Integration von Inovance-HMI und Mitsubishi-SPS über serielle und Ethernet-Kommunikation

Verbindung von Automatisierungssystemen verschiedener Hersteller

Mensch-Maschine-Schnittstellen prägen weiterhin die Interaktion der Bediener mit modernen SPS-Systemen. In Fabriken, in denen mehrere Automatisierungsmarken nebeneinander eingesetzt werden, ist Interoperabilität oft wichtiger als die Markentreue. Ingenieure erwarten zunehmend, dass HMIs und Steuerungen verschiedener Hersteller zuverlässig miteinander kommunizieren, ohne umfangreiche kundenspezifische Programmierung.

Ein praktisches Beispiel ist die Integration eines Inovance HMI mit Mitsubishi SPS der FX-Serie. Diese Kombination bietet Maschinenbauern, die eine flexible Visualisierung ohne Austausch vorhandener Steuerungen anstreben, einen kostengünstigen Ansatz.

Für Anlagen, in denen Legacy- oder Plattformen verschiedener Hersteller betrieben werden, bleiben Lösungen aus dem Mitsubishi-SPS-Ökosystem und moderne HMI-Plattformen äußerst relevant. Viele Nachrüstprojekte setzen zudem auf Ersatzhardware aus spezialisierten Mitsubishi-Electric-Automatisierungsbeständen und umfassenderen industriellen HMI- und Computing-Plattformen.

Die Hardwareauswahl bestimmt die Kommunikationsstrategie

Der Demonstrationsaufbau kombiniert eine Mitsubishi FX3U SPS mit einem Inovance IT6000 HMI. Obwohl beide Geräte für kompakte Automatisierungssysteme ausgelegt sind, unterscheiden sich ihre Kommunikationsmethoden je nach Anwendungsarchitektur.

Serielle Kommunikation ist in kleineren eigenständigen Maschinen aufgrund ihrer Einfachheit und der niedrigen Hardwarekosten weiterhin üblich. Ethernet setzt sich in neueren Systemen jedoch zunehmend durch, da es einen höheren Datendurchsatz, eine einfachere Diagnose und Fernzugriff ermöglicht.

Abbildung 1. Das Demonstrationssystem verwendet ein Inovance IT6000 HMI mit einer Mitsubishi FX3U SPS zur grundlegenden Bedienung und Überwachung.

Vorbereitung der HMI-Entwicklungsumgebung

InoTouch Editor ist die zentrale Engineering-Software für die IT6000-Familie. Vor der Konfiguration des SPS-Treibers müssen Ingenieure zunächst das richtige Panelmodell, die Bildschirmausrichtung und die Kommunikationspräferenz auswählen.

Die korrekte Hardwareidentifikation ist wichtig, da sich die Kommunikationsfunktionen zwischen den IT-Serienmodellen unterscheiden. Ethernet-fähige Varianten tragen in der Regel das Suffix „E“, während andere Modelle nur die serielle Kommunikation unterstützen.

Abbildung 2. Bei der Projektinitialisierung konfigurieren Ingenieure das HMI-Modell, die Bildschirmausrichtung und die Kommunikationseinstellungen.

Warum serielle Kommunikation weiterhin wichtig ist

Trotz der zunehmenden Verbreitung von Industrial Ethernet sind RS-232 und RS-485 weiterhin tief in der Maschinenautomatisierung verankert. Kleine Verpackungsanlagen, Förderanlagensteuerungen und nachgerüstete Maschinen sind aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und des minimalen Konfigurationsaufwands häufig auf serielle Verbindungen angewiesen.

In dieser Konfiguration kommuniziert der Inovance IT6070E über die RS-232-Schnittstelle COM2 mithilfe einer DB9-auf-Mini-DIN-Kabelanordnung mit der SPS FX3U.

Abbildung 3. COM2 des IT6000-HMI übernimmt die RS-232-Kommunikation mit der Mitsubishi-Steuerung der FX-Serie.

Signalumwandlung und Überlegungen zu Störungen

Die SPS FX3U verwendet einen MD8-Kommunikationsanschluss, der auf den Signaleigenschaften von RS-422 basiert. Die Signalumwandlung zwischen RS-232 und RS-422 trägt dazu bei, die Kommunikationsstabilität in elektrisch störungsbehafteten Umgebungen aufrechtzuerhalten.

Viele Außendiensttechniker unterschätzen die Kabelqualität bei der Inbetriebnahme von HMIs. In der Praxis führen mangelhafte Schirmung und Erdung zu sporadischen Kommunikationsfehlern, die wie Softwareprobleme erscheinen.

Ethernet erweitert die Rolle kompakter SPS

Da Maschinenbauer zunehmend Ferndiagnosen und IIoT-Konnektivität verlangen, ersetzt die Ethernet-Kommunikation immer häufiger herkömmliche serielle Verbindungen. Die Mitsubishi-FX5U-Serie spiegelt diesen Wandel wider, indem sie Ethernet direkt in die Steuerungsarchitektur integriert.

Für die Integration verschiedener Hersteller bleibt Modbus TCP das praktischste Protokoll. Obwohl Mitsubishi-Steuerungen die SLMP-Kommunikation unterstützen, bevorzugt der InoTouch Editor derzeit Modbus TCP für die Interoperabilität mit Systemen von Drittanbietern.

Konfiguration von Modbus TCP im InoTouch Editor

Im Gegensatz zu herstellerspezifischen Kommunikationstreibern erfordert Modbus TCP eine explizite Registerzuordnung zwischen SPS und HMI. Techniker müssen den Common Driver im InoTouch Editor konfigurieren und die korrekte SPS-IP-Adresse zuweisen.

Abbildung 4. Die Modbus-TCP-Konfiguration erfordert eine korrekte IP-Adressierung und die standardmäßige Portzuweisung 502.

Auf der SPS-Seite verwaltet GX Works 3 die Ethernet-Konfiguration und die Subnetzeinstellungen. Durch übereinstimmende Netzwerkparameter von HMI und SPS werden Kommunikationskonflikte während des Betriebs vermieden.

Abbildung 5. Die Ethernet-Modulparameter in GX Works 3 definieren die Netzwerkkennung und das Kommunikationsverhalten der SPS.

SPS-Speicher in Bedienervisualisierung umwandeln

Der eigentliche Nutzen eines HMI zeigt sich, wenn SPS-Speicher visualisiert und interaktiv bedienbar wird. Bitschalter und Statuslampen geben Bedienern unmittelbare Einblicke in den Maschinenzustand, ohne die Kontaktplanlogik offenzulegen.

In diesem Projekt schreibt der HMI-Bitschalter an die Mitsubishi-Speicheradresse M1, während die Bit-Lampe die Statusrückmeldung von M0 überwacht.

Abbildung 6. Die Gerätezuordnung verbindet HMI-Objekte direkt mit internen Speicheradressen der Mitsubishi-SPS.

Verbesserung der Bedienerfreundlichkeit

Moderne HMIs konzentrieren sich zunehmend auf Benutzerfreundlichkeit und nicht nur auf reine Funktionalität. InoTouch Editor umfasst Grafikbibliotheken für Schaltflächen, Lampen und Anzeigen, mit denen Ingenieure Maschinenoberflächen schnell standardisieren können.

Ein konsistentes Grafikdesign reduziert die Verwirrung der Bediener bei Wartungsarbeiten und Produktionsumstellungen.

Abbildung 7. Integrierte grafische Bibliotheken beschleunigen die Entwicklung von HMI-Oberflächen für industrielle Anwendungen.

Inbetriebnahme und Funktionsvalidierung

Nach Abschluss der Entwicklung können Ingenieure das Projekt per USB oder Ethernet auf die HMI herunterladen. Funktionstests bestätigen, ob die HMI den SPS-Speicher korrekt liest und beschreibt.

In dieser Demonstration schaltet die HMI-Bedientaste über die interne Mitsubishi-Logik und eine zählerbasierte Selbsthalteschaltung eine physische Signallampe.

Abbildung 8. Das Download-Dienstprogramm überträgt das HMI-Laufzeitprojekt per Ethernet oder USB.

Abbildung 9. Die HMI und die SPS tauschen während des Tests von Bedientasten und Leuchtanzeigen Echtzeitdaten aus.

Die Zukunft offener industrieller Konnektivität

Plattformübergreifende Kommunikation ist zu einer grundlegenden Anforderung in der industriellen Automatisierung geworden. Hersteller planen Produktionslinien nicht mehr ausschließlich rund um einen einzigen Automatisierungsanbieter. Stattdessen legen Ingenieure Wert auf Flexibilität, Verfügbarkeit und die Kosten über den gesamten Lebenszyklus.

Protokolle wie Modbus TCP werden weiterhin eingesetzt, weil sie die Integration von HMIs, SPS, Antrieben und SCADA-Systemen verschiedener Hersteller vereinfachen. Auch wenn die Verbreitung von OPC UA zunimmt, hängt die praktische Integration vor Ort weiterhin stark von etablierten industriellen Kommunikationsstandards ab.

Meinung des Autors

Viele Automatisierungsteams konzentrieren sich stark auf die Leistung der Steuerung und unterschätzen dabei die Interoperabilität von HMIs. Tatsächlich entscheidet die Kommunikationsebene oft über den Projekterfolg. Eine stabile HMI-zu-SPS-Architektur reduziert Verzögerungen bei der Inbetriebnahme, vereinfacht die Fehlersuche und verlängert die Lebensdauer von Anlagen in Produktionslinien mit Komponenten verschiedener Hersteller.

Für Maschinenbauer, die Leistung und Kosten in Einklang bringen müssen, bietet die Kombination aus Inovance-HMIs und Mitsubishi-SPS eine praxisnahe technische Lösung statt eines rein budgetgetriebenen Kompromisses.

Daniel Mercer | Senior-Reporter für industrielle Systeme

Daniel Mercer verfügt über 14 Jahre Erfahrung in der Berichterstattung über Plattformen für die industrielle Automatisierung, Bewegungssysteme und SPS-Integrationsprojekte. Zu seinem beruflichen Hintergrund gehören Inbetriebnahmen vor Ort mit Mitsubishi Electric, Siemens, Beckhoff Automation und auf Rockwell basierenden Fertigungssystemen in der Verpackungs- und Prozessindustrie.