So funktioniert modulbasiertes Automatisierungs-Engineering

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Aber auch „späte“ Änderungen führen schnell zu Verzögerungen. „Soll etwa eine einfache Überfüllsicherung an einem Tank durch eine präzise Füllstandmessung, eine digitale Messgröße also durch eine analoge ersetzt werden, dann führt das im konventionellen Engineering zu erheblichem Aufwand. Da müssen etwa Steuerungslogik und Hardwarezuordnung verändert werden, neue E/A-Karten beschafft und installiert, neue Loop-Tests durchgeführt werden“, beschreibt Schindler.

Ergänzendes zum Thema

Interview mit Tim-Peter Henrichs, Head of Industrial Automation Business Development, Yokogawa Deutschland

PROCESS: Herr Henrichs, modulares Engineering ist derzeit in aller Munde. Was bedeutet das für die Automatisierung?

Henrichs: Nur wenn die Automatisierung ebenso modular konzipiert und implementiert wird wie die Anlage, können die wesentlichen Vorteile der Modulstrategie realisiert werden. Dazu gehören generell mehr Flexibilität und Effizienz, praktisch bedeutet das niedrigere Investitions- und Produktionskosten sowie eine kürzere Time-to-Market und eine bessere Anpassung an Marktgegebenheiten. Diese Faktoren gewinnen auch deshalb weiter an Bedeutung, weil der Trend hin zur Mass Customization längst in der Prozessindustrie angekommen ist – angefangen bei Polymer-Masterbatches bis hin zur personalisierten Medizin.

PROCESS: Wie adressiert die Automation Design-Suite diese Herausforderungen?

Henrichs: Engineering wird mehr und mehr zu einer Lebenszyklusaufgabe im Rahmen des Anlagenmanagements. Unsere AD-Suite ist daher als zentrales Datenhaltungs- und Datenmanagementwerkzeug konzipiert – und das über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage hinweg. Auch über das Leitsystem hinaus werden wir deshalb Schritt für Schritt weitere, wesentliche Automatisierungskomponenten einbinden. Für unsere sicherheitsgerichtete Steuerung ist dies inzwischen bereits geschehen, die netzwerkbasierte Steuerung wird folgen. Damit wird eine optimale und hoch effiziente Automatisierung von modularen Produktionsanlagen möglich.

PROCESS: Welche Rolle spielt dabei die Standardisierung?

Henrichs: Eine Schlüsselrolle! Standard-Hardware vereinfacht Planung und Beschaffung von Komponenten, Standard-Softwarebausteine helfen, existierendes Know-how nachhaltig zu nutzen, individuelle Applikationen systematisch zu entwickeln und dabei Fehler zu vermeiden. Beides zusammen trägt dazu bei, Zeit und Kosten zu sparen. Herstellerunabhängige Standards und eine einheitliche Sprache, wie sie in der Namur-Empfehlung 148 oder im ZVEI-Whitepaper „Modulbasierte Produktion in der Prozessindustrie“ beschrieben und gefordert werden, ermöglichen erst die Integration bzw. Verknüpfung von Produktionsmodulen. Standardisierte und dabei doch hoch flexible Vorgehensweisen beim Projektmanagement sind ebenfalls unverzichtbar.

PROCESS: Sehen Sie eine übergeordnete, strategische Bedeutung der modularen Automatisierung?

Henrichs: Modulare Automatisierung ist ein signifikanter Schritt auf dem Weg zur intelligenten Vernetzung von Anlagen und Anlagenteilen in der Prozessindustrie. Sie hilft, Komplexität besser zu verstehen und zu managen. Dies sind wesentliche Grundgedanken der Initiative „Industrie 4.0“, die bereits begonnen hat, unser Verständnis industrieller Produktionsprozesse grundsätzlich und nachhaltig zu verändern.

Ein paar Dutzend derartige Änderungen können eine Inbetriebnahme um Tage oder Wochen verzögern. Dies zu verhindern, bindet bisher oft wertvolle Ressourcen bzw. erfordert aufwändige Provisorien. Ähnlich komplex konnte es bisher sein, verfahrenstechnische Änderungen kurz vor der Inbetriebnahme auch automatisierungstechnisch termingerecht umzusetzen.

Für alle diese Szenarien bietet Centum VP R6 attraktive Alternativen. So endet die Standardisierung nicht bei den Klassenmodulen, sondern setzt sich bei der Hardware fort. Einheitliche Netzwerk-I/O-Systeme (N-I/O) mit E/A-Karten, die flexibel per Software konfiguriert werden können, erlauben das einfache Umschalten zwischen digitalen und analogen Ein- und Ausgängen, ohne dass Karten getauscht werden müssten.

Vorteile in der Frühphase von Projekten

Daher können standardisiert bestückte, projektunabhängig vorproduzierte Schaltschränke verwendet werden. Kürzere Lieferzeiten und vereinfachte Installation sind die Folgen. Solche Standard-Hardware bringt auch Vorteile in der Frühphase von Projekten, egal ob es um Neuanlagen oder Migrationen geht. „Zunächst reicht es, E/A-Signale zu zählen, um zu wissen, was für den Schaltraum bestellt werden muss“, sagt Schindler.

Mithilfe des portablen Fieldmate Validator kann die installierte Hardware nun auch unabhängig von Leitsystem und PNK getestet werden. Dazu werden die aktuellen Informationen aus der Engineering-Stammdatenbank in den Validator übertragen. Sobald in der Anlage das N-I/O inklusive NIU (Node Interface Unit) sowie die Sensoren und Aktoren angeschlossen und betriebsbereit sind, können Loop-Tests und Validierung beginnen.

Ist später die Engineering-Station des Leitsystems einsatzbereit, lassen sich die gewonnenen Daten dorthin übertragen. Damit entfällt eine wesentliche Einschränkung im Vergleich zum „Wasserfall-Engineering“, weil Leitsystem und PNKs nicht länger Voraussetzung für die Loop-Test sind. „Hardwaretest und Leitsysteminstallation laufen parallel ab, was letztlich einen um bis zu 30 % der Projektlaufzeit vorgezogenen Beginn der Hardwaretests ermöglicht“, so Schindler.

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