Codeleser an die Maschinensteuerung anbinden: PROFINET, EtherNet/IP und EtherCAT
Ein Codeleser, der zuverlässig liest, aber sein Ergebnis nicht sauber an die Steuerung übergibt, löst kein Problem. Für Maschinenbauer ist die Anbindung an die SPS deshalb ein eigener Konstruktionsschritt und keine Nebensache, die sich am Ende der Inbetriebnahme von selbst ergibt. In der Anwendungspraxis nennen Anlagenbauer die SPS-Anbindung ausdrücklich als Hürde, die über die reine Lesesoftware hinausgeht. Dieser Leitfaden geht die Integration der Reihe nach durch: von der Wahl der Schnittstelle über den Feldbus und den richtigen Triggermoment bis zu Master/Slave, Bildbereichsumschaltung und einer Inbetriebnahme, die das Haus selbst beherrscht. Die Auswahl des Lesers nach Code und Leseposition behandelt der Leitartikel, hier steht die Verbindung zur Steuerung im Mittelpunkt.
Wichtige Punkte im Überblick
- Ein Leser, der zuverlässig liest, aber sein Ergebnis nicht sauber übergibt, löst kein Problem: die Anbindung an die SPS ist ein eigener Konstruktionsschritt, den Anlagenbauer ausdrücklich als Hürde über die reine Software hinaus nennen.
- Der Leser wird nach der optischen Aufgabe gewählt und der Feldbus nach der Steuerung: EtherNet/IP läuft über die Ethernet-Schnittstelle des Lesers, während EtherCAT und PROFINET in der Echtzeitklasse die Kommunikationseinheit brauchen, die von Anfang an in die Stückliste gehört.
- Der Leser wird beim Eintreffen des Teils getriggert und gibt sein Ergebnis erst nach einem quittierten Handshake frei, damit kein Teil ohne gültige Lesung weiterläuft.
- Eine Master/Slave-Gruppe fasst mehrere Leser zu einer logischen Station zusammen, die ein Trigger gemeinsam auslöst, mit definierter Überschneidung der Sichtfelder gegen tote Bereiche.
- Über einen Befehl aus der SPS lassen sich Bildbereich und Parameterbank umschalten, sodass ein einziger Leser zwei getrennt platzierte Codes nacheinander liest, ohne dass eine bewegliche Mechanik nötig ist.
Seriell, TCP/IP oder Feldbus: die passende Schnittstelle wählen
Am Anfang steht die Frage, wie das Leseergebnis überhaupt in die Steuerung gelangt. Drei Wege sind gebräuchlich, und sie schließen sich nicht aus, sondern passen zu unterschiedlichen Anlagengenerationen.
- Seriell und TCP/IP: In älteren Zellen laufen serielle Verbindungen und TCP/IP weiter zuverlässig. Wo ein Leser einen Bestandsleser ersetzt, ist es oft am günstigsten, dieselbe Schnittstelle beizubehalten.
- Feldbus: In neuen Linien ist die Anbindung über einen industriellen Feldbus der Standard, weil sie den Leser als Teilnehmer in das Steuerungsnetz einbindet und die Diagnose vereinheitlicht.
Welcher Weg passt, hängt von der Steuerungswelt des Endkunden ab. Steht das Lesermodell bereits im Lastenheft, ist meist auch die Schnittstelle vorgegeben. In realen Projekten lohnt es sich, diese Frage vor dem Angebot zu klären, denn sie bestimmt, welche Kommunikationseinheit eingeplant werden muss.
PROFINET, EtherNet/IP und EtherCAT über die passende Kommunikationseinheit
Für die drei verbreiteten Feldbusse wählt der Codeleser den passenden Weg. EtherNet/IP läuft über die Ethernet-Schnittstelle des Lesers, für EtherCAT und für PROFINET in der Echtzeitklasse kommt die passende Kommunikationseinheit hinzu. PROFINET, EtherNet/IP und EtherCAT decken den Großteil der Maschinensteuerungen ab, und die Kommunikationseinheit bindet den Leser in den jeweiligen Bus ein, ohne dass der Leser selbst für jeden Bus eine eigene Variante braucht.
Diese Trennung hat einen praktischen Vorteil. Der Maschinenbauer wählt den Leser nach der optischen Aufgabe und den Bus nach der Steuerung, und beide Entscheidungen bleiben unabhängig. Wechselt ein Endkunde von einer Steuerungswelt in eine andere, bleibt der Leser gleich und nur die Kommunikationseinheit ändert sich. Wichtig ist, die Einheit für den benötigten Feldbus von Anfang an in die Auslegung zu nehmen und nicht erst bei der Inbetriebnahme zu bemerken, dass sie fehlt. In der Angebotsphase gehört die Kommunikationseinheit deshalb genauso in die Stückliste wie der Leser selbst.
Trigger und Handshake: im richtigen Moment lesen
Ein Leser soll nicht im Dauerbetrieb Bilder aufnehmen, sondern genau dann, wenn das Teil da ist. Dieser Auslösemoment ist der Trigger. Er kommt typischerweise von einem Sensor an der Station oder als Signal aus der SPS, sobald das Teil die Leseposition erreicht. Der richtige Triggermoment entscheidet über stabile Lesungen bei bewegten oder taktenden Teilen, denn ein zu früher oder zu später Trigger erfasst den Code außerhalb der Schärfe.
Nach der Lesung folgt der Handshake. Der Leser gibt sein Ergebnis an die Steuerung zurück, dazu ein einfaches Gut/Schlecht-Signal, mit dem die Linie reagieren kann. Die Steuerung bestätigt den Empfang, und erst dann geht der Prozess weiter. Ohne diesen quittierten Ablauf besteht die Gefahr, dass ein Ergebnis verloren geht oder ein Teil ohne gültige Lesung weiterläuft. Für die Konstruktion heißt das: Trigger-Eingang, Ergebnisausgabe und Handshake-Signal gehören schon in den Signalplan der Station.
Master/Slave: mehrere Leser als eine logische Station
Manche Aufgaben lassen sich mit einem einzelnen Leser nicht abdecken. Große oder runde Bauteile, zwei weit auseinanderliegende Codepositionen oder eine Palette, deren Code an verschiedenen Stellen auftauchen kann, verlangen mehrere Leser an einer Position. Damit die Steuerung nicht jeden Leser einzeln verwalten muss, fasst eine Master/Slave-Gruppe mehrere Geräte zu einer logischen Station zusammen.
Nach außen verhält sich die Gruppe wie ein einziger Leser: Ein Trigger löst alle aus, und das Ergebnis kommt gebündelt zurück. Wichtig ist eine definierte Überschneidung der Sichtfelder, damit kein toter Bereich entsteht, in dem der Code von keinem Gerät erfasst wird. In dokumentierten Anwendungen deckte eine solche Gruppe die vollständige Fläche einer großen Palette von zwei Seiten ab, wo ein einzelner Leser nicht genügt hätte. Der Logistik-Codeleser der Modellreihe SR-5000 bietet sich für große Sichtfelder und längere Abstände an, während kompaktere Positionen mit der Modellreihe SR-X oder SR-2000 abgedeckt werden.
Bildbereich und Parameterbank per Steuerung
Oft muss dieselbe Station mehr als eine Aufgabe erledigen. Zwei Codes auf einem Teil, verschiedene Varianten im Wechsel oder unterschiedliche Positionen im Sichtfeld verlangen, dass der Leser umschaltet, ohne dass ein Bediener eingreift. Genau das leistet die Umschaltung per Befehl aus der SPS.
Über einen Befehl aus der Steuerung lassen sich zwei Dinge umschalten. Zum einen der ausgewertete Bildbereich, sodass der Leser bei zwei Codepositionen nacheinander erst den einen, dann den anderen Bereich abfragt, ohne dass eine bewegliche Mechanik nötig ist. Zum anderen die Parameterbank, also ein kompletter Satz an Leseeinstellungen, mit dem sich zwischen Varianten oder Produkten umschalten lässt. In der Anwendungspraxis liest so ein einziger Leser zwei getrennt platzierte DataMatrix, indem die Steuerung zwischen den Bildbereichen wechselt. Das spart eine pneumatische oder motorische Verstellung und macht die Station einfacher und robuster.
Inbetriebnahme und Diagnose ohne Integrator-Abhängigkeit
Ein wiederkehrender Schmerzpunkt in dokumentierten Anwendungen ist die Abhängigkeit von einem externen Integrator für jede kleine Änderung. Wenn eine Konfiguration hinter einem Dienstleister verschlossen ist, wird jede Anpassung zur kostenpflichtigen Serviceaufgabe, selbst wenn nur ein Leseparameter nachgezogen werden muss.
Ein bildbasierter Leser mit eigener Einrichtungsoberfläche verschiebt diese Grenze. Das Haus kann die Konfiguration selbst anpassen, neue Codetypen ergänzen und Leseparameter ändern, ohne für jeden Schritt einen Servicebesuch zu bestellen. Ebenso wichtig ist die Diagnose im laufenden Betrieb. Leseraten und Fehllesungen lassen sich überwachen, sodass eine nachlassende Markierqualität oder eine verstellte Optik auffällt, bevor sie zu Ausschuss führt. Für die Standardisierung über viele Stationen zahlt sich das doppelt aus: Eine einmal erarbeitete Konfiguration lässt sich identisch auf weitere Anlagen und Standorte ausrollen. Damit die Anbindung von Anfang an trägt, sollte die Schnittstelle früh mit dem Integrator und der SPS-Seite abgestimmt werden.
Häufige Fragen
F Wie wird ein Codeleser an die SPS angebunden?
A
Der Leser lässt sich per PROFINET, EtherNet/IP oder EtherCAT mit der Steuerung verbinden, je nach Feldbus direkt über die Ethernet-Schnittstelle oder über die passende Kommunikationseinheit, in älteren Zellen auch seriell oder per TCP/IP. Der Leser wird beim Eintreffen des Teils getriggert und übergibt das Leseergebnis sowie ein Gut/Schlecht-Signal. Die Schnittstelle sollte früh mit der SPS-Seite abgestimmt und die Kommunikationseinheit von Anfang an eingeplant werden.
F Welcher Feldbus ist der richtige?
A
Das richtet sich nach der Steuerungswelt des Endkunden, nicht nach dem Leser. PROFINET, EtherNet/IP und EtherCAT decken die meisten Maschinensteuerungen ab. EtherNet/IP läuft über die Ethernet-Schnittstelle des Lesers, für EtherCAT und PROFINET in der Echtzeitklasse wird die passende Kommunikationseinheit ergänzt. Weil Leser und Bus getrennt gewählt werden, bleibt der Leser gleich, wenn sich die Steuerungswelt ändert, und nur die Kommunikationseinheit wird getauscht.
F Warum triggert man den Leser statt dauerhaft zu lesen?
A
Der Trigger sorgt dafür, dass genau dann gelesen wird, wenn das Teil in der Leseposition ist. Bei bewegten oder taktenden Teilen entscheidet der richtige Moment über eine scharfe Aufnahme und damit über eine stabile Lesung. Nach der Lesung übergibt der Leser sein Ergebnis im Handshake an die Steuerung, die den Empfang quittiert, bevor der Prozess weiterläuft.
F Wie liest ein Leser zwei Codepositionen ohne bewegliche Mechanik?
A
Wenn beide Positionen im Sichtfeld liegen, schaltet die Steuerung per Befehl den ausgewerteten Bildbereich um und der Leser fragt beide Bereiche nacheinander ab. Damit entfällt eine pneumatische oder motorische Verstellung. Bei weit auseinanderliegenden Positionen oder großen Teilen deckt alternativ eine Master/Slave-Gruppe mehrere Leser als eine logische Station ab.
F Was bedeutet Master/Slave bei Codelesern?
A
Bei Master/Slave werden mehrere Leser zu einer logischen Station zusammengefasst. Ein Trigger löst alle gemeinsam aus, und das Ergebnis kommt gebündelt an die Steuerung zurück, sodass diese nicht jeden Leser einzeln verwalten muss. Wichtig ist eine definierte Überschneidung der Sichtfelder, damit kein Bereich entsteht, in dem der Code von keinem Gerät erfasst wird. Das eignet sich für große, runde oder beidseitig zu lesende Teile.
F Kann die Konfiguration ohne externen Integrator angepasst werden?
A
Ja. Ein bildbasierter Leser mit eigener Einrichtungsoberfläche lässt sich im Haus konfigurieren, um neue Codetypen zu ergänzen oder Leseparameter zu ändern, ohne für jeden Schritt einen Servicebesuch zu bestellen. Leseraten und Fehllesungen lassen sich im Betrieb überwachen, sodass Probleme früh auffallen. Eine einmal erarbeitete Konfiguration kann identisch auf weitere Stationen ausgerollt werden.
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