Perfektes Miteinander auf allen Ebenen

In der Vergangenheit wurden Maschinen und Automatisierungslösungen deutlich stärker autark, in für sich abgeschlossenen Einheiten aufgebaut. Die zunehmende Komplexität und die steigenden Anforderungen an die Anlagenkonzepte führen seit einigen Jahren jedoch verstärkt zu modularen und damit vernetzten Aufbauten und Strukturen. Der damit wachsende Bedarf an dezentraler Peripherie in modernen Automatisierungssystemen zieht nun – so Markus Kempf von Siemens – einen immer weiter steigenden Bedarf an einer einfachen Integration in übergeordnete Strukturen nach sich.

Mit der voranschreitenden Notwendigkeit zwischen Maschinen Daten auszutauschen, wachsen gleichermaßen die Anforderungen, einen Fernzugriff für Diagnose und Wartung sowie für einen direkten Zugriff auf Produktivdaten von Maschinen und Anlagen zu gewährleisten. Ziel ist dabei u.a. die Optimierung der Serviceeinsätze sowie der Anlagen-effizienz im Produktivbetrieb.

Die Herausforderung für Anbieter von Automatisierungsprodukten, -lösungen und -dienstleistungen nehmen damit weiter zu. Neben einem in der Leistung abgestimmten Hardwareportfolio sowie einem breiten Spektrum an Kommunikationsmöglichkeiten steigen die Anforderungen, hinsichtlich Engineering ein größeres Maß an Durchgängigkeit, Benutzerfreundlichkeit und Einfachheit zu bieten.

Vernetzung über alle Ebenen

Insbesondere bei der Realisierung und Implementierung neuer Automatisierungslösungen liegt der Fokus auf der Nutzung innovativer Kommunikationstechnologien. Während dies bei komplexeren und größeren Anlagenstrukturen bereits seit Jahren ein wesentliches Entscheidungsmerkmal bei der Auswahl eines Anbieters und der entsprechenden Hardware ist, wird dies nun verstärkt auch bei einfacheren und kleineren Maschinen bzw. Anlagen gefordert. Hierfür eignet sich insbesondere die Steuerung Simatic S7-1200, die einerseits ein perfektes Zusammenspiel und hohe Flexibilität – mit unterschiedlichen CPU-Typen, E/A-Baugruppen und passenden Simatic HMI Basic Panels – bietet und andererseits innovative Kommunikationsmöglichkeiten wie Echtzeit Ethernet Profinet I/O Controller und Standard-Ethernet-Kommunikationsmechanismen wie TCP/IP zur Verfügung stellt.

Die Profinet-I/O-Controller-Funktionalität erlaubt die einfache Anbindung von Profinet-Feldgeräten an die Steuerung. Über die Ethernet-Schnittstelle ist die einfache Programmierung sowie der Zugriff auf den bereits integrierten Webserver via Standard-Browser möglich. Neben diesen beiden Kommunikationsmöglichkeiten lässt sich die CPU via Remote Condition Monitoring an unterschiedliche Mobilfunknetze abbinden, um Fernwartung und Diagnoseaufgaben zu gewährleisten. Zudem lässt sich die Steuerung mit den entsprechenden Baugruppen sowohl als Profibus-Slave wie auch als Profibus-Master, nutzen, gleich ob im Rahmen einer Erweiterung bestehender Anlagen oder bei der Erstausrüstung.

Mit der offenen Ethernet-Kommunikation und der Möglichkeit, anwenderdefinierte Webseiten zu erstellen, lässt sich, neben der einfachen Programmierung der Maschinensoftware z.B. der Fernzugriff auf die entsprechende Anlage deutlich vereinfachen. Wesentliches Highlight ist dabei die freie Wahl des HTML Editors. Damit lassen sich Bil- der oder Ordnerstrukturen für verschiedene Sprachen bei der Erstellung der Webseiten einbinden. Landessprachliche Spezifika können so bereits bei der Anlagenkonfiguration und -realisierung berücksichtigt und mittels entsprechender Information für das Betreiber- und Servicepersonal benutzerfreundlich hinterlegt werden. Durch die Nutzung zusätzlicher Speichermedien ist die Menge der Informationen nahezu beliebig.

Prozessdaten als CSV-Datei

Der integrierte Webserver dient nicht nur der reinen Darstellung und Veränderung der relevanten Prozessdaten. Vielmehr lassen sich die als CSV-Datei abgelegten Produktivdaten direkt aus der Steuerung mit han- delsüblichen Tabellenauswertungen erfassen und bearbeiten.

Die aus dem SPS-Programm relevanten Daten werden mit dem entsprechenden Zeitstempel entweder fortlaufend oder als Ringpuffer archiviert. Dies sorgt für ein Mehr an Prozess-transparenz, die für Statistiken und ggf. erforderliche weitere Analysen einfach und schnell in Standardprogrammen verarbeitet werden können. Mit der Verwendung von zusätzlichen Speichermedien ist die Anzahl der Daten beinahe unbegrenzt.

Kommunikation auch über weite Entfernungen

Hohe Systemverfügbarkeit, schnelle Diagnose und effiziente Wartung sind wesent- liche Anforderungen von Maschinen- und Anlagenbetreibern. Die SPS Simatic S7- 1200 gewährleistet dies durch die vorge-hend beschriebene Integration von Komponenten über klassische Feldbusanschaltung und eine Anbindung an Mobilfunknetzwerke mit der eine ständige Erreichbarkeit gewährleistet wird. Die weitaus bedeutendere Rolle wird dabei zukünftig die Anbindung und Kommunikation über Mobilfunknetze spielen. Flexibler Anlagenzugriff von nahezu jedem beliebigem Punkt aus spart Zeit und Kosten und ermöglicht deutliche Effizienzgewinne im Einsatz von Ressourcen. Insbesondere im Bereich Anlagenservice lassen sich dabei die größten Optimierungspotenziale heben. So können ggf. Standardserviceintervalle in größeren Zeiteinheiten durchgeführt werden. Im Servicefall bietet die Fernwartung die Möglichkeit, erste Auswertungen bereits vorab zu analysieren und das Servicepersonal mit den entsprechenden Informationen und Kompo-nenten auszustatten

Eine Grundlage für viele Remote-Access- und Telecontrol-Lösungen ist der Betrieb über GPRS mit Standard-SIM-Kartenverträgen oder speziellen Machine-to-Machine(M2M)-Verträgen. Neben dem SMS-Versand durch die Station selbst sind verschiedene Anwendungsarten für die Remote-Kommunikation via Internet möglich, u.a. Remote Access für die Fernwartung. Hierfür wird lediglich ein PC mit Internetzugang und die zur Systemprojektierung vorhandene Engineering-Software Step 7 V11 benötigt.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist der kontinuierliche Datenaustausch u.a. im Rahmen der Prozessanalyse. Ein zentraler Rechner sammelt die auflaufenden Daten und stellt sie wiederum den unterschiedlichsten Anwendungen wie HMI- oder Scada-System via OPC-Schnittstelle zur Verfügung.

Software als Erfolgsfaktor

Gleich wie breit das Produktspektrum und wie innovativ die Kommunikationstechno-logie ist, entscheidend bleibt die einfache und möglichst intuitive Nutzung der entsprechenden Software, um die Möglichkeiten und Funktionen auch nutzen zu können. Auch hier hat sich die SPS Simatic S7-1200 an einem einfachen und gleichzeitig zukunftsorientierten Standard orientiert – der Windows-Welt. Gepaart mit einem neuen Hardware-Design ermöglicht dies ein Höchstmaß an Effizienz, von der Anla- genkonzeption über die Implementierung bis hin zur Inbetriebnahme und bei der Betreuung im Servicefall.

Statt mit einer Vielzahl voneinander unabhängigen Software-Tools für Konfiguration und Programmierung wird in modernen Engineering-Systemen auf Basis einer Geräte übergreifenden, durchgängigen gemeinsa-men Datenhaltung und einfachen Organi- sation aller Daten und Softwarekomponenten des Automatisierungsprojekts gearbeitet. Dies erspart nicht nur Zeit, u.a. beim Erstellen der erforderlichen Programme und im Servicefall, sondern erlaubt zudem eine deutlich einfachere Mehrfachnutzung aller Ergebnisse und Programme bzw. Programmteile in Nachfolgeprojekten.

Ein Engineering für alle Komponenten

Die SPS Simatic S7-1200 steht für durchgängige Handhabung des gesamten Produktportfolios einschließlich der entsprechenden Basic HMI Panels. Mittels Step7 Basic V11 lässt sich die Funktionalität der CPU für unterschiedlichste Maschinen-/Anlagenkonzepte auf Basis des Kleinsteuerungssystems nutzen. Mit den neu entwickelten Programmiereditoren KOP (Kontaktplan), FUP (Funktionsplan) und SCL (Structured Control Language) wird eine schnelle und intuitive Lösung aller Automatisierungsaufgaben ermöglicht. Die von Step 7 V5.5 bekannten Optionspakete SCL und Teleservice sind in Step 7 V11 bereits integriert und erfordern keine zusätzlichen Lizenzen.

Nicht nur innerhalb des Simatic-S7-1200- Systems wird die Durchgängigkeit großge-schrieben, sondern auch im Verbund mit weiteren Simatic-Komponenten. Mit nur einem Softwarepaket, dem Totaly Integrated Automation Portal (TIA-Portal), lassen sich von der Kleinsteuerungen wie Simatic S7- 1200 über S7-300, S7-400 bis hin zu PC- based Controllern mit Step7 Professional V11 projektieren. Die für Visualisierungsaufgaben nötigen Editoren zur Projektierung der entsprechenden Simatic Basic Panels sind gleichfalls integraler Bestandteil. Bei zusätzlicher Nutzung eines weiteren Applikation mit TIA-Funktionalität, wie WinCC V11, erfolgt bei der Installation eine automatische Integration in das gemeinsame Automation Framework.

Um den Schutz des in der Maschine oder Anlage genutzten Knowhow sicherzustellen, stehen effektive Mechanismen zur Verfü-gung: Zum einen kann man über Passwörter Anwenderbausteine oder das gesamte Projekt schützen, zum andern durch die Projektbindung an die Seriennummer der Steuerung oder optional an die Seriennummer der Speicherkarte eine nicht autorisierte Vervielfältigung unterbinden.

Maßgeschneidertes Bedienen&Beobachten

Eine Palette an HMI Basic Panels vervollständigt das abgestimmte Angebot aus Controller und Engineering. Sie verfügen in der kostengünstigsten Variante über ein monochromes 3,6" -Display und frei projektierbare Funktionstasten. Darüber hinaus stehen vollgrafische Displays auch mit integrierter Profi-net-Schnittstelle zur Verfügung. Das hochauflösende Display bietet eine LED-Hintergrundbeleuchtung, die wahlweise in den Farben weiß, blau, grün, rot oder gelb eingestellt werden kann. Diese Anpassung ist auch für einzelne Bedienbilder und damit verbundene Anlagenzustände wie Alarme möglich, wodurch sich zusätzliche Komponenten für optische Signalgebung einsparen lassen. Alle HMI Panels bieten durchgängig dieselbe Basisfunktionalität bzgl. Meldesystemen oder Rezepturverwaltung über alle Größen.

DER AUTOR Dipl.-Ing. (FH) Markus Kempf, Produktmanager Simatic der Siemens-Divi- sion Industry Automation in Nürnberg ( www.automation.siemens.com/ s7-1200 )