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Durchgängig einfaches Engineering

In der Prozessindustrie nimmt der Zeitdruck, neue Produkte auf den Markt zu bringen, beständig zu. Produktwechsel erfordern häufig ein aufwendiges Neu-Engineering. Mit einer offenen objektorientierten Automatisierungsplattform können Anlagenbetreiber diesen Aufwand deutlich reduzieren.

Verfahrensingenieure müssen in immer kürzerer Zeit Prozesse an unterschiedliche Produktionsmengen, neue Produkte und Rezepturen mechanisch und softwaretechnisch anpassen. Nur so können Unternehmen der Prozessindustrie den Marktanforderungen gerecht werden.

Die Leitsysteme der Anlagen sind jedoch in die Jahre gekommen und bestehen in der Regel aus Hard- und Softwarekomponenten unterschiedlicher Hersteller. Hinzu kommt, dass an den häufigen Änderungen im laufenden Betrieb oft viele Ingenieure teils an unterschiedlichen Orten involviert sind. Eine Herausforderung für alle Beteiligten.

Objektorientierung reduziert Komplexität

„Als effektives Werkzeug, um diese Herausforderungen zu meistern, hat sich das objektorientierte Engineering erwiesen“, sagt Martin Reichinger, Business Manager Process Automation bei B&R. Dadurch lassen sich Anlagen flexibel und mit einer niedrigeren Fehlerrate engineeren.

Beim objektorientierten Engineering erhält ein Objekt, zum Beispiel ein Sensor, eine eindeutige Identifikationsnummer, die als MSR-Stelle (Messen, Steuern, Regeln) bezeichnet wird. „Ein Datenpunkt muss nur einmal definiert werden, damit er dem gesamten System zur Verfügung steht“, erklärt Reichinger. Wird die Bezeichnung einer MSR-Stelle geändert, geschieht dies automatisch in allen Kernkomponenten des Prozessleitsystems – im Alarm-, Grafik-, Reporting- und Trendsystem.

Da jede Funktion in ein Objekt oder Modul gekapselt wird, müssen Änderungen an einer Funktion nur an einer Stelle gemacht werden, um im Gesamtsystem wirksam zu werden. Dadurch werden sowohl Neuprogrammierungen als auch Änderungen an bestehenden Projektierungsteilen wesentlich erleichtert und beschleunigt.

Vorgefertigte Bausteine

Die B&R-Automatisierungsplattform APROL basiert vollständig auf dem Prinzip der Objektorientierung. In der Standard-Bibliothek Process Automation Library (PAL) befinden sich mehr als 100 standardisierte Control-Module, die alle wichtigen Funktionen eines Prozessleitsystems beinhalten, zum Beispiel Versionsmanagement, Security Login, Audit Trail, Change Control und vieles mehr. Auch Module für Advanced Process Control, modellprädiktive Regler, Performance Monitoring, Condition Monitoring und Asset Monitoring stehen zur Verfügung. Alle Funktionen sind bereits fertig programmiert, felderprobt und müssen nur noch platziert und parametriert werden. Der Entwickler spart wertvolle Zeit.

„Bei den Software-Bausteinen legen wir neben den Funktionen hohen Wert auf die Qualität“, betont Reichinger. Neue Bausteine oder Änderungen an bestehenden Bausteinen durchlaufen eine strenge Qualitätskontrolle mit Unit Tests, Integrationstests und Feldtests. Erst wenn alle Tests positiv abgeschlossen wurden, wird der Baustein in ein APROL-Release aufgenommen.

Soll ein neuer Softwarestand auf eine Anlage gespielt werden, garantiert der integrierte DownloadManager, dass die Konsistenz des Systems auch während des Updates der einzelnen Controller, Operatorstationen und Runtime-Server gewährleistet bleibt.

Eigenes Know-how schützen

Für den Anwender ist es zudem möglich, Firmen-Know-how einzubringen und bestehende Control-Module mit eigenem Technik-Wissen zu erweitern oder neue Steuerungsmodule zu entwickeln. „Ein USB-Stick mit kryptisiertem Datenverkehr sorgt für Kopierschutz“, sagt Reichinger. So wird garantiert, dass niemand Zugriff auf das eingebrachte Know-how hat.

Für die kundenorientierten Bausteine werden separate anwenderspezifische Bibliotheken angelegt. Auch grafische Anzeigeelemente, sogenannte Faceplates, sowie alle Alarm- und Trenddefinitionen sind in den Bibliotheken enthalten. „Grafische Module und Lösungsbausteine lassen sich einfach per Drag-and-drop erstellen“, unterstreicht Reichinger die Effizienz des Bibliotheks-Engineerings.

Globales Projekt-Engineering

Bei großen Produktionsanlagen ist es üblich, dass viele Ingenieure an einem Projekt arbeiten. APROL ist so organisiert, dass die Konfigurationsdaten aller Objekte auf dem zentralen Engineering-Server, einer Kernkomponente der Automatisierungsplattform, abgelegt sind. Zugriffskonflikte müssen nicht befürchtet werden. Sobald ein Ingenieur ein Projektierungsteil bearbeitet, haben alle anderen nur noch lesenden Zugriff.

APROL ermöglicht aber auch die Weiterbearbeitung auf einem, vom zentralen Engineering Server abgesetzten Computer. Mit dieser Möglichkeit des sogenannten Offline-Engineerings können Anlagenteile in China oder Indien entwickelt werden, während der Projektleiter zum Beispiel in Deutschland sitzt. „Ein geordneter Workflow sorgt dafür, dass die Konsistenz des Projektes trotz Aufgabensplittings ständig gewährleistet bleibt“, sagt Reichinger.

Geht es in die heiße Phase der Inbetriebnahme, kann es vorkommen, dass auch 20 oder mehr Ingenieure vor Ort sind. „Wenn parallel gearbeitet wird, ist ein gutes Konflikthandling nötig“, erwähnt Reichinger eine weitere Herausforderung, die mit dem Engineering Server gemeistert werden kann. Zum Beispiel dokumentiert die in APROL integrierte Funktionalität Change Control alle Änderungen an Projektierungsteilen. Über einen komfortablen Mechanismus für das Versionsmanagement kann auf vorherige Versionen der Projektierungsteile zurückgewechselt werden: Diese Möglichkeit beschleunigt Engineering und Inbetriebnahme wesentlich.

Volle Durchgängigkeit bis ins Feldgerät

APROL erlaubt nicht nur effizientes Engineering, sondern lässt sich auch problemlos an bestehende Prozessleit- oder SCADA-Systeme ankoppeln. Für die übergreifende Kommunikation sorgen Feldbus-Controller und Gateway-Server, die unter anderem als OPC-UA-Client und OPC-UA-Server fungieren können.

„Die Plattform kann alle wesentlichen Feldbusse einbinden“, erläutert Reichinger die Offenheit des Systems und ergänzt: „Durch integrierte FDT/DTM-Technologie, sowie integrierte HART-Modems in AI/AO-Modulen ist APROL von der Feldebene bis zur Managementebene ein voll durchgängiges Automatisierungssystem.“

Hochverfügbar mit Standard-Hardware

Das Engineering hochverfügbarer Anlagen ist kompliziert und teuer. „Nicht so mit APROL“, sagt Martin Reichinger. Mit dem B&R-Prozessleitsystem lässt sich die nötige Controller-Redundanz kostengünstig und sogar nachträglich umsetzen.

Neben dem aktiven Controller, der den Prozess führt, gibt es einen zweiten Controller der inaktiv ist, aber stets synchron mitläuft und zyklisch alle Prozessdaten erhält. Fällt der prozessführende Controller aus, übernimmt der zweite bis dahin inaktive Controller innerhalb weniger Millisekunden vollkommen stoßfrei die Prozessführung.

„Das Besondere ist dabei, dass Standard-Hardware von B&R zum Einsatz kommt“, sagt Reichinger. Auch Programmierung und Projektierung unterscheiden sich nicht von der Standard-Hardware. „Damit ist Controller-Redundanz bereits für kleine Anlagen rentabel.“

Autorin: Carmen Klingler-Deiseroth, freie Fachjournalistin

  • Reichinger Martin Process Automation
    Martin Reichinger
    Business Manager Process Automation, B&R
    "Objektorientiertes Engineering ist optimal für flexible Anlagen."
APROL Global Collaboration
APROL unterstützt optimal paralleles Engineering. Dabei ist es unerheblich, wo sich die unterschiedlichen Entwickler befinden.
APROL Control Modules
APROL verfügt standardmäßig über eine Vielzahl von Control-Modulen, die unverändert eingesetzt oder angepasst werden können.
APROL object oriented
Jeder Sensor und Aktor hat eine eindeutige ID über die alle Komponenten des Prozessleitsystems die Daten des jeweiligen Gerätes abrufen. Fehler durch unterschiedliche Namensgebung werden dadurch ausgeschlossen.
Ejemplo
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