Effizienteres Engineering Starke Typen mit erweiterten Funktionen

Autor / Redakteur: Maik Friedrich* / Wolfgang Ernhofer

Nicht selten kommt es beim so genannten Factory Acceptance Test (FAT) zu Erweiterungen und Anpassungen, die Zeit und Geld kosten. Jetzt bildet ein neues Typenkonzept für die Anlagenbetreiber und Anlagenbauer die Grundlage für noch effizienteres Engineering, mehr Standardisierung und Sicherheit.

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Beim Factory Acceptance Test (FAT) trifft die planerische Arbeit der Software-Ingenieure auf den simulierten Anlagenbetrieb. Hier müssen sich die Programmcodes aus dem Software-Engineering an der echten Automatisierungsaufgabe beweisen: Verfahrenstechniker, Planer, Anlagenbetreiber und Automatisierungsingenieure testen die Automatisierungsaufgaben für den realen Anlagenbetrieb.
Beim Factory Acceptance Test (FAT) trifft die planerische Arbeit der Software-Ingenieure auf den simulierten Anlagenbetrieb. Hier müssen sich die Programmcodes aus dem Software-Engineering an der echten Automatisierungsaufgabe beweisen: Verfahrenstechniker, Planer, Anlagenbetreiber und Automatisierungsingenieure testen die Automatisierungsaufgaben für den realen Anlagenbetrieb.
(Bild: Siemens)

Mit dem Schritt von der Planung zum Betrieb einer Anlage werden Daten von Planungswerkzeugen an andere Systeme wie beispielsweise Automatisierungssysteme weitergegeben. Mit dem Ansatz des integrierten Engineerings hat Siemens in den letzten Jahren einen Hebel für effizientere Projektierungsworkflows geschaffen. Das Zusammenrücken von Anlagenplanungssystem und Automatisierungs- bzw. Prozessleitsystem ist Teil dieses Konzepts, das statt auf proprietäre Systeme auf Standardisierung und Schnittstellenreduktion setzt.

Anlagenplaner, Betreiber, Verfahrens -und Automatisierungsingenieure sprechen nun eine Sprache und können sich dank dieses neuen Engineering-Ansatzes auf einer gemeinsamen Basis austauschen. Das spart Zeit, vereinfacht das Engineering und senkt so die damit verbundenen Kosten.

Die Modularisierung von sich wiederholenden Funktionen oder Funktionseinheiten durch Typen, aus denen beliebig viele Messstellen durch Ableiten erzeugt werden, ist ein Ansatz für zügiges Umsetzen wiederkehrender Automatisierungsaufgaben. Dank des Typ-Instanz-Konzepts wirken sich zentrale Änderungen am Typ auch auf die Instanzen (Ableitungen) aus. Dies kann im Projekt übergreifend erfolgen, an einer zentralen Stelle im Simatic PCS 7-Engineering.

Das neue Typenkonzept

Mit Einführung von Version 8.0 des Prozessleitsystems Simatic PCS 7 hat Siemens das Konzept der Einzelsteuereinheiten und deren neuer Typen mit erweiterter Funktion eingeführt und stellt diese nun den Anlagenbetreibern zur Verfügung. Diese auch als Control Module Types (CMTs) bezeichneten Einheiten sind Automatisierungsaufgaben, die unterlagerte Bausteine, Parameter, Meldungen oder Signale enthalten können und Funktionen wie beispielsweise Messwerteinrichtung, Regelfunktionen, Ventil- oder Antriebsfunktionen usw. aus leittechnischer Sicht mit deren Sensoriken zusammenfassen.

Das neue Typenkonzept beinhaltet ebenfalls die Ableitung, d.h. aus einer Automatisierungsaufgabe lassen sich beliebig viele Instanzen erzeugen. Das neue Konzept löst jedoch die bisherigen bekannten Messstellentypen nicht ab, die Technologie der CMTs stellt eine Weiterentwicklung dar. Vorhandene Messstellentypen können automatisiert in CMTs umgewandelt werden. Die Konvertierung wird durch einen Umsetzungs-Wizard unterstützt.

Eine andere Möglichkeit, CMTs zu erzeugen, besteht in der Verwendung eines existierenden Editors, über den sich Funktionen projektieren und Zuordnungen zu Attributen bzw. Bausteinen für die Automatisierungsaufgabe vornehmen lassen. Dieser Editor fügt sich in das bekannte Simatic PCS 7-Engineeringumfeld ein und bietet für Anwender eine intuitive Handhabung.

Optionen machen Engineering effizienter

Eine wesentliche Neuerung ist die Variantenbildung von CMTs. Diese werden durch entsprechende Kennzeichnung von Bausteinen im Editor gebildet. Beim Anlegen einer Instanz kann der Anwender dann eine Option wählen. Mithilfe von Optionen wird die Kernfunktion eines CMTs um spezifische optionale Aufgaben erweitert. So kann einem Antrieb beispielsweise ein Einschaltintervall oder ein optionaler Trockenlaufschutz zugeordnet werden. Ein Ventiltyp kann die verschieden Optionen der Rückmeldungen und Ansteuerungen beinhalten, oder zusätzliche Varianten für den Automatik- und Vor-Ort-Betrieb. Das erweitert die Funktionalität der CMTs und erlaubt eine exakte Anpassung an die jeweilige Automatisierungsaufgabe.

Legt der Anwender bei der PLT-Projektierung eine Instanz des CMTs an, muss er sich somit für eine der hinterlegten Optionen entscheiden. Während solche spezifischen Zusatzfunktionen sonst durch manuelle Erweiterung einer Messstelle projektiert wurden, geschieht dies bei Anlage eines CMTs durch einfaches Auswählen der entsprechenden Option. Dies stellt einen wesentlichen Unterschied zu den meisten Wettbewerbssystemen dar, die oftmals einen proprietären Ansatz verfolgen.

Darüber hinaus gehen diese aufgabenspezifischen Erweiterungen beim Abgleich zwischen Typ und Instanz nicht verloren. Die Verwendung der CMT-Technologie erlaubt es Anwendern, auch selektiv abzugleichen. Nachträgliche Anpassungen oder Modifikationen an einem bestehenden und bereits abgeleiteten CMT, können somit an alle instanziierten Automatisierungsaufgaben weitergegeben und bekannt gemacht werden. Damit entfällt das manuelle Nacharbeiten, denn es gehen keine Informationen auf der Instanzseite verloren. Hiermit wird u.a. das effizientere Engineering über alle Automatisierungsaufgaben in einer Produktionsanlage deutlich. Mehr Standardisierung im Engineering und individuelle Freiheitsgrade für das PLT-Personal des Anlagenbetreibers stehen somit nicht mehr zwangsläufig im Widerspruch zueinander.

Die Arbeit mit Optionen, also unterschiedlicher Ausprägungen einer Automatisierungsaufgabe, führt zu einem wesentlich höheren Grad an Standardisierung und ist ein Schritt zu einem funktionsorientierten Arbeiten. Bereits in der Vergangenheit konnten auch per Knopfdruck schon hunderte Automatisierungsaufgaben im PLT-Engineering generiert werden.

Die neue zusätzliche Optionalität ermöglicht, dass z.B. 100 Ventile mit einem Binäreingang, 200 Ventile mit zwei Binäreingängen und 50 Ventile als reine „Vor-Ort“-Funktion generiert werden. Sie alle behalten beim Abgleich zwischen Typ und Instanz ihre optionalen Eigenschaften und können dennoch zentral mit zusätzlichen Bausteinen bzw. Funktionen erweitert werden.

Automatisierungsfunktionen zentral testen

Damit erhöht sich nicht nur die Flexibilität, mit diesem eher objektorientierten Ansatz reduziert sich auch der Testaufwand: Nun kann durch ein typbasiertes Testen inklusive der Optionen ein Großteil der Automatisierungsfunktionen zentral getestet werden, wo bislang einzeln auf Instanzebene geprüft werden musste. Das neue Typenkonzept sorgt dank des hohen Standardisierungsgrades auch für ein verbessertes Massendaten-Engineering mit dem Advanced-Engineering-System, das Daten für die Verwendung im Prozessleitsystem Simatic PCS 7 aufbereitet. Planungs- und Inbetriebnahmezeiten werden dadurch deutlich verkürzt.

Fazit: Die CMT-Technologie unterstützt technologisches und integriertes Engineering und bildet die gemeinsame Arbeitsgrundlage für Anlagenplaner und PLT-Planer. Der Forschungs- und Beratungsfirma ARC Advisory Group zufolge sorgt ein durchgängiges Datenhandling für einen vereinfachten Informationsaustausch zwischen CAE- und Prozessleitsystem sowie für eine höhere Engineering-Qualität und Sicherheit durch verringerte Schnittstellenverluste. Systemneutrales und normkonformes Engineering ist außerdem ein Garant für die Kompatibilität zu zukünftigen Entwicklungen und ein weiterer Schritt in Richtung Digitalisierung der Industrie.

* * Der Autor ist Marketing Manager Simatic PCS 7 und Integrated Engineering bei der Siemens AG in Karlsruhe. E-Mail-Kontakt: contact@siemens.com

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