Leitsysteme Anwenderfreundliche Leitsysteme: Zwischen Wunsch und Wirklichkeit

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Sabine Mühlenkamp / Dr. Jörg Kempf

Die Aufgaben sind komplexer, die Teams bunter und die Technologien breiter geworden: Das Umfeld von Leitsystemen hat sich drastisch gewandelt. Der Anspruch ist jedoch der gleiche geblieben – prozesstechnische Anlagen sollen sicher, einfach und optimal gefahren werden.

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Welche Funktionalitäten werden in der Praxis benötigt? (Quelle: Namur)
Welche Funktionalitäten werden in der Praxis benötigt? (Quelle: Namur)

Schlagworte wie Operational Excellence, Energieeffizienz oder Sicherheit verdrängen in der gegenwärtigen Diskussion fast die eigentlichen Herausforderungen der Leittechnik. Ganz oben steht die mit der IT-Wandlung der Leittechnik und den gegenwärtigen Architekturen gegebene Komplexität der Installationen. „Die Gradwanderung zwischen erforderlicher automationstechnischer Stabilität und der seit Jahren zu beobachtenden Abhängigkeit von der IT-Welt bringen oft neue Unwägbarkeiten und damit Anwenderprobleme mit sich“, so die Erfahrung von Herbert Fittler, Consultant bei Honeywell Process Solutions. Systemtechnischer Sachverstand sowie detaillierte Kenntnisse über Netzwerke und Betriebssysteme sind daher ein Muss.

„Hauptaufgabe eines Leitsystems ist es die Produktivität der Anlage über den gesamten Lebenszyklus zu optimieren“, beschreibt Christian Dittrich, Head of Marketing & Promotion Simatic PCS7 die eigentlich Aufgaben. Dafür muss es die für die Entscheidungen notwendige Information optimal vermitteln, mehr entlasten und intuitives Arbeiten ermöglichen.

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„Um Produkte schneller an den Markt zu bekommen, müssen Projektlaufzeiten reduziert und die Qualitätssicherung optimiert werden; die Effizienz der Arbeitsabläufe im Engineering muss hierfür deutlich erhöht werden“, so Dittrich. Für ihn wird zudem die Aufmerksamkeit für Betriebs- und IT-Sicherheit sowie für den Umweltschutz weiter steigen.

Bedarf an Informationen nimmt zu

Deutlicher Nebeneffekt: Der Bedarf an Informationen aus dem gesamten Produktionsprozess nimmt zu. Damit die Daten aus dem Prozess, über die beteiligten Automationskomponenten, oder über Qualität und betriebliche Logistik, nicht zu Datenmüll werden, bleibt laut Fittler nur eins: „Diese müssen zeitgerecht und kontextbezogen aufbereitet und als direkt nutzbare Betriebsinformation bereitgestellt werden.“ Allerdings stehe man damit erst am Anfang.

Hinzu kommen Techniken wie Feldbus, Hart, Electrical Integration sowie die Einbeziehung von Safety und Feldgerätemanagement. Dies verlangt einen größeren Datenaustausch zwischen den Tools.

„Der „Single Point of Data Entry“ ist nach wie vor das angestrebte Optimum, was aber durch die notwendige Integration neuer Technologien und Bereiche zunehmend schwieriger wird“, stellt Gregor Kilian, Leiter Sales und Marketing Control Technologies der ABB Automation, ernüchtert fest. Die Dominanz von PC-Technik und die Einbindung der Tools in Firmennetzwerke tut ein Übriges. Dadurch sind sicherheitstechnische Maßnahmen wie Virenbekämpfung, Firewalls etc. nötig, welche die Komplexität weiter erhöhen.

Transparenz vonnöten

Das Thema Durchgängigkeit ist demnach bei allen Herstellern ein Thema. „Die Leittechnik ist besonders beim Zusammenwachsen der klassischen Leittechnik und der MES-Funktionalität, der Durchgängigkeit von EMSR und Informationen sowie für Historisierung und Rückverfolgbarkeit gefordert“, so Norbert Nohr, Sales Manager Process Automation bei Rockwell Automation. „Werks- und anlagenübergreifende Systeme sind vor allem unter den Aspekten Transparenz, Durchgängigkeit und Reduzierung von Schnittstellen umzusetzen und stattdessen Layer zu den verschiedenen Systemen einzusetzen.“

Aber ist eine Durchgängigkeit vom Planungs- ins Engineering-Tool realistisch? „Dies ist sicher wünschenswert“, so Kilian, verweist aber auf die Wirklichkeit. „Schaut man sich die heterogene Landschaft der existierenden Planungstools an, kann die Antwort nur eine gut definierte Schnittstelle sein.“

ABB beteiligt sich daher seit langem aktiv an der Ausgestaltung und Etablierung eines Standards. CAEX (Computer Aided Engineering Exchange), gemeinsam mit der RWTH Aachen entwickelt, wurde als Standard (IEC62424 ) im August 2008 gelistet.

Zusätzliche Herausforderungen

Nohr sieht die Schnelllebigkeit der Rechner im Hardware- wie im Softwarebereich, den Einsatz von Virtualisierung in der Produktion, aber auch konkurrierende Standards, z.B. FDT/DTM versus EDDL, als zusätzliche Herausforderung. Die Hersteller sind wie nie zuvor bei der Koppelfähigkeit unterschiedlicher Systeme und Migrationslösungen, beim Informations- und Wissensmanagement sowie bei Organisation und Verarbeitung dieser Informationen gefordert. „Letztendlich geht es darum, einfache, standardisierte Anlagen und Maschinen zu liefern, die es dem Anwender in Bezug auf Bedienung, Information, Wartung und Integration so leicht wie möglich machen“, fasst Nohr zusammen.

Selbst auf die Hardware wirken sich die gewaltigen Datenmengen aus. Leistungsfähigere Controller und Bussysteme sind die Folge: Mit dem neuen Release 5 von Centum VP, das nun Controller mit nochmals deutlich höherer Leistung unterstützt (siehe Seite 44), will Yokogawa dazu beitragen, die Verwaltung und Diagnose digitaler Anlagenkomponenten weiter zu verbessern und speziell die Effizienz von Wartung und Instandhaltung zu steigern. „So lassen sich zudem Effizienzreserven beim Anlagenbetrieb erschließen“, erklärt Elbert van der Bijl, IA Marketing Manager Systems bei Yokogawa.

Was gibt es Neues?

Die Hersteller arbeiten intensiv daran, dass die Anwender von der Komplexität möglichst wenig mit bekommen. „Zwar werden spezielle Ankopplungen oder Detailfunktionen immer noch vom Fachpersonal mit Kenntnissen über Netzwerke und Betriebssoftware gelöst werden, aber der eigentliche Nutzer im Betrieb, der Planer, Betreuer oder Bediener sollte von der Thematik der komplexen Systemstrukturen mehr als bisher entlastet werden“, beruhigt Fittler.

Ähnlich verhält es sich mit der Benutzerfreundlichkeit der funktionellen Inhalte für die Planung und Installation. Zwar gibt es immer noch die Forderung nach anwender- oder gar projektspezifischen Funktions- und Bedienelementen, aber das Angebot solider, handhabbarer und funktionsgerechter Bibliotheksstandards dürfte die Richtung vorgeben, so Fittler. „Auf diesem Weg kommt der internationalen Standardisierung von Strukturen, Funktionen in gängigen Bausteinen sowie von Bedienkonzepten und -objekten eine wesentliche Bedeutung zu. Der Weg dorthin mag noch lang und schwierig sein, ist aber ohne Alternative.“

Engineering-Arbeitsabläufe parallelisieren

Siemens treibt aktuell Entwicklungen voran, um das Engineering von Comos (Produktionsanlage) und Simatic PCS 7 (Automatisierung) stärker zu integrieren. Die Arbeitsabläufe im Engineering vom Design bis zum Betrieb lassen sich dadurch stärker parallelisieren. „Daneben haben wir mit Totally Integrated Automation die Basis geschaffen, um intelligente elektrische Geräte einfach in die Leittechnik zu integrieren, um eine einfache und schnelle Inbetriebsetzung zu ermöglichen“, so Dittrich. Simatic PCS 7 baut konsequent auf ein hochverfügbares Feldbuskonzept mit Profibus PA (inkl. Profisafe) oder Foundation Fieldbus.

Eine interessante Entwicklung bei der DeltaV Version 11.3 ist das Electronic Marshalling. „Aufgrund der hierbei eingesetzten Charm I/Os sind Rangierverteiler, wie sie in beinahe allen Prozessanlagen zum Einsatz kommen, nicht mehr nötig“, erklärt Fatih Denizer, Sales Support Engineer Process Systems & Solutions bei Emerson Process Management. Damit wird der Aufwand – wie Schrankdesign, Planung, Verkabelung, Inbetriebnahme – um ein Vielfaches vereinfacht.

Rockwell setzt auf Standards wie S88 und PackML, um Anlagen optimal zu strukturieren, zu projektieren und zu betreiben. „Inwieweit diese Funktionen in der Leit–und Automatisierungstechnik anwendbar sind, hängt von der Qualität der Umsetzung und der Integration ab. Das Ergebnis können jedoch Anlagen, insbesondere Hybridanlagen sein, die ein- und dasselbe Bedienkonzept über alle Maschinen hinweg nutzen“, so Nohr.

Konsolidiertes Alarmmanagement als drängendes Thema

Yokogawa sieht das konsolidierte Alarmmanagement als drängendes Thema, gerade bei komplexen Anlagen. Dabei geht der Trend hin zu unmittelbaren Handlungsanweisungen. Auch die informationstechnische Sicherheit der Leitsysteme verdient die gebotene Aufmerksamkeit. In dieser Beziehung steht Yokogawa mit VigilantPlant Services hilfreich zur Seite, wie van der Bijl erklärt: „Wir kennen unser System am besten und können es daher am besten gegen Angriffe oder unberechtigte Eingriffe schützen.“

Sichere Bedienung ist eng mit dem Visualierungskonzept verknüpft. ABB empfiehlt, von der beinahe fotorealistischen hin zu einer mehr abstrahierenden Darstellung zu gehen. „Da ein Bediener im Zuge von Wartenzusammenlegungen und immer komplexeren Prozessen wesentlich mehr IOs bedienen muss, ist es unerlässlich, dass er im Gut-Zustand der Anlage nicht durch bunte und animierte Bilder abgelenkt wird“, findet Kilian klare Worte.