Karlsruher Institut für Technologie Plug-and-play für Werkzeugmaschinen

Produzierende Unternehmen brauchen zukünftig flexiblere Fertigungslinien. Zu diesem Zweck wurde am KIT ein Adapter entwickelt, mit dem Komponenten von Werkzeugmaschinen deutlich schneller als bisher getauscht werden können.

Digitalisierung und Industrie 4.0 sind in aller Munde. Im selben Atemzug fällt oft auch die Forderung nach schneller umrüstbaren Produktionsmaschinen. Was der Endnutzer von der USB-Schnittstelle schon lange als plug-and-play gewohnt ist, soll auch in der Industrie Einzug halten. Der am Karlsruher Institut für Technologie entwickelte Adapter ermöglicht eine Teilautomatisierung der beim Umrüstvorgang von Werkzeugmaschinen notwendigen Änderungen der Systemkonfiguration.

Dieser Schritt ist bei so gut wie jedem Umrüstvorgang notwendig und muss sich nicht allein auf die Werkzeugmaschine beschränken. Auch die SPS, die embedded Software in den Feldgeräten oder die übergeordnete IT können davon betroffen sein. In der Regel sind diese Änderungen manuell vorzunehmen und entsprechend fehleranfällig und zeitaufwendig. Eine Automatisierung nach dem plug-and-play Prinzip ist u.a. deshalb sehr anspruchsvoll, weil die vom Maschinenbetreiber genutzten Komponenten und die Maschinen selbst sehr viele unterschiedliche Kommunikationsprotokolle sprechen können.

Der Hauptzweck des Adapters ist die Vereinheitlichung der verschiedenen Kommunikationsprotokolle. Dafür setzen die Forscher auf gängige Standards wie OPC UA und AutomationML. Über den Adapter laufen »sowohl Messwerte und Daten als auch deren Bedeutung«, erklärt David Barton vom wbk Institut für Produktionstechnik am KIT. Ein embedded PC fungiert als Schnittstelle zum Anschluss von Sensoren und Antriebselementen. Er ordnet den Sensorsignalen eine Beschreibungsdatei der angeschlossenen Komponente zu und stellt beide Informationen im Netzwerk zur Verfügung. Die Maschinensteuerung greift sie auf und passt so ihre Systemeinstellungen an die aktuell montierte Maschinenkomponente an.

Gefördertes Entwicklungsprojekt

Die Entwicklung fand innerhalb des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 2,5 Mio. Euro geförderten Projekts »Secure Plug and Work« statt. Sicherheit bietet ein im Adapter integrierter Schutzstecker, über den sich eine montierte Komponente authentifiziert. Am Projekt waren eine Reihe namhafter Forschungsinstitute und Unternehmen beteiligt, u.a. die Fraunhofer-Institute für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) sowie System- und Innovationsforschung (ISI), Kessler, Schunk und Wibu.

Vom 18. Bis zum 23. September zeigt das wbk den Adapter auf der internationalen Werkzeugmaschinenmesse EMO in Hannover.