Bustechnologie: Proprietär war gestern, offen ist heute

VARAN – die neue Formel 1 der Automatisierungstechnik

Als neuer Bus kommt VARAN mit Genen auf die Welt, die ihn zum Siegertypen vorbestimmen: Er ist offen. Er ist schnell. Er ist preiswert. Er ist einfach zu implementieren. Er basiert auf Ethernettechnologie. Er vereint die Vorteile verschiedener bisheriger Lösungen in einem einzigen System und bietet den Ausweg aus der derzeitigen babylonischen Verwirrung in der Echtzeit Ethernetwelt. Weil er als System auf den Erfahrungen seiner Vorfahren mit mehr als 2 Mio. installierten Knoten im harten Echtzeit-Betrieb aufsetzt, ist er von Geburt an für die realen Einsatzbedingungen optimiert. Unterstützt wird VARAN von Maschinenbauern, Steuerungsherstellern, Antriebsherstellern, Sensor- und Aktoranbietern und von wichtigen Automatisierungspartnern, die bisher eher getrennte Wege gingen. Da VARAN zusätzlich auch Ethernet bzw. TCP/IP-Anforderungen abdeckt, kann die IT-Welt mit der Automatisierungswelt über das gleiche Bussystem sprechen.

Visionen werden Wirklichkeit

Am Anfang der VARAN Entwicklung standen einige Fragen:

"Welchen Kundennutzen bieten die derzeit propagierten Echtzeit-Ethernet-Lösungen wirklich?"
"Sind diese Lösungen auch wirklich schon verfügbar?"
"Ist die Implementierung ohne Erhöhung der derzeitigen Kostenstruktur möglich?"
"Wie ist das Systemverhalten im harten Industrieumfeld?"
"Ist irgendeines dieser Systeme für jedermann offen?"

IST-Situation: Viele untereinander inkompatible Ethernet-Lösungen, viele Protokolle, viel proprietäres Abschotten, viel unvereinbare Hard- und Software. Die Automatisierungswelt teilt sich in unterschiedliche Lager, von denen jedes die Vorteile seiner Technik als allein seligmachend preist. Das lenkt von den wirklich anstehenden Aufgaben ab. Tatsache ist, dass anstelle der Reduzierung der Anzahl der bisher existierenden Bussysteme mit diesen Ethernetlösungen, einige weitere wiederum inkompatible Systeme auf den Markt gebracht werden, ohne die Aussicht die "alten Systeme" ablösen zu können.

Neu mit VARAN: Die Anforderungen der harten Echtzeitsteuerung wurden mit jenen der Automatisierung kombiniert und mit Ethernet-Technologie umgesetzt. TCP/IP-Querverkehr ist natürlich auch integriert. Damit diese Technologie auch wirklich von allen eingesetzt werden kann, wird sie vollkommen offen gelegt.

Die Teilnehmer-Anschaltung vereinigt alle Bus-Funktionen in einem Chip, wodurch die Integration in Peripheriegeräte ohne Software-Aufwand ermöglicht wird. Dadurch kann in kurzer Zeit ein breiter Markt für busfähige Aktoren/Sensoren entstehen. Da auch der Bus-Manager ein Höchstmaß an Funktionalität in einem Chip integriert, ist der Betrieb mit minimalem Softwareeinsatz und CPU-Ressourcen gegeben. Zusätzlich werden dadurch die Entwicklungsaufwendungen für Steuerungshersteller minimiert. Das bietet den Maschinenherstellern den Vorteil, auf einen breiten Markt möglicher Automatisierungs- und Komponentenlieferanten zugreifen zu können. Die Lieferanten wiederum profitieren davon, mit geringem Aufwand marktfähige Produkte liefern zu können. Alle können sich damit auf die wirklichen Allein-stellungsmerkmale des eigenen Produktes konzentrieren.

VARAN ist schnell – bei der Übertragungsgeschwindigkeit der Datenpakete ebenso, wie bei der Umsetzung in die Realität. Maximal ein Jahr haben sich die Verantwortlichen als Zeitrahmen von der ersten Vision bis zur spürbaren Marktdurchdringung gesetzt.

Leistungsmerkmale die überzeugen

Das VARAN Grundverfahren ist einfach. Das Netzwerk erscheint als großer Speicher, in dem jede Adresse vom Bus-Manager in beliebiger Reihenfolge schreibend / lesend angesprochen werden kann. Zusätzlich können alle Teilnehmer zueinander hart synchronisiert werden. Das Protokoll ist komplett in Hardware gelöst. Der damit realisierbare sehr günstige Preis, zusammen mit der einfachen Implementierbarkeit, erschließt auch das breite Einsatzfeld der Aktoren und Sensoren. Die Übertragungs-technik 100BaseTX aus der Ethernetwelt bietet neben dem Vorteil der weltweiten Verbreitung zusätzlich die galvanische Trennung der Busteilnehmer. Alle Nachrichten werden vom betreffenden Empfänger rückbestätigt. Die extrem kurzen Übertragungszeiten des Verfahrens ermöglichen die sofortige Wiederholung zerstörter Daten innerhalb des selben Bustaktes. Am Ende eines Buszyklus sind daher alle Daten gültig. VARAN ist hart echtzeitfähig. Ein 16-Bit-Messwert – respektive 16 E/A – benötigt < 2 µs. auf adressschalter kann verzichtet werden, wodurch schwer zu lokalisierende fehlerquellen vermieden werden können. das bussystem ist in der lage, mehr als 30.000 teilnehmer zu verwalten. die struktur kann in jeder beliebigen mischung stern-, baum- und linienförmig aufgebaut werden. die realisierung erfolgt in fpgas. das bedeutet die verwendung gängiger bauteile (altera, xilinx) konkurrierender wettbewerber und garantiert zukunfts-sicherheit. für die realisierung sind somit keine asics erforderlich, asic-hersteller können jedoch, wenn sie wollen, varan umsetzen. so ergibt sich unabhängigkeit bei größt möglicher flexibilität - von wenigen stück einzelfertigung bis zur auflage im millionen-bereich. das komplett offen gelegte verfahren kann, darf und soll von jedermann eingesetzt werden. varan – das ist ein breites band an anwendungsprofilen Das neue datennetzwerk ist der designierte nachfolger für bisherige systeme, wie can-bus, profibus, sercos und diverse historische schnittstellen (euromap 17). es sollen für anwender und lieferanten markante technische und ökonomische vorteile erzielt werden. konzeptionell sind varan keine anwendungen verschlossen, und schon jetzt sind folgende einsatzbereiche und applikationen realisiert, in entwicklung oder bereits definiert: Spritzgussmaschinen
Roboter
Hochleistungsmesssysteme
Holzbearbeitung
Textilmaschinen
Heißkanalregler
Temperiergeräte
Dosiersysteme
Waagen
Beschriftungssysteme
Steuerungs-CPUs
Drives
I/O-Module (Schutzart IP20 bis IP67)
Ventilinseln
Servoventile
Hydraulikpumpen
Wegmesssysteme
Bedienterminals

Roadmap

Januar 2006: Präsentation der Idee anlässlich einer VDMA-Veranstaltung Februar 2006: Aufgrund des starken Interesses des Maschinenbaus Entschluss zur Offenlegung März 2006: Erste fertige Produkte April 2006: Auf der HMI werden auf drei Messeständen die ersten Produkte ausgestellt November 2006: Bis zur SPS/IPC/Drives 2006 sollen die ersten Maschinen ausgeliefert sein Noch heuer wird die Gründung einer unabhängigen Nutzer-Organisation erfolgen. Oktober 2007: VARAN im Einsatz in der Kunststofftechnik auf der K 2007 in Düsseldorf

Corporate Data

SIGMATEK zählt zu den führenden Herstellern von Automatisierungssystemen für den Maschinen- und Anlagenbau. In der rund 20 jährigen Firmengeschichte wurden in enger Abstimmung mit den Anforderungen der Kunden richtungsweisende Technologien für die Automatisierungstechnik entwickelt. Mit einem Produktspektrum, das von Best Asset Cost bis zu High End Anwendungen alle Anforderungen erfüllt, kann heute praktisch jede Aufgabenstellung mit Serienprodukten abgedeckt werden. Der Philosophie des Unternehmens entsprechend, sind diese grundsätzlich langfristig verfügbar. Der Lieferumfang reicht von innovativen Steuerungs-, Visualisierungs- und Motionkomponenten bis hin zu verschiedenen Produktreihen im I/O-Bereich. Neue Technologien werden laufend auf ihre Einsetzbarkeit im Automatisierungsbereich hin geprüft und in kürzestem "time-to-market" in innovative Produkte umgesetzt. Das garantiert ein hochmodernes Produktspektrum aus einem Guss, mit Hard- und Software aus erster Hand. Die eigene Forschung, Entwicklung und Fertigung sichert dem Salzburger Unternehmen, das derzeit im Stammwerk mehr als 220 Mitarbeiter beschäftigt, einen Platz an der Spitze der Automatisierungstechnologie. Tochterfirmen in den USA und Deutschland sowie Vertriebspartner in den bedeutenden internationalen Industriezentren unterstützen den gezielten Expansionskurs. Für das laufende Geschäftsjahr 2006 wird eine Umsatzsteigerung von annähernd 20 Prozent erwartet. Qualität ohne Kompromisse und die in stetigem Dialog gepflegte Kundenorientierung auf höchstem Niveau sind maßgebliche Bausteine auf dem Erfolgsweg von SIGMATEK.

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