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Prozessleitsystem Skalierbare Prozessleitsysteme für mehr Flexibilität und Kostenkontrolle.

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Martina Walzer* und Ulli Klenk* / Andreas Kunze

Mit dynamischen Prozessleitsystemen ist es möglich, die Automatisierungstechnik vom kleinen Einzelsystem bis hin zum verteilten Mehrplatzsystem in Client/Server-Architektur eines ganzen Anlagenverbundes, genau passend und flexibel auszulegen sowie anzuwenden.

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Das abgestimmte Leistungs- und Lizenzkonzept des Prozessleitsystems Simatic PCS7 von Siemens erfüllt die Anforderungen hinsichtlich Hard- und Softwarelösungen für nahezu alle Anlagengrößen und Applikationen.
Das abgestimmte Leistungs- und Lizenzkonzept des Prozessleitsystems Simatic PCS7 von Siemens erfüllt die Anforderungen hinsichtlich Hard- und Softwarelösungen für nahezu alle Anlagengrößen und Applikationen.
( Archiv: Vogel Business Media )

Bislang waren Qualität der Endprodukte und Stabilität der Produktion feste Synonyme für den Erfolg eines Unternehmens - auch in der Automatisierungsbranche. Heute jedoch legen Anlagenbetreiber zunehmend ihr Augenmerk auf die Gesamtbetriebskosten aller installierten Betriebsmittel (Total Cost of Ownership). Um die Investitionen wie auch die laufenden Betriebskosten optimal zu gestalten, muss das Automatisierungssystem so flexibel sein, dass sich ändernde Aufgabenstellungen möglichst reibungslos und ohne erheblichen Mehraufwand noch umsetzen lassen. Ein skalierbares Prozessleitsystem ? und zwar hinsichtlich Hardware, Software und Lizenzkonzept ? ist also gefordert.

Flexibilität ist aber nicht nur in der Produktion gefragt. „Für produzierende Unternehmen ergeben sich noch größere Vorteile einer durchgängigen Automatisierungsplattform, wenn bereits in der Phase der Prozessentwicklung das gleiche System zur Lösung der automatisierungstechnischen Aufgaben zur Anwendung kommt“, erklärt Heinz Eisenbeiß, Leiter Sales und Marketing Promotion bei Siemens, Bereich Automation and Drives. „So lassen sich die geeignetsten Parametereinstellungen oder Regelungsalgorithmen, die im verfahrenstechnischen Labor erarbeitet wurden, problemlos in den Betrieb der Pilotanlage bis hin zum großtechnischen Maßstab übertragen. Das Engineering wird dadurch wesentlich vereinfacht, was letztendlich in eine signifikante Reduktion der Kosten mündet, da kein Wechsel der Automatisierungsplattform mehr notwendig ist“, so Eisenbeiß.

Leittechnik aus dem Labor

Einen flexiblen Einsatz für alle Anlagengrößen bietet das Prozessleitsystem Simatic PCS7. Allein die modulare Architektur ermöglicht es, das System bereits bei der Anlagenprojektierung genau passend für die unterschiedlichen Kundenanforderungen und Anlagendimensionen auszulegen. Auch alle später noch notwendigen Kapazitätserweiterungen oder technologischen Änderungen sind problemlos zu installieren. Das System ist praktisch grenzenlos skalierbar, vom kleinen Einzelsystem, z.B. für die Laborautomatisierung oder den Einsatz im Technikum, bis hin zum verteilten Mehrplatzsystem in Client/Server-Architektur für die Automatisierung einer großen Produktionsanlage – alles auch standortübergreifend.

Speziell für die Anforderungen im Labor zugeschnitten werden bereits vorgefertigte Paketlösungen wie das Simatic PCS7 LAB bereitgestellt. Die nicht selten geforderte flexible Anwendung an oft wechselnden Einsatzorten wird durch den dezentralen Aufbau in sehr stabilen Gehäusen gewährleistet. Eine integrierte Leittechnik sorgt für Sicherheit durch die zuverlässige Überwachung, Alarmierung und lückenlose Protokollierung aller Ereignisse. Somit müssen die Mitarbeiter nicht mehr ständig den Versuch beobachten.

Herzstück dieser Paketlösung ist die Verarbeitungsstation. Basierend auf einer Box-Version, sind in diesem Gerät die Funktionalitäten für Automatisierung, Bedienung und Beobachtung sowie Engineering optimal vereint.

Vorkonfigurierte Lösung

Die Ein-/Ausgabestation dieses Paketes bietet bereits vorkonfiguriert eine Anzahl an E/A-Kanälen (analog, binär) sowie serielle Schnittstellen, z.B. zum Anschluss von Laborwaagen. Die einzelnen Kanäle sind dabei als steckbare Verbindungen ausgeführt, die den Aufbau des Laborsets wesentlich vereinfachen. Denn der komplette Verdrahtungsaufwand für die Geräte des Laboraufbaus muss nicht mehr vom elektrotechnischem Fachpersonal ausgeführt werden. Außerdem kann die angebotene Standardkonfiguration je nach Anforderung mit anderen Ein-/Ausgabe-Modulen aus der Familie der dezentralen Peripheriegeräte ET200M modifiziert bzw. ergänzt werden.

Für die Projektierung des Systems stehen die so genannten Equipment Modul Templates bereit. Das sind vorgefertigte Lösungsvorschläge für die wichtigsten – in den Laboren gängigen – Vorgänge wie Dosieren, Temperieren oder Inertisieren. Durch die Wiederverwendung der bewährten Lösungen reduziert sich zum einen die benötigte Zeit zur Entwicklung der Laborapplikation, und zum anderen steigt die Qualität, da die Lösungen über die Zeit immer wieder spezifisch verfeinert werden. Da das LAB-Paket auch mit der Standard-Systemsoftware arbeitet, sind alle Erweiterungen ohne Kompatibilitätsbruch möglich. Betreiben lässt sich die Verarbeitungsstation dabei sowohl stand-alone als auch im Anlagenverbund, sodass die Labore auch ganzheitlich integriert werden können.

Effiziente Forschung und Verfahrensentwicklung sowie die Übertragbarkeit von Applikationen sind aber nur ein Teilaspekt des wirtschaftlichen Erfolgs eines Unternehmens. Anwender fordern von Automatisierungssystemen heute vor allem, dass die Kosten über den gesamten Lebenszyklus der Anlage positiv verlaufen. Weiterhin muss das System so flexibel sein, dass der monetäre Einsatz bei Änderungen oder Erweiterungen noch berechenbar ist. Soll heißen: Die Anwender verlangen nach absoluter Kalkulations- und langfristiger Investitionssicherheit. „Mit Totally Integrated Automation (TIA) bieten wir dazu ein lückenloses Angebot aufeinander abgestimmter Produkte, Systeme und Lösungen auch für die verfahrenstechnischen Branchen – von der Feldebene über die Produktionsleitebene bis zur Anbindung an die ERP-Ebene“, erklärt Christian Dittrich, verantwortlich für Marketing Promotion des Leitsystems PCS7 bei Siemens, Bereich Automation and Drives. „So beeinflussen wir im positiven Sinne die Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden beispielsweise durch eine gesteigerte Verfügbarkeit der Anlage, eine hohe Qualität der hergestellten Produkte und die Möglichkeit, auf neue Marktanforderungen schnell und flexibel reagieren zu können“. Einen wesentlichen Teil des TIA-Konzeptes bildet wiederum das skalierbare Prozessleitsystem Simatic PCS7.

Flexibel und anpassbar

So basiert beispielsweise das Engineering-System von PCS7 auf dem anerkannten Standard der IEC 61131, sodass der Einarbeitungsaufwand für neue Mitarbeiter gering gehalten wird. Effiziente Tools für das Bulk-Engineering erlauben zudem den schnellen Import von Projektierungsdaten, und paralleles Engineering ermöglicht die effektive Zusammenarbeit mehrerer Nutzer in den unterschiedlichen Projektierungsphasen.

Die Tools für das Änderungsmanagement ergänzen in der Version 7 die vorhandenen Engineering-Tools und ermöglichen Anwendern die Erfüllung branchenspezifischer Bestimmungen und Regularien wie FDA 21 CFR Part 11 oder GAMP. Hierzu gehören Sicherheit und Zugriffskontrolle, Konfiguration des Änderungsprotokolls, Versionsverfolgung und Versionsmanagement. Die Abarbeitung der steuerungstechnischen Applikationen erfolgt dann mithilfe von Steuerungseinheiten und der zugehörigen Peripherie.

Um die Forderungen nach optimalen Investitions- und Betriebskosten zu erfüllen, wird im Rahmen von Simatic PCS7 ein umfangreiches Produktportfolio zur Verfügung gestellt. Dank vielseitiger CPU-Module kann der Kunde genau so viel Verarbeitungsleistung erwerben, wie die Applikation erfordert. Reicht diese nicht mehr aus, so ist der Wechsel zu einer leistungsfähigeren CPU aufgrund der Kompatibilität problemlos möglich. Neben den bewährten Ein-/Ausgabemodulen stehen auch Baugruppen für sicherheitsgerichtete Applikationen zur Verfügung. Die Integration der Sicherheitstechnik in die Standardautomatisierung sorgt vor allem für eine höhere Verfügbarkeit über den gesamten Prozessbereich. Dazu kann mit Simatic PCS7 die gesamte Anlage redundant ausgeführt werden, vom redundanten Profibus-PA und anderen Feldbusprotokollen, über redundante Verarbeitungsstationen bis hin zu redundanten Client-/Server-Architekturen für das „Operator Interface“ oder Archivservern.

Abgestimmte Softwaremodule

Anlagen sind nie starre Systeme, sondern wachsen über die Zeit. Neue Anlagenteile oder gar ganze Anlagenbereiche werden oft nacheinander in den automatisierten Anlagenverbund aufgenommen. Auch hier muss ein modernes Leitsystem funktionieren und Komponenten bereitstellen, die sich nahtlos integrieren.

Das beginnt schon in der Feldebene, wo es serielle Kommunikationsprotokolle wie Hart, Profibus oder Foundation Fieldbus ermöglichen, intelligente Feldgeräte an das Leitsystem anzubinden und die automatisierungstechnische Aufgabe zu lösen. Diese „smart instruments“ eröffnen wieder neue kostenoptimierte Anwendungen wie ein intelligentes Asset Management, d.h. optimale Maintenance-Strukturen. Simatic PCS7 Asset Management ist die Softwarekomponente, welche die Informationen dieser intelligenten Geräte nutzt, um ideale Instandhaltungsprozeduren zu applizieren. Die Architektur des Leitsystems lässt es dabei zu, dieses Modul auf Wunsch auch nachträglich zu installieren.

Offenheit auf allen Ebenen

Schon die Integration des Automatisierungssystems in die bereits bestehende Infrastruktur des Unternehmens, von der Sensorik bis zur DV-Landschaft, bedeutet einen weigehenden Schutz der bereits getätigten Investitionen. Denn wirtschaftlich automatisieren heißt vor allem fabrikweit durchgängig automatisieren.

Um diese Offenheit zu gewährleisten, nutzt Simatic PCS7 alle aktuellen und leistungsfähigen Technologien sowie international etablierte Industriestandards wie IEC, XML, Profibus, Ethernet-Gigabit-Technologie, TCP/IP, OPC, ISA-88 oder ISA-95. Durch die hohe Anlagenverfügbarkeit und einem hohen Anlagendurchsatz ist gleichzeitig ein großer Rückfluss der Investitionen (ROI-Return on Invest ) über die gesamte Einsatzdauer der Anlage gewährleistet. Nicht zuletzt deshalb wird die Nachfrage nach skalierbaren Applikationen in der automatisierten Prozessindustrie auch in Zukunft weiter ansteigen.

*) M. Walzer ist Manager Technical Concepts & Support bei Siemens, A&D. U. Klenk ist Marketing Manager bei Siemens, A&D.

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