Verteilte Intelligenz einfach verwenden

Allgemein

Verteilte Intelligenz einfach verwenden

Anzeige
Component based Automation vereinfacht den modularen Anlagen- und Maschinenbau und ermöglicht ein anlagenweites herstellerübergreifendes Engineering.

Siemens AG, Nürnberg, A & D Autorin: Elske Meyer

Modularisierung ist ein erfolgreiches Prinzip im Anlagen- und Maschinenbau, um die Projektierungs- und die Inbetriebnahmezeiten deutlich zu verkürzen. Mit „verteilter Intelligenz“, also intelligenten Feldgeräten, Antrieben und Peripheriegeräten, kann die Modularisierung von der Mechanik auch konsequent auf die Automatisierungslösung ausgedehnt werden. Solche verteilten Automatisierungsstrukturen bringen bisher jedoch einen höheren Aufwand für die Programmierung der Kommunikation mit sich. Component based Automation ist ein neues Konzept, das die Verwendung von „verteilter Intelligenz“ sehr viel einfacher macht. Die Kommunikation zwischen intelligenten Geräten muss nicht mehr aufwändig ausprogrammiert werden, sondern wird grafisch projektiert.
Verteilte Intelligenz bezeichnet Feldgeräte, Antriebe oder Peripheriegeräte mit eigener Intelligenz, z. B. einem SPS-Kern. Eine Maschine oder Anlage kann damit in überschaubare, autark arbeitende Einheiten aufgeteilt werden. Diese technologischen Module können bereits vorab getestet werden, was den Inbetriebnahmeaufwand auf der Anlage deutlich reduziert. Auch die Standardisierung von Maschinen- und Anlagenteilen wird unterstützt, so dass flexibler auf unterschiedliche Kundenwünsche reagiert werden kann.
Ein Grund, warum sich jedoch nicht jeder Anwender mit der „Verteilten Automatisierung“ bisher anfreunden konnte, liegt in der höheren Komplexität bei der Kommunikation in einer solchen Struktur. Datenkommunikation zwischen intelligenten Geräten erfordert Programmieraufwand gegenüber der einfachen Einbindung von Ein- und Ausgaben an eine zentrale Steuerung. Die Herausforderung für die Automatisierungshersteller ist es jetzt, das Handling von verteilter Intelligenz zu vereinfachen, um den Weg für neue Lösungen im Maschinen- und Anlagenbau zu ebnen.
Software-Komponenten in der Automatisierung
In der IT-Welt hat sich die Komponententechnologie bewährt, da sie den Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Applikationen vereinfacht. Jeder ist von Microsoft-Anwendungen her damit vertraut, Verknüpfungen zwischen Applikationen per Mausklick erstellen zu können. Unter Komponenten versteht man hierbei gekapselte Software-Funktionen. Sie können nach dem Baukastenprinzip leicht zusammengefügt und wiederverwendet werden. Von der Komponententechnologie wurde auch der Name des neu entwickelten Konzepts abgeleitet – „Component based Automation“. Für die Anwendung in der Automatisierung wird auf das Komponentenmodell COM/DCOM von Microsoft aufgesetzt, da es das meistverbreitete Daten- und Kommunikationsmodell der PC-Welt ist. Es definiert das Protokoll für den Datenaustausch zwischen Software-Komponenten unterschiedlicher Hersteller.
Die gesamte Funktionalität eines technologischen Moduls, also der Einheit aus Mechanik, Elektrik und Steuerungsprogramm, wird bei der Komponententechnologie in einer zugehörigen Software-Komponente gekapselt. Der Zugriff auf die Schnittstelle der Komponenten ist standardisiert, d. h. der Zugriff ist einheitlich definiert. An der Schnittstelle werden nur diejenigen Variablen zugängig gemacht, die für das Zusammenspiel mit anderen Komponenten sowie für die Diagnose, die Visualisierung und die Anbindung an die MES-Systeme (Manufacturing Execution Systems) benötigt werden. Die verschiedenen Komponenten lassen sich daher wie Bausteine kombinieren, völlig unabhängig von deren interner Programmierung.
Die Standardisierung der Komponentenschnittstelle ist Teil der neuen Profinet-Spezifikation der Profibus Nutzerorganisation e. V. Es lassen sich daher auch Komponenten verschiedener Hersteller miteinander kombinieren, was für verteilte Automatisierungslösungen mit intelligenten Feldgeräten einen großen Vorteil darstellt. Das Komponentenmodell ist unabhängig vom verwendeten Bussystem. Die Profinet-Spezifikation definiert konkret die Kommunikationsmechanismen für Geräte am Ethernet. Profibus-Segmente können über Gateways an Ethernet angebunden werden, die für die angeschlossenen Profibus-Geräte eine Stellvertreter-Funktion übernehmen (Profinet Proxy). Standard Profibus-Geräte können für Component based Automation also ohne jegliche Änderung verwendet werden. Die Geräte am Ethernet benötigen die neuen Kommunikationsmechanismen gemäß Profinet-Standard. Die Profinet Kommunikation basiert auf Standard TCP/IP und COM/DCOM.
Wie werden Komponenten erstellt?
Die Erstellung der Software-Komponenten mit Festlegung der Interfaces aus technologischer Sicht erfolgt durch den jeweiligen Maschinen- oder Anlagenbauer. Die einzelnen Automatisierungs- und Feldgeräte werden auch bei der Component based Automation wie bisher mit den Tools des jeweiligen Herstellers parametriert und programmiert. Das hat den Vorteil, dass die vorhandenen Anwenderprogramme weiterverwendet werden können und auch das Know-how der Programmierer, Inbetriebsetzer und des Wartungspersonals weitergenutzt werden kann.
Die Hersteller der Feld- und Automatisierungsgeräte brauchen ihre Parame-trier- und Programmierwerkzeuge lediglich um die Funktion „Profinet-Komponente erstellen“ zu erweitern. Mit dieser neuen Funktion wird eine XML-Datei erstellt, die die Software-Kompo-nente und die dazugehörige Datenablage in standardisierter Form beschreibt. Der Aufbau der XML-Datei ist im Profinet Engineering Modell spezifiziert.
Bei Simatic Produkten wird die interne Funktionalität eines technologischen Moduls mit Step 7 projektiert und programmiert. Dann legt der Anwender fest, welche Variablen an der Komponentenschnittstelle (Component Interface) verfügbar sein sollen. Bei einer Rollenbahn als Beispiel aus der Fördertechnik könnten das die Signale „Anmeldung für die nächste Station“ und die dazugehörige „Freigabe von der nächsten Station“ sein. Step 7 wird die Komponente auf Knopfdruck dann automatisch erzeugen und eine XML-Datei gemäß dem Profinet-Standard bereitstellen.
Verschalten von Komponen- ten ersetzt die Kommunika- tionsprogrammierung
Nach der Programmierung der Steuerungslogik in den Geräten und der anschließenden Erzeugung der Software-Komponenten für die einzelnen Anlagen- und Maschinenmodule erfolgt im nächsten Schritt die technologische Projektierung der gesamten Anlage oder Maschine.
Das erfolgt mit einem separaten übergeordneten Engineering Tool, das für das anlagenweite Zusammenführen der verteilten Anwendungen sorgt. Die bisher nötige Programmierung der Kommunikation wird durch grafische Projektierung ersetzt, indem die Komponenten mittels Ziehen von Linien miteinander verschaltet werden.
Siemens wird ein solches Engineering Tool nach dem Profinet-Standard im Produktspektrum von Totally Integrated Automation anbieten unter den Namen Simatic iMap. Simatic iMap verwendet Standardmechanismen wie OPC, XML und ActiveX und arbeitet herstellerübergreifend. Die zuvor erstellten Software-Komponenten werden über ihre XML-Datei in Simatic iMap importiert und dort in einer Bibliothek abgelegt. Über die offengelegte Schnittstelle von Simatic iMap können Komponenten für alle Profinet-fähigen Geräte als Bibliothekselemente eingebunden werden.
Der Projekteur kann diese Komponenten dann per Drag & Drop auf dem Verschaltungsplan ablegen, wo sie mit ihren technologischen Schnittstellen dargestellt werden. Jetzt muss er die Komponenten nur noch durch Ziehen von Linien miteinander verbinden, damit sind alle nötigen Kommunikationsbeziehungen festgelegt. Die Darstellung der Komponenten erfolgt bussystemunabhängig, so dass sich der Projekteur direkt auf den technologischen Prozess konzentrieren kann. Zusätzlich bietet Simatic iMap auch eine „Netzsicht“ mit der Darstellung der verwendeten Bussysteme und angeschlossenen Geräte. Die Aktivierung der projektierten Kommunikationsverbindungen in den einzelnen Automatisierungs- und Feldgeräten erfolgt per Download aus Simatic iMap.
Auch Diagnosefunktionen sind in Simatic iMap integriert, so dass bei der Inbetriebnahme die gesamte Kommunikation der Maschine oder Anlage online mit Hilfe der grafischen Informationen getestet werden kann. Der Inbetriebsetzer braucht nur das anlagenweite Zusammenspiel der technologischen Module zu optimieren, ohne in die Software der einzelnen Geräte eingreifen zu müssen. Rückwirkungen auf die interne Funktionalität der Anlagen- und Maschinenmodule sind damit ausgeschlossen.
– mav 243
Anzeige

Aktuelle Ausgabe

Newsletter

Unsere Dosis Wissensvorsprung für Sie. Jetzt kostenlos abonnieren!

EMO 2019 – industrie 4.0 area

Bereits zum 2. Mal realisiert die mav, gemeinsam mit dem VDW, die industrie 4.0 area auf der EMO in Hannover. Werden auch Sie Teil dieses Gemeinschaftsprojekts und präsentieren Sie Ihre Lösungen im Bereich Digitalisierung!

11. mav Innovationsforum

Sichern Sie sich Ihren Platz beim 11. mav Innovationsforum am 21.03.2019 und melden Sie sich noch heute an!

Neue Fachzeitschrift additive

Trends

Aktuelle Entwicklungen in der spanenden Fertigung

Alle Webinare & Webcasts

Hier finden sie alle Webinare unserer Industrieseiten

Alle Whitepaper

Hier finden Sie alle Whitepaper unserer Industrieseiten
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de