Datenbank führt Paternoster

PRAXIS
INDUSTRIERECHNER/SPS
Kosteneffiziente Kommunikation zwischen SPS- und ERP-Ebene
Datenbank führt Paternoster
Per Firmware-Erweiterung zur Datenbankanbindung wird ein Siemens-Kommunikationsprozessor für Industrial Ethernet zum bidirektionalen Bindeglied zwischen SPS- und ERP-Ebene. Eine Großbäckerei
steuert damit mehrere Paternoster für Ersatzteile über ein vorhandenes Datenbanksystem. Das gesuchte Lagerfach wird auf der richtigen
Ebene positioniert und per Leuchtmelder angezeigt. Das war der Einstieg in die Realisierung weiterer Abläufe, die die Lagerkosten deutlich reduzieren und Inventuren künftig erübrigen sollen.
So wünschenswert und wichtig Wachstum
ist, so schnell kann es manchmal auch zu
unerwünschten Nebeneffekten führen. So
sind mit der Erweiterung der Kapazitäten
bei der Sinnack Backspezialitäten GmbH &
Co. KG nach und nach vier dezentrale,
händisch verwaltete Ersatzteillager zur Versorgung einer Vielzahl von Produktionslini-
en gewachsen. Daraus holten sich die Mitarbeiter der Instandhaltung bei Störungen
die benötigten Ersatzteile wie Kugellager,
Zylinder, Initiatoren und Schütze. Auch die
Verteilung der Ersatzteile auf vier Lager gestaltete sich zunehmend schwierig; dies
bedeutete eine große logistische Herausforderung.
Zentralisiert zu effizienter
Lagerführung
Mit dem Umzug der mitgewachsenen Instandhaltung sollte deshalb auch das Lagerwesen neu geordnet werden. „Wir haben uns
für umlaufende Paternostersysteme entschieden, die auf wenig Stellfläche eine hohe Lagerdichte bieten“, so der Leiter der Instandhaltung bei Sinnack, Frank Bartholme. „Uns
schwebte ein einfaches System vor, das eine
komfortable Suche nach dem benötigten Ersatzteil ermöglicht und den Lagerplatz am jeweiligen Paternoster auch optisch anzeigt.
Die neue Lösung sollte von eigenen Mitarbeitern zu handhaben und zu pflegen sein“. Dazu wurden in einem separaten Raum sieben
Paternostersysteme installiert. Für die Ersatzteilsuche sollte die vorhandene Applikation
für die manuelle Lagerverwaltung genutzt
werden: eine Eigenentwicklung auf der Basis
von MS Access/MS-SQL-Server als Datenbankmanagementsystem. Für die Anbindung
und Ansteuerung der Paternoster sollte ebenfalls eine einfache und kostengünstige Lösung gefunden werden, mit dem Ziel einen
anderen als den bisher im Werk üblichen Weg
über OPC zu wählen. Im Gegensatz zur OPCLösung verspricht sich Sinnack von der neuen
Lösung kürzere Bearbeitungszeiten und eine
konsistentere Übertragung der Daten.
DIE AUTORIN
Der Kommunikationsprozessor bietet effizienten Zugriff auf Datenbanken über alle Unternehmensebenen hinweg, ohne aufwändiges Programmieren der Steuerung und hilft damit Sinnack bei der Herstellung der vielfach prämierten Backwaren zum Fertigbacken
elektro AUTOMATION 9/2011
Katrin Kunz, Produkt-Managerin der Business Unit Sensors and Communication im
Siemens Industry Sector,
Nürnberg
(www.siemens.com/
industrial-communication)
PRAXIS
INDUSTRIERECHNER/SPS
PRAXIS PLUS
Die Großbäckerei Sinnack suchte
bei der Neuordnung des Lagerwesens für die Instandhaltung nach
einem einfachen System, das eine
komfortable Suche nach dem benötigten Ersatzteil ermöglicht,
den Lagerplatz am jeweiligen Paternoster optisch anzeigt und zudem von eigenen Mitarbeitern zu
handhaben und zu pflegen ist. Für
die Anbindung und Ansteuerung
der Paternoster wurde ebenfalls
eine einfache und kostengünstige
Lösung gefunden: die Steuerung
Simatic S7300F sowie der Kommunikationsprozessor
CP343-1
ERPC mit der Firmware-Erweiterung „deviceWise Embedded Edition for Simatic S7“ für die Kopplung mit dem Datenbanksystem –
was im gegenüber einer OPC-Variante kürzere Bearbeitungszeiten und eine konsistentere Datenübertragung ergibt.
Mit dieser Maßgabe machte sich Stephan Lüth,
SPS-Programmierer im Sinnack-Werk Bocholt,
auf die Suche nach Alternativen und wurde bei
Siemens fündig. Die Anbindung der neuen Paternoster-Steuerung Simatic S7300F (mit fehlersicherer CPU S7315F2 DP) an das Datenbanksystem sollte über einen Kommunikationsprozessor CP3431 ERPC mit der Firmware-Erweiterung
„deviceWise Embedded Edition for Simatic
S7“erfolgen. Letzteres ist eine Firmware-Erweiterung des CP 343-1 ERPC, die von ILS Technology (Boca Raton/USA) bereitgestellt wird.
Das Kürzel ERPC steht für Enterprise Connect
und genau das ist die Aufgabe dieser Erweiterung: Sie verbindet die SPS- mit der ERP-/MESEbene, in diesem Fall die Paternostersteuerung
mit dem MS-SQL-Datenbanksystem von Sinnack. Der CP 343-1 ERPC unterstützt alle führenden Datenbanksysteme wie Oracle, MySQL,
MS SQL und DB2 bzw. direkte Verbindungen zu
verschiedenen Messaging-Systemen.
Die fehlersichere Simatic-Steuerung übernimmt
zudem die Überwachung der Sicherheits-Lichtvorhänge und Not-Halt-Taster an den Paternostern über Profibus und das Profisafe-Profil,
wodurch Hardware- und Verdrahtungsaufwand erheblich reduziert werden konnten.
Der PC als HMI
Schnittstelle zwischen Lager/Instandhalter
und Datenbank ist ein PC-System. Daran gibt
man (nach vorheriger Identifikation über die
persönliche ID-Karte) entweder eine Artikelnummer, Typenbezeichnung oder andere
Spezifikation des gesuchten Ersatzteils ein.
Das System durchsucht die Datenbank danach, liefert zutreffende Ergebnisse und dazu
die Paternoster-, Reihen- und Fachnummer
zurück. Per Mausklick werden diese Informationen aus der Datenbank über den Kommunikationsprozessor zurück an die Steuerung übertragen, die daraufhin die entsprechende Paternosterreihe richtungsoptimiert
auf die Entnahmeebene fährt. Um (Zähl-)Fehler zu vermeiden, aktiviert die Steuerung vor
dem betreffenden Fach auch noch einen blinkenden Leuchtmelder. „Pick-by-light“ nennt
man das bei Sinnack.
Unabhängig von der Anbindung der SPS an die
Datenbank wurde ein Pistolen-Laserscanner installiert, womit der Anwender über einen Barcode (auf einer Tafel bzw. an den Fächern) die
jeweilige Aufgabe (Ein- oder Auslagern) bzw.
das Lagerfach anmeldet und dann Ersatzteile
entnehmen oder (wieder)einlagern kann. Damit erübrigt sich die Suche nach dem richtigen
Lager/Lagerort eines Ersatzteils, die zentrale
Suche wird deutlich vereinfacht und beschleunigt, was auch hilft, Stillstandszeiten und damit
Produktionsausfälle zu minimieren. Auf diese
Weise sind die Bestände spätestens bei Schichtende (bzw. Abschluss einer Reparatur), wenn
die nicht benötigten Teile wieder eingelagert
worden sind, auf dem aktuellen Stand.
Einfaches und bekanntes
Engineering
Das Einrichten und Parametrieren des CP343-1
ERPC unterscheidet sich kaum von dem im
Verbund mit Simatic-Steuerungen an diversen anderen Stellen im Werk eingesetzten
CP343-1 Lean, erläutert Stephan Lüth, der die
Erstanwendung ohne spezielle Schulung neben dem Tagesgeschäft in wenig mehr als einer
Woche zum Laufen gebracht hat. Das Gros
lässt sich in der vertrauten Step-7-Umgebung
realisieren, so auch ein einfacher Zugriffsschutz
über Benutzerkennwort und IP-Adressen.
elektro AUTOMATION 9/2011
PRAXIS
INDUSTRIERECHNER/SPS
tiv), was die SPS über den CP im 2-SekundenTakt abfragt. Wird ein anstehender Auftrag erkannt, schreibt die SPS in die Datenbank, setzt
den Status auf „2“ und blockiert damit weitere
Anfragen. Im nächsten Lesezyklus wird die „2“
erkannt, der Status auf „3“ gesetzt und der
Auftrag abgearbeitet, sprich der Paternoster an
die entsprechende Stelle gefahren und der
Leuchtmelder aktiviert. Ist dies erfolgt, setzt die
SPS den Status auf „4“ und wartet auf das
Quittieren, was den Status wieder auf „-1“
setzt. Wird ein Auftrag wider Erwarten unvollständig ausgeführt, weil z.B. der Instandsetzer
schnell weg muss, wird das System zeitgesteuert automatisch zurück in den Wartezustand
versetzt, sodass es für weitere Suchanfragen
wieder zur Verfügung steht.
Die Anbindung der Paternoster an die vorhandene Ersatzteil-Datenbank hilft dabei, aus
6000 Ersatzteilen schnell das Richtige zu finden, Bestände zu pflegen und händische Inventuren einzusparen
Auch die Adressierung lässt sich wie gewohnt
symbolisch oder absolut realisieren – und der
Anwender kann für jedes einzelne Symbol
wahlweise Schreib- und/oder Leserechte vergeben. Dazu dient die zum Lieferumfang der
deviceWise-Software gehörende Workbench,
ein komfortables Werkzeug zur Konfiguration
und Verwaltung von Daten im Prinzip über jeden beliebigen PC im Netzwerk. Damit können – anders als bisher über den OPC-Server –
ohne jeglichen Programmieraufwand ein oder
mehrere deviceWise-Module angesprochen
werden. Die Lösung mit deviceWise wird aktiv
von der SPS gesteuert. Bei OPC müsste die
SPS immer wieder, recht schnell die Datenbank abfragen, ob neue Daten vorliegen. Mit
der Workbench lassen sich zudem sehr einfach Trigger-Bedingungen für Datentransfers
definieren und Dinge wie Adressen oder Feldnamen nahezu durchgängig per Drag&Drop
handhaben, was die Fehlermöglichkeiten
deutlich reduziert. Darüber hinaus wird mit
dem Tool auch konfiguriert, wie Rohdaten in
nutzbare Informationen umgewandelt und
von Automatisierungsgeräten zu Datenbanken oder Message Queues in der IT-Umgebung eines Unternehmens transportiert werden sollen. „Schön ist, dass man Daten genau
in der Form definieren kann und erhält, in der
man sie benötigt“, so Stephan Lüth, „man
muss also nicht erst umständlich lange Stringvariablen in die entsprechenden Teile zerlegen, was viel Zeit, Mühe und auch Fehler erspart.“ Die Kommunikation zum Firmennetzwerk und zur Datenbank ist bei Sinnack über
einen WLAN Access Point an der Hallendecke
im Lager realisiert, über den auch ein lokaler
Zugriff per Laptop und die Workbench auf das
System möglich ist. Darüber hinaus kann der
Programmierer das System (wie viele andere in
der Produktion) auch von seinem Arbeitsplatz
aus einsehen, diagnostizieren und pflegen.
elektro AUTOMATION 9/2011
Kommunikation in beide
Richtungen
Mit diesen Werkzeugen ließ sich die Kernaufgabe der Paternosteransteuerung sehr schnell
und einfach über das Auslesen und Schreiben
von Systemzuständen aus einer Tabelle realisieren. Wird eine Suchanfrage gestartet, wechselt
der Status des betroffenen Paternosters im Datenbanksystem von „-1“ (inaktiv) auf „1“ (ak-
Eine Lösung mit Potenzial
„Mit der Gesamtlösung haben wir unser Lagerwesen innovativ auf eine neue Grundlage gesetzt“, so Frank Bartholme. „Wobei die bidirektionale Kommunikation zwischen Paternostersteuerung und Datenbank erst der Anfang ist
und die Möglichkeiten bei Weitem nicht ausschöpft.“ Konsequent eingehalten, ist mit den
neu geschaffenen Abläufen eine automatisierte
Bestandspflege möglich, was langwierige Inventurarbeiten am Jahresende erspart und damit die Lagerverwaltung auf Dauer entschieden
kosteneffizienter macht als bisher. Dazu trägt
auch bei, dass mehrfache Lagerhaltung gleicher
Ersatzteile an verschiedenen Orten entfällt.
Nach einer gewissen Erprobungszeit, ist eine
Nutzung des neuen Kommunikationsprozessors mit Firmware-Erweiterung auch an anderen Stellen in der Bäckerei denkbar. So könnten
darüber Produktionsdaten auftragsbezogen an
die Liniensteuerungen gebracht, interne Bestellanforderungen z.B. an eine automatische
Hefeanlage gesendet oder Verbrauchsdaten
zurück ins Produktionsplanungssystem gemeldet werden. Dabei könnte der CP 343-1 ERPC
auch als Datensammler fungieren und Informationen aus anderen Steuerungen mit CP 343-1
Lean bündeln und automatisiert versenden.
Bindeglied zwischen der SPS- und der ERPEbene ist der Siemens-Kommunikationsprozessor CP343-1 ERPC mit Firmware-Erweiterung „deviceWise Embedded Edition
for Simatic S7“ von ILS Technology