Gemeinsam und nicht gegeneinander arbeiten

In einem Punkt sind sich alle IT-Anwender heute einig: Eine überdimensionierte Systemarchitektur, die auf eine punktuelle Maximallast ausgelegt wird, ist sowohl aus Sicht der Anschaffungskosten als auch der Betriebskosten nicht wirtschaftlich. Um diesen neuen Anforderungen Rechnung zu tragen, haben sich im IT-Bereich effiziente und kostenoptimierte Infrastrukturlösungen etabliert, die sich durch eine modulare und skalierbare Architektur auszeichnen.

Solche Lösungen sind durch den vermehrten Einsatz von IT-Architektur in Automatisierungssystemen auch für die Automatisierungstechnik interessant. Die Anforderungen, die an die Infrastruktur sowohl in der IT-Welt als auch im Automatisierungsbereich gestellt werden, sind durchaus vergleichbar. An erster Stelle steht dabei sowohl in einem klassischen Rechenzentrum als auch in einer Automatisierungslösung die Verfügbarkeit des Gesamtsystems. Denn die wirtschaftlichen Verluste, die durch einen Ausfall eines Rechenzentrums entstehen, können mit den Stillstand oder dem Ausfall einer Produktionsanlage in der fertigenden Industrie verglichen werden. Lösungen, die in der IT-Welt zum Beispiel für hochverfügbare Rechenzentren entwickelt wurden (Tier 3), lassen sich in ähnlicher Art und Weise auch für Automatisierungslösungen einsetzen. Typisches Beispiel hierfür sind hochverfügbare unterbrechungsfreie Stromversorgungen und Klimakonzepte.

In der heutigen Automatisierungstechnik haben Komponenten aus der IT an vielen Stellen die bisher oft proprietären Techniken ersetzt oder ergänzen diese. Der Industrie-PC steuert und visualisiert. Das aus der IT-Welt stammende Ethernet mit TCP/IP hat sich durchgesetzt. Die entsprechenden Komponenten sind heute durchgängig auch für den Einsatz in Industrieumgebungen verfügbar. Doch die Kosteneinsparungspotentiale sind damit noch nicht ausgereizt. Gerade hinsichtlich einer effizienten Infrastruktur hat die IT-Welt dank explodierender Energiekosten in den letzten Jahren viel dazu gelernt und – neben dem optimierten Energieverbrauch der Hardware – auch neue energieeffiziente Konzepte für Kühlung und USV entwickelt.

Der sichere Betrieb einer Anlage erfordert heute den Einsatz moderner IT-Systeme, bei denen die unterbrechungsfreie Versorgung mit elektrischer Energie unabdingbar ist. Fällt die Versorgung kurzfristig aus oder kommt es zu Spannungsschwankungen und Lastspitzen, sichert eine unterbrechungsfreie Spannungsversorgung (USV) die Verfügbarkeit der Anlage. Die richtige Auslegung einer USV ist dabei keineswegs eine triviale Aufgabe. Für einen Automatisierungsfachmann ist es daher von Vorteil, wenn er auf das Know-how eines kompetenten Partners zurückgreifen kann. Rittal bietet mit dem Power Modular Concept PMC 40 ein kompaktes USV-System an, das sich ideal für industrielle Anwendungen einsetzen lässt. Das modulare Konzept erlaubt es, das System an die jeweils benötigte Leistung optimal anzupassen. Auch die Nachrüstung mit weiteren Modulen ist ohne Probleme möglich. Das Konzept garantiert einen sicheren und energieeffizienten Betrieb bei möglichst geringen Investitionskosten. Da die USV redundant aufgebaut ist, bietet sie zudem eine sehr hohe Verfügbarkeit.

Ein weiterer Aspekt, der sowohl im Rechenzentrum als auch in der Automatisierung von großer Wichtigkeit ist, ist die gezielte Kühlung der eingesetzten Komponenten. Aufgrund immer größerer Leistungsdichte der Hardware werden auch die Anforderungen, die an eine Kühlung gestellt werden, immer höher. So haben moderne Automatisierungssysteme ebenso wie IT-Systeme eine nicht zu vernachlässigende Verlustleistung, die in Wärme umgesetzt wird. Diese muss durch entsprechende Kühlsysteme abgeführt werden. War früher in einem Automatisierungssystem eine passive Kühlung oder der Einsatz von Lüftern ausreichend, so sind heute aktive Kühlsysteme notwendig. Im industriellen Umfeld ist besonders die Belastung der Umgebungsluft mit Staub ein Aspekt, den es bei der Kühlung zu berücksichtigen gilt. Vorteilhaft erweist sich in solchen Fällen ein Kühlsystem, das mit Kühlwasser betrieben wird. Auch spielt eine kontinuierliche Temperatur-Überwachung innerhalb eines Systems eine wichtige Rolle. Um die Umgebungsbedingungen in den Schaltschränken der Automatisierungslösung zu überwachen werden daher entsprechende Sensoren verwendet. Wireless Sensoren überwachen dabei Temperatur und Luftfeuchtigkeit und geben die Werte an ein übergeordnetes System weiter. Sämtliche Werte stehen sowohl für die Schnittstellen der Automatisierung (zum Beispiel OPC) als auch der IT-Systeme (zum Beispiel SNMP) zur Verfügung. Das System ist flexibel einsetzbar und kann sowohl von IT-Personal als auch von Automatisierern einfach bedient werden. Das Überwachungssystem CMC-TC arbeitet mit einer robusten Funkübertragung der Sensordaten bei einer Frequenz von 2,4 GHz. Die gemessenen Werte von bis zu 16 Sensoren werden über einen CMC-TC-Datensammler an ein übergeordnetes Management-System (Leitstand) übertragen.

Ein weiterer Ansatzpunkt für die Kostenoptimierung ist eine zunehmende Fokussierung auf die Lebenszykluskosten. Dieser Ansatz ist im IT-Umfeld schon gang und gäbe. In der Regel sind IT-Komponenten auf eine Lebensdauer von etwa vier Jahren ausgelegt. Dagegen wird bei der Planung moderner Produktionsanlagen gerade im Bereich der Prozessindustrie häufig von einer Gesamtbetriebsdauer von über 20 oder gar 30 Jahren ausgegangen. Daraus resultiert die Anforderung an die Automatisierungssysteme, die ebenfalls eine lange Lebensdauer aufweisen müssen. Obwohl die Lebensdauerzyklen im IT-Bereich relativ kurz sind, werden Lifecycle-Konzepte, die eine ständige Update- und Migrationstrategie umfassen, bereits während der Planung einer Anlage implementiert. In der Automatisierungstechnik ist es aufgrund der langen Lebenszyklen umso wichtiger, solche Konzepte zu berücksichtigen.

Uwe Scharf, Leiter Strategic Business Development, Rittal, Herborn