Siemens bringt KI-Modul auf den Markt: Künstliche Intelligenz für SPS und I/O-System

Siemens reichert seine Steuerung Simatic S7-1500 und sein I/O-System ET 200MP mit künstlicher Intelligenz an: Ein neues Modul mit integriertem KI-fähigem Chip ermöglicht die Implementierung neuronaler Netze.

Das Modul „S7-1500 TM NPU“ von Siemens ist mit dem KI-fähigen Chip „Movidius Myriad X VPU“ von Intel ausgestattet und ermöglicht so die effiziente Verarbeitung neuronaler Netze. Bildquelle: © Siemens

Das Modul „S7-1500 TM NPU“ von Siemens ist mit dem KI-fähigen Chip „Movidius Myriad X VPU“ von Intel ausgestattet und ermöglicht so die effiziente Verarbeitung neuronaler Netze.

Künstliche Intelligenz (KI) gibt es von Siemens jetzt direkt in der Steuerung: Auf der Messe SPS IPC Drives 2018 hat das Unternehmen ein neues Modul mit integriertem KI-fähigem Chip für die Steuerung Simatic S7-1500 und das I/O System ET 200MP vorgestellt. Das als „S7-1500 TM NPU“ (Neural Processing Unit) bezeichnete Modul ist mit dem KI-fähigen Chip „Movidius Myriad X VPU“ (Vision Processing Unit) von Intel ausgestattet und ermöglicht so die effiziente Verarbeitung neuronaler Netze. Es bekommt seine Funktion durch Bereitstellung eines trainierten neuronalen Systems auf einer SD-Karte und bietet die Schnittstellen USB 3.1 und Gigabit Ethernet. Auf Basis des neuronalen Netzes lassen sich Daten von angeschlossener Sensorik oder aus dem CPU-Programm verarbeiten. Durch die Verwendung von Machine-Learning-Algorithmen lassen sich beispielsweise visuelle Qualitätskontrollen in Produktionsanlagen oder bildgesteuerte Robotersysteme effizient realisieren.

Der im Modul verbaute Intel-VPU-Chip ist Siemens zufolge der erste seiner Klasse mit einem eigenen Hardware-Beschleuniger für tiefe neuronale Netzstrukturen. Die integrierte Bildverarbeitungseinheit zusammen mit der Recheneinheit für neuronale Netze prädestiniert den Baustein für Computer-Vision-Anwendungen. Der VPU-Chip ermöglicht laut Siemens neue Anwendungen in der industriellen Automatisierung durch Beschleunigung von Bildverarbeitungsprozessen und schnelle lokale Datenauswertung über die trainierten Modelle.

An den integrierten Schnittstellen des S7-1500-TM-NPU-Moduls können Anwender Gigabit-Ethernet-kompatible Sensorik wie etwa Kameras oder Mikrofone anschließen. Die Daten der angeschlossenen Sensorik, wie auch Informationen aus dem CPU-Programm selbst, lassen sich mittels neuronaler Netze verarbeiten. Das Ergebnis des Verarbeitungsvorgangs kann dann im CPU-Programm ausgewertet werden. Wo zur Erkennung von Werkstücken mittels konventioneller Bildverarbeitung die Daten jedes Werkstücks exakt konfiguriert werden müssten, lässt sich dieser Vorgang durch Anwendung von Lernverfahren auf gekennzeichnete Bilddaten deutlich flexibler gestalten. Zum Einsatz kommen dabei offene KI-Frameworks wie etwa Tensorflow.

Der Vorteil, der sich daraus ergibt, kommt unter anderem bei Pick-and-Place-Anwendungen zum Tragen, bei denen ein mobiler Roboter in einer Kiste frei liegende Komponenten erkennen, herausnehmen und platzieren muss. Auch bei Qualitätsprüfungen ist so ein Mehrwert erzielbar: Menschliches Expertenwissen über Parameter wie Konsistenz, Farbe oder Beschaffenheit eines Produkts oder eines Prozesses lässt sich durch das kontinuierliche Training eines neuronalen Netzes mit zugeordneten (Bild-)Daten, etwa mittels einer angeschlossenen Kamera, direkt an das Modul übertragen.