein. Intelligente Sensor-Aktor-Systeme von Rotronic sind bereits in vielen Anwendungen im Einsatz. So zum Beispiel der HygroLog NT oder der neue HygroClip-DI-Bus. Alle Produkte inklusive der eigenen Software HW4 von Rotronic sind validiert und genügen den Forderungen der FDA. Rotronic bietet eine Vielfalt von Bus- und Software-Schnittstellen an. Messen der Feuchte und der Temperatur bis zu kompletten Systemlösungen, alles direkt von einem Hersteller. (Wä)

Rotronic AG

Grindelstrasse 6 Bassersdorf Tel. 044 838 11 11 Fax 044 838 14 64 kow@rotronic.ch www.rotronic.com

Feldbus Ein Feldbus ist ein industrielles Kommunikationssystem, das eine Vielzahl von Feldgeräten wie Messfühler (Sensoren), Stellglieder und Antriebe (Aktoren) mit einem Steuerungsgerät verbindet. FDA Die Food and Drug Administration (FDA) ist die Arzneimittelzulassungsbehörde der Vereinigten Staaten. Sie ist dem Gesundheitsministerium unterstellt. Das Gesundheitsministerium der Vereinigten Staaten (United States Department of Health and Human Services) ist Teil der Bundesregierung und die oberste Behörde für «den Schutz der Gesundheit aller Amerikaner und die Bereitstellung lebenswichtiger menschlicher Dienstleistungen, besonders für diejenigen, welche am wenigsten in der Lage sind, sich selbst zu helfen». Zu den wichtigsten Bereichen gehört der U.S. Public Health Service, der dem Surgeon General of the United States untersteht und eine militärische Organisationsform hat. GAMP Guide for Good Automated Manufacturing Practice. Relative Feuchte (% rF) Ist definiert als das Mengenverhältnis des vorhandenen Wasserdampfs in der Luft zum maximal möglichen Wasserdampf bei gleicher Temperatur. Luftfeuchtigkeit Die Luftfeuchtigkeit gibt den gasförmigen Anteil des in der Luft enthaltenen Wassers an. Ein theoretisches Luftgemisch, das keinen Wasserdampf enthält, bezeichnet man als trockene Luft.

14 Embedded Computing

Zuverlässigkeit, Kompetenz und permanente Weiterbildung sind unabdingbare Voraussetzungen für den Erfolg im Embedded Computing.

In industriellen Anwendungen sind Touch-Screen-Displays heute die Standard-Benutzerschnittstelle.

Unsichtbar im Dienst

Embedded Computing prägt unseren modernen Alltag immer mehr «Embedded Computing» prägt unseren modernen Alltag mehr, als wir wahrnehmen und wohl auch wahrhaben wollen: Kaum ein Gerät kommt mehr ohne «Elektronengehirn» im Innern und entsprechende Software aus. Kein anderes Gebiet verspricht so breiten Nutzen in Form von Effizienzsteigerung, verbesserter Sicherheit, Energieoptimierungen, Komforterhöhung und bietet gleichzeitig auch so grosse Risiken. In der Sektion «Embedded Computing» des Verbandes swissT.net tauschen Firmen aktuelle Trends und Erfahrungen aus, um für sich einen optimalen Mix von Kosten, Technologie und Qualität zu finden. Von André Brugger, Daniel Brüngger und Thomas Müller

Unter «Embedded Computing» verstehen wir den Einsatz von Rechnersystemen als integrierten Bestandteil einer Anlage, eines Gerätes oder einer Maschine. Oft werden Prozesse in Anlagen, Geräten oder Maschinen gesteuert, automatisch Daten erfasst und verarbeitet. Anwendungen in der Büroumgebung wie z. B. klassische Serversysteme, Arbeitsplatzrechner etc. zählen dagegen nicht zum Embedded Computing. Wie bei einem PC benötigt ein Embedded-System eine Hardware-Plattform, oft ein industrielles Betriebssystem, Applikationssoftware und für die Entwicklung spezielle Software-Tools.

Hohe Anforderungen

Im Vergleich zum PC verfügen Embedded-Systeme aber über sehr beschränkte Ressourcen, da man einerseits die Kosten und andererseits den Energiebedarf tief halten will. Für mobile, tragbare Embedded-Anwendungen (Navigator, Sportcomputer, Hörgerät, MP3-Player, Handy etc.) muss stets ein Kompromiss zwischen Leistungsverbrauch und Leistungsfähigkeit gefunden werden. Hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit, Robustheit und Bauform eines Embedded-Systems sind fast immer die Regel: z. B. kann in einer staubigen oder korrosiven Umgebung kein Lüfter eingesetzt werden und trotzdem müssen solche Systeme auch bei hohen oder extrem tiefen Temperaturen zuverlässig arbeiten. Schläge und Vibrationen machen beweglichen Teilen das Leben schwer, weshalb Harddisks vielfach durch andere Speicherformen (EPROM, EEPROM, Flash) ersetzt werden. In sicherheitskritischen Anwendungen wie beispielsweise einem Antiblockiersystem beim Auto sind Echtzeitfähigkeit und Determinismus unabdingbar.

Die Komplexitätsfalle

Die Miniaturisierung hat dem Markt immer kleinere und leistungsfähigere Komponenten zu mehr oder weniger denselben Preisen beschert. Dieser Trend ist seit Jahren konstant und als Moorsches Gesetz allgemein bekannt. Während jedoch beim PC ziemlich standardisierte Anwendungen immer etwas umfang-

reicher und benutzerfreundlicher wurden, hatte sich der Embedded-Bereich neuartigen Anforderungen zu stellen. Einerseits widersprechen schnell ablösende Technologien und Produkte diametral den Anforderungen des Embedded-Marktes, der eher auf Langlebigkeit und Zuverlässigkeit ausgerichtet ist, und anderseits bringen die modernen Bausteine neben mehr Leistung auch ein Vielfaches an Komplexität. Diese beiden Faktoren verhindern bis heute, dass der Nutzen der technologischen Entwicklung den Kunden im wünschbaren Masse zugute kommt. Im Gegenteil: Rückrufaktionen bei Autos, Debakel oder Katastrophen (Ariane/ Nasa) sind uns noch bestens in Erinnerung. Aber auch vermehrte Ausfälle aufgrund von Software-Fehlern z. B. bei Handy, DVD-Spielern etc. sind leider ein allgemein bekanntes Phänomen.

Ursache und Ausweg

Einfache Prozessoren konnten auf selbst entwickelter Hardware mit minimalem Over-

André Brugger (links)

André Brugger ist im Marketing Business Development bei Zühlke Engineering AG in Schlieren tätig.

Daniel Brüngger (Mitte)

Daniel Brüngger ist in der Geschäftsleitung von Noser Engineering AG in Winterthur.

Thomas Müller (rechts)

Prof. Thomas Müller ist Dozent und Leiter des «Institute of Embedded-Systems» (InES) an der Zürcher Hochschule Winterthur. Alle Autoren sind im Vorstand der Sektion 19 «Embedded Computing» von swissT.net.

head auf der «nackten» CPU programmiert werden. Moderne Prozessoren verfügen über ein schnelles Bussystem, Speicherverwaltung und vieles mehr, das diese Vorgehensweise mit Aufwand und Entwicklungsrisiken belastet. Halbleiterhersteller haben dies erkannt und bieten darum neben den Chips auch Referenz-Designs und -Software an. Immer öfter wird auch Linux eingesetzt, sodass der Anwender ohne zusätzliche Lizenzzahlungen ein Betriebssystem einsetzen kann. Gleichzeitig hat die allgegenwärtige Kommunikationstechnologie (Internet, GSM etc.) auch neue Applikationen für das «Embedded Computing» ermöglicht. So kann beispielsweise mittels Mobiltelefon die Heizung im Ferienhaus eingeschaltet werden, der Getränkeautomat meldet automatisch, wenn ein Produkt langsam ausgeht oder der Anwender kann eine neue Software-Version über Internet herunterladen und installieren. Dazu sind Kommunikations-Stacks erforderlich, die wiederum den Einsatz eines Betriebssystems nahe legen. Mit dem Vordringen der WirelessTechnologien wie WLAN, RFID, Bluetooth und ZigBee in den industriellen Einsatz, werden uns nochmals ganz neue Anwendungen überraschen. Teams, die die Software entwickeln, werden immer grösser (Durchschnitt ist bald ca. zehn Software-Ingenieure). Dadurch gewinnt die Entwicklungsmethodik an Gewicht. Embedded-Software unterscheidet sich wesentlich von der der Informationssysteme, wie sie vorwiegend in Banken und Versicherungen benötigt wird. Neben der Gestaltung der Prozesse ist die Wahl der richtigen Entwurfsmethode ausschlaggebend für den Erfolg. Um die umfangreichere Software noch in angemessener Zeit fertig stellen zu können, muss die Effizienz der Software-Entwicklung gesteigert werden: Software-Pakete werden vermehrt eingekauft und integriert statt entwickelt; vermehrter Tooleinsatz (requirements management, version control, bug tracking), grafische Modellierung und Code-Erzeugung ist ein weiterer Ansatz. Einen interessanten Ausweg aus dem Dilemma bildet der auf programmierbaren

Logikbausteinen (FPGA) basierende «System on Chip»-Ansatz. Indem CPU und die umgebenden Komponenten als Intellectual Property (IP) einprogrammiert werden, kann man von der laufenden Erhöhung der Integrationsdichte profitieren und trotzdem die Plattform konstant halten. Auch für VHDLCode gibt es interessante Open-Source.

Chancen für die Schweiz

«Embedded Computing» wird an Gewicht weiter gewinnen. Schon heute werden Elektronik und Software in Gebäuden, Autos, Kleidern und Körpern implantiert. Allen Unkenrufen zum Trotz, welche die Schweiz nur noch als Standort von Finanzdienstleistern sehen möchten, gibt es in der Schweiz eine breite Basis von Firmen mit oft einzigartigem Know-how in «Embedded Computing». In der Offshore- und Outsource-Diskussion geht jeweils der Gedanke verloren, dass für neue Ideen, Entwicklungen und Produkte nicht tiefe Produktionskosten massgebend sind, sondern die Nähe zum anspruchsvollen, fordernden und nicht zuletzt investitionsfähigen Kunden. Auch verfügt die Schweiz für die Zukunft über einen hervorragenden Ingenieur-Nachwuchs: Das Thema «Embedded Computing» wird beispielsweise an jeder Fachhochschule der Schweiz unterrichtet und bildet in Winterthur einen bedeutenden Schwerpunkt. Wichtige Erfolgsfaktoren werden die Qualität, die Innovation und das Unternehmertum sein: alles muss stimmen! Die Schweiz ist dafür «genetisch vorprogrammiert». Hervorragende Qualität war schon immer unser Stärke und unser Markenzeichen. (Wä)

Swiss Technology Network − swissT.net

c/o Atag Wirtschaftsorganisationen AG Lagerhausstrasse 11 8400 Winterthur Tel. 052 397 70 07 Fax 052 397 70 10 info@swisst.net www.swisst.net

Embedded Computing 15

Richtig ins Bild gesetzt Displays – Technologieauswahl bei einem Design-In

Die Technologien für Displays haben sich in den letzten Jahren rasant entwickelt. Konsequente Weiterentwicklungen bestehender sowie die Einführung neuer Technologien führen zu neuen Möglichkeiten beim Einsatz von Anzeigen in Industrie- und Embedded-Applikationen. Auch auf der Seite der Ansteuerungen, Controller sowie Hintergrundbeleuchtungen wurden diverse Neuerungen erreicht. Die folgende Übersicht aktueller Technologien soll helfen, eine Entscheidungsgrundlage beim Design-In von Displays zu bilden. Von Daniel Hablützel

Die folgenden Technologien werden kurz besprochen: Es gibt zwei Hauptgruppen, das sind LCD und OLED. Die LCD können in passive und aktive (TFT) unterteilt werden. Dabei unterscheiden wir bei den passiven zwischen TN, STN, FSTN und CSTN. Ergänzend kommt noch das Thema Hintergrundbeleuchtungen dazu, mit dem gleich begonnen werden soll.

Hintergrundbeleuchtungen

Die wichtigsten Hintergrundbeleuchtungen für aktive und passive LCDs sind die CCFL-, LED- und EL-Beleuchtung. CCFL heisst Cold Cathode Fluorescence Tube. Diese Fluoreszenzröhre wird mit einer AC-Hochspannung angesteuert. Ihr Vorteil ist die hohe Leuchtkraft, nachteilig wirkt sich die Notwendigkeit eines Konverters für die Hochspannung und die von ihm verursachten Störungen aus. Die LED (Light Emitting Diode) ist sehr verbreitet. Die enorme Weiterentwicklung auf diesem Gebiet (Farben, Leuchtkraft) hat es ermöglicht, LEDs auch für grössere Displays einzusetzen. In der Industrie geht das bis ca. 5,7“. Die Vorteile der LED sind ihre Ansteuerbarkeit mit DC-Spannung bzw. Strom und die Möglichkeit, sie in verschiedenen Farben leuchten zu lassen. Allerdings ist ihre Helligkeit niedriger als bei der CCFL. Die EL-Folie (Electro Luminescence) hat sich schon lange bewährt und wird aufgrund ihrer geringen Dicke bei Designs mit kleinsten Platzverhältnissen eingesetzt. Dem Vorteil der geringen Baudicke stehen drei Nachteile gegenüber: Es wird ein Konverter für Hochspannung benötigt, der Konverter verursacht EMV-Störungen, und die Lebensdauer ist eher niedrig.

Passiv-LCD

Unter Passiv-LCD versteht man LCDs, welche keine aktiven Bauteile in der eigentlichen Anzeigefläche aufweisen. Sämtliche aktiven Komponenten welche zur Ansteuerung des Displays notwendig sind (Treiber und Controller) befinden sich ausserhalb der Anzeigefläche. Diese aktiven Bauteile können entweder als Chip auf dem Glas montiert werden (COG) oder auf einem PCB bzw. Flexverbinder (SMD, COB, COF), welcher mit dem Display verbunden wird. Die Passiv LCD ist sehr flexibel in Bezug auf Anpassung an Kundenwünsche. In Bezug auf Grösse, Auflösung, Controller, Beleuchtung usw. sind kundenspezifische Displays realisierbar. Die Ansteuerung monochromer Displays ist einfach (8-Bit-parallel, SPI, I2C usw.). Insgesamt sind sie kostengünstig. Leider sind sie auch eher langsam und meistens ist eine Temperaturkompensation notwendig. Auch ist die Farbtiefe nicht so hoch wie bei den TFTs.

Daniel Hablützel

Dipl. Ing. HTL Daniel Hablützel arbeitet als Electronic Engineer bei Admatec AG in Mägenwil.

Polarizer Modes

Monochrome Passiv-Displays können in drei verschiedenen Polarizer-Modi hergestellt werden, nämlich reflektiv, transmissiv und transflektiv. Beim reflektiven Display wird eine spiegelnde Schicht hinter dem LCD aufgebracht. Daran wird das von vorne einfallende Umgebungslicht durch das LCD wieder nach vorne reflektiert. Das ergibt einen sehr guten Kontrast bei hoher Umgebungshelligkeit. Durch den Verzicht auf eine Hintergrundbeleuchtung ergeben sich tiefere Kosten, ein geringerer Stromverbrauch und auch eine sehr dünne Bauweise. Einziger Nachteil: Bei einer sehr dunklen Umgebung kann das Display nicht abgelesen werden. Das transmissiv polarisierte LCD ist nach hinten transparent, d. h. es wird kein Umgebungslicht reflektiert. Dieses LCD arbeitet ausschliesslich mit Hilfe der zwingend notwendigen Hintergrundbeleuchtung. Das ergibt einen sehr guten Kontrast in dunkleren Umgebungen. Allerdings ist das Display in einer sehr hellen Umgebung, z. B. bei direkter Sonneneinstrahlung, schlecht ablesbar. Auch ist der Stromverbrauch sehr hoch, sodass die Beleuchtung dauernd eingeschaltet sein muss. Bei der transflektiv polarisierten LCD ist hinter dem Display eine halbdurchlässige spiegelnde Schicht aufgebracht. Somit wird von vorne einfallendes Umgebungslicht reflektiert, aber auch Licht von der Hintergrundbeleuchtung kann nach vorne aus dem Display austreten. Der Kontrast wir damit sowohl in dunklen wie auch hellen Umgebungen sehr gut. Die Hintergrundbeleuchtung kann bei heller Umgebung zum Stromsparen ausgeschaltet werden. Allerdings ergibt der Kompromiss zwischen reflektivem und transmissiven Display Nachteile in den beiden Extremumgebungen Hell und Dunkel. Im Dunkeln ist die Helligkeit geringer und in der hellen Umgebung ist der Kontrast schwächer.

CSTN-Technologie

Basierend auf der STN-Technologie wird zwischen den beiden Glasplatten ein zusätzlicher Farbfilter mit den Farben Rot, Grün und Blau aufgebracht. Ein Pixel eines CSTN-Modules besteht aus drei Sub-Pixeln mit den Farben Rot, Grün und Blau. Durch das unterschiedliche Steuern der Helligkeiten der drei Subpixel wird für das menschliche Auge der Eindruck eines einzigen Pixels mit der Mischfarbe der drei Subpixel erweckt. Die Anwendungen liegen typischerweise im Industriebereich, wo mit Hilfe der Farben ein zusätzlicher Informationsgehalt erreicht werden kann. Ein passives Display COG (oben) und eines mit PIN (unten).

Das 4,7“ monochrome STN-display mit 320 x 240 Pixel.

TN-Technologie

Die TN (Twisted Nematic)-Technologie ist die «einfachste» Technologie in der Welt der LCDs. Die Flüssigkristallmoleküle zwischen den zwei Glasplatten werden um 90° gedreht. Die maximale Zeilenanzahl ist physikalisch begrenzt. Deshalb werden TN-Displays vor allem bei Segment-Displays (Anzeige von Symbolen) und kleinen Zeichen oder sehr kleinen vollgraphischen Displays eingesetzt. Taschenrechner, Uhren und Wetterstationen sind typische Applikationsbeispiele.

STN-Technologie

STN steht für Super Twisted Nematic. Dabei werden die Flüssigkristallmoleküle zwischen 170° bis 270° gedreht angeordnet. Für Displays mit höherer Zeilenzahl (ab 16) können somit bessere Sichtwinkel und Kontraste realisiert werden als bei der TN-Technologie. STN-Displays können in den Hintergrundfarben Yellow-Green, Grau oder Blau hergestellt werden. Typischerweise sind Charaktermodule (z. B. 16 x 2, 20 x 4 usw.), und vollgrafische Displays ab 120 x 32 bis 320 x 240 Pixel Auflösung in STN-Technologie

Das Color STN-Display mit 249 x 64 Pixel.

realisiert. Typische Applikationen sind Steuerungen und Informationsdisplays, bei denen keine schnell bewegten Bilder dargestellt werden müssen. Diese Technologie ist ideal für Industrieanwendungen.

FSTN-Technologie

Eine zusätzliche Kunststoff-Folie (Retardation Film) auf der Oberfläche eines STN-Displays sorgt dafür, dass das Display in Schwarz-Weiss gesehen wird. Dies ermöglicht zusammen mit einer weissen Hintergrundbeleuchtung ein optisch frischeres Bild als z. B. das typische Yellow-Green der STN-Technologie. Die Applikationen sind gleich wie die der STNDisplays, jedoch erlaubt die Schwarz-WeissDarstellung beispielsweise ein anderes Design des Gerätes.

Aktives LCD: TFT

Die TFT (Thin-Film-Transistor)-Technologie basiert auf der TN-Technologie. Im Unterschied zu passiven Displays sind bei TFTs bei jedem Sub-Pixel (Rot, Grün und Blau) ein Transistor (aktives Bauelement) und eine Kapazität direkt in der Anzeigefläche eingebaut. Dies ermöglicht eine direkte und genaue Steuerung jedes Pixels direkt vor Ort. Daraus resultieren einige Vorteile: Das Display wird schneller bei gutem Kontrast und gutem Sichtwinkel. Es ist auch eine hohe Auflösung möglich, z. B. für PC-Monitore 1920 x 1200 Pixel. Auch die Farbtiefe ist hoch. Leider sind diese Displays teuer, und mit den vielen aktiven Bauelementen und ihrer Ausfallwahrscheinlichkeit können bald einmal Pixelfehler entstehen. Mit Hilfe von verschiedenen Filmen auf der Oberfläche bzw. Strukturen im Display konnten signifikante Verbesserungen beim Sichtwinkel erreicht werden, sodass heute TFT-Displays mit Sichtwinkel von 178° links-rechts und oben-unten realisierbar sind. Besondere Entwicklungsarbeit wurde im Bereich der kleineren TFTs zwischen 2,0“ und 5,7“ geleistet. Verschiedene StandardFormate wie z. B. 2,0“, 2,4“, 2,8“, 3,8“ und 5,7“ haben sich durchgesetzt. Ein Beispiel dafür ist der 2,4“ TFT mit einer Auflösung von 320 x 240 Pixel, LED-Beleuchtung bei einer Dicke von 2,84 mm. Das Display verfügt über sehr kompakte Abmessungen. Eine Besonderheit ist die Ansteuerung: Der eingebaute Controller verfügt über fünf verschiedene Interfaces, unter anderem ein 8-Bit-Parallel-Interface. Dies ermöglicht die einfache Ansteuerung mit einem Microcontroller ohne separaten Grafik-Controller. Ausserdem werden Funktionen wie 90°-Drehung des Displays bereits vom eingebauten Controller direkt unterstützt. Ein weiteres Beispiel ist der 5,7“ TFT mit einer Auflösung von 320 x 240 Pixel, LEDBeleuchtung, und einer aktiven Fläche von ca.120 x 90 mm. Mit seinen Aussenabmessungen von 125,92 x 102,38 x 6,5 mm ist er extrem kompakt. Typische Anwendungen von solchen Displays sind Medizingeräte, Steuerungen, Kioskapplikationen usw., wo bewegte Bilder angezeigt oder schnelle Bildwechsel notwendig sind.

OLED-Display

Ein OLED-Display (Organic Light Emitting Diode) besteht im Wesentlichen aus einer Po- >

16 Embedded Computing

Das 2,4“ OLED mit 128 x 64 Pixel Auflösung in Amber hat eine Lebensdauer von 80’000 h im Betrieb.

Das Area Colored OLED hat in der oberen Reihe einen Bereich Amber (8 x 64 Pixel), der untere Bereich ist blau (120 x 64 Pixel).

lymer-Schicht, welche Licht emittiert, wenn Bildwechsel pro Sekunde. Es ist nicht tempeein elektrischer Strom hindurch fliesst. Diese raturabhängig und sehr kompakt. Leider ist Polymer-Schicht ist zur Kapselung zwischen seine Lebensdauer zum Teil noch beschränkt, zwei Glasplatten eingebettet. und grössere Displays sind kommerziell noch Mittlerweile hat sich diese Technolo- nicht verfügbar. Das Maximum liegt zur Zeit gie soweit entwickelt, dass sie häufig beim bis 2,4“. Design-In in neue Produkte in Betracht gezogen wird. Nach wie vor gilt es einige Faktoren zu beachten, welche gegen einen Monochrome OLED Einsatz von OLED sprechen, aber die Vor- Monochrome OLED sind in verschiedenen teile dürfen auch nicht ausser Acht gelassen Farben verfügbar, z. B. Amber, Blau, Grün. werden. Dazu gehört ein guter Kontrast bei Ein Beispiel dafür ist der 2,4“ OLED mit einem sehr guten Kontrastwinkel. Das Dis- 128 x 64 Pixel Auflösung in Amber und einer play ist sehr schnell und ermöglicht über 100 Lebensdauer von 50’000 h im Betrieb. 01_01_Ins1_fz_V2 26.1.2006 16:49 Uhr Seite 1

Area Color OLED

Area Color OLED verfügen über verschiedenfarbige Bereiche. Dies kann insbesondere für Statusanzeigen verwendet werden. Typische Anwendung sind Mobile Phones. Als Beispiel sei der Area Color OLED mit 128 x 64 Pixel Auflösung erwähnt. Das Display hat in der oberen Reihe einen Bereich in Amber (8 x 64 Pixel), der untere Bereich (120 x 64 Pixel) ist blau.

Vollfarbige OLED

Vollfarbige OLED sind gleich wie TFT oder CSTN-Displays mit den drei Sub-Pixeln Rot,

Grün und Blau aufgebaut. Durch die hohe Farbtiefe (65 k Farben), die sehr gute Helligkeit und den hohen Kontrast (typisch ist 500 :1) können selbst auf einem Display mit z. B. 96 x 64 Pixel sehr detaillierte Bilder dargestellt werden. (ck)

Admatec AG

Schareggstrasse 3 5506 Mägenwil Tel. 062 896 00 48 d.habluetzel@admatec.ch www.admatec.ch

Innovationen aus Japan

FPGA

Microcontroller Memory

Display Controller Units

Kabel

STN/CSTN/TFT Display

Powermanagement

Inverter Touchpanel

Kyocera erweitert sein 5,7 Zoll Sortiment um zwei TFT-Module. In dieser Grösse ist das TCG057VG1AC das erste Display mit einer VGA-Auflösung. Das TCG057QVLA ist das erste 5,7 Zoll QVGA TFT mit einer LED-Hintergrundbeleuchtung. Die Helligkeit beider Module entspricht 350 cd/m2, mit einem Kontrastwert ab 450:1. Der operative Temperaturbereich reicht von -10 bis +70 °C. Die Display-Aussenabmessung der Module von 144x105x13 mm ist mit bestehenden 5,7 Zoll Kyocera-Rahmen kompatibel. Dätwyler Electronics – Ihr Partner für erstklassige Systemlösungen aus einer Hand.

Dätwyler Electronics, Geschäftsbereich der Maag Technic AG, 8600 Dübendorf 1, Tel. 044 276 11 11, info@d-e.ch, www.d-e.ch

Interview 17

Konzept zum Erfolg führen Interview mit der Messeleitung

Anlässlich des erstmals durchgeführten focus. technology forum 2006 haben wir die Gelegenheit genutzt, uns mit dem Leiter der Technologie-Veranstaltungen, Christian Rudin, und der Kommunikationsleiterin, Dominique Farner, von der MCH Messe Schweiz AG zu unterhalten.

Dominique Farner und Christian Rudin.

EPS: Wie ist die Idee für ein Forum mit «Alles unter einem Dach» entstanden? Rudin: Vor ungefähr zwei Jahren wurden in Gesprächen mit beteiligten Firmen und Verbänden u. a. Turnus, Durchführungsort und Themenbereiche der bisher einzeln durchgeführten verschiedenen Fachveranstaltungen hinterfragt. Im Vordergrund stand die Zielsetzung, die Ressourcen an einem zentralen Standort zu bündeln, bestehende Terminkollisionen zu vermeiden und trotzdem nicht darauf zu verzichten, die Zielgruppen individuell anzusprechen. Aus diesen hauptsächlichen Vorgaben entstand das heutige Konzept, eine Fachveranstaltung für sechs unterschiedliche Fachbereiche gleichzeitig an einem einzigen Standort durchzuführen, ohne die Individualität der früheren Einzelveranstaltungen anzutasten. Was war das Spezielle am 1. focus. technology forum? Farner: Innerhalb eines Jahres haben wir es geschafft, 160 Firmen als Aussteller und über 140 Fachreferate für das Fachforum zu gewinnen. Dank der intensiven Zusammenarbeit mit dem Verband swisstT.net, mit Vertretern von einzelnen Sektionen von swisstT.net und weiteren Initianten aus verschiedenen Firmen der Branche konnten wir für Besucher und Aussteller ein sehr attraktives und umfassendes Programm anbieten. Durch das Kon-

Wurden Ihre Erwartungen als Veranstalter des focus. technology forum 2006 erfüllt? Rudin: Die Erwartungen wurden weitgehend erfüllt. Die vielen interessierten Besucher bestätigen uns, dass wir mit dem neuen Veranstaltungskonzept (Kombination von Fachvorträgen und Ausstellung) auf dem richtigen Weg sind. Der Wissenstransfer stand im Vordergrund und wurde aktiv ausgeübt und gefördert. Die Fachforumsbesucher schätzten die sehr hohe Qualität der Fachvorträge. Auch die Aussteller sind mit dem Verlauf der Messe zufrieden. Farner: Wir sind stolz auf den Erfolg des 1. focus. technology forum, weil wir es auf Anhieb geschafft haben, das Forum als sehr wichtiges Event zu positionieren. Dafür danken wir allen an der Durchführung Beteiligten für ihr grosses Engagement.

spräche mit den relevanten Verbänden wie swissT.net, GOP, Swiss Engineering, MEGA, GNI, SZFF, SIA sowie Ausstellergruppen. Diese ständigen Kontakte sind sehr wichtig und geben uns unter anderem ein Feedback, wie unser Konzept der Technologiemessen auf dem Markt ankommt. Farner: Damit sich das focus. technology forum und die gemeinsam durchgeführten ineltec und go auch in Zukunft autonom entwickeln können, müssen wir die verschiedenen beteiligten Zielgruppen differenziert und bedürfnisgerecht ansprechen und individuelle Massnahmen entwickeln. Rudin: Der Aufschwung in der Wirtschaft ist spürbar. Die Umsetzung und Durchführung der beiden für den Schweizer Markt wichtigen Technologiemessen ineltec und go kommt genau zum richtigen Zeitpunkt. Zudem können wir jetzt die Erfahrungen aus dem 1. focus. technology forum ins Konzept einfliessen lassen und profitieren von der positiven Stimmung in der Branche. Wir haben eine gute Grundlage, um das Konzept zum Erfolg zu führen und noch weiter auszubauen.

findet jeweils in den Zwischenjahren, d. h. erstmals 2007 statt. Im Gegensatz dazu präsentiert sich am focus. technology forum eine ganze Branche sowohl in einer Ausstellung als auch mit einer Fülle von Fachreferaten, sodass hier das Networking und nicht zuletzt die Wissensvermittlung in besonderem Masse gefördert werden.

Nach dem focus. technology forum ist bereits von der Paralleldurchführung der bekannten Messen ineltec und go im Jahr 2007 die Rede. Wie weit ist die Umsetzung bereits vorangeschritten? Rudin: Wir führen laufend intensive Ge-

Wie ist die wesentliche Abgrenzung der neu konzipierten ineltec/go zum focus. technology forum? Rudin: Die ineltec/go in Basel ist und bleibt eine Leistungsschau in Form der klassischen Fachmesse mit Schwerpunkt Ausstellung. Sie

Christian Rudin

zept und die grosse Repräsentanz der Branche hat der Besucher einen schnellen Überblick über die Branche und deren Angebote erhalten. Auf relativ kleinem Raum ist sehr viel Kompetenz zusammengekommen.

Was sind die nächsten Schritte? Farner: Momentan sind wir an der Umsetzung der Ausstellerausschreibung für die nächste ineltec/go, die im September 2006 an die Aussteller versendet wird. Darüber hinaus entwickeln wir laufend kundennahe und bedürfnisgerechte Beteiligungsmöglichkeiten und arbeiten die Angebotsschwerpunkte im Detail aus. Frau Farner und Herr Rudin, wir danken Ihnen für Ihre Ausführungen und wünschen Ihnen und dem ganzen Team weitere Messeerfolge. Wir freuen uns jetzt schon auf das nächste focus. technology forum im übernächsten Jahr. (Wä) christian.rudin@messe.ch

Dominique Farner

dominique.farner@messe.ch

www.messe.ch

Bild: z. V. g.

18 Begegnungen und Impressionen

Elmar Ledergerber, Stadtpräsident Zürich:

«Ich wünsche dem focus. technology forum viel Erfolg.»

Thomas Müller, Verkaufsingenieur, Bosch Rexroth Schweiz AG, Buttikon:

Raymond Schmid (Mitte), Geschäftsführer swiss T.net, Winterthur:

Tom Moerker (rechts), Eins1 AG, Winterthur:

«Das Fachreferat war eine Bestätigung meines vorhandenen Wissens.»

«Das focus. technology forum hat einen Informationsteppich gelegt und eine effiziente Plattform geschaffen.»

«Nur im Dialog mit allen Beteiligten können Verbesserungen umgesetzt werden. Erste positive Ansätze sind vorhanden.»

Das Team der Redaktion «Elektronik Praxis» auf

Christian Keller, Chefredaktor EPS.

Roland Wächter, Redaktor EPS.

Werner Ortler, Mediaberater EPS.

Werner Erismann, Verkaufsingenieur Raffaele Sogno, Verkauf und Support, Iris Grabherr, Sales Assistant, BachRobotics, ABB Schweiz AG, Zürich. B&R Industrie-Automation AG, mann electronic GmbH, A-Feldkirch. Frauenfeld.

Heinz Gysin, Key Customer Manager der Dätwyler Electronics AG, Dübendorf.

Yvonne à Porta, Verlagsmarketing, Fachpresse Zürich AG, Zürich.

Thomas Graf, General Manager, Fabrimex Systems AG, Schwerzenbach.

Adrian Frutig, Managing Director, Hirschmann Automation and Control GmbH, Uster.

Anton Schaad, Geschäftsführer, ifm electronic AG, Härkingen.

H. R. Born, Geschäftsführer, Pilz Industrieelektronik GmbH, Mägenwil.

Marc A. Tamborini, Direktor, Quarz AG, Mönchaltorf.

Jean-Pierre Papadopoulos, Arnold Cadalbert, Product Manager, Max Würmli, Vizedirektor und GeMarketing Communikation Manager, sfb Bildungszentrum für Technologie schäftsbereichsleiter Automation and Rockwell Automation AG, Mägenwil. und Management, Dietikon. Drives, Siemens Schweiz AG, Zürich.

Alle Bilder: Alex Buschor

Begegnungen und Impressionen 19

Paul Steiner, Inhaber Meteso Ingenieurbüro, Wilen b. Wollerau:

Fritz Moser, Elektrokonstrukteur, Soudronic AG, Bergdietikon:

«Es besteht die Motivation, noch eigenständiger zu agieren und trotzdem muss man das Rad nicht neu erfinden.»

«Habe interessante News und Trends in der Antriebstechnik gesehen.»

Patrik Reichmuth, Student AbendTechnikum und 60 %-Job bei M + S Industrielle Automation AG, Winterthur:

«Die Ausstellung hat mir auf kleinem Raum neue Ideen für meine Projekte geliefert.»

Thomas Scherrer, Maschinenzeichner, Iveco Motorenforschung AG, Arbon:

«Konnte wertvolle Kontakte zu Sensorik-Herstellern knüpfen.»

dem Rundgang durch das focus. technology forum

Stefan Stübi, Verkaufsleiter Prokurist/Abteilungsleiter Schalttechnik und Sensorik, Bachofen AG, Uster.

Marc Gottenkieny, Sales Manager, Baldor ASR AG, Feuerthalen.

Stephan Glaser, Geschäftsleiter, Balluff Sensortechnik AG, Dietikon.

René Imhof, Leiter Marketing Kommunikation, Baumer Management Services AG, Frauenfeld.

Thomas Kaiser, CEO der CCS Customer Care & Solutions Holding Switzerland, Lyss.

Boris Mäder, Verkaufsleiter und stv. Geschäftsführer, Lenze Bachofen AG, Uster.

Herbert Järmann, Verkaufsleiter Schweiz und Renzo Leone, Verkauf Schweiz, Minimotor SA, Croglio.

Christian Moser, Geschäftsführer, National Instruments Switzerland Corp., Ennetbaden.

Hans Ruckstuhl, Bereichsleiter Steue- Liselotte Egli, Marketingassistentin rungstechnik und Prozessautound Markus Kolb, Projektleiter, mation, Omni Ray AG, Dübendorf. Phoenix Contact AG, Tagelswangen.

René Humm, Sales Management & Distribution, Productmanager Interconnection, Wago Contact SA, Domdidier.

Marcel Mettler, Leiter Applikationsmanagement und Sales Support, Weidmüller Schweiz AG, Neuhausen.

Erich Matzinger, Vertriebsingenieur Sensoric, wenglor sensoric AG, Winterthur.

Auch die Fussball-WM machte sich bemerkbar …

20 Industrial Networks

Ethernet als nächste Feldbus-Generation.

Integration von PROFIBUS, INTERBUS und PROFINET zu einem System mit der Hilfe von Proxies.

Aktuelle Trends bei industriellen Netzwerken Die nächste Generation der Feldbusse

Prof. Max Felser von der Berner Fachhochschule Technik und Informatik in Burgdorf, beantwortet der EPS aktuelle Fragen zu industriellen Netzwerken: EPS: Was ist der aktuelle Trend bei den industriellen Netzwerken? Felser: Die nächste Generation der Feldbusse wird auf der Basis der Ethernet- und InternetTechnologien aufgebaut sein. Ethernet gibt es ja seit den 70er Jahren, warum wird es erst jetzt für die Automatisierung entdeckt? Felser: Das Ethernet von heute hat nicht mehr viel mit dem ursprünglichen Ethernet gemeinsam. Das gemeinsame Koaxial-Übertragungskabel mit 10-MBit/s-Bitrate ist heute Geschichte. In der Automatisierung will man «geswitchtes» Vollduplex-Ethernet mit mindestens 100 MBit/s einsetzen. Damit sind die unberechenbaren Zeitverzögerungen durch Kollisionen praktisch nicht mehr vorhanden. Ethernet in dieser Form kann für 80 % aller heutigen Anwendungen von Feldbussen eingesetzt werden.

Prof. Max Felser

Was ist dann der Vorteil und Nutzen von Ethernet? Felser: Auf den ersten Blick finde ich vier Gründe, warum Ethernet als neue Feldbustechnologie propagiert wird: 1. Die Vielfalt der Feldbusse soll durch eine einheitliche Ethernet-Technologie ersetzt werden. 2. Durch den Einsatz von Komponenten aus dem Informatikbereich sollen die Kosten gesenkt werden können. 3. Der Durchsatz von 100-MBit/s-Ethernet ist grösser als die meisten heutigen Feldbusse. Somit können auch mehr Daten und erweiterte Funktionen angeboten werden. 4. Die Durchgängigkeit zu den InternetTechnologien und -Protokollen wie zum Beispiel Web-Browser oder File-Tranfer ermöglichen einen erweiterten Zugriff und Nutzen der Daten aus dem Feld.

Haben sich diese Erwartungen an das Ethernet bis heute erfüllt? Felser: Die ersten beiden Punkte leider nicht. Ethernet kann für harte Echtzeit nicht unverändert eingesetzt werden. Wenn wir in der Normierung noch acht unterschiedliche Feldbusse in einer Norm hatten, sind heute zwölf nicht kompatible Real-Time-Ethernet (RTE) zur Normierung vorgeschlagen. Aus dem deutschen Sprachraum allein kommen vier Vorschläge für Anwendungen der Motion-Control (EtherCAT, Powerlink, Sercos und Profinet). Unklar ist auch, was es z. B. für die Exportindustrie bedeutet, wenn in Zukunft sogar ein chinesisches Real-Time-Ethernet international genormt sein wird! Werden die chinesischen Kunden darauf bestehen, dass die schweizerischen Maschinen mit diesem Real-TimeEthernet als Feldbus ausgerüstet werden? Auch bei den Komponenten hat man gelernt. Die Feldbusse sind nun mehr als 15 Jahre auf dem Markt und die Installationstechnik hat sich in der Praxis bewährt. An diesen Anforderungen muss sich nun auch eine Ethernet-Technologie orientieren. Ein industrielles Ethernet, das dieselben Anforderungen wie ein Feldbus erfüllt, ist in den heutigen Stückzahlen nicht kostengünstiger. Im Gegenteil: heute bekämpfen sich unterschiedliche Steckersysteme und der Anwender weiss nicht, was er nun als zukunftssichere Lösung installieren soll. Nur wer den Zusatznutzen des Ethernet oder der Internet-Technologien nutzen will oder muss, ist bereit, den Mehrpreis für eine Ethernet-basierte Technologie zu bezahlen. Die verfügbaren Produkte sind noch nicht so umfangreich wie bei einem erfolgreichen Feldbus, wie z. B. dem Profibus. Aber die Zahl der Produkte und Lösungen steigt täglich. Der Trend ist unaufhaltsam. Was passiert nun mit den Feldbussen? Felser: Bei den Feldbussen ist nicht nur eine umfangreichere Produktevielfalt vorhanden, sondern es stehen auch umfangreiche Funktionen für Safety und normierte Schnittstellen für das Engineering zur Verfügung. Wir haben heute eigentlich keine reinen Kommunika-

tionsschnittstellen mehr, sondern komplexe Automatisierungsstrukturen und Funktionen. Wie genau und über welche Kabel übertragen wird, ist in der praktischen Anwendung von sekundärer Bedeutung. Wir werden es erleben, dass die Profibus- und Interbus-Welt zu einer gemeinsamen Profinet-Automatisierungswelt zusammenwachsen werden und der Anwender nach und nach die Feldbusse durch Ethernet ersetzt. Im Moment werden immer noch mehr Feldbusse als Ethernet-basierte Anlagen installiert und dies wird noch ein paar Jahre so bleiben. Für spezielle Aufgaben, wie z. B. explosionssichere Übertragung über Kabel mit mehr als einem Kilometer Länge und gleichzeitiger Speisung der Feldgeräte, ist die Ablösung durch Ethernet noch in weiter Ferne. Herr Professor Felser, wir danken Ihnen für das Gespräch! (Wä)

Profibus Schweiz

In «Profibus Schweiz», einem Verein nach schweizerischem Recht, haben sich mehr als 90 Hersteller und Anwender des standardisierten Kommunikationssystems Profibus zusammengefunden, um gemeinsam die technische Weiterentwicklung sowie die internationale Durchsetzung des Profibus und des Profinet zu fördern. Eine Mitgliedschaft ist für alle Unternehmen und Forschungseinrichtungen im In- und Ausland möglich. Die Mitgliederversammlung wählt einen Vorstand, der den Verein leitet. In Arbeitskreisen werden spezielle Themen vertieft und vorbereitet. Präsident von «Profibus Schweiz» ist Prof. Max Felser.

Profibus Schweiz

Frau Karin Beyeler Kreuzfeldweg 9 4562 Biberist Tel. 032 672 0325 Fax 032 672 0326 switzerland@profibus.com www.profibus.ch

Industrial Networks 21

RJ45 IP67: Bringt Ethernet über Kupferverkabelung in nasse, staubige und vibrierende Umgebungen.

Industrial Ethernet ja – aber nur mit Qualität! Es kommt auf die Details an

Unternehmens-, Gebäude- und Industrienetzwerke wachsen zusammen. Ethernet läuft vom Rechenzentrum übers Büro bis zur Fertigungsinsel. «Ethernet goes Industry» schallt als Slogan aus aller Munde. Das ist leichter gesagt, als getan. Es kommt auf die Details der Verkabelung an. Der Autor lenkt den Blick auf aktuelle Normen und ins Innenleben der Stecker. Von Hermann Christen

Wer heute von Industrial-Ethernet spricht, muss zwei Ebenen im Auge haben. Auf der einen Ebene versteht man darunter die strukturierte Datenverkabelung im Fabrikationsbereich, die bis zum Aggregat reichen wird. Man spricht allgemein vom ethernetbasierten Industrie-LAN, das mühelos an die Officewelten ankoppelt. Die zweite Ebene stellen die Maschinennetzwerke und -steuerungen dar – die Domäne der Feldbussysteme. Ist Ethernet hier sinnvoll? Wird es Feldbus-Anwendungen verdrängen? Was leistet die Automatisierung selbst zur Ethernet-Integration? Kann am Ort des Geschehens die nötige Performance erzielt werden und welchen Nutzen werden die Maschinennetzwerke davon haben? Auf

Hermann Christen

ist Business Manager Industrial Cabling bei Reichle & De-Massari AG in Wetzikon.

dieser Ebene gehen die Vorstellungen vieler Fachleute noch auseinander. Die euphorische Ethernet-Fraktion hält alles für machbar. Die konservative Fraktion hat viele Argumente für bewährte Feldbus-Lösungen und die entsprechenden Stecker. Erkenntnisse aus der Praxis zeigen aber, dass Erstausrüster um die Ethernet-Frage nicht herumkommen. Sie müssen jetzt handeln. Marktführende Systemintegratoren suchen nach Problemlösungen, denn mit Ethernet-Integration winken Marktzuwächse.

In Kürze neue Standards

Die internationalen Normengremien werden in Kürze Standards für die künftige Datenverkabelung im industriellen Feld verabschieden. Die Feldbus-Nutzerorganisationen (PNO, AIDA, Interbus, ODVA) und die Anwendergruppe IAONA stehen einvernehmlich dahinter. Zentrale Werke sind die ISO/IEC 24702 bzw. die EN 50173-3 für die Seite der

Informationstechnik und die ISO/IEC 61918 für die Seite der Automation. Die beiden erstgenannten bauen auf der ISO/IEC 11801 auf. Das ist der Standard für die Officewelt und die strukturierte Gebäudeverkabelung. Die neuen Normen übernehmen unter anderem die bekannten Performance-Klassen für Kupfer- bzw. Fiber-Optic-Verkabelung. Und sie definieren die Schnittstellen zur Automation. In jedem Fall müssen die Komponenten für die rauen, industrietypischen Umgebungssituationen ausgelegt sein. Der Datenstrom muss im Fertigungsprozess unter allen Betriebsbedingungen reibungslos fliessen. Kleine Bit-Fehler können gravierende Folgen haben und zu Störmeldungen sowie zum Stopp der Maschinen führen. Eine Minute Stillstand kostet im Durchschnitt 30’000 CHF. Schon bei der Planung und Produktauswahl ist also Vorsorge zu treffen, um solche Risiken zu verringern.

Schutz in rauer Umgebung: MICE

Die neuen IEC-Normierungen berücksichtigen die besonderen Umstände der industriellen Betriebsumgebung. Einflussgrössen wie Vibration, Zug, Querdruck, Bewitterung, das Eindringen von Wasser, Festkörpern oder chemischen Stoffen und nicht zuletzt die elektromagnetischen Felder, die kupferbasierte Datenkommunikation beeinflussen, werden in der sogenannten MICE-Tabelle betrachtet und beschrieben. Diesen zusätzlichen Anforderungen kann nur mit qualitativ hochstehenden Produkten und zuverlässigen Techno-

logien begegnet werden. Geschieht dies nicht, so sind verkabelungsbedingte Netzwerkausfälle unvermeidbar. Nochmals zu betonen: Die Zuverlässigkeit des Netzwerks beginnt bei der Güte der passiven Verkabelung. Industrielle Anwender brauchen Netzwerke, die resistent gegen Störungen sind und auch unvorhergesehene Ereignisse gut verkraften. Redundante Strukturen, stabile Stecksysteme und gute Schirmung sind wirksame Mittel. Steckverbindungen sind in jedem Netzwerk eine potenzielle Schwachstelle. Industrietaugliche Systeme definieren sich über die Zuverlässigkeit des Stecker-Buchsenkontaktes. Diesem Aspekt ist bei der Netzwerkplanung besondere Aufmerksamkeit zu widmen.

Die Frage der Produktqualität

Bei der Verlässlichkeit der eingesetzten Produkte kommt es auf jedes Detail an, zum Beispiel auf die Art der Kontaktierung in RJ45Steckern und -Buchsen. So ist in jedem Fall unbedingt zu empfehlen, dass ausschliesslich schneid-klemm-kontaktierte Produkte zum Einsatz kommen. Schneidklemmen oder IDC-Kontakte weisen eine bedeutend höhere Kontaktierungskonstanz auf als z. B. gepiercte Stecker – vor allem unter Vibration oder grossen Temperaturschwankungen, wie sie im Outdoorbereich vorkommen können. Ein kleines Detail, das in rauer Industrieumgebung von gravierender Bedeutung sein kann. Weitere Aspekte sind die Rundum-Schirmung und zuverlässige Schirmkontaktierung, >

22 Industrial Networks Power Evolved: Jetzt neu mit Ethernet!

Managed-Switches für raue Umgebungen Fast-Ethernet wird heute in den verschiedensten Applikationen eingesetzt, auch unter härtesten Umweltbedingungen. Die neuen RS20-Switches von Hirschmann sind für diese Anwendungen mit einem erweiterten Temperaturbereich von -40° bis +70°C erhältlich. Dank Funktionen wie schnelle Ringredundanz, redundante Spannungseingänge, Port-Security und den Portzahlen 4, 8, 16 und 24 können die Geräte sehr universell eingesetzt werden. Die Switches lassen sich mit einem SNMP- oder Web-Management konfigurieren und überwachen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Switches «plug and work» ohne Management einzusetzen. (Wä)

In der Industrie seit langem als der Standard für kompakt programmierbare Stromversorgung bekannt, ist neu die DLM-600-Watt-Serie von Sorensen mit Ethernet-Schnittstelle erhältlich. Die neue Option mit 10/100base-T-Kompatibilität verfügt nun nicht nur über eine 16-bitSteuerung für Spannung, Strom und Überspannung, sondern auch über eine 16bit-Rücklesemöglichkeit mit verbesserter Präzision gegenüber der traditionellen IEEE-488-Version. Auch mit der neuen Ethernet-Option verfügt die DC-Quelle über das gewohnt hervorragende Rauschverhalten, kleine 1HE-½-Rackgrösse und aussergewöhnliche Zuverlässigkeit. Die einfach zu bedienende, nach LXI-Standard entwickelte Web-Browser-Schnittstelle ermöglicht eine schnelle und mühelose Systemintegration. (Wä)

Roschi Rohde & Schwarz AG Mühlestrasse 7 3063 Ittigen Tel. 031 922 15 22 Fax 031 921 81 01 www.roschi.rohde-schwarz.com

Omni Ray AG

Im Schörli 5 8600 Dübendorf Tel. 044 802 28 80 Fax 044 802 28 28 www.omniray.ch info@omniray.ch

SC-RJ IP67: ermöglicht Fiber Optic-Verkabelung unter härtesten Einsatzbedingungen.

welche Kabel und Steckkontakte vor elektromagnetischen Feldern schützen und Datenverluste verhindern. Schutz vor Eindringen von Wasser oder Festkörpern wird mit zusätzlichen Massnahmen wie Schutztüllen oder dichten Verteilerschränken erreicht.

Die Frage nach der Übertragungstechnologie

Kupferbasierte Übertragungssysteme werden wegen der Kosten und des Know-hows der Verwender auch in Zukunft den grössten Teil der Datenübertragung ausmachen. Der RJ45Steckverbinder ist weltweit wohl der meist verbreitete Datenstecker und kann überall eingesetzt werden. Die Aktivgeräte der neuen und teilweise auch der alten Feldbussysteme verfügen über RJ45-Schnittstellen. Doch warum nicht von Anfang an auf eine Technologie setzen, die viele der harten Industrieanforderungen von Natur aus erfüllt und sowohl Investitions- als auch Sicherheitsvorteile bietet? Die Rede ist von Lichtwellenleitern, die sowohl in der Informationstechnik als auch in der Automation verwendbar sind – als industrietaugliche PCF (Plastic Clad Silica Fiber) oder besonders robuste POF (Polymer Optical Fiber). Einige Pluspunkte der Technologie: Lichtwellenleiter können problemlos neben Starkstromkabeln geführt werden. Sie sind immun gegen Funkwellen und nicht entstörte elektrische Anlagen. Die Verkabelung hat ein geringes Gewicht, ist abhörsicher und benötigt keine Erdung. Für beide Technologien, Kupfer oder Lichtwellenleiter, sind industrietaugliche Produkte verfügbar. Wichtig ist auch, dass bei beiden Technologien feldmontierbare Systeme vorhanden sind, die eine einfache Montage des Steckers auf das Kabel vor Ort erst möglich machen.

Neu: universeller LWL-Stecker SC-RJ

Die Neuentwicklung SC-RJ hat das Potenzial zum universellen Steckergesicht in der Informationstechnik und Automation. Die internationale Normung des SC-RJ steht unmittelbar bevor. Small Form Factor Design (SFF) macht diesen Stecker zum kompaktesten Fiber-Optic-Stecker seiner Klasse. Die Einbaugrösse im RJ45-Format spart Platz im Schaltschrank und vereinfacht die Kombination mit Kupferverkabelung auf bestehenden Plattformen – von der Anschlussdose im Büro über Verteiler und Rechenzentrum bis zur Fertigungsinsel. Im SC-RJ-Stecker können alle handelsüblichen Fasertypen eingesetzt werden. Mit Schraubferrulen für POF erfüllt der SC-RJ die Forderung der Industrie nach Feldkonfektionierbarkeit. Ein Highlight für das Industrial Cabling mit Fiber Optic ist der SC-RJ IP67. Er bringt Ethernet und Breitbandübertragung überall dort hin, wo es rüttelt und vibriert, wo es nass und kalt ist, staubig, ölig oder noch gefährlicher. Eine Rundtülle schützt die Verbindung auch beim Untertauchen gemäss den Anforderungen der Schutzklasse IP67 (IEC 60529). Ein mechanisches Einrastsystem macht ihn werkzeugfrei arretierbar und mechanisch hoch belastbar. Einsatzgebiete sind neben Industrie-LAN, Maschinen- und Anlagenbau auch Mobilfunk- und Offshore-Plattformen, Raffinerien, Bauvorhaben, Events, Verkehrswesen und Objektüberwachung. (Wä)

Reichle & De-Massari AG Binzstrasse 31 8622 Wetzikon Tel. 044 933 81 11 Fax 044 930 49 41 info@rdm.ch www.rdm.com

GPRS-Alarmmodem für Industrial Ethernet Das Bedienen und Überwachen in hoch automatisierten Fabriken erfordert modernste Technik, so beispielsweise den «paketorientierten Funkdienst» GPRS (General Packet Radio Service). Bei dieser Übertragungstechnologie kommunizieren Geräte ohne aufwändige Verkabelung miteinander. Das GPRS-Alarmmodul IE-GPRSI/O überwacht Anlagen und meldet Abweichungen selbstständig oder auf Anfrage. Dazu sendet es eine SMS zu einem Handy, überträgt ein Fax oder schickt ein E-Mail, auf Wunsch erfolgt ein Sprachanruf. Anwender greifen im Wartungsfall mobil auf Anlagenteile rund um den Globus zu. Ob Daten abfragen,

Fernschalten oder Fernwirken – das GPRS-Modul ermöglicht Unabhängigkeit von Ort und Zeit. Das Alarmmodul besitzt ein stabiles Aluminiumgehäuse in Schutzart IP 20, das Schutz gegen elektromagnetische Einstrahlung bietet. Mit lediglich 45 mm ist das hochwertig konzipierte Modul zudem schmal gebaut (137 x 45 x 155 mm, L/B/H) und lässt sich auf einer Hutschiene TS 35 aufrasten oder optional an der Wand montieren. Am GPRS-Modul befinden sich eine Betriebsanzeige (Power aktiv), 4 – 8 digitale Ein- und 2 – 4 digitale Ausgänge, 2 – 4 analoge Eingänge sowie eine RS232-Schnittstelle. Jedes Alarmmodul besitzt eine

redundante Stromversorgung (Eingangsspannung 8 – 24 V AC/10 – 36 V DC redundant). Das konfigurierbare GPRS-Modul besitzt eine GPRS/GSM-Modemfunktion, die AT-Befehle nutzt. Dank integrierter RS-232-Schnittstelle ist ein Eingriff auf Anlagen rund um den Globus realisierbar. Sollen Daten aus Anlagenteilen verfügbar gemacht werden, die weder per Telefon noch per Netzwerk angebunden sind, lässt sich das GPRS-Alarmmodem problemlos auch räumlich weitab platzieren. Weidmüller offeriert eine umfangreiche Produktpalette, die zwischen den Sensoren/ Aktoren der Feldebene und der Steuerungsebene angesiedelt ist. Sie umfasst unter anderem Netzwerkinfrastrukturkomponenten für Industrial Ethernet, SAI-Aktiv Universal Module mit Profibus-DP-, CANopenoder DeviceNet-Anschaltung, Jackpac die Signalbox in Schutzart IP 68 sowie vorkonfektionierte Sensor-/ Aktor-Leitungen. (Wä)

Weidmüller Schweiz AG Rundbuckstrasse 2 8212 Neuhausen a/Rheinfall Tel. 052 674 07 07 Fax 052 674 07 08 info@weidmüller.ch www.weidmueller.ch

Industrial Networks 23 Nur so gross wie nötig

Neuer Compact-PCI-Steckverbinder von CONEC Die PCI Industrial Computers Manufacturers Group (PICMG) ist ein Konsortium von über 450 Firmen zur Entwicklung offener Spezifikationen für Hochleistungsanwendungen in den Bereichen Telekom- und Industriecomputer. Als Verbindungsstandard wurde «Compact PCI» (cPCI) definiert. Der Steckverbinderspezialist Conec ist Mitglied der PICMG und hat neue Compact-PCI-Verbinder entwickelt, entsprechend dem Standard 2.11 R1.0. Neben vielen lötbaren Ausführungen hat Conec für diese Serie einzigartige, höchst zuverlässige, gedrehte Pressfit-Kontakte mit gestanzter und geformter Einpresszone entwickelt. Die Compact PCI-Steckverbinder der Familie CPH können auch selektiv bestückt und codiert werden. Befestigungsschrauben zur Fixierung auf dem Print stehen bei Bedarf zur Verfügung. Primäre Applikationsfelder für cPCI-Systeme sind Telekom, Datenübertragung, Medizintechnik, Instrumentierung sowie industrielle Steuerungen. PCI steht für Peripheral Component Interconnect – ein Standard der Bus-Architektur vieler Computerhersteller. (Wä)

Häufig sind auf einer Anlage nur wenige Teilnehmer via Ethernet zu vernetzen. Trotzdem möchte der Anwender nicht auf die Vorteile einer industriellen Bauform verzichten. Aus diesem Grund hat Hirschmann neu einen 3-Port-Fast-Ethernet-Switch entwickelt. Obwohl sich Hirschmann auf das Minimum an Funktionen beschränkt hat, lässt sich der Spider-3TX «plug and work» einsetzen. Funktionen wie die 24 VDC-Versorgung, DIN-Montage, Autonegotiation, Autocrossing und Auto-PolarityExchange erleichtern dem Industriekunden die Inbetriebnahme des Switches. (Wä)

Omni Ray AG

Im Schörli 5 8600 Dübendorf Tel. 044 802 28 80 Fax 044 802 28 28 www.omniray.ch info@omniray.ch

Egli, Fischer & Co. AG

Für das Relais Typ 899 von Song Chuan stehen neu zwei verschiedene Kontaktmaterialien zur Verfügung. Der Schweizer Vertrieb Egli, Fischer & Co. AG empfiehlt AgNi für mittlere und hohe Lasten und AgSnO für hohe induktive Lasten wie DC- oder AC-Motoren oder für Lasten mit hohen Einschaltströmen. Das neue Relais Typ 899 mit AgSnO-Kontaktmaterial ist mit den gleichen Daten approbiert wie die Version AgNi, nämlich mit 10 A/250 VAC bei +85°C und 6 A/250 VAC bei +105°C. Beide Varianten sind auch zusätzlich mit einer Isolationsbarriere verfügbar, welche die dielektrische Spannungsfestigkeit KontaktKontakt auf 1000 VAC resp. Kontakt-Spule auf 2000 VAC erhöht. Auch die Aussenabmessungen der beiden «Zuckerwürfel» sind mit 19 _ 15,5 _ 15 mm identisch. Die Serie entspricht der letzten Version EN 60335-1-Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke.

Egli, Fischer & Co. AG

Verbindungstechnik Gotthardstrasse 6 8022 Zürich Tel. 044 209 83 10 Fax 044 201 22 75 ie@efco.ch www.efco.ch

(Wä)

Verbindungstechnik Gotthardstrasse 6 8022 Zürich Tel. 044 209 83 10 Fax 044 201 22 75 ie@efco.ch Inserat_Autobahn_HiCH0205_Dr 08.03.2005 www.efco.ch

Integration in Profinet, Ethernet/IP und Modbus TCP Die Hirschmann Automation and Control GmbH, Neckartenzlingen, bietet die gemanagten Switches der Rail-, MICE-, PowerMICE- und Mach-4000-Produktfamilien ab August 2006 mit speziellen Softwarepaketen, so genannten Industrial-Profiles, an. Damit können diese Netz-

Neues Relais von Song Chuan

werk-Komponenten vollständig in die drei Standard-Protokolle Profinet, Ethernet/IP oder Modbus-TCP integriert werden. Die jeweiligen Profiles lassen sich über den WebshopKonfigurator OpenRail (www. hirschmann.com/OpenRail) auswählen und werden anschliessend ab Werk auf

die Switches aufgespielt. Ein späterer Austausch dieser Software ist ebenfalls via Internet möglich. «Mit diesem Konzept übernimmt Hirschmann als neutraler Hersteller von Netzwerkgeräten eine Vorreiterrolle», erklärt Marketingleiter Dr. Klaus Zwerina. „Denn dadurch werden nicht nur die Standard-Protokolle grosser Automatisierungshersteller für alle Ethernet-Anwender zugänglich, sondern zugleich können auch HirschmannSwitches in die ApplikationsSoftware dieser Hersteller eingebunden werden.» Diese Integration ermöglicht sowohl die Konfiguration als auch die Überwachung der Netzwerkkomponenten nach dem Plug-and-play-Prinzip. Dazu Dr. Zwerina: «So wird ein durchgängiges, anlagenweites Engineering möglich, von der einfachen Inbetriebnahme über die nahtlose Einbindung in die Diagnosekonzepte bis hin zum komfortablen Austausch defekter Komponenten durch die automatische Vergabe der Konfigurationsparameter». (Wä)

Hirschmann Automation and Control GmbH Niederlassung Uster Seestrasse 16 8610 Uster Tel. 044 905 82 82 Fax: 044 905 82 89 ans_ch@hirschmann.ch www.hirschmann.ch

14:32 Uhr

• Industrial ETHERNET • Fiber INTERFACES • Industrial CONNECTORS • Test & Measurement www.hirschmann.ch

Tel. +41 44 905 82 82

Seite

24 Podium

Der Feldbus der Zukunft Podiumsdiskussion zum Thema «Ethernet als Feldbus»

Im gut besuchten, grossen Vortragssaal des focus. technology forum fand unter der Leitung von Heinz Radde ein Podiumsgespräch mit prominenten Grössen der Busszene statt. Dabei zeigte sich, dass die Bedeutung des Ethernets im Feldbusbereich zwar seit Jahren stetig zunimmt, es jedoch die klassischen Feldbusse nie aus allen Bereichen verdrängen wird. Von Christian Keller

«Wann wird das industrielle Ethernet den Feldbus ablösen?» Mit dieser Frage eröffnete Heinz Radde von der Zeitschrift Megalink das Gespräch. Er erinnerte, dass schon 1998 prophezeit wurde, das Ethernet würde den Feldbus innerhalb von zehn Jahren ersetzen. Damit rechnet wohl heute niemand mehr. Die Frage ist vielmehr, ob die Feldbusse überhaupt jemals durch Ethernet abgelöst werden. Noch nie war die Verwirrung rund um die Feldbusse grösser. «Ist Ethernet der bessere Feldbus?» war dann auch seine erste Frage an die Teilnehmer des Podiumsgesprächs. Bernard Schneider wies darauf hin, dass Standard-Ethernet auf der obersten Ebene der Steuerungspyramide einer Anlage, also für die Kommunikation zwischen SPS, PC usw., die Feldbusse sehr wohl ersetzen kann und dies auch schon seit Jahren tut. Für Motion Control Applications genügt Standard-Ethernet jedoch bereits nicht mehr. Sollpositionen für Motoren müssen zeitgenau übertragen werden, was Standard-Ethernet schlichtweg nicht kann. Zudem sind die Ethernet-Protokollle für schnelle binäre Informationen (z. B. Schalter auf, Schalter zu) viel zu schwerfällig. Auch die Standard-Kabel von Ethernet, die aus der Büroumgebung stammen, sind untauglich für eine industrielle Umgebung. Viele der angebotenen Ethernet-Feldbus-Lösungen bieten schliesslich nichts anderes als Tricks an, um diese Schwächen zu umgehen. Und je besser sie das schaffen, umso weiter entfernen sie sich vom Ethernet Standard. Dabei verlieren sie die Kompatibilität immer mehr.

Die Vielfalt ist gerechtfertigt

Holger Zeltwanger ist überzeugt, dass die Vielfalt der Bussysteme gerechtfertigt ist. Jede

Anwendung stelle andere Anforderungen, und Feldbuslösungen haben sich seit Jahren bewährt. Sie werden seiner Meinung nach bestimmt nicht abgelöst, sondern höchstens durch Ethernet-Lösungen ergänzt, wo die Bandbreite der Feldbusse nicht ausreicht, wo administrative Aufgaben miteingebunden oder wo grössere Anlagen vernetzt werden müssen. Dabei wird heute jeder versuchen, sein Feldbusse an die IT-Welt anzuschliessen. Durchgängikeit ist das oberste Ziel. Und den Maschinenbauer interessiert nicht, wie sich die Kommunikationstechnologien mit der Zeit ändern. Er möchte vor allem seine Softwareinvestitionen geschützt wissen. Das ist letztendlich die Anwendung und die sollte standardisiert werden. Walter Baumann hingegen meint, Ethernet habe das Zeug dazu, der bessere Feldbus zu sein: Es ist komplett offen, hat keine Bindung zu einem bestimmten Hersteller, hat mit 100 Mbit bzw. 1 Gbit eine wesentlich höhere Bandbreite als die bestehenden Feldbusse, hat eine sehr einfache Verkabelung und ist damit sehr günstig, und es können mit TCP IP komplexe IT-Aufgaben integriert werden. Sogar die Safety kann mit eingebunden werden. Zudem gibt es Test- und Diagnosemodule in Hülle und Fülle. Die Kunden von B&R setzen seit der Einführung von Powerlink vor etwa fünf Jahren ausschliesslich Ethernet als Feldbus ein. Im Einsatz sind inzwischen rund 20’000 Seriemaschinen oder rund 100’000 Knoten im Feldbereich. Dabei sei natürlich offen, so Baumann, ob Ethernet bis auf den Sensor hinunter gehen müsse. «Einfachheit ist eine ganz wichtige Forderung der Maschinenbauer, die erfüllt werden muss. Zum Beispiel muss auch eine komplexe Maschine nur durch

Walter Baumann

Walter Baumann ist Geschäftsführer bei B&R Schweiz in Frauenfeld und steht für Powerlink auf dem Podium. Der Pioniergeist der Unternehmensgründer Erwin Bernecker und Josef Rainer, verbunden mit der Vision, etwas Grosses für die Automatisierungsbranche zu leisten, prägt auch heute noch die Leitlinien des Unternehmens. Diese Überzeugung führte bereits 1983 zur Gründung erster internationaler Tochtergesellschaften. Das ausgezeichnete Gespür für Marktentwicklungen und

eine einzige IP-Adresse repräsentiert werden können oder Buskabel müssen auch während des Betriebs umgesteckt werden können.»

Ethernet eine ganze Reihe von Vorteilen. Mit Profinet beispielsweise kann die Durchgängigkeit bis in die Bürowelt realisiert werden.

CIP verbindet Bussysteme

Hohe Rechenleistung nutzen

Auch im Unternehmen von Viktor Schiffer wurden die Feldbusse nicht durch Ethernet abgelöst. Die Firma Rockwell sieht Ethernet als Teil eines Gesamtsystems. Das CIP (common industrial protocol) ist auf verschiedenen Feldbusebenen abgebildet und Rockwell sieht keine Notwendigkeit, die Bussysteme zu trennen, da sie alle CIP sprechen. So kann für die verschiedenen Bereiche der Automation stets der ideale Bus gewählt werden. Für Schiffer ist es klar, dass die Feldbusse nicht abgelöst werden. Es wird sich lediglich eine Verschiebung des Ethernet in die unteren Bereiche ereignen. Eine gewisse Verdrängung wird erwartet, jedoch keinesfalls eine Ablösung. Die Zahlen sprechen eindeutig für Ethernet IP. Bereits eine Million Geräte sind im Feld. Es ist damit eines der erfolgreichsten Protokolle in der Industrieautomatisierung. Auch Klaus-Peter Willems sieht keine Notwendigkeit, ein Feldbussystem wie beispielsweise Profibus – so lange seine Fähigkeiten ausreichen –, durch Ethernet zu ersetzen. Es sei zudem nicht einfach, ein Feldbussystem zu übertreffen, das während zwanzig Jahren auf eine bestimmte Applikation hin optimiert wurde. Wenn allerdings immer mehr Firmenfunktionen integriert werden müssen, hat

Christian Keller

arbeitet bei der Fachpresse Zürich AG und ist Chefredaktor der ElektronikPraxis Schweiz.

Michael Jost

Trends und der Wille, HighTech-Lösungen zum Nutzen der Kunden anzubieten, hat B&R zu grossem Erfolg verholfen. B&R wird in den kommenden Jahren stetig wachsen und seine Position im internationalen Marktumfeld weiter stärken.

B&R IndustrieAutomation AG

Langfeldstrasse 88 8500 Frauenfeld Tel. 052 728 00 55 Fax 052 728 00 54 office.ch@br-automation.com www.br-automation.com

Michael Jost repräsentiert EtherCAT. Er studierte Elektrotechnik an der Fachhochschule Lippe. Er arbeitete als Trainer und im Produkt-Support Feldbussysteme. Derzeit ist er Produktmanager für EtherCAT und IP-20-Feldbussysteme bei Beckhoff. Beckhoff realisiert offene Automatisierungssysteme auf Basis der PC-basierten Steuerungstechnik. Das Produktspektrum umfasst die Hauptbereiche Industrie-PC, I/O- und Feldbuskomponenten, Antriebstechnik und Automatisierungssoftware. Für alle

Michael Jost unterstrich die gute Basis, die Ethernet für Erweiterungen in Richtung Automatisierungsaufgaben bietet. Es kann echtzeitfähig gemacht, die Safety kann integriert werden und vieles mehr. Bei Beckhoff wird bereits seit mehr als 15 Jahren PC-basierte Automatisierungstechnik betrieben. Gerade in solchen Konzepten – so zeigt die Erfahrung – können die alten Feldbusse in Sachen Performance mit der Rechenleistung neuer PCs nicht mithalten. Mit Echtzeit-Ethernet-Systemen kann die hohe Rechenleistung nutzbar gemacht werden. Damit werden völlig neue und leistungsfähigere Steuerungskonzepte möglich.

8560 Druckseiten vom IEC

Bernard Schneider wies noch auf ein ernstes Problem nicht technischer Natur hin. Er appellierte an die Automatisierungsfirmen, damit aufzuhören, die Normierung im Bereich Feldbus zu sabotieren. Seiner Meinung nach gibt es für die Ethernet-Normung nur ein Gremium, das bisher alles richtig gemacht hat, nämlich IEEE. Es hat viele neue Funktionen aufgenommen, die heute alle weltweit anerkannt sind. Im Falle von Feldbussen, Motion Control, Sensoren und Aktoren sind die Probleme identifiziert und es wäre wünschenswert, wenn ein Gremium wie das IEEE das Lösung in die Hand nehmen und einen Standard erstellen würde. Eine Lösung, wie sie IEC jetzt geschaffen hat, mit 8560 Seiten und 19 untereinander unkompatiblen Feld-

Viktor Schiffer

Bereiche stehen Produktlinien zur Verfügung, die als Einzelkomponenten oder im Verbund als ein vollständiges, aufeinander abgestimmtes Steuerungssystem fungieren. Die «New Automation Technology» von Beckhoff steht für universelle und branchenunabhängige Steuerungs- und Automatisierungslösungen, die weltweit in den verschiedensten Anwendungen, von der CNC-gesteuerten Werkzeugmaschine bis zur intelligenten Gebäudesteuerung, zum Einsatz kommen.

Beckhoff Automation AG Rheinweg 9 8200 Schaffhausen Tel. 052 633 40 40 Fax 052 633 40 55 info@beckhoff.ch www.beckhoff.ch

Viktor Schiffer stellte Ethernet IP auf dem Podium vor. Er arbeitet seit 1986 für Rockwell Automation in Haan. Nach verschiedenen Aufgaben in Schulung, Fertigung und Entwicklung ist er jetzt hauptsächlich für die Implementationsunterstüzung der CIP-Technologien zuständig und kann dort auf über zehn Jahre Erfahrung mit DeviceNet, ControlNet und EtherNet/ IP zurückblicken. Er hat sein Studium 1974 als Diplomingenieur der Elektrotechnik an der RWTH Aachen abgeschlossen und danach noch einen

M. Sc. in Electronic Instrumentation der University of Wales in Swansea erworben.

Rockwell Automation AG Hintermättlistrasse 3 5506 Mägenwil Tel: +41 62 889 7777 Fax: +41 62 889 7766 www.rockwellautomation.de

Podium 25

Engagierte Podiumsteilnehmer und interessierte Zuhörer.

Performance und Kosten

Ein Zuhörer wies darauf hin, dass der BusKunde ja einerseits mehr Performance und andererseits weniger Kosten anstrebt, und er wollte wissen, wie sich der Einsatz von

Ethernet auf die Kosten auswirke. Klaus-Peter Willems erwiderte darauf, dass sich die Hardwarekosten von Ethernet nur langsam auf das Niveau von Feldbussystemen hinunter bewegen würden. Wenn man allerdings die Kosten eines Gesamtsystems betrachtet, bei dem die Durchgängigkeit eines Ethernets erforderlich ist, dann fallen mit dem konsequenten

Bernard Schneider

Bernard Schneider repräsentiert Sercos und die Schweizer Fachhochschulen. Er diplomierte im 1973 bei der ETH in Lausanne als Elektro-Ingenieur. Seine Erfahrung in der Maschinen-Automatisierung, insbesondere in der Motion Control Technologie und Echtzeitkommunikation, machte er u. a. bei der Firma Socapel. Dort entwickelte sein Ingenieur-Team ein fiberoptisches Antriebs-Interface, welches bei der EMO 1987 als Weltneuheit auf einer Produktionsmaschine ausgestellt wurde. Seit drei Jahren ist er Professor für Elektro-

Einsatz von Ethernet gegenüber einem gemischten System viele Engineering- und auch Hardwarekosten weg. Michael Jost ergänzte, dass gerade bei hohen Anforderungen an die Geschwindigkeit oft teure Speziallösungen auf Feldbusbasis entwickelt wurden, die mit Ethernet natürlich eingespart werden können.

Klaus-Peter Willems nik und Automationstechnik an der Fachhochschule für Technik und Wirtschaft des Kantons Waadt in Yverdon-les-Bains. Er gehört zum Institut für Industrie-Automation, welches mit acht Professoren und zwölf Mitarbeitern als zuverlässiger und kompetenter Partner bei vielen namhaften KMUs anerkannt ist. Er gehört auch der internationalen Arbeitsgruppe an, die den bekannten SercosStandard in Richtung Echtzeit Ethernet weiterentwickelt hat, und ist einer der Editoren der entsprechenden Teile in der IEC-Feldbus-Norm.

HEIG-VD – Hochschule für Technik und Wirtschaft des Kantons Waadt iAi – Institut für industrielle Automation Rte de Cheseaux 1 1400 Yverdon-les-Bains Tel. 024 557 64 68 bernard.schneider@heig-vd.ch http://iai.heig-vd.ch

Klaus-Peter Willems ist Gesellschafter der Technologie Management Gruppe TMG MI GmbH in Karlsruhe. Er stand für Profinet auf dem Podium. Das historische Kernarbeitsgebiet der Technologie-Management-Gruppe in Karlsruhe ist das Innovationsmanagement. Ihr Ziel ist es, die Innovationsfähigkeit der Unternehmen nachhaltig zu steigern. Dies verlangt ein sehr hohes Erfahrungspotenzial und die Fähigkeit, «neue Denkweisen» in den Köpfen zu erzeugen. Vor dieser Herausforderung hat die TMG ihr Leistungs-

Zum Schluss gab Bernard Schneider noch einen interessanten Hinweis: Um die Probleme im Bus-Dschungel besser in den Griff zu bekommen, arbeiten verschiedene Schweizer Fachhochschulen daran, Geräte zu entwickeln die multiprotokoll arbeiten können, um damit echte Interoperabilität zu schaffen. (ck)

Holger Zeltwanger

spektrum über die Jahre hinweg kontinuierlich weiter ausgebaut und erfolgreich für die Unternehmen nutzbar gestaltet. So hat sie ihre Gedanken zu Effektivität und Effizienz im «TMG InnovationsManager» umgesetzt. Für ihre Klienten erarbeitet TMG heute nicht nur die Basisbausteine zum Innovationsmanagement, sie unterstützt sie auch bei der Umsetzung kritischster Innovationsvorhaben.

TMG Technologie Management Gruppe AG Hungerbüelstrasse 22 8500 Frauenfeld TG Tel. 052 728 96 36 Fax 052 728 96 35 tschanz@tmg.ch www.tmg.ch www.tmg-karlsruhe.de

Holger Zeltwanger vertritt CAN in Automation. Er schloss 1976 sein Elektronikstudium an der Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbuettel als Diplomingenieur ab. Er arbeitete zwei Jahre lang als Systemprogrammierer bei Siemens und anschliessend mehr als 14 Jahre als Fachredaktor deutscher und amerikanischer Fachzeitschriften. 1992 gründete er die internationale Anwenderund Herstellervereinigung, CAN in Automation (CiA) und ist seitdem ihr geschäftsführender Vorstand.

CAN in Automation (CiA)

Am Weichselgarten 26 DE 91058 Erlangen Tel. 0049 9131 690 86-0 Fax 0049 9131 690 86-79 headquarters@can-cia.org www.can-cia.org

Alle Bilder: Frederic Meyer

buslösungen kann einfach nicht als Standard akzeptiert werden.

26 Vision Days

Links: Vision Components VCM4018 (Platinen SmartCam mit 450 MHz DSP und VGA-CCD-Sensor) Rechts: Matrox «4Sight M» mit Nexisembedded Machine Vision System, PC-Architektur

Vision Systems − ein Zukunftsmarkt Industrielle Bildverarbeitung als zentraler Bestandteil in der Automatisierungskette Industrielle Bildverarbeitungssysteme, auch Machine Vision-Systeme genannt, werden zur industriellen Qualitätsüberwachung im Fertigungsprozess eingesetzt und versuchen das menschliche visuelle Wahrnehmungssystem nachzubilden. Von Thomas Graf

Ein Machine-Vision-System besteht deshalb im einfachsten Fall aus einer Optik und einer Beleuchtung, einem Bildsensor mit nachfolgender Digitalisierung (z.B. Framegrabber), einem Rechnersubsystem zum Auswerten der digitalisierten Bilddaten und einer oder mehreren Schnittstellen zum vor- und nachgelagerten Produktionsprozess, z.B. zu einem Roboter. Machine-Vision-Systeme haben gegenüber dem Menschen als Prüf- oder Kontrollinstanz den Vorteil, dass sie mit zum Teil sehr hoher Geschwindigkeit über eine beliebige Zeit ermüdungsfrei und mit gleich bleibender Genauigkeit arbeiten. Darüber hinaus können Machine-Vision-Systeme neben qualitativen auch reproduzierbar quantitative Aussagen, z.B. über geometrische Grössen, machen. Nachteile von industriellen Bildverarbeitungssystemen sind der meist hohe Software-Aufwand sowie mangelnde Flexibilität und Anpassbarkeit bei Änderungen der Aufgabenstellung oder der Umgebungsbedingungen.

Stürmische Entwicklung

Der rasante technische Fortschritt in den letzten Dekaden hat dem Einsatz von industrieller Bildverarbeitung endgültig zum Durchbruch verholfen. Vor etwas mehr als 10 Jahren war Qualitätskontrolle mittels digitaler Bildverarbeitung im Allgemeinen eine sehr aufwändige und kostspielige Angelegenheit. Kamera, Optik, Beleuchtung und ein leistungsfähiges Bildprozessorsystem konnten schnell einmal mehrere zehntausend Franken kosten, ohne dazugehörige Applikationssoftware. Solche Bildverarbeitungssysteme basierten zudem auf für heutige Verhältnisse exotischen Busund Betriebssystemen. Diese Situation hat

Thomas Graf

ist Abteilungsleiter bei Fabrimex Systems AG in Volketswil

sich mit dem Aufkommen des PCI-Bus und 32-Bit-Windows-Versionen radikal verändert, sodass man heute konstatieren kann, dass eine grosse Zahl der in der Industrie eingesetzten Bildverarbeitungssysteme auf der PC-Plattform mit einem 32-Bit-Windows basieren. Allerdings haben in den letzten paar Jahren zwei weitere Typen von Bildverarbeitungssystemen immer mehr an Terrain gewonnen. Es handelt sich dabei um die so genannten Embedded-Bildverarbeitungssysteme und um SmartCams, auch intelligente Kameras genannt.

Embedded-Bildverarbeitungssysteme

Mit der zunehmenden Integration der Elektronikkomponenten sind einige Anbieter von Bildverarbeitungskomponenten dazu übergegangen, Bildprozessor, Framegrabber, Bildausgabe und I/O-Schnittstellen auf einer einzigen kleinen Platine zu integrieren. Die Herausforderungen sind u.a.: hohe Leistungsfähigkeit bei geringem Stromverbrauch (die Verlustleistung muss abgeführt werden) und kleinen Platzverhältnissen, grosse Modularität bei möglichst geringen Kosten auch bei mittleren Stückzahlen, Verfügbarkeit von günstigen und dennoch leistungsfähigen Tools und Bibliotheken für den Entwickler von Bildverarbeitungsanwendungen. Embedded-Bildverarbeitungssysteme wie das «4Sight M» von Matrox-Imaging sind häufig mit XP, XPE, Windows CE oder ähnlich vorkonfiguriert. Es können aber auch proprietäre Betriebssysteme zur Anwendung kommen. Auf dem «4Sight M» funktionieren grundsätzlich alle für die PC-Plattform entwickelten Tools und Bibliotheken. Für den Anwender und Entwickler steht somit eine grosse Auswahl an SW-Produkten zur Verfügung. Andere Embedded-Bildverarbeitungssysteme basieren auf DSPs (digitaler Signalprozessor), Power-PC usw. Auch solche Systeme haben Vorteile, wie z.B. die geringere Verlustleistung bei äquivalenter Rechenleistung. Dieser Vorteil hat aber seinen Preis: Günstige und leistungsfähige Tools und Bibliotheken zur Bildverarbeitung sind für solche Systeme schwieriger zu finden.

SmartCam

Ein weiterer – und bestimmt nicht letzter – Integrationsschritt in der Bildverarbeitung wurde in den letzten Jahren mit der SmartCam oder intelligenten Kamera erreicht. Anfänglich wurden sie als als schwachbrüstige Exoten in der Bildverarbeitungsbranche betrachtet; nun sind unterdessen auch namhafte Kameralieferanten wie z.B. Sony auf den Zug aufgesprungen und bieten interessante Produkte in diesem Bereich an. Dabei haben sich bei der Realisierung einer SmartCam die Herausforderungen gegenüber dem EmbeddedSystem noch verschärft. Bildprozessorsystem, Framegrabber und Schnittstellen müssen jetzt auf engstem Raum und kostengünstig gleich in der Kamera integriert werden. Zudem sollen alle Schnittstellen, die man normalerweise von der PC-Welt her kennt, selbstverständlich auch zur Verfügung stehen. Eine der grössten Herausforderungen dabei ist das Erreichen einer vergleichsweise hohen Rechenleistung bei möglichst kleinen Dimensionen der intelligenten Kamera. Wer sich die Grösse eines Kühlkörpers für einen Pentium-P4-Prozessor vor Augen führt, weiss wovon hier die Rede ist. Solche Prozessoren generieren bis zu 130 Watt thermische Verlustleistung. Bewegliche Teile wie Lüfter und Plattenlaufwerke sollen in SmartCams nicht vorkommen. Deshalb setzt man bei intelligenten Kameras üblicherweise Flashspeicher und Celeron Ultra Low PowerVersionen ein, bzw. setzt gleich auf DSPs oder ähnliche verlustarme Designs. Eine Unterklasse der SmartCams sind die so genannten Vision-Sensoren. Diese sind in vielen Fällen auch gleich noch mit einer anwendungsspezifischen Optik und Beleuchtung ausgerüstet und sind so voreingestellt (programmiert), dass sie z.B. eine Länge oder einen Durchmesser oder einen Barcode bestimmen können. Weil die Aufgaben und die Randbedingungen solcher Sensoren in engen Grenzen vorbestimmt sind, haben solche Produkte meist einen Autoteach-in-Mode, sodass Programmierung oder Parametrierung entfallen. Gemäss den neuesten Erhebungen für den amerikanischen Machine-Vision-Markt im Jahr 2005 ist der Bereich der SmartCams

stückzahlenmässig gegenüber allen anderen Bildverarbeitungskomponenten mit Abstand am meisten gewachsen und hat die 100-Mio.$-Grenze erreicht (Quelle: Vision Systems Design, Mai 2006). Der Grund dafür ist relativ einfach zu finden: SmartCams sind bei vergleichsweise sehr geringen Kosten (es gibt schon Produkte für weniger als 1000 €) inzwischen sehr leistungsfähig geworden und eignen sich deshalb vor allem für kostensensitive OEM-Anwendungen.

Was bringt die Zukunft?

Sicher werden die Integration und Miniaturisierung in diesem Bereich weiter fortschreiten. Schon heute gibt es CMOS-Bildsensoren, auf denen eine Bildverarbeitung für spezielle Applikationen mitintegriert ist. Andererseits eröffnen sich immer wieder neue Applikationsfelder wie z.B. die Videoüberwachung mit automatischer Gesichtserkennung oder die Nummernschilderkennung in der Verkehrsüberwachung. Die Anforderungen an die Robustheit der Software und an die Rechenleistung sind hier sehr hoch und werden auch in der Zukunft eine Herausforderung bleiben.

Erfolgsrezepte

Die Anforderungen an das Know-how aus den Bereichen Optik und Beleuchtungstechnik, Sensorik und Kameras, Rechnersysteme, Softwareentwicklung, Automation, Handling und Projektmanagement sind bei der Integration von Machine-Vision-Systemen im Allgemeinen sehr hoch und es ist deshalb unabdingbar, mit einem erfahrenen Partner und Anbieter zusammenzuarbeiten. Weil man als Mensch etwas so einfach sieht und erkennt, bedeutet das noch lange nicht, dass dasselbe mit einem Machine-Vision-System einfach, schnell und günstig zu realisieren ist. (Wä)

Fabrimex Systems AG

Industriestrasse 4b, Volketswil 8603 Schwerzenbach Tel. 044 908 13 13 Fax 044 908 13 00 www.fabrimex-systems.ch tgr@fabrimex-systems.ch

Vision Days 27

High-Performance Vision Tools «Die PatMax Unlimited»-Familie

Industrielle Bildverarbeitung wird mittlerweile seit über 25 Jahren in der industriellen Produktion eingesetzt. Die Systeme haben sich währenddessen von einfachen binären Systemen zu High-Speedgrauwertbasierten Systemen entwickelt. Von Daniel Zoller

In der Vergangenheit bestand ein Vision-System meist aus einem Framegrabber und einer universell einsetzbaren Vision-Toolbox. Für eine Applikationserstellung war zwingend ein erfahrener Programmierer notwendig. Ein Programmierer war selbst dann erforderlich, wenn auch nur kleine Anpassungen in der Produktion durchgeführt werden mussten. Die Notwendigkeit für die Programmierung limitierte somit die Flexibilität und bedingte eine relativ lange Implementationszeit.

Konfigurierbare Vision-Systeme

Deshalb folgte der logische Schritt zu konfigurierbaren Vision-Systemen. Dank der Verfügbarkeit von High-Speed-Prozessoren wurden diese Systeme immer kompakter und reduzierten sich auf die Grösse einer Kamera. Diese Entwicklung verhalf der industriellen Bildverarbeitung zu einer markanten Anwendungsausweitung im Produktionsbereich. Ein entscheidendes Problem blieb jedoch bestehen: die limitierte Funktionalität der universellen Vision Tools. Die Konfigurierbarkeit eliminierte nicht die Notwendigkeit, dass bei änderndem Erscheinungsverhalten des zu prüfenden Objektes eine Neukonfiguration notwendig sein kann. Daraus ergibt sich der Nachteil, dass aufgrund der eingeschränkten Funktionalität von Basis-Vision-Tools ein stetiger Wartungsaufwand in Kauf genommen werden muss.

Das ideale Vision-System − neuer Lösungsansatz

Wie kann jedoch die Akzeptanz von Machine-Vision in der Produktion erhöht werden? Heutzutage verlangen Kunden einfach zu handhabende Systeme mit einem geringen Wartungsaufwand. Die Wunschvorstellung wäre: Hier ist das zu prüfende Objekt und dies sind die zu prüfenden Eigenschaften! «Simply do it!» − unabhängig davon, wie das Teil aussieht und wie es sich vor der Kamera präsentiert. Wie könnte nun ein möglicher Lösungsansatz aussehen? Es wird eine neue Generation von Vision-Tools benötigt, die verstehen, was mit dem Bild geschieht. Dadurch können Änderungen im Bild durch Transformationen kompensiert werden. Wenn z.B. das Bild eines Werkstücks verzerrt ist, dann kann dies dem Benutzer mitgeteilt werden, bzw. es kann ein unverzerrtes Bild geliefert werden. Daraus entsteht ein grosser Unterschied zwischen der neuen Vorgehensweise und herkömmlichen Lösungsstrategien. Weil man weiss, was im

Daniel Zoller

ist Senior Sales Engineer bei Cognex Schweiz in St. Gallen.

PatFlex kann unterschiedlichste Arten von Verzerrungen kompensieren.

Bild passiert, wird dem Tool ermöglicht, wesentlich mehr Feedback zu geben und auch Ratschläge zur optimalen Parametrisierung des Tools zu erteilen. Welche Vorteile ergeben sich aufgrund dieses Ansatzes? Die Komplexität einer entsprechenden Applikation verringert sich drastisch. Man muss nur noch vorgeben, wie das Objekt idealerweise aussehen sollte. Anhand von Transformationen wird das Objekt in genau diese wünschenswerte Darstellung gebracht. Anschliessend lassen sich weitere beliebige Inspektionstools auf dieses transformierte Bild anwenden. Anpassungen an sich ändernde Randbedingungen in der Produktion lassen sich nun einfach kompensieren. Die Anzahl notwendiger Inspektionstools einer Vision-Tool-Bibliothek verringert sich ebenfalls drastisch. Wie kann aber eine raffinierte Lösung gefunden werden? Die Antwort liegt in der Art, wie das Bild analysiert wird. In der Vergangenheit betrachteten die Vision-Tools das Bild als eine «Box» voll von Grauwerten und versuchten diese Grauwerte in Übereinstimmung zu bringen. Um die gewünschten Anforderungen jedoch erfüllen zu können, braucht es eine ausgeklügeltere Lösung.

Die PatMax-Technologie

Im Jahre 1996 hat Cognex eine neue Technologie, genannt PatMax-Technologie, eingeführt. Anstelle der Betrachtung der Grauwerte der Pixel basiert PatMax auf der Analyse und dem Verständnis der Geometrien des entsprechenden Objektes. Dies erlaubt, Bilder von einem unbekannten Raum in einen bekannten Raum zu transformieren. Von Beginn

an unterstützte PatMax Transformationen für Objekt-Offset, Winkel, Skalierung und nichtlineare Skalierung. Zusätzlich kann das Tool Geometrien mit einer Elastizität handhaben, um Änderungen der Geometrie aufgrund von Reflexionen berücksichtigen zu können. PatMax kann demzufolge für zuverlässigste Objektlokalisierung im industriellen Umfeld eingesetzt werden. PatMax findet Objekte auch dann noch genau, wenn sie unterschiedlich gross erscheinen, sie anders ausgerichtet sind, ihr Erscheinungsbild schlecht ist und sie sogar teilweise verdeckt sind. Im Gegensatz zur Korrelationsmethode verwendet PatMax geometrische Informationen. So werden z.B. ein Quadrat als vier Linienabschnitte und ein Fussball als vier Bögen interpretiert. Dies geschieht durch eine dreistufige geometrische Messung des Objekts: 1. PatMax identifiziert und isoliert zuerst die wichtigsten Einzelmerkmale im Bild des Objekts und misst Parameter wie Form, Abmessungen, Winkel, Bögen und Schattierungen. 2. PatMax setzt dann die räumlichen Verhältnisse zwischen den zentralen Merkmalen des eintrainierten Bildes mit dem Echtzeit-Bild, einschliesslich Abstand und relativer Winkel, ins Verhältnis. 3. Durch die Analyse der geometrischen Informationen sowohl der Merkmale als auch der räumlichen Relationen kann PatMax die Position des Objekts klar und eindeutig bestimmen, und zwar unabhängig vom Winkel, von der Grösse oder dem Erscheinungsbild des Objekts.

Die PatMax-Unlimited-Familie

Mittlerweile bietet Cognex eine ganze Familie von PatMax-basierten Tools an. Diese PatMax-Unlimited-Tools bieten Raumtransformationen für zahlreiche Anwendungen an, die bis anhin unlösbar schienen. Der Schlüssel zum Erfolg dieser Tools ist nicht nur die einfache Handhabung, sondern ebenso die aussagekräftigen numerischen und grafischen Informationen, die der Anwender während des Setup des Tools erhält. In der Vergangenheit benötigte ein Anwender langjährige Erfahrung, um ein Tool optimal zu parametrisieren. Heutzutage definiert der Anwender einfach die Bedingungen, unter welchen das Tool funktionieren soll – das Tool erledigt den Rest.

PatFlex

Entworfen für Anwendungen, bei denen die Bilddarstellung im 3-D-Raum nicht definiert ist. Aus dem dreidimensional verzerrten Objekt wird ein zweidimensionales entzerrtes Bild erstellt. Typische Anwendungen sind Aufdruck- und Vollständigkeitskontrolle.

PatInspect Edge

Inspektionstool z.B. für Aufdruckkontrolle. Entworfen für Anwendungen, bei denen die Konturen z.B. eines Symbols stark variieren können, das Teil von einem (menschlichen) Kontrolleur aber als gut klassiert würde. Das Tool toleriert derartige Defor- >

28 Vision Days Matrox-Morphis QxT für Bilderfassung Matrox Imaging stellt die Morphis QxT vor, eine neue Ergänzung der Framegrabberfamilie Matrox Morphis. Morphis QxT, eine Karte mit PCI-Express-Implementierung x4, verfügt über 16 Videodekoder für die gleichzeitige Bilderfassung über 16 Standardvideoquellen und unterstützt die MPEG-4-Kompression aller Videoströme in Echtzeit. Morphis QxT ist somit optimal für Videoüberwachungsanwendungen geeignet, die die gleichzeitige Bilderfassung von mehreren Standardquellen erfordern. Das hohe Integrationsniveau und die Standardverbindungen bieten zusätzliche Flexibilität und Kosteneinsparungen für diese Anwendungen. Das Board ist für NTSC-, PAL-, RS-170- und CCIR-

Videoquellen geeignet und unterstützt die gleichzeitige Erfassung von bis zu 16 Live-Videoströmen. Die MPEG-4-Hardware kann die Kompression von vier vollständigen D1 (720 x 480/576)-Videoströmen oder 16 CIF (352 x 240/288)Videoströmen in Echtzeit ausführen. Weitere standardmässige Leistungsmerkmale sind 32 zusätzliche TTL I/Os, 16 Audioeingänge und ein Überwachungstimer für den automatischen Neustart nach Anwendungs- oder Systemfehlern. Die Software unterstützt Microsoft Windows XP und

umfasst die praxiserprobten, hardwareunabhängigen Entwicklungswerkzeuge Matrox-Imaging-Library (MIL)/ActiveMIL oder MIL-Lite/ActiveMIL-Lite für die Entwicklung eigener Anwendungen. (Wä)

Fabrimex Systems AG

Industriestrasse 4b, Volketswil 8603 Schwerzenbach Tel. 044 908 13 64 Fax 044 908 13 67 tgr@fabrimex-systems.ch www.fabrimex-systems.ch

PatMax für zuverlässige Objekterkennung

mationen, erkennt aber kleine Änderungen, wie z.B. «Mousebits». Zusätzlich toleriert es Verschiebungen der einzelnen Geometrien zueinander und liefert trotzdem zuverlässige Inspektionsresultate. Dieses Tool erlaubt, in zahlreichen Anwendungen die manuelle 100%-Inspektion durch Machine Vision zu ersetzen, ohne die Pseudo-Ausschussrate (in Bezug auf die menschliche Kontrolle) unakzeptabel hoch werden zu lassen. Dies ist ein sehr entscheidender Punkt für die Akzeptanz einer echten 100%-Inspektion.

PatInspect Area

Entwickelt z.B. für Anwendungen, bei denen eine Aufdruckinspektion auf Teilen gefordert ist, die ein starkes Hintergrundrauschen aufweisen oder störende Texturen enthalten. Die Erkennung von kleinen Defekten mit niedrigem Kontrast war in der Vergangenheit ohne dieses Tool kaum realisierbar. Typische Anwendungen dieses Tools finden sich in der Aufdruckinspektion bei Kunststoffspritzgussteilen oder bei strukturierten metallischen Oberflächen.

PatMax SA

Geeignet für Anwendungen, bei denen das Objekt nicht vollständig innerhalb des Kamerasichtfeldes ist. Das Tool erlaubt, zu spezifizieren, wie viel des Teils ausserhalb des Bildes sein kann. PatMax SA wird für Anwendungen benötigt, bei denen das synthetische Modell von einem CAD-System mehr Informationen enthält, als auf dem Bild sichtbar sind.

PatMax XLC

Entworfen für Anwendungen, bei denen das Objekt beinahe unsichtbar ist oder starkes Bildrauschen vorhanden ist. Es zielt darauf ab, störende Konturen aufgrund von Rauschen von Objektkonturen unterscheiden zu können, damit diese nicht für die Modellbildung verwendet werden.

OCVMax

Entwickelt für zuverlässigste OCV-Zeichenkontrolle (Object Character Verification). Dieses Tool ermöglicht die Textprüfung so-

gar auf stark deformierten Oberflächen oder bei verzerrten Druckbildern infolge von Verformungen während des Verpackungsprozesses. Dank integrierter PatFlex-Technologie können auch stark verzerrte Schriftbilder zuverlässig verifiziert werden.

IDMax

Entwickelt für zuverlässigstes Lesen von Datamatrix-Codes in schwierigen Anwendungen. Deshalb empfiehlt sich diese Technologie vor allem für DPMI-Anwendungen, bei denen ein Datamatrix-Code direkt auf einem Produkt aus Glas, Kunststoff, Metall oder Keramik aufgebracht ist. Dank der integrierten PatMaxTechnologie können auch sehr unterschiedliche Codes gelesen werden.

Komplette Vision-Plattform von Matrox Imaging

Zusammenfassung

Heutige Vision-Anforderungen führen die Entwicklung immer mehr auf Lösungen hin, die weitgehend ab Stange verfügbar sind und nur noch auf der Maschine montiert werden müssen. Die einfache Handhabung, Robustheit und Flexibilität sind entscheidende Faktoren für deren Erfolg. Es darf dabei nicht ausser Acht gelassen werden, dass, je einfacher ein System handhabbar sein soll, eine umso höherwertige Visions-Technologie im Hintergrund vorhanden sein sollte. Die nahe Zukunft wird zeigen, inwieweit kleinere Vision-Hersteller diesen wachsenden Marktanforderungen gerecht werden können. Die aktuelle Auswahl von PatMax-Unlimited-Tools stellt erst den Anfang dar von noch zahlreichen weiteren Tools, die sich in Vorbereitung befinden. Cognex erwartet, dass durch die Verfügbarkeit derartiger Tools die Akzeptanz für Machine Vision im Fabrikationsbereich weiter ansteigen wird. Kunden profitieren von zuverlässigen Lösungen, die die Gesamtkosten in der Automatisierung reduzieren lassen. (Wä)

Cognex Schweiz

Kornhausstrasse 3 9000 St. Gallen Tel. 071 313 06 05 Fax 071 313 06 06 daniel.zoller@cognex.com www.cognex.ch

Matrox-Nexis ist ein hochintegriertes Bilderfassungs-Subsystem. Es verfügt über zwei abgesetzte Kameraköpfe, die mit einer dualen Kamerasteuereinheit (CCU) und einem Framegrabber auf einer PC/104Plus(tm)-Karte verbunden sind. Das System ist für die Verwendung und den Einsatz zusammen mit dem industriellen Visioncomputer «Matrox 4Sight M» vorgesehen. «Unsere Kunden profitieren von der vorteilhaften Ausnutzung der 4Sight-M-Technologie und können jetzt ein komplettes Bildverarbeitungssystem eines einzigen Anbieters verwenden», erläutert Produktmanager Fabio Perelli.

Matrox-Nexis unterstützt die gleichzeitige Bilderfassung über zwei Kameraköpfe, die sich in einem kompakten oder ultrakompakten Gehäuse befinden. Die Kameraköpfe verwenden «interline transfer progressive scan»-CCD-Bildsensoren mit quadratischen Bildpunkten. Die lieferbaren Sensoren unterstützen Sub- und Megapixel-Auflösungen, schnelleres Auslesen oder Frameraten, Schwarz-Weissoder Farbbilder. «Matrox 4Sight M» kann bis zu zwei Matrox-Nexis-Subsysteme für die gleichzeitige Erfassung von bis zu vier unabhängigen Kameraköpfen einbinden. «Matrox 4Sight M» ist eine in sich geschlossene Bildverar-

beitungsplattform mit der Leistung eines DesktopPCs in einem kompakten, industriellen Gehäuse, die über alle wichtigen Leistungsmerkmale verfügt, um hochleistungsfähige und kostengünstige Anwendungen zu entwickeln. Bilderfassung, Bildverarbeitung und Bildanzeige sowie Netzwerk- und allgemeine I/Os sind in einer einzigen Einheit integriert. (Wä)

Fabrimex Systems AG

Industriestrasse 4b, Volketswil 8603 Schwerzenbach Tel. 044 908 13 64 Fax 044 908 13 67 tgr@fabrimex-systems.ch www.fabrimex-systems.ch

Interview 29

Ein guter Anfang Das Forum aus Sicht eines Ausstellers

Wir konnten uns mit Norbert Renz, Geschäftsleiter von Bosch Rexroth Schweiz AG in Buttikon, unterhalten. EPS: Was zeigen Sie am focus. technology forum und was sind insbesondere die Neuheiten? Renz: Das «Automation House» von Rexroth, ein einzigartiger Systembaukasten, bietet das ideale Zusammenspiel aller Komponenten, vom leistungsfähigen Antrieb «IndraDrive» mit integrierter Sicherheitstechnik, der skalierbaren Steuerungs- und Visualisierungsplattform «IndraControl» und dem einheitlichen Engineering-Werkzeug «IndraWorks» für alle Systeme im «Automation House». Den Schwerpunkt, speziell für ein Hauptthema dieses Forums, stellt die «IndraMotion» als Kernkompetenz von Rexroth für die vielfältigsten Anwendungen in den Bereichen Handling, Montage, Verpackungsmaschinen und Umformtechnik dar. Sie ist ebenfalls integraler Bestandteil des «Automation House» und kann skalierbar auf verschiedenen Hardware-Plattformen laufen. Zu erwähnen sind noch die neue Netzwerktechnik «Sercos-III-Interface» als einzige offene Ethernet-Echtzeitschnittstelle für Automatisierungssysteme und «Safety on Board», unsere zertifizierte Sicherheitstechnik im Antrieb. Ferner zeigen wir aus unserem Bereich der linearen Bewegungstechnik Mehrachssysteme in Verbindung mit unserer Steuerung «IndraMotion for Handling», aus der Pneumatik unseren Baukasten «Easy2Combine» mit pneumatischen Schlitten, Drehantrieben und Greifern für die Automation sowie die kompakte Ventilserie LS04. Die Komponenten der Montagetechnik für einen effizienten Materialtransport in der schlanken Fertigung runden unser Programm ab. Wie wird sich die Technik in Ihrem Tätigkeitsgebiet in den nächsten Jahren entwickeln? Renz: Am Beispiel «Automation House» zeigen wir die wesentlichen Trends für die Maschinenautomation von morgen. Plattformstrategie mit Vereinheitlichung von Software-Modulen auf Basis von bekannten Standards wie PLCopen, Microsoft Net oder IEC61131-3. Der Einsatz von standardisierten Schnittstellen und einheitlichen Engineering-Werkzeugen bietet deutliche Kostenvorteile. Im Bereich Software und Engineering liegen die grössten Einsparungspotenziale der Maschinenautomation in der Zukunft, hierfür haben wir mit «Automation House» die richtige Antwort. Kompakte, leistungsfähige elektrische und pneumatische Antriebe, integrierte Sensorik und weitere Miniaturisierung sind die Trends in der Linear- und Montagetechnik, sowie in der Pneumatik. In der Hydraulik wird sich der Trend zur engen Verbindung mit der Elektronik in industriellen und mobilen Anwendungen weiter fortsetzen. Begrüssen Sie Veranstaltungen wie das focus. technology forum – alle zwei Jahre alternierend mit der ineltec/go (erstmals 2007) stattfindend – mit sechs Themenbereichen unter einem Dach? Renz: Wenn das Forum mit einem grossen Aufmarsch von Fachbesuchern erfolgreich ist, schafft ein solcher Event einen grossen Mehrwert für die Messelandschaft Schweiz. In diesem Fall wäre der 2-jährige Rhythmus

Norbert Renz (links) im Gespräch mit Roland Wächter (Mitte) und Werner Ortler von der EPS.

ideal. Da für die Bosch Rexroth Schweiz AG aber primär die «automenschion» wichtig ist, die in den letzten beiden Jahren auch schon sehr erfolgreich war, werden wir am Ende des Forums sehen, ob die Zusammenlegung der sechs Themenbereiche mehr potenzielle Kunden/Interessenten zu uns gebracht hat. Der Forumscharakter kam letztes Jahr auf der «automenschion» schon sehr gut an und er ist beim focus. technology forum, aufgrund der vielen Vorträge, noch mehr zum Mittelpunkt geworden. Dies ist unserer Meinung nach der richtige Weg für einen erfolgreichen und innovativen Event in der heutigen Zeit. Was bringen Ihnen als Aussteller und Ihren Partnerfirmen (Distributoren etc.) sowie den Besuchern solche «kompakten» Veranstaltungen in der Schweiz? Renz: Unsere Vertriebspartner und wir können den Kunden unsere Neuheiten zeigen und uns mit Ihnen direkt austauschen. In unseren Vorträgen zeigen wir Entwicklungen

auf, erörtern Trends und können gezielt auf einige interessante Themen detaillierter eingehen, als dies am Messestand möglich wäre. Die Bündelung der sechs Themenbereiche und das Konzept mit Ausstellung und Vorträgen bieten dem Messebesucher ein bisher unerreichtes Informationsangebot, aus dem er sich sein individuelles Menü zusammenstellen kann. Die Referate des Rahmenprogramms zeigen, wie unsere «technische Welt» einmal mit anderen Augen betrachtet werden kann, und inspirieren zum Schmunzeln und Nachdenken. Sind Ihre Erwartungen als Aussteller an das Forum erfüllt worden, u. a. auch bezüglich Besucherinteresse? Renz: Sicher gibt es − wie sollte es auch anderes sein − das eine oder andere am neuen Konzept zu überdenken. Unsere Erwartungen sind aber grundsätzlich erfüllt worden. Wir würden es begrüssen, wenn noch weitere Fachverbände der Branche mit einbezogen würden. Ferner

wäre zu prüfen, ob nicht grössere vortragsfreie Zeiträume vorgesehen werden müssten. Die eingehende Diskussion dieser und weiterer Fragen werden dazu beitragen, die neue Veranstaltungsform weiter zu optimieren. Haben Sie am Forum auch neue Kunden gefunden? Renz: Ja, wir haben interessante potenzielle Kontakte knüpfen können, nicht zuletzt auch mit Personen, die nach einem Fachvortrag an unseren Ausstellungsstand gekommen sind. Herr Renz, wir danken Ihnen für das Gespräch.

Bosch Rexroth Schweiz AG Hemrietstrasse 2 8863 Buttikon Tel. 055 464 6111 Fax 055 464 62 22 info@boschrexroth.ch www.boschrexroth.ch

(Wä)

30 Technology Leadership Days

Vom Institut für Mikroelektronik entwickelter Chip MD300.

Dem Rausch verfallen

Digitale Filterung bei berauschend schnellem ADC

Elektronik wohin?

Mikroelektronik- und Mikrosystemkomponenten folgen noch immer Moore’s Law

Die Technology Leadership Days, die neu Teil des focus.technology forum 2006 waren, deckten die besonders technologie-orientierten Bereiche Elektronik und Mikroelektronik ab. Und diese sind und bleiben von Moore’s Law geprägt. Von Prof. Karl Schenk

1965 beobachtete Gordon Moore, später Mitgründer von Intel Corp., dass sich die Anzahl Transistoren auf einem Chip jedes Jahr verdoppelte. Zu beachten ist, dass seine Beobachtung im Jahre 1959 mit dem ersten aus zwei Transistoren bestehenden «Chip» begann – und Moore meinte, dass um 1975 etwa 65‘000 Transistoren erwartet würden und er glaube, dass so ein grosser Chip auf einem einzigen Wafer realisiert werden könnte. Zum Vergleich: Ein moderner Pentium-Prozessor hat heute etwa 1.7 Milliarden Transistoren.

Verdoppelung der Komplexität alle zwei Jahre

Natürlich konnte Gordon Moore damals nicht alle Entwicklungen voraussehen – und seine Beobachung hat er ja auch nie als «Naturgesetz» verstanden, obwohl es so bezeichnet wird. Aber: Moore’s Law gilt im Wesentlichen tatsächlich noch heute: Das ungeheure Tempo ist etwas gebremst, doch rechnet man immer noch mit einer Verdoppelung der Komplexität von integrierten Schaltungen alle zwei Jahre. Diese Entwicklung gilt nicht nur für Mikroprozessoren, sondern auch für alle anderen elektronischen Komponenten wie Speicher und Kommunikationschips. Und damit gilt diese Entwicklung im übertragenen Sinne auch für alle elektronischen

Karl Schenk

Prof. Karl Schenk ist Präsident von Microswiss Network und Leiter des Instituts für Mikroelektronik an der Fachhochschule Nordwestschweiz in Windisch.

Systeme. Auch diese werden mit dem hohen Tempo immer komplexer und leistungsfähiger. In der Mikroelektronik geht eine Schere auf. Anwender mit hohen Stückzahlen setzen für eigene Chips modernste Technologien, so genannte «Deep-Submicron-Technologien» mit Strukturgrössen von 130 nm, 90 nm oder gar 65 nm ein, die auf Wafern von 8 bis 12 Zoll Durchmesser gefertigt werden. Die Initialkosten für Masken und Testprogramm übersteigen bei diesen Technologien die Millionengrenze bei weitem – entsprechend müssen diese Kosten auf eine grosse Zahl von Produkten umgelegt werden. Anwender mit bescheideneren Stückzahlen können mit Technologien mit Strukturgrössen von 350 nm bis über 1 µm immer noch technisch sehr gute Lösungen realisieren und dabei von massiv geringeren Initialkosten profitieren. Bei rein digitalen Schaltungen bietet sich für die meisten Anwender in der Schweiz auch die Variante der FPGA (Field Programmable Gate Array) oder PLD (Programmable Logic Device) an, wo grundsätzlich auch ein einzelnes Exemplar möglich ist.

Fundiertes Fachwissen unbedingt erforderlich

In allen Fällen aber ist ein fundiertes Fachwissen nötig, um diese Technologien richtig anwenden zu können. Wer derartige Technologien nur selten einsetzt, wendet sich am besten an ein Dienstleistungsunternehmen, das diese Entwicklungskompetenz anbietet – sei es für einzelne besondere Schritte im Projektablauf oder den ganzen Lebenszyklus von der Spezifikation über die Entwicklung zu Produktion und Service. Für komplexe Aufgaben setzen alle Fachleute in jedem Fall hochwertige Werkzeuge ein. Ein spezialisiertes Designhaus verfügt über die nötigen leistungsfähigen Tools. Diese sind zunehmend auf PC-Basis verfügbar, doch setzen viele Spezialprogramme weiterhin auf Betriebssysteme wie Unix oder Linux auf. Und für die Beherrschung der Tools sind gut ausgebildete

Fachleute nötig. Diese Ausbildung erwerben sie an Schulen sowie bei Anbietern. Mikrosysteme entstehen durch die Vereinigung von verschiedenartigen Komponenten auf einem Träger. Bekannt sind die «Systems on Chip» (SoC), bei denen Prozessoren, Speicher, Peripherie und Logikfunktionen auf einem Siliziumchip integriert werden. Diese SoC sind gleichzeitig Embedded Systems, deren Entwicklungsmethoden und Anwendungen Thema eines weiteren Fachbereichs des Forums waren. Als Mikrosysteme bezeichnet man aber auch Komponenten, wo mikromechanische Elemente direkt auf einen Siliziumchip aufgebracht und über einfache elektronische Bauteile angesteuert werden. Bekannteste Beispiele sind Druck- und Beschleunigungssensoren, welche dank dieser Technologie äusserst kompakt und gleichzeitig hochempfindlich und sehr robust realisiert werden können.

Anwenderspezifische Entwicklungen

Und schliesslich werden alle diese Komponenten – egal ob selbst (oder von einem Designhaus) anwendungsspezifisch entwickelt (sog. Application Specific Integrated Circuit ASIC) oder als Standardkomponente «ab Stange» gekauft – zu einem elektronischen System zusammengebaut und in beliebigen Anwendungen eingesetzt. Sie alle bestehen aus Mikroelektronik- und Mikrosystemkomponenten und werden immer komplexer, dank den Entwicklungen, die auch vierzig Jahre nach Moore’s Beobachtung immer noch Moore’s Law folgen. Und die Entwicklung geht unaufhaltsam weiter! (Wä)

Bei sehr schnellen Analog zu Digital Wandler (ADC) lässt man sich gerne beeindrucken von der relativ hohen Auflösung. Jedoch ist die Auflösung nicht gleichzusetzen mit der Genauigkeit. Oftmals gehen die letzten Bits im Rauschen des ADC verloren. So liefert der AD9248-65 (Analog Devices) mit 65MSPS (mega samples per second) von seinen 14 nur 11,8 brauchbare Bits. Wenn aus Gründen der Flexibilität trotzdem ein schneller ADC gefordert ist, kann mit einem digitalen Filter die Genauigkeit erhöht werden. Dieser Erfahrungsbericht zeigt die Lösung dieses Problems mit Hilfe einer Mittelwertbildung, implementiert in einem FPGA (field programmable gate array).

Fachhochschule Nordwestschweiz Hochschule für Technik Institut für Mikroelektronik Steinackerstrasse 1 5210 Windisch Tel. 056 462 46 11 Fax 056 462 46 15 karl.schenk@fhnw.ch www.imenw.ch

Daniel Arnold

M. Sc. Daniel Arnold arbeitet als R&D Engineer am Institut für Elektronik der HTA Luzern.

Technology Leadership Days 31

Bild 2: SINAD und ENOB in Funktion der Samplingrate beim AD9248.

Bild 1: Christian Florin, VR-Präsident, CEO und CTO der Arsenco AG in Altdorf mit der Ansteuer- und Auslese-Elektronik AAE. Von Daniel Arnold

Das Institut für Elektronik an der HTA Luzern wurde von der Firma Arsenco AG, Altdorf (www.arsenco.ch) beauftragt, eine Ansteuer- und Ausleseelektronik (AAE) zu entwickeln. Die AAE soll zwei Infrarotsensoren ansteuern und auslesen. Bild 1 zeigt rechts Christian Florin, CEO Arsenco AG, und links die Ansteuer- und Ausleseelektronik. Hinter der AAE befindet sich ein Zylinder, in welchem die Sensoren untergebracht sind. Die Sensoren haben je 64 Sensorelemente und beinhalten je ein Abtast- und Halte-Glied (S&H). So können alle Messzellen gleichzeitig messen. Die AAE steuert die Sensoren selbst an. Für diese Ansteuerung ist es nötig, einen FPGA zu verwenden. Die Signale der einzelnen Messzellen werden über einen sensoreigenen Multiplexer nacheinander den AD-Wandler zugeführt. Der FPGA (Field Programmable Gate Array) liest die gewandelten Daten ein und gibt sie einem PC weiter.

Anforderungen an das System

An die AAE wurden verschiedene Anforderungen gestellt. Das Sensorsignal soll mit einer Auflösung von 14 Bit digitalisiert werden. Da in der Designphase der AAE noch nicht bekannt war, wie lange der Multiplexer angesteuert werden muss, um das Signal auslesen zu können, wurde ein genügend schneller ADC gesucht. Die Wahl fiel auf den AD9248 von Analog Devices. Es handelt sich hierbei um einen Chip mit zwei ADCs, welcher Abtastraten bis zu 65 MHz zulässt. Der ADC wird von dem FPGA angesteuert und ausgelesen.

Es rauscht, was nun?

Nach ersten Tests mit dem System wurde festgestellt dass die gemessenen Werte stark verrauscht waren. Von den 14 Bit des ADC waren 11 brauchbar. Die restlichen Bits waren verrauscht. Auf der Suche nach der Ursache des Rauschens konnte die analoge Elektronik ausgeschlossen werden, da selbst bei einem Kurzschluss der Eingänge direkt beim ADC ein Rauschen gemessen wurde. Schliesslich wurde man im Datenblatt des ADC fündig. Gleich auf der ersten Seite steht unter Features: Integrated dual 14-bit ADC … SNR = 71,6 dB Um dies richtig zu interpretieren, müssen erst wichtige Begriffe im Zusammenhang mit der AD-Wandlung erklärt werden. Bei Verhältnissen wird jeweils die Einheit dB (Dezibel)

verwendet. Dezibel berechnet sich aus dem Zehnfachen des Logarhythmus des Leistungsverhältnisses V:

RMS (Root Mean Square) ist der quadratische Mittelwert eines zeitlich veränderlichen Signals und wird auch als Effektivwert bezeichnet. SNRADC [dB] (Signal-to-Noise) ist das Verhältnis vom RMS-Wert des gemessenen Eingangssignals zu der RMSSumme aller anderen Spektralanteile, jedoch ohne die ersten sechs harmonischen des Nutzsignals und ohne DC-Anteil. (Anmerkung: Bei ADCs wird nicht die übliche Definition für SNR als Verhältnis von Nutzsignalleistung zu Rauschleistung verwendet.) SINAD [dB] (Signal-to-Noise and Distortion Ratio) ist das Verhältnis vom RMS-Wert des gemessenen Eingangssignals zu der RMS-Summe aller anderen Spektralanteile, inklusive der harmonischen des Nutzsignals, jedoch ohne den DC-Anteil. ENOB [Bit] (Effective Number of Bits) ist die effektive (unverrauschte) Bitzahl. Dieser Wert ist eine sehr wichtige Kenngrösse bei AD-Wandlern. Die ENOB kann nach folgender Formel aus der SINAD berechnet werden:

Es sagt aus, wie viele Bits des ADC ohne nachfolgende Filterung verwendet werden können. Als Abschätzung der ENOB kann anstelle des SINAD-Wertes auch der SNRADC-Wert verwendet werden, demnach ergibt die effektive Bitzahl für den vorliegenden ADC:

Bei dem Durchforsten des AD9248-Datenblattes findet man eine Grafik (Bild 2) welche die Abhängigkeit des ENOB (rechte Y-Skala) von der Samplingrate darstellt. Sie zeigt, dass die ENOB fast unabhängig von der Samplingfrequenz ist, und nie über 11,8 Bit hinausgeht. Somit kann festgehalten werden, dass bei der Evaluation eines ADC, bei welchem die Genauigkeit von entscheidender Bedeutung ist, die ENOB beachtet werden muss. Zurück zur AAE: Um nun trotzdem mehr Bits aus dem ADC herauszuholen, sollte nach der AD-

Bild 3: Realisierungsmöglichkeit von FIR- und IIR-Filtern.

Wandlung durch digitale Signalverarbeitung die Rauschleistung reduziert werden, um das SINAD, respektive ENOB, zu erhöhen.

Digitale Filter

Die digitale Filterung ist ein Teil der digitalen Signalverarbeitung. Diese gewinnt durch die schnelle Entwicklung digitaler Elektronik wie FPGAs oder Mikroprozessoren immer mehr an Bedeutung. Bei digitaler Signalverarbeitung hat man eine Taktrate (Samplingfrequenz). Die Werte ändern mit dieser Taktrate und werden von einer zur nächsten Komponente weitergegeben. Dadurch entspricht eine bestimmte Zeit in einem digitalen System einer bestimmten Anzahl Takten. Ein Wert zu einem Takt wird Sample genannt (Samplingrate bei ADCs = Rate mit welcher die Werte ändern). Es ist möglich, digitale Systeme mit mehreren verschiedenen Taktraten zu realisieren. Gibt man ein Signal von einem Subsystem zu einem mit tieferer Taktrate weiter, so nennt man diesen Vorgang Subsampling. Im Gegensatz dazu bedeutet der Begriff Upsampling, dass die Abtastfrequenz zunimmt. Zu den digitalen Filtern selbst: Es gibt grundsätzlich zwei Typen von digitalen Filtern: einerseits FIR (finite impulseresponse = endliche Impulsantwort) und andererseits IIR (infinite impulse-response = unendliche Impulsantwort). Die Impulsantwort eines Filters (oder im Allgemeinen eines Übertragungssystems) ist das Ausgangssignal welches entsteht, wenn am Eingang ein Impuls angelegt wird. Ähnlich zur Impulsantwort versteht man unter der Sprungantwort das Ausgangssignal des Übertragungssystems auf einen Sprung am Eingang. Digitale Übertragungssysteme können mit der ZTransformation berechnet werden. Diese bildet das Analogon zur Laplace-Transformation bei kontinuierlichen Systemen. Es werden ebenfalls Übertragungsfunktionen gebildet. Die Übertragungsfunktionen eines allgemeinen IIR-Filters im Vergleich zu der eines FIR-Filters zeigen folgende Formeln:

Diese zwei Filtertypen haben einen grundsätzlichen Unterschied. Dieser besteht darin, dass die FIR-Filter keine und die IIR eine Rückkopplung haben. Durch die Rückkopplung bei den IIR-Filtern (die a-Koeffizienten in der Übertragungsfunktion) haben diese eine unendliche Impulsantwort. Des- >

32 Technology Leadership Days Zubehör-Katalog für Board-Hersteller

Bild 4: digitale Tiefpassﬁlterung von weissem Rauschen.

Bild 6: Arbeitsweise eines Mittelwertﬁlters mit Downsampling.

Elma ist ein weltweit tätiger Anbieter von Komponenten für die Herstellung von Elektronikbaugruppen. Der neue Zubehör-Katalog «Front Panels, Handles and Accessories» zeigt das umfassende Sortiment an Produkten und Dienstleistungen für die Tochterkarten-Hersteller, insbesondere im Bereich der 19“-Technologie. Auf über 100 Katalogseiten findet der Benutzer neben Frontplatten und den weltberühmten IEEE-Ein-/Aushebegriffen in verschiedensten Ausführungen auch Board-Komponenten wie LEDs sowie viele nützliche Informationen zur Herstellung von kundenspezifischen Frontplatten. Elma verfügt über die Produkte und das spezifische Know-how um Komponenten bereitzustellen, damit der Anwender Elektronikbaugruppen für die verschiedensten Bus-Architekturen wie VME, VME64x, CompactPCI und AdvancedTCA aufbauen kann. Der neue englischsprachige Katalog kann ab sofort bei Elma bezogen werden. Neben dem Zubehör für Tochterkarten-Hersteller bietet Elma den gesamten Bereich von Gehäusen, Backplanes und Komplettsystemen in unterschiedlichen Ausbaustufen an. (Wä)

Elma Electronic AG Hofstrasse 93 8620 Wetzikon Tel. 044 933 41 11 Fax 044 933 42 15 sales@elma.ch

Bild 5: Mittelwertbilder mit und ohne Downsampling.

wegen können die Ausgangssignale falsch dimensionierter IIR-Filter oszillieren. Man spricht in diesem Fall von Instabilität. FIR-Filter haben eine endliche Impulsantwort. Dies bedeutet, dass nach einer definierten Zeit nach dem Impuls der Ausgang stabil ist. Da bei abgetasteten Systemen die Zeit in Form von Samples existiert, dauert es eine bestimmte Anzahl Samples, bis der Ausgang stabil ist. Diese Anzahl entspricht bei den FIR-Filtern der Ordnung des Systems. Sie sind immer stabil. Bild 3 zeigt eine Realisierungsmöglichkeit beider Filter. Die z-1-Glieder bedeuten eine Verzögerung um einen Takt und entsprechen einem D-FlipFlop (D-FF). Die Taktleitung wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeichnet. Ein Wert am Eingang X wandert somit pro Takt um ein DFF weiter. Jeder dieser Werte wird mit einem entsprechenden Faktor bi multipliziert und anschliessend addiert. Hier sei noch erwähnt, dass es in Matlab für digitale Signalverarbeitung, insbesondere für Filterdesign, das wertvolle Tool fdatool gibt.

Filterauswahl

Im vorliegenden System wo lediglich der DC-Anteil vom Signal gemessen werden soll, genügt ein Tiefpassfilter. Das einfachste digitale Tiefpassfilter ist dabei das Mittelwertfilter. Die Übertragungsfunktion wird allgemein durch folgende Formel beschrieben:

Dies bedeutet, dass n Eingangswerte addiert werden. Danach werden die addierten Werte durch ihre Anzahl dividiert. Dieses Filter dämpft alle Frequenzen die höher sind als die Grenzfrequenz. Die Grenzfrequenz für ein Mittelwertfilter kann nach folgender Formel abgeschätzt werden.

Von dieser Dämpfung ist auch das Rauschen betroffen, deswegen reduziert sich die Rauschleistung. Beispiel (Bild 4): Die weisse Rauschleistung des ADC wird durch eine zweifache Mittelwertbildung halbiert. Eine Halbierung der Leistung bedeutet +3 dB bei der SNR und somit eine Erhöhung der ENOB um 0,5 Bit. Allgemein ausgedrückt, kann folgende Faustformel zur Berechnung der ENOB nach einer n-fachen Mittelwertbildung angewendet werden:

Bei digitalen Systemen ist es von sehr grossem Vorteil, Divisionen durch Zweierpotenzen n=2x (2, 4, 8, 16, 32, …) zu implementieren, da diese sehr einfach durch eine Schiebeopera-

tion vorgenommen werden können. Die Faustformel zur Abschätzung des ENOBs lässt sich dadurch weiter vereinfachen und lautet:

Bei einer 32-fachen Mittelwertbildung ergibt die neue ENOB für das gegebene System:

Da im vorliegenden System nur ein Mittelwert benötigt wird, wurde die Filterung mit einem Downsampling kombiniert. Dies hat weiter die Vorteile, dass nicht 32 Eingangswerte gespeichert und nicht alle auf einmal addiert werden müssen.

Realisierung des Filters

Die zwei Realisierungsvarianten mit und ohne Downsampling sind in Bild 5 dargestellt. Die Variante mit Downsampling entspricht einem Summierer mit einem Reseteingang. Bild 6 veranschaulicht die Funktionsweise des Filters. Das Signal benötigt durch den Multiplexer eine bestimmte Zeit T1 um sich einzustellen. Während dieser Zeit arbeitet der Summierer aufgrund des aktiven Resetsignals nicht. Sobald das Signal stabil ist, wird der Summierer aktiviert und er zählt während T2 32 Werte zusammen. Nach dem letzten Wert wird die Summe durch eine Schiebeoperation durch 32 dividiert und von der Folgelogik übernommen. Der Summierer wird dann wieder zurückgesetzt. Durch die Implementierung einer digitalen Filterung mit Downsampling konnte im vorliegenden Fall die ENOB auf mindestens 14 Bit erhöht werden, was auch eine anschliessende Nachmessung des Rauschverhaltens bestätigte. (ck)

Hochschule für Technik + Architektur Luzern Fachhochschule Zentralschweiz Institut für Elektronik Technikumstrasse 21 CH-6048 Horw Tel. 041 349 33 99 Fax 041 349 39 59 www.hta.fhz.ch ife@hta.fhz.ch

Arsenco AG

Industriezone Schächenwald 6460 Altdorf Tel. 041 875 75 00 Fax 041 875 75 20 www.arsenco.com info@arsenco.com

LitErAturtipps Automenschion Bernhard Berling, Berthold Heinrich, Werner Thrun und Wolfgang Vogt

Messen – Steuern – Regeln

Automatisierungstechnik – Messtechnik – Steuerungstechnik mit SPS – Regelungstechnik mit Fuzzy-Control – Glossar Englisch/Deutsch 8. überarbeitete und ergänzte Auflage 2005. Vieweg Verlag Wiesbaden, 334 Seiten, 347 Abb., broschiert, € 26.90 ISBN 3-8348-0006-6.

Stefan Hesse

Robotergreifer

Funktion, Gestaltung und Anwendung industrieller Greiftechnik Hanser Verlag München, 448 Seiten, ca. 500 Strichzeichnungen, Hardcover, CHF 126.–, ISBN 003-446-22920-5.

Rolf Dieter Schraft, Martin Hägele, Kai Wegener

Service – Roboter – Visionen

Gibt einen unterhaltsamen Einblick in die Gegenwart und Zukunft der Robotik. Hanser Verlag München, 224 Seiten, zahlreiche Illustrationen und Fotos, Hardcover, CHF 39.80, ISBN 3-446-22840-3.

Technology Leadership Days 33 Schalter-Produktpalette von Alcoswitch

Notebook mit konfigurierbarer Steckererweiterungs-Box

Neue Sensoren und neues Interface

Die neue Broschüre von Alcoswitch zeigt ein breites Spektrum an Schaltern wie DIP-, Druckpunkttaster-, Schiebe-, Kipp-, Mikro-, Leistungswippen-, Druck-, Schalttafel-, Elektromaschinen-, Pushwheel- und Drehschalter, alle RoHS-konform. Von weisser Ware über Büromaschinen, Elektrowerkzeuge und Messgeräte bis hin zu Schalttafeln, Maschinen und Heizungs-/ Klimaanlagen kommen Schalter von Alcoswitch zum Einsatz. Das neueste Modell der Druckpunkttaster-Familie von Alcoswitch ist der ultra-flache oberflächenmontierbare Typ FSM 0,5 mm im 5 x 5-Stil. Druckpunkttaster sind auch in Versionen mit unterschiedlichen Betätigungselementen und in diversen Montagevarianten erhältlich, in bedrahteten und oberflächenmontierbaren Ausführungen. Bei den Druckpunkttastern wie auch bei den Schiebeschaltern sind Versionen verfügbar, die von der Seite betätigt werden. Ein oder zwei Betätigungselemente stellen die Miniaturdruckschalter zur Verfügung. Die MP-Serien sind mit Kappen unterschiedlicher Farbe lieferbar, ebenso die Serie MPS, die ausserdem in Mikroschalter- und in beleuchteten Versionen erhältlich ist. Die DIP-Schalter-Serien der High-Feature-Produktlinie (GD) haben Goldkontakte und ein klassisches, flaches oder ultraflaches Profil (nur 1,7 mm hoch). Sie sind mit zwei bis zehn Positionen und in bedrahteten oder oberflächenmontierbaren Versionen erhältlich. Eine Vielzahl von modularen Steuerschaltern und Anzeigeeinheiten steht ebenfalls von Alcoswitch zur Verfügung: Druckschalter und -taster – beleuchtete und nichtbeleuchtete Versionen –, Auswahlschalter mit Tasten und mit langem Griff, Leuchtmelder sowie Pilz- und Notaus-Druckschalter. Die Switch-Broschüre von Alcoswitch ist bei Egli, Fischer & Co. AG erhältlich. (Wä):

Das Ruggedized Notebook von Benz Systems hat sich bereits bei vielen Anwendungen im mobilen Industrie- und Militärbereich bewährt. Das Magnesium-Gehäuse ist äusserst robust und speziell für den Einsatz unter extremen Umgebungsbedingungen konzipiert. Das Gerät ist gemäss IP54/65 geschützt und nach MIL-810-Standard qualifiziert. Das Notebook basiert auf der Intel-Pentium-M-CPU-Technologie und ist mit einem 12“- oder 14“-Display verfügbar. Es bietet verschiedene Standard-Erweiterungsoptionen wie z. B. Erweiterungs-Box (Omni-Slice) zur Aufnahme von zwei PCI-Interfacekarten. Neu ist auch eine Steckerbox-Erweiterungsoption verfügbar. Diese Steckerbox ist auch bei kleinsten Stückzahlen kundenspezifisch konfigurierbar. So können serielle, LAN-, USB- oder andere I/O-Signale vom Ruggedized-Notebook oder von den Erweiterungskarten auf frei bestimmbare MIL-Stecker geführt werden. Der Powereingang kann ebenfalls über einen IP-geschützten Stecker geführt werden. Die Eingangsspannung kann über einen in der Steckerbox eingebauten DC/DC-Wandler an verschiedene Spannungen angepasst werden (z. B. 28V DC in militärischen Fahrzeugen). (Wä)

Als Mitinitiantin des Swiss Sensor Market hat die IFM Electronic AG auch in diesem Jahr an der Fachschau der SensorikIndustrie teilgenommen, welche neu im Rahmen des focus. technology forum vom 20. bis 22. Juni 2006 im Messezentrum Zürich stattfand. Wie an allen ihren Messeauftritten zeigte IFM Electronic überraschende und teils bahnbrechende Neuheiten. Drei Beispiele seien hier kurz erwähnt: Zur Montage- und Qualitätskontrolle sowie für Sortieraufgaben stellt IFM Electronic den neuen «e-fector dualis» Vision-Sensor vor. Der kompakte Objekterkennungssensor erfasst zuverlässig Objekte, die zuvor eingelernt wurden. Das Besondere: Die Drehlage des Objektes ist innerhalb des Bildfeldes von 0° bis 360° frei definierbar. Der Mikrowellensensor «efector gwr» ist der erste elektronische Füllstandsensor für Kleinbehälter in der industriellen Automation, der das Messprinzip der geführten Mikrowelle einsetzt. Durch die Integration dieser in der Prozesstechnik bewährten Technologie in ein kompaktes Sensorgehäuse entstand eine wirtschaftlich und technisch interessante Alternative zu den derzeit verwendeten Füllstandsüberwachungen im Maschinenbau. Im Vergleich zu momentan verwendeten Systemen weist der Mikrowellensensor eine höhere Wiederholgenauigkeit auf und ist weitgehend unabhängig von typischen Prozesseinflüssen. Die neuen AS-Interface «ClassicLine-Module» für den Feldeinsatz überzeugen durch eine schnelle, werkzeuglose Montage mit gleichzeitig hoher Montagesicherheit und Schutzart IP 67. Das Einlegen des Flachkabels kann von drei verschiedenen Richtungen aus erfolgen. Ober- und Unterteil werden nicht mehr wie bisher mit vier Schrauben montiert, sondern mit einem Schieber verriegelt. Alle Bedien- und Anzeigeelemente sind auf dem Frontdisplay angeordnet. (Wä)

Benz Systems GmbH

Eisenbahnstrasse 1 D-79798 Jestetten andreas.graf@benz-systems.com Tel. +49 7745 92 63 74 Fax +49 7745 92 80 93

Egli, Fischer & Co. AG

ifm electronic ag

Verbindungstechnik Gotthardstrasse 6 8022 Zürich Tel. 044 209 83 10 Fax 044 201 22 75 ie@efco.ch www.efco.ch

Technology Leadership Klaus Wüst

Mikroprozessortechnik

Grundlagen, Architekturen sowie Programmierung von Mikroprozessoren, Mikrocontrollern und Signalprozessoren Der Titel ist in Planung, voraussichtliches Erscheinungsdatum: 20.9.2006, ca. 290 Seiten, Vieweg Verlag Wiesbaden, ca. € 23.80.

Altgraben 27 4624 Härkingen Tel. 062-388 80 30 Fax 062 388 80 39 info.ch@ifm-electronic.com www.ifm-electronic.

Alfred Olbrich

Jörg Wiegelmann

Bussysteme in der Automatisierungsund Prozesstechnik

Softwareentwicklung in C für Mikroprozessoren und Mikrocontroller

Grundlagen, Systeme und Trends der industriellen Kommunikation

6. überarb. und akt. Aufl. 2006, Vieweg Verlag Wiesbaden, 414 Seiten, 252 Abb., gebunden, € 44.90, ISBN 3-8348-0045-7.

Alfred Olbrich Gerald Gerlach und Wolfram Dötzel

Einführung in die Mikrosystemtechnik Für Studenten, Ingenieure und Facharbeiter als Wissensspeicher und Nachschlagewerk.

Hanser Verlag München, 384 Seiten, mit 49 Beispielen und 54 Aufgaben, Paperback, CHF 47.80, ISBN3-446-22558-7.

Netze – Protokolle – Spezifikationen

Grundlagen zu Netzwerken für die erfolgreiche Praxis 2003, Lehrbuch Vieweg Wiesbaden, 350 Seiten, 180 Abb., broschiert, € 29.90, ISBN 3-528-05846-3.

Vision Days (Bildverarbeitung)

Wilfried Sauer

Helge Moritz

Prozesstechnologie der Elektronik

Lexikon der Bildverarbeitung

Methoden und Gesetzmässigkeiten technologischer Prozessabläufe in der Elektronikproduktion

2003, Hüthig Verlag Heidelberg, 207 Seiten, Softcover, € 29.80, ISBN 3-7785-2920-X.

Hanser Verlag München, 476 Seiten, Paperback, CHF 64.– ISBN 3-446-22541-2.

Embedded Computing

Industrial Networks

Klaus-D. Walter

Frank J. Furrer

Einsatz von Internet- und Intranet-Technologien

Industrieautomation mit Ethernet-TCP/IP und Web-Technologie 3. neu bearbeitete und erweiterte Auflage 2003, Hüthig Verlag Heidelberg, 349 Seiten, Hardcover, € 46.–, ISBN 3-7785-2860-2.

Embedded Internet in der Industrieautomation 2004 XIII, Hüthig Verlag Heidelberg, 232 Seiten, Softcover mit CD-ROM, € 39.80, ISBN 3-7785-2899-8.

3. neu bearbeitete und erweiterte Auflage 2004, Hüthig Verlag Heidelberg, 297 Seiten, Softcover mit CD-ROM, € 39.80, ISBN 3-7785-2943-9.

Jan Axelson

Embedded Ethernet and Internet Complete: Designing and Programming Small Devices for Networking

Sprache: Englisch, Juni 2003, Independent Publ. Group, 482 Seiten, kartoniert, CHF 84.– (Online-Preis), www.books.ch.

Swiss Sensor Market Günther W. Schanz

Sensoren – Sensortechnik für Praktiker 3. völlig neu bearbeitete Auflage 2004, Hüthig Verlag Heidelbeg, 178 Seiten, Softcover, € 34.80, ISBN 3-7785-2887-4.

Peter Baumann

Sensorschaltungen – Simulation mit PSPICE 2006. XIV, Vieweg Verlag Wiesbaden, 171 Seiten, mit 191 Abb. und 14 Tabellen, broschiert, € 19.90, ISBN 3-8348-0059-7.

Stefan Hesse und Gerhard Schnell

Sensoren für die Prozess- und Fabrikautomation Funktion – Ausführung – Anwendung

3. vollst. überarb. Aufl. 2004. Vieweg Verlag Wiesbaden, 388 Seiten, mit 453 Abb., gebunden, € 49.90, ISBN 3-528-23370-2.

34 Vorschau | Inserenten | Impressum 4. Jahrgang 2006

ISSN 1660-6221

ElektronikPraxis Schweiz/Electronique professionnelle Die «ElektronikPraxis Schweiz/Electronique professionnelle» ist eine Fachzeitschrift im Bereich der industriellen Elektronik mit den Themenschwerpunkten Analogtechnik, Embedded Systems, Automation, Kommunikation und Fertigung.

NÄCHSTE AUSGABE: 29.08.2006

INSERATESCHLUSS: 11.08.2006

Herausgeberin:

Fachpresse Zürich AG Technoparkstrasse 1, 8005 Zürich Tel. 044 445 33 33, Fax 044 445 33 44 info@fachpresse.ch

Verlagsleiter:

Stefan Biedermann

Marketing & Vertrieb:

Andreas Schlauch (Leitung), Yvonne à Porta

Inserateverkauf:

Fachpresse Zürich AG Technoparkstrasse 1, 8005 Zürich Werner Ortler, Tel. 044 445 23 05 eps-anzeigen@fachpresse.ch

Inseratedisposition:

Ceca Stanojevic, Tel. 044 445 33 61 cstanojevic@fachpresse.ch

Abonnemente:

Melanie Staub, Tel. 044 445 33 33 eps-aboservice@fachpresse.ch

Erscheinungsweise:

6-mal jährlich

Auflage:

11 000 (deutsche und französische Schweiz)

Seite

Abonnementspreis:

Schweiz (inkl. MwSt.): jährlich Fr. 35.–

Konzept & Layout:

Dani Hunziker (MAGS AND MORE GmbH, Zürich) Multicolor Print AG, 6341 Baar

Vorschau:

Sichere Infrastruktur-Verfügbarkeit Die Sicherung der InfrastrukturVerfügbarkeit moderner Daten-Center in Unternehmen stellt hohe Anforderungen und verlangt effiziente Lösungen.

Schwerpunkte: Kommunikation Automation Trends Messen Produkte

Inserentenverzeichnis Firma

Adresse

Baldor ASR AG

8245 Feuerthalen

Dätwyler Electronics, Geschäftsbereich der Maag Technic AG

8600 Dübendorf

Druck & Ausrüstung:

Hirschmann Automation and Control GmbH

8610 Uster

Redaktion: Chefredaktor (dt):

Lenze Bachofen AG

8610 Uster

MCH Messe Schweiz AG

4005 Basel

3. US

Minimotor SA

6980 Croglio

National Instruments

5408 Ennetbaden

4. US

sfb Bildungszentrum

8953 Dietikon

Dr. Christian Keller (ck), Tel. 044 445 33 32 ckeller@fachpresse.ch

Redaktor (dt):

Roland Wächter (Wä), Tel. 044 445 33 34 rwaechter@fachpresse.ch

Rédaction (fr):

Edouard Huguelet (hug) Avenue de Longemalle 7, 1020 Renens tél. 021 616 49 57, fax 021 616 49 59 hug@msm.ch

Robert Meier (rm), tél. 062 897 65 46 rmeier@fachpresse.ch

AGENDA 5. – 6.7.2006 Sicherheitsmesse, München Schutz und Sicherheit in der Wirtschaft www.sicherheitsexpo.de 12. – 14.9.2006 Nano Europe, St. Gallen Europas Messe und Konferenzen Nr. 1 für Produkte und Innovationen in Nanound Mikrotechnologie. www.nanoeurope.com – Die Zukunft der Nanofair

24. – 26.10.2006 Opto, Paris Ausstellung für Optik, Elektrooptik und Lasertechnologie für Industrie, Netzwerke und Telekommunikation www.exposium.com 7. – 9.11.2006 Vision, Stuttgart Internationale Fachmesse für industrielle Bildverarbeitung und Identifikationstechnologien www.messe-stuttgart.de/Vision/

13.-15.9.2006 TeleNetFair, Luzern Fachmesse für Telematik, Netzwerke, Gebäudetechnik, Planung, Messtechnik, Verkabelung www.telenetfair.ch

14. – 17.11.2006 Electronica, München Components, Systems, Applications www.global-electronics.net

27.9. – 28.9.2006 Wireless Technologies 2006, Dortmund Kongress mit Ausstellung www.messago.de

14. – 17.11.2006 Embedded, München Internationale Fachmesse für Embedded Solutions www.global-electronics.net

8. – 12.10.2006 39th International Symposium on Microelectronics, San Diego CA/USA Everything in Electronics between the chip and the system www.imaps.org/imaps2006

28. – 30.11.2006 SPS/IPC/Drives, Nürnberg Elektrische Automatisierung – Systeme und Komponenten www.mesago.de 27. – 28.3.2007 Smart System Integration, Paris 1. europäische Konferenz und Ausstellung für Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik www.mesago.de

Ständige Mitarbeit:

Redaktion ElektronikPraxis Schweiz Johann Wiesböck (jw), Claudia Mallok (cm), Sabine Grothe (sg), Martina Hafner (mh), Holger Heller (hh), Gerd Kucera (ku), Kristin Rinortner (kr), Iris Steinbacher (is), Jan Vollmuth (jv)

Redaktion SMM:

Susanne Reinshagen (sr), Matthias Böhm (böh), Hermann Jörg (joe)

Redaktion MSM:

Jean-René Gonthier (jrg), Edouard Huguelet (hug)

Postadresse:

Redaktion ElektronikPraxis Schweiz Fachpresse Zürich AG Technoparkstrasse 1, 8005 Zürich

Die in dieser Zeitschrift publizierten Inserate dürfen von Dritten weder ganz noch teilweise kopiert, bearbeitet oder sonstwie verwendet werden. Ausgeschlossen ist insbesondere auch eine Einspeisung auf Online-Dienste, unabhängig davon, ob die Inserate bearbeitet werden oder nicht. Der Verleger und die Inserenten untersagen ausdrücklich die Übernahme auf Online-Dienste durch Dritte. Jeder Verstoss gegen dieses Gebot wird vom Verlag rechtlich verfolgt. Manuskripte und Nachdruck: Mit der Annahme eines Manuskriptes hat der Verlag das Recht zum Abdruck in seinen Fachorganen, zur Übersetzung in andere Sprachen und zur Speicherung in elektronische Datenbanken erworben. Für unaufgefordert eingesandte Manuskripte und Fotos kann keine Verantwortung übernommen werden. Der Nachdruck von Fachbeiträgen bedarf der schriftlichen Zustimmung der Redaktion.

IM DIALOG MIT DER TECHNOLOGIE

DIE TECHNOLOGIEMESSE FÜR GEBÄUDE UND INFRASTRUKTUR

DIE TECHNOLOGIEMESSE FÜR AUTOMATISIERUNG UND ELEKTRONIK

www.ineltec.ch

www.go-automation.ch

04. – 07.09.2007 | MESSEZENTRUM BASEL

Vereinfachte Entwicklung verteilter Anwendungen Hochleistungsmessung und -steuerung

FPGA-basierte Hochgeschwindigkeitssteuerung

Industrielle Bildverarbeitung

Industrie-PCs

Fernüberwachung

Verteilte I/O

Entdecken Sie LabVIEW 8 Die Software National Instruments LabVIEW 8 bietet Ihnen neue Möglichkeiten für die vereinfachte Entwicklung verteilter Anwendungen und die Synchronisation intelligenter Geräte und Steuersysteme. NI LabVIEW stellt eine grafische Programmierumgebung zur Verfügung, mit der Sie nicht nur einfache analoge PID-Regelungen sondern auch komplexe Steuer- und Regelsysteme mit integrierten

FPGAs sowie Ein- und Ausgängen für analoge, Hochgeschwindigkeits-Digital-, Bild- und Motorensteuerungsdaten erstellen können. In LabVIEW setzen Sie grafische Blockdiagramme ein, um Daten bequem an verteilte Geräte für die Steuerung und Regelung, so z. B. PAC-Systeme (Programmable Automation Controller), zu übertragen und Programmcode auf ihnen auszuführen.

Ein interaktives Tutorium über den Einsatz von LabVIEW 8 zur vereinfachten Steuerung und Regelung Ihres industriellen Automatisierungssystems finden Sie unter ni.com/labview/control.

© 2005 National Instruments Corporation. LabVIEW, National Instruments, NI und ni.com sind Warenzeichen von National Instruments. Andere erwähnte Produkt- und Firmennamen sind Warenzeichen oder Handelsbezeichnungen der jeweiligen Unternehmen. 2005-6013-821-117-I

056 2005151