VDW, Standard, Schnittstelle, Roboter

Noch kocht bei der Schnittstellenbeschreibung jeder Hersteller sein eigenes Süppchen. Das soll sich mit einer neuen ISO-Norm in einigen Jahren ändern. - Bild: Pixabay

| von Sebastian Moser

Treffen ein Chinese und ein Inder zusammen, so ist die gemeinsame Sprache Englisch. Treffen ein japanischer Roboter und ein deutsches Bearbeitungszentrum aufeinander, so gibt es leider keine gemeinsame Sprache. Und das ist ein Problem, gerade angesichts der mit dem Schlagwort Industrie 4.0 verbundenen Visionen einer grenzenlosen Vernetzung von Produktionsanlagen. Eine Grundvoraussetzung ist dabei unter anderem die reibungslose Kommunikation von Maschinen und Automatisierungskomponenten.

Dabei hat bisher eigentlich jeder Hersteller sein eigenes Süppchen gekocht. Das soll sich bald ändern: Die Arbeitsgruppe ‚Werkzeugmaschine – Automation‘ unter Leitung des VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken) hat einen ersten internationalen Schnittstellenstandard für die automatisierte Fertigung von Werkstücken auf den Weg gebracht. An der Arbeitsgruppe beteiligt waren die meisten namhaften Maschinenhersteller aus Deutschland und 13 Automatisierer aus Europa.

 

 

Ziel: Internationaler ISO-Standard in drei Jahren

Abbildung Hartmuth Müller im dunklen Anzug mit weißem Hemd und Krawatte
»Wir haben uns über einen Zeitraum von drei Jahren regelmäßig getroffen und die Schnittstelle gemeinsam erarbeitet«, berichtet Dr. Hartmuth Müller, Vorsitzender der VDW-Arbeitsgruppe ‚Werkzeugmaschine – Automation‘. - Bild: VDW.

„Wir haben uns über einen Zeitraum von drei Jahren regelmäßig getroffen und die Schnittstelle gemeinsam erarbeitet. Ich war von Anfang an von der positiven Resonanz und dem Engagement aller Beteiligten überrascht“, berichtet Dr. Hartmuth Müller, Vorsitzender der Arbeitsgruppe. Die Ergebnisse wurden jüngst im Einheitsblatt 34180 des VDW veröffentlicht und Endziel ist ein internationaler ISO-Standard, der allerdings noch drei Jahre dauern dürfte.

Im Rahmen der Normungsprozedur können Hersteller aus aller Welt Einsprüche erheben und Änderungen verlangen. Dennoch hält Müller die Wahrscheinlichkeit einer auf den von seiner Arbeitsgruppe erarbeiteten Definitionen basierenden weltweiten Norm für sehr hoch. „Ich setze auf die Bereitschaft aller Hersteller, Kompromisse zugunsten eines Standards einzugehen“, ist seine Überzeugung. Es hänge jetzt davon ab, welche internationalen Parteien Änderungen und Einsprüche erheben und wie hoch die Bereitschaft sei, Kompromisse zugunsten eines Standards eingehen zu wollen.

Gemeinsamer Nutzen für Maschinenhersteller und Automatisierer

Abbildung Ralf Reines, VDW, in Anzug, Hemd und Krawatte, Vollbart
»Die Betriebe tragen oft lange Kämpfe aus, bis ihre Maschinen in einer automatisierten Produktionskette miteinander kommunizieren können«, findet Ralf Reines, Technischer Referent bei VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken). - Bild: VDW

Für einen Erfolg spricht auch der Leidensdruck vieler Maschinenhersteller und Automationsanbieter: „Die Betriebe tragen oft lange Kämpfe aus, bis ihre Maschinen in einer automatisierten Produktionskette miteinander kommunizieren können“, weiß Ralf Reines, technischer Referent beim VDW. So muss bei jedem neuen Projekt die Abstimmung zwischen dem Hersteller der Maschine und dem Automatisierungslieferanten neu vorgenommen werden. Das war insbesondere bei Projekten im fernen Ausland sehr zeit-, arbeits- und kostenintensiv. „Unser gemeinsam erarbeiteter Standard soll helfen, diesen Aufwand drastisch zu reduzieren. Damit hat die Zeitverschwendung für die Modifikation und Pflege unterschiedlichster Schnittstellen ein Ende“, so Müller.

Das sieht auch Frank Weidinger, Leiter Elektrokonstruktion bei der Bleichert Automation GmbH so: „Als großen gemeinsamen Nutzen für Anlagenbetreiber, Werkzeugmaschinenhersteller und Automatisierer erwarten wir eine deutliche Verringerung der Inbetriebnahmedauer für verkettete Anlagen.“ Seinem Unternehmen hilft der Schnittstellenstandard bereits jetzt bei der Konzeption von automatisierten Bearbeitungslinien zusammen mit den Kunden. Weidinger geht von einer schrittweisen Umsetzung des neuen Standards aus.

Die Fakten im Überblick

  • 13 Automatisierer aus ganz Europa waren in der Arbeitsgruppe vertreten.
  • 100 Seiten umfasst das VDW Einheitsblatt 34180.

Neue Standards werden bereits eingehalten

Abbildung der Fräsmaschine C22U von Hermle
Die Fräsmaschine C22U von Hermle in der Frontalansicht. Der Roboter dient zum Be- und Entladen des Arbeitsraums der Maschine. - Bild: Hermle

Auch Peter Steiger, Abteilungsleiter Elektrokonstruktion beim Mindelheimer Werkzeugmaschinenhersteller Grob, berichtet, dass sich sein Unternehmen bereits heute an den neuen Standard hält. Als Beispiel nennt er die neue Generation des Bearbeitungszentrums G350: „Das Software-Basiskonzept für diese Maschine hat die neue Richtlinie zur Grundlage“.

Angesichts der zahllosen unterschiedlichen Maschinenmodelle und Automatisierungskomponenten sollte man meinen, dass die Bemühungen um eine einheitliche Norm eine Herkulesaufgabe sind. Um es dennoch möglich zu machen, hat die Arbeitsgruppe die Schnittstellenbeschreibung ganz bewusst so allgemein wie möglich gehalten. So ist der Standard universell verwendbar und reicht von einfachen Automatisierungslösungen einer Werkzeugmaschine bis hin zu hochkomplexen Transferstraßen.

„Wir sind nicht auf einzelne Komponenten wie Roboter oder Portale fixiert. Sogar der Begriff Werkzeugmaschine ist etwas hochtrabend. Es kann sich dabei im einfachsten Fall auch um eine Waschmaschine für Bauteile handeln. Wir wollen keinen technischen Overkill schaffen, sondern ein skalierbares System, das aber strengen Standards folgt“, erklärt Müller.

Fräsmaschine, Hermle
Hier der Blick in den Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine des Gosheimer Fräsmaschinenherstellers Hermle AG. - Bild: Hermle

Ein anspruchsvoller Spagat: Ein zu weit gefasster Standard wird kaum angewendet, weil er zu viel Interpretationsspielraum bietet. Ist er dagegen zu eng gefasst, lässt er sich nicht universell anwenden. „Wir haben deshalb unterschiedliche Level der Automatisierung festgelegt. Das reicht vom ein­fachen Be- und Entladen bis hin zu komplexen Vorgängen mit zeitkritischen Simultanbewegungen der Automation und der Maschine. Wir haben auch ein Excel-basiertes Hilfsmittel entwickelt, mit dem sich die einzelnen Optionen per Mausklick ganz einfach auswählen lassen“, so Müller.

Man erhalte dann sofort eine Liste der erforderlichen Variablen. „In unserem Einheitsblatt ist aufgeführt, was diese Variablen bedeuten und wie sie miteinander kommunizieren. Da gibt es keinen Interpretationsspielraum mehr“, so Müller.

Das Einheitsblatt 34180 des VDW

Es enthält auf etwa 100 Seiten eine sehr detaillierte Beschreibung der Signale und deren Attribute und ist selbsterklärend. Es basiert auf dem, was die Steuerungshersteller an Signal- und Übertragungstechnik unterstützen. Fokussiert wird dabei nicht die Physik der Übertragung, sondern die Variablen der Kommunikation zwischen Maschine und Automatisierungslösung. Dies, weil die Physik der Übertragung im Gegensatz zur Struktur der Kommunikation einem schnellen zeitlichen Wandel unterliegt.

Diese Struktur der Kommunikation wurde in steuerungstechnischen Bezeichnungen festgelegt. Es handelt sich dabei um englischsprachige Variablen, die in jedem PLC-Programm abgebildet werden können. Sie können dann beispielsweise über Profinet, eine normale SPS-Schnittstelle oder ganz einfach über eine parallele Verdrahtung übertragen werden. Das Einheitsblatt kann von jedem beim Beuth Verlag bezogen werden. Es handelt sich dabei um ein sehr schönes Kompendium, das auch für Einsteiger in die Automatisierung geeignet ist.

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