Meßdaten über lange Zeit erfassen

Dr. Karl-Michael Schoop

In einer Produktionsanlage der Beiersdorf AG werden kontinuierlich mit dem PC Meßdaten aufgezeichnet und gespeichert. Fünf über einen H1-Bus miteinander verbundene speicherprogrammierbare Steuerungen des Typs Simatic S5 135U steuern die Anlage, deren Bedienung über das Prozeßleitsystem Coros erfolgt. Für die Dokumentation, die Qualitätskontrolle, die nachträgliche Fehlerdiagnose und die Optimierung des Prozesses zeichnet der zusätzlich an den H1-Bus angeschlossene PC die Werte kontinuierlich auf. Als Software dient das Automatisierungssystem WinErs. Aus Sicherheitsgründen wird ein PC mit RAID-System eingesetzt. Dieses arbeitet mit zwei gespiegelten Festplatten, so daß bei dem Ausfall einer Platte das System automatisch weiterläuft und keine Daten verloren gehen.

Aus jeder SPS werden ca. 60 analoge Prozeßwerte und einige binäre Werte, die den Betriebszustand einzelner Anlagenteile und Aggregate angeben, ausgelesen. Der PC erfaßt und speichert rund um die Uhr insgesamt ca. 300 Signale pro Sekunde. Einmal pro Woche erfolgt zusätzlich die Archivierung der aufgezeichneten Meßwerte auf einem externen MO-Laufwerk mit einer Speicherkapazität von einigen Monaten.

WinErs ist ein modular aufgebautes Prozeßautomatisierungssystem. Es läßt sich als Visualisierungssystem (Prozeßvisualisierung), als Meßwerterfassungssystem, als Steuerungs- und Regelungssystem (Soft-SPS), als Alarmierungssystem, als Simulationssystem sowie als komplettes Prozeßleitsystem auf PC-Basis einsetzen. Die Client/Server-Architektur von WinErs ermöglicht die Installation auf einem Rechner oder als Mehrplatzsystem im Netzwerk. WinErs ist durch die offene Prozeßschnittstelle und eine große Anzahl an Treibern an jede Schnittstelle anschließbar.

Für die Aufgaben der Anlage in der Beiersdorf AG werden nur die WinErs-Module für die Meßwerterfassung benötigt. Das System stellt vier individuell einstellbare Arten der Meßwertspeicherung zur Verfügung:

• Standardmessung:

Ausgewählte Signale werden in einem einstellbaren Zeittakt auf der Festplatte gespeichert.

• Zyklische Messung:

Ausgewählte Signale werden in einem einstellbaren Zeittakt mit Vorgabe eines Speicherungszeitraums auf der Festplatte gespeichert. Ist beispielsweise ein Speicherungszeitraum von 7 Tagen vorgegeben, so archiviert das System die Meßdaten der letzten 7 Tage und löscht automatisch ältere Meßdaten.

• Ereignismessung:

Die Meßwertspeicherung wird abhängig vom Auftreten einstellbarer Ereignisse automatisch gestartet und gestoppt. Tritt das festgelegte Ereignis wie Setzen oder Rücksetzen von binären Signalen ein, liest das System die Meßwerte zyklisch ein und legt sie auf der Festplatte ab. Eine einstellbare Vorlaufzeit ermöglicht zusätzlich die Speicherung der Signalwerte, die vor dem Ereignis gemessen wurden. Ein ebenfalls einstellbares Ereignis beendet die Speicherung unter Berücksichtigung einer Nachlaufzeit. Die Ereignismessung läßt sich repetierend durchführen.

• Langzeitmessung:

Die Meßwerte werden komprimiert auf der Festplatte gespeichert, so daß eine Meßwertspeicherung über lange Zeiträume möglich ist.

Für die in der Anlage erforderliche Erfassung von rund 300 Signalen pro Sekunde eignet sich speziell die Langzeitmessung von WinErs. Der Einsatz einer der drei anderen Arten der Messwerterfassung führt in diesem Fall zu einer notwendigen Speicherkapazität von mehr als 350 MB pro Woche. Bei der Langzeitmessung reduziert sich durch Komprimierungsmechanismen die Datenmenge auf ca. 20 MB pro Woche.

Hier wird nur dann ein neues Signal gespeichert, wenn sich der Meßwert ändert. Bei binären Signalen tritt dies im Normalfall einige Male pro Tag auf. Analoge Signalwerte können sich laufend ändern, zum Beispiel wenn sie verrauscht sind. In diesem Fall läßt sich für jedes analoge Signal individuell eine Bandbreite festlegen. Die Speicherung der Signalwerte erfolgt dann, wenn die zeitliche Änderung der Werte größer ist als die vorgegebene Bandbreite. Alle Signalwerte werden mit dem zugehörigen Zeitstempel gespeichert und in einer komprimierten Form auf die Platte geschrieben.

Mit der Archivierungsfunktion von WinErs ist es möglich, gespeicherte Meßwerte mit den zugehörigen Signaldefinitionen und Signalgruppen auf externe Laufwerke oder Netzwerkplatten auszulagern. Die Archivierung erfolgt mit dem Zeitplaner automatisch jeden Sonntag um 12 Uhr auf einem MO-Laufwerk. Der Zeitplaner ist ein Zusatzprogramm, das über die ActiveX-Schnittstelle verschiedene Funktionen, z. B. die Meßdatenarchivierung, automatisch startet. Die Daten der letzten Wochen liegen dann auf der Festplatte des PCs und auf dem MO-Laufwerk vor. Nach einigen Monaten wird das Laufwerk vom Bedienpersonal gewechselt. Die Meßdaten auf der Festplatte des PCs, die älter als ein halbes Jahr sind, löscht das System automatisch einmal pro Woche.

Für die Auswertung der gespeicherten Daten stellt WinErs verschiedene Funktionen zur Verfügung. So lassen sich die Daten grafisch als Trenddarstellung über die Zeit oder als X/Y-Diagramm betrachten. Der Zeit- und Wertebereich der Meßdaten ist beliebig vergrößerbar. Mit Hilfe der Maus bzw. einer Linealfunktion können Meßwerte und Zeitpunkte bestimmt oder ausgemessen werden. Zusätzlich stehen verschiedene statistische Auswertemöglichkeiten zur Verfügung. Virtuelle Signale unterstützen nachträgliche Berechnungen mit den gespeicherten Signalwerten. Die Berechnungsvorschrift wird einfach als Gleichung in Textform eingegeben und die berechneten Signale grafisch dargestellt und ausgemessen. Zur weiteren Bearbeitung der Meßwerte zum Beispiel mit Tabellenkalkulationsprogrammen lassen sich diese in eine Textdatei exportieren. Für den automatischen Betrieb des Meßwerterfassungssystems sind keine weiteren Benutzereingriffe notwendig.

Weitere Informationen cav-249