Die Dezentralisierung der Intelligenz auf der Feldebene beschleunigt ihr Tempo. Die Gründe liegen auf der Hand: Eine einfache vertikale Integration via Bussystem reduziert Kosten. Die „Komponentenbasierte Automatisierung“ ist für Siemens A&D ein Ausstellungsschwerpunkt auf der Hannover Messe „Als erster Hersteller zeigen wir ein Engineering-Tool für Profinet“, steckt Helmut Gierse das Terrain ab. Das Angebot, so konkretisiert der Vorsitzende des Siemens-Bereiches Automation and Drives aus Erlangen, richte sich an den modernen Anlagen- und Maschinenbau, der zunehmend autarke mechatronische Einheiten verwendet, die jeweils über eigene Steuerungsintelligenz verfügen.
Von unserem Redaktionsmitglied Werner Möller
Dabei programmiert der Anwender die Verbindung zwischen den Geräten, was deutlich aufwendiger sein kann als das einfache Anbinden von Ein-/Ausgabe-Komponenten und Feldgeräten an eine zentrale Steuerung. Auch die Kommunikation zwischen den Geräten gilt es zu realisieren. Dies ist nicht trivial und wirft Probleme auf, weil auf der Maschinenebene Geräte unterschiedlicher Hersteller agieren.
Als Problemlöser empfiehlt sich das Konzept der Component Based Automation. Es kombiniert die Vorteile der Software-Komponententechnologie mit denen der verteilten Intelligenz. CBA „erweitert den maschinenorientierten Automatisierungshorizont und betrachtet die gesamte Produktionslinie, die in der Regel aus einzelnen Maschinen und Bearbeitungsstationen besteht“, erläutert Siegfried Oblasser, Leiter der Systemtechnik bei Siemens A&D. Eine Komponente ist eine gekapselte, wiederverwendbare Software-Einheit. Diese umfasst die Funktionalität eines intel- ligenten Geräts und dessen Kommunikation zu anderen Geräten über eine standardisierte, klar definierte Schnittstelle.
Geräteintelligenz wandert in die Feldebene hinein
Der Anwender projektiert und programmiert weiterhin wie gewohnt das Automatisierungsgerät oder das intelligente Feldgerät mit dem Software-Tool des Geräteherstellers. Anschließend bildet er aus der gesamten Anwendersoftware dieses Gerätes eine Software-Komponente. Die Funktionalität des Gerätes mit seinen applikationsspezifischen Programmen wird dabei „gekapselt“.
Die Vorteile dieses Bauprinzips: „In diesem Konzept lassen sich Komponenten unterschiedlicher Hersteller einsetzen, sofern sie den Schnittstellen DCOM und COM+ entsprechen. Nach außen sind nur die Variablen auf diesen Schnittstellen sichtbar, die Komponente selber ist eine Black Box mit definierter Funktionalität“, erklärt Systemtechniker Oblasser.
Kommunizieren werden die autarken Komponenten mittels Ethernet oder Feldbus. Siemens ergänzt das Engineering-Tool durch eine Reihe weiterer Produkte. Dies sind:
– PC-based Control, ein kompakter Netzübergang zwischen Industrial Ethernet und Profibus,
– ein Kommunikationsprozessor zum Anschluss der Simatic S7-300 an Profinet,
– dezentrale Peripheriegeräte mit eigener CPU am Profibus,
– OPC-Server für den Zugriff von PC aus auf Profinet-Geräte und
– Visualisierungssoftware für Profinet-Anwendungen.
Das neue Angebot erweitert das von Siemens propagierte Konzept von Totally Integrated Automation und soll bereits nach der Hannover Messe in ausgewählten Projekten im praktischen Feldeinsatz erprobt werden. Entsprechende Pilotanlagen wurden bereits mit dem Lackieranlagen-Hersteller Dürr realisiert.
„Die Komponententechnologie ist in der Softwarewelt bereits etabliert, denn mit ihr lassen sich Anwendungen konsequent modular aufbauen“, nennt Siegfried Oblasser die Vorteile. Mit Profinet steht diese Technologie jetzt auch Maschinen- und Anlagenbauern zur Verfügung. Das Hersteller-übergreifende Engineering-Tool sichert dabei das anlagenweite, grafische Zusammenführen der „verteilten Anwendungen“. Das große Plus: Damit lassen sich die Engineering-Kosten senken. So entfällt das bisher aufwendige Programmieren der Kommunikation zwischen den intelligenten Geräten. Auch lassen sich vorhandene Profibussegmente unverändert einbinden und das gesamte Profibus-Gerätespektrum ohne Anpassung weiter verwenden.
Für Automatisierungsaufgaben, die sich mit Ethernet noch nicht realisieren lassen, lässt sich Profibus in diesem Konzept verwenden, etwa für Motion Control oder sicherheitsgerichtete Anwendungen. Ein weiteres wichtiges Kriteridum ist die deutliche Vereinfachung des Datenaustauschs zwischen den verschiedenen Unternehmensebenen. Mit Profinet verwendet die Automatisierung jetzt dieselben Kommunikationsmechanismen wie die Office-Welt. Diese „vertikale Integration“ ermöglicht es, aus allen Unternehmensebenen heraus, – etwa über Manufacturing-Execution-Systeme – direkt auf Prozessdaten über das Internet/Intranet per Browser zuzugreifen. Gleiches gilt für die Visualisierung und die Ferndiagnose.
Das Engineeringmodell von Profinet sieht vor, dass die verteilten Anwendungen mit einem herstellerübergreifenden Software-Tool anlagenweit zusammengeführt werden. Die einzelnen Geräte sind weiterhin mit den spezifischen Werkzeugen der einzelnen Hersteller zu programmieren. Dargestellt werden die Maschinen- oder Anlagenmodule über ihre Software-Komponente unabhängig davon, an welche Busphysik sie später in der Anlage angeschlossen werden. Der Projektierer verbindet die technologischen Schnittstellen der Komponenten nur noch grafisch, indem er Linien zieht. Damit sind alle nötigen Kommunikationsbeziehungen zwischen den Komponenten festgelegt, aber auch alle Daten, auf die später Visualisierungssysteme oder IT-Applikationen zugreifen können.
Für Test und Inbetriebnahme hat das Engineering Tool alle notwendigen Online-Test- und Diagnosefunktionen bereits integriert. Anpassungen, die während der Inbetriebnahme auf der Anlage durchgeführt werden, haben keine Rückwirkung auf die Funktionen der einzelnen technologischen Module. Beim Inbetriebnehmen geht es nur noch um das anlagenweite Zusammenspiel der Module – ohne dass der Inbetriebsetzer in die Software der einzelnen Geräte und Steuerungen eingreifen muss.
Siemens hat auch schon Namen für seine Profinet-fähigen Kommunikationsprodukte kreiert. So nennt der Anbieter das Verbindungslink für Indutrial-Ethernet- und Profibusnetze Simatic Net IE/PB. Der Kommunikationsprozessor Simatic Net CP 343-1 PN wird zum Anschluss der speicherprogrammierbaren Steuerung Simatic S7-300 an Profinet verwendet. Und mit der PC-Software Simatic Net Profinet OPC Server realisiert der Anwender Profinet-Lösungen zum Beispiel mit C++ oder Visual-Basic-Programmen.
Heinrich Munz zur Ethernet-Diskussion: Kuka schlägt sich in der Automatisierung auf die neutrale Seite
Die Kuka Roboter GmbH aus Augsburg setzte schon 1996 Ethernet in ihre Robotersteuerungen ein, als es für viele Automatisierungsgerätehersteller noch kein Thema war. Denn diese wollten ihre Feldbusmärkte so lange wie möglich schützen.
Aus den Eigenentwicklungen entstand die Forderung nach Standards. Kuka initiierte eine Dachorganisation für die unterschiedlichen Ethernet-Lösungen. Dies ist zum Teil mit Iaona als neutralem Verein gelungen. IDA (IDA-Protokoll) und ODVA (Ethernet/IP) haben sich auf dieser Plattform zu einer engen Zusammenarbeit verpflichtet.
Leider lehnt die Profibus-Nutzerorganisation PNO mit Profinet eine Zusammenarbeit mit der Iaona nach wie vor ab. Diese fehlende Kooperation wird zwangsläufig zu Inkompatibilitäten bei neuen Ethernet-Produkten führen, wie etwa unterschiedliche industrietaugliche Ethernet-Stecker und Kabel, inkompatible Prioritätsvergaben oder unterschiedliche Netzwerkmanagementtechniken. Diese werden einen gleichzeitigen Betrieb der Geräte an einem gemeinsamen Netzwerk nicht nur ausschließen, sondern sie werden sich gegenseitig stören.
Wir unterstützen generell jegliche Anstrengungen, IT in die industrielle Automatisierung zu bringen und müssen auch eine gewisse Neutralität gegenüber unseren Kunden wahren. Aus diesem Grunde werden wir nach heutigem Stand der Dinge kein offizielles Mitglied in den spezifischen Vereinen werden, sondern nur in der neutralen Dachorganisation Iaona. Unabhängig davon stellen wir in Hannover eine prototypische Rohbau-Musterzelle mit vier Robotern nach dem neuesten Stand mit IDA-Protokoll vor.
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