Moderne Automation braucht beides: SPS und Embedded Systeme

Viele Automationssysteme sind heute unter hohem Effizienzdruck. Standardkomponenten wie SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) stossen dabei oft an Grenzen, wenn es um Details, Integrationstiefe oder spezifische Anforderungen geht. Kundenspezifische Embedded Systeme bieten hier eine spannende Ergänzung oder Alternative, die sich technologisch wie wirtschaftlich rechnen kann. In diesem Blog erläutern wir, was Embedded Systeme möglich machen, wie CSA diese konzipiert und einsetzt und in welchen Fällen sie klassischen SPS-Lösungen sogar überlegen sind.

Was sind Embedded Systeme?

Ein Embedded System ist eine auf die Anwendung spezialisierte Elektronik, meistens mit einem Mikrocontroller und einer darauf abgestimmten Firmware. Das System wird dabei direkt in ein Gerät oder in eine Maschine eingebettet und erfüllt dort spezifische Aufgaben wie z.B.: Steuerung, Kommunikation oder Überwachung. Im Gegensatz zu SPS sind Embedded Systeme keine Plug-and-Play-Lösungen von der Stange, sondern werden für den jeweiligen Einsatzzweck optimiert.

Vorteile im Vergleich zur SPS

Embedded Systeme bieten in vielen Bereichen erhebliche Vorteile:

• Flexibilität im Design: Hardware und Software lassen sich exakt auf die Anwendung zuschneiden.
• Echtzeitfähigkeit: Embedded Systeme sind extrem schnell und können harte Echtzeitanforderungen erfüllen.
• Sicherheit: Sicherheitslevel kann anwendungsspezifisch realisiert werden (z. B. Secure Boot, Kryptographie).
• Kosten: In grösseren Stückzahlen deutlich günstiger als SPS.
• Energieeffizienz: Minimaler Stromverbrauch durch optimierte Hardware.
• IoT-Integration: Ideal für moderne Industrie 4.0-Lösungen.
• Updates & Wartung: OTA-Updates, einfache Versionskontrolle via Git.
• Langfristige Verfügbarkeit: Keine Abhängigkeit von Hersteller-Zyklen.
• Zukunftsweisend: Bereits heute einfache KI-Modelle möglich – direkte Auswertung im System, erhöhter Datenschutz.

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  Wann ist eine SPS sinnvoll?

  Eine SPS hat Vorteile bei:

• Standardisierten Anforderungen: Wenn Prozesse klar definiert und unverändert sind.
• Sehr geringen Stückzahlen: Entwicklungskosten für Embedded Systeme lohnen sich nicht.
• Zertifizierter Sicherheitsarchitektur: Wenn z. B. SIL-konforme Lösungen sofort verfügbar sein müssen.
• Externer Wartung: Wenn der Wartungsaufwand bewusst an Hersteller oder externe Partner delegiert werden soll.

Massgeschneiderte Embedded Systeme von CSA

CSA entwickelt kundenspezifische Embedded Lösungen von der Spezifikation bis zur Serienproduktion. Unser Prozess führt Projekte erfolgreich durch die gesamte Entwicklung:

1. Analyse & Spezifikation:
   Aufnahme der Anforderungen, Identifikation von Integrationspunkten, Erstellung von Konzepten und Durchführung von Machbarkeitsstudien
2. Hardware- und Firmware-Entwicklung:
   Realisierung von effizienten und robusten Designs für Echtzeit-, Safety- und IoT-Anwendungen.
3. Integration & Validierung:
   Integration in bestehende Anlagen, Simulation und Systemtests.
4. Zertifizierung:
   Normgerechte Entwicklung und Begleitung von Prüfprozessen nach relevanten Standards (z. B. CE, EMV, etc.)
5. Serienproduktion:
   Vorbereitung für die industrielle Fertigung inklusive Stücklisten, Fertigungsunterlagen und Koordination mit EMS-Dienstleistern

Praxisbeispiele aus CSA-Projekten

Effizientere Produktion:
Für einen führenden Hersteller in der Automatisierungstechnik entwickelten wir ein Embedded System, das die Prozesssteuerung effizienter gestaltete. Durch den Einsatz von massgeschneiderter Elektronik konnten wir die Taktzeit reduzieren.

Höhere Verfügbarkeit:
In der Fertigungsindustrie entwickelten wir ein Embedded System zur präzisen Steuerung von Produktionsanlagen. Durch Integration von Safety-Funktionen und Echtzeit-Datenverarbeitung konnten wir die Anlagenverfügbarkeit steigern.

Daten in Echtzeit:
Für ein Unternehmen im Bereich industrielle IoT-Lösungen integrierten wir ein Embedded System, das Echtzeitdaten aus Produktionsmaschinen erfasste und über ein Cloud-System zugänglich machte. Dies ermöglicht eine direkte Integration in das ERP und optimale Überwachung und Steuerung der Produktion.

Embedded Systeme vs. SPS: Der direkte Vergleich

Dieser Vergleich zeigt: SPS-Lösungen haben ihren festen Platz in der Industrie. Insbesondere bei kleineren Stückzahlen, bewährten Plug-and-Play-Anwendungen oder zertifizierten Standardsystemen.

Kundenspezifische Embedded Systeme bieten klare Vorteile, wenn maximale Anpassbarkeit, Energieeffizienz, gezielte Integration oder IoT-Fähigkeit gefragt sind. Etwa bei neuen oder besonders anspruchsvollen Automationslösungen.

In vielen Fällen ergänzen sich die beiden Ansätze sinnvoll: Eine klassische SPS kann durch ein Embedded System erweitert werden, um zusätzliche Funktionen, smarte Schnittstellen oder spezifische Aufgaben zu übernehmen. So entstehen hybride Systeme, die das Beste aus beiden Welten vereinen: Standardisiert und zugleich anpassbar.

Fazit

Die Entscheidung zwischen SPS und Embedded System hängt stark vom Anwendungskontext, der Zielsetzung und den vorhandenen Systemen ab. Während SPS-Lösungen bewährt, robust und schnell einsetzbar sind, bieten kundenspezifische Embedded Systeme überzeugende Vorteile, wenn es um spezifische Anforderungen, Flexibilität, Skalierbarkeit oder tiefe Integration geht.

Besonders in modernen Industrieumgebungen mit hohen Ansprüchen an Echtzeitverarbeitung, Energieeffizienz und Kommunikationsschnittstellen setzen Embedded Systeme neue Massstäbe. Sie müssen klassische SPS-Lösungen nicht ersetzen, sondern können sie gezielt erweitern und ergänzen.

Als CSA helfen wir, das Potenzial dieser Technologie für Ihre Anwendung zu erkennen und optimal zu nutzen.

Wir laden Sie ein, Ihre Fragen, Erfahrungen oder Ideen mit uns zu teilen. Sei es in den Kommentaren, per E-Mail oder direkt an unserem Stand auf der SINDEX. Lassen Sie uns gemeinsam herausfinden, wie Embedded Systeme Ihre Automationslösung sinnvoll ergänzen oder gezielt weiterentwickeln können.