Automatisierungslösung für modulare Anlagen

Autor: Günter Eckhardt Chefredakteur, cav chemie anlagen verfahren

Information, Diskussion, Erfahrungsaustausch und nicht zuletzt Networking standen auch dieses Jahr wieder im Mittelpunkt der Namur-Hauptsitzung in Bad Neuenahr, die vom Vorstandsvorsitzenden der Namur, Dr. Wilhelm Otten, eröffnet wurde. In seiner Rede gab er zunächst einen kurzen Überblick über die Namur-Strategie 2014 und kündigte die Überführung der Namur in einen eingetragenen Verein e. V. zum Ende des Jahres an.

Otten betonte die Anstrengungen der Namur, die internationale Ausrichtung weiter voranzutreiben und ging insbesondere auf den intensiven Austausch mit den europäischen Verbänden ein. Kurz nach der Namur-Hauptsitzung in Bad Neuenahr hat die sechste Konferenz der Namur in China diese Strategie weiter untermauert. Sie fand am 19. und 20. November erneut in Shanghai statt, dieses Mal mit Siemens als Sponsor.

Im Anschluss an den Vortrag von Dr. Otten eröffnete Sven Hohorst, Geschäftsführer der Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG, die Reihe der Plenarvorträge. Sein Thema lautete: „Dezentrale Intelligenz – Neue Wege in der Prozessautomatisierung“. Hohorst stellte in seinem Vortrag gemeinsam mit Ulrich Hempen, Leiter Market Management Industrie und Prozess, und Dr. Thomas Albers, Geschäftsführer Automation, mit dem Dima-Konzept den Ansatz von Wago für die Prozessautomatisierung der Zukunft vor.

Grundgedanke der modularen Anlagenarchitektur ist es hierbei, vollständig qualifizierte Module mit eigener Automation mit minimalem Aufwand in die Gesamtanlage zu integrieren. Der Hersteller liefert das vollständig automatisierte Modul. Das Engineering der Gesamtanlage besteht dann nur noch aus dem Zusammenfügen der Module und deren Anbindung an die Leitebene. Das Dima-Konzept von Wago basiert auf der Namur-Empfehlung NE 148. „Der wesentliche Anwendernutzen“, so Hempen, „liegt in der offenen Architektur des Systems. Auf diese Weise lassen sich intelligente Module im laufenden System flexibel integrieren oder abkoppeln. Ein weiterer Anwendernutzen ist das kostengünstige Engineering der Gesamtanlage.“

„Mit Dima – Dezentrale Intelligenz für modulare Anlagen – präsentieren wir eine Lösung, die das Potenzial hat, die Prozessindustrie zu revolutionieren“, betont Dr. Albers. Albers weiter: „Das Konzept bricht mit den konventionellen Automatisierungslösungen, die über starre Anlagenstrukturen führen, die mittels eines übergreifenden Prozessleitsystems automatisiert werden. Anstelle dessen setzt es auf eine modulare, skalierbare Prozessautomatisierung, der digitale Beschreibungen von Prozessmodulen sowie eine offene, herstellerunabhängige Systemkommunikation zu Grunde liegen. Dima erlaubt dadurch, Anlagenmodule unterschiedlicher Hersteller einfach in eine Anlage zu integrieren und diese – auch nach der Inbetriebnahme – einfach umzurüsten oder zu erweitern.“

Dima trennt in seinem Konzept die Leitebene von der dezentralen Automation in den Modulen. Es nutzt dazu eine offene und herstellerneutrale Semantik zwischen diesen beiden Ebenen. Beide Ebenen kommunizieren nicht über einzelne Variablen, sondern über auszuführende „Dienste“ (SOA: Service-Oriented Architecture). Zur Projektierung der gesamten Anlage benötigt der Anlagenprogrammierer die Informationen der möglichen Dienste für die Prozedur und Visualisierung vom Modulhersteller. Diese Informationen speichert der Modulhersteller bei der Programmierung seines Moduls in einer „digitalen Visitenkarte“, dem „Modul Type Package“ (MTP). Das Module Type Package wird im Engineering erzeugt. Im ersten Schritt wird das Modul programmiert. Die Programmierung kann auf 1 bis n Controllern erfolgen, die im Engineering gemäß dem Einbau im realen Modul in einem MTP zusammengefasst werden. Im Weiteren enthält das MTP die möglichen Dienste und Visualisierungselemente des Moduls zur Einbindung in die Leitebene.

Mit Dima präsentierte Wago nicht nur einen Lösungsansatz für die Prozessindustrie, der zu Diskussionen anregt, sondern gibt überdies einen deutlichen Fingerzeig an die Anforderungen von Industrie 4.0 zur wirtschaftlicheren Produktion individueller Mengen und Produkt-arten. Dima wurde von Wago gemeinsam mit der Helmut Schmidt Universität Hamburg, Lehrstuhl Prof. Alexander Fay, und der Technischen Universität Dresden, Lehrstuhl Prof. Leon Urbas, entwickelt.

Die FDI Cooperation LLC hat im Rahmen der Namur-Hauptsitzung die Freigabe der Field Device Integration (FDI)-Spezifikation bekanntgegeben. Damit werden Hersteller von Produkten der Automatisierungstechnik in der Lage sein, FDI-kompatible Produkte und Host-Systeme zu entwickeln. Im Rahmen dieser Freigabe werden die FDI-Spezifikation (IEC 62769) und die neuesten Electronic Device Description Language (EDDL)-Spezifikationen (IEC 61804) für die nächste Phase im Normungsprozess – den Final Draft International Standard (FDIS) – an die IEC (International Electrotechnical Commission) übergeben.

Das Herzstück der FDI-Spezifikation ist das FDI Device Package, in dem alles enthalten ist, was ein Host-System für die Integration eines intelligenten Gerätes benötigt. In einem FDI-Host wird jedes Gerät durch ein FDI Device Package repräsentiert, das je nach Komplexität und Anforderungen des jeweiligen Gerätes skaliert werden kann.

Jedes FDI Device Package muss eine Gerätebeschreibung (EDD) enthalten, die Parameterdefinitionen, Parameterstrukturen für kontextspezifische Ansichten sowie automatisierte Geräteprozeduren (wie z. B. Kalibrierung) umfasst. Ein FDI Device Package kann User Interface-Plug-Ins enthalten, das sind Softwarekomponenten zur Unterstützung von modernen Geräteinbetriebnahme- und Diagnosefunktionen. Ebenso können mit dem FDI Device Package Produkthandbücher, Bilder, elektronische Zertifikate und sonstige Anhänge geliefert werden. Die fertiggestellte FDI-Spezifikation kann zur Produktentwicklung eingesetzt werden und steht auf der Website der FDI Cooperation LLC unter www.fdi-cooperation.com zum Download zur Verfügung.

In Zusammenarbeit mit der Profibus Nutzerorganisation e. V. wird die Field Communica- tion Group die neue Heimat der FDI-Technologie sein. Die Gruppe wird im ersten Quartal 2015 damit beginnen, die FDI-Werkzeuge für FF, Hart, Profibus und Profinet zu vertreiben. Sobald Mitte 2015 die FDI LLC aufgelöst wird, erfolgt die Weiterführung der FDI-Technologie in der FieldComm Group. Endanwender wie auch Gerätehersteller profitieren davon, dass die Gruppe zukünftig als zentrale Quelle der FDI-Technologie auftritt und so die Konsistenz und Harmonisierung über die verschiedenen Kommunikationsprotokolle sicherstellt.

Die FieldComm Group und Profibus & Profinet International haben darüber hinaus ihre weitere Zusammenarbeit in einer Absichtserklärung vereinbart. Sie wollen in Zukunft die FDI-Technologie pflegen und weiterentwickeln.

Nachdem Dr. Thomas Steckenreiter, Leiter Operation Support & Safety bei Bayer Technology Services, in seinem Abschlussvortrag die Frage „Smarte Sensoren – was wird möglich?“ gestellt hatte, ging er zunächst auf Trends in der Chemie- und Pharmaindustrie ein, die zukünftige Anforderungen an die Prozesssteuerung beeinflussen. Er sieht hierbei insbesondere die Prozessanalytik als ein wichtiges Instrument zur Produktionsoptimierung. Als Anforderungen an smarte Sensoren definierte er u. a. die zuverlässige Erfassung der physikalischen und chemischen Messgrößen, die hohe Verfügbarkeit der Messsysteme, sicheren Betrieb, Langlebigkeit, die Selbstkalibrierung und einfache Bedienbarkeit und Instandhaltung. Anschließend beschrieb er neue Technologien, die die Trends in der Sensorentwicklung und die Sensor-Roadmap unterstützen. Hierzu gehören die Multi-Sensorik für chemische und physikalische Parameter, Mikrostrukturierung, standardisierte, leistungsstarke Datenschnittstellen und komprimierte Produktionsmodule mit integrierter Sensorik. „Ein smarter Sensor“, so Steckenreiter, „wird in Zukunft ein Sensorsystem sein, das mehrere Messgrößen erfasst, sich automatisch in die Anlagenarchitektur integriert, sich selbst kalibriert und im Netzwerk optimiert, mit Betriebsdaten korreliert und Handlungsanweisungen induziert.“

Mit diesen Aussagen leitete er zum Motto der nächsten Hauptsitzung über, die am 5. und 6. November 2015 erneut in Bad Neuenahr stattfinden wird. Für das Thema „Smarte Sensorik für zukünftige Anwendungen“ konnte Krohne als Hauptsponsor 2015 gewonnen werden.