Java-basiertes Projektierungstool

Anwender und Betreiber haben meist sehr genaue Vorstellungen davon, welche Komponenten das Prozeßautomatisierungssystem (PAS) enthalten muß, das ihre Anlage steuert, regelt, schützt, und wie der Prozeß kontrolliert werden soll. Diese Vorgaben können die Projekteure mit dem multivendorfähigen Projektierungstool XMAT in eine Dokumentation des PAS umsetzen. „Die Multivendorfähigkeit, also Herstellerunabhängigkeit“, erläutert Dr. Kai Schulz, Segmentleiter Industry Solutions bei Siemens ATD, „ist die Voraussetzung für das Standardisieren und Vereinfachen. Dies reduziert Schulungs- und Wartungskosten, Bedienfehler und läßt die Automatisierung von Betriebsabläufen zu. Gleichzeitig sind damit qualitätsgeprüfte Standards systemübergreifend einsetzbar.“

XMAT integriert die Standardkomponenten der Automatisierungstechnik zu Prozeßautomatisierungssystemen. Dazu müssen die Bezeichnungen der Feldgeräte und der einzelnen Untersysteme der zu projektierenden Anlage bekannt sein, bevor mit der Projektierung begonnen wird. Es muß eine eindeutige Kennzeichnung und eine eindeutige Definition von Signalnamen vorliegen. Werden diese Informationen importiert, zum Beispiel aus Excel- oder Access-Tabellen, lassen sich bereits in dieser Phase die Funktionspläne automatisch erzeugen, die die Kommunikation mit den Feldgeräten dokumentieren.

Auf diesen Plänen basierend, werden danach Steuerungen und Regelungen aufgebaut. Der Anwender projektiert die Automatisierung in Form von logischen Funktionsplänen und erhält auf Knopfdruck den entsprechenden Steuerungscode dazu, der automatisch in die Automatisierungsgeräte geladen wird.

„Ein Drittel seiner Arbeit produziert der Projekteur für den Mülleimer“, betont Stefan Lichtenberger, Projektleiter für XMAT und Sigraph CAE. Lichtenberger weiter: „Dem Drittel Informationsverlust begegnet man beim Projektieren, Montieren, Inbetriebsetzen und beim Service immer wieder. Der Verlust an Informationen muß in regelmäßigen Reviews teuer bezahlt werden. Man kann ihm aber vorbeugen, indem die Schnittstellen durchlässig gemacht oder ganz vermieden werden.“

Mit XMAT erfolgt die Projektierung der Automatisierungsgeräte über verschiedene Standardtypicals sowohl für die Simatic-Steuerungen S5 und S7 als auch für Steuerungen von Allen Bradley oder für Soft-PLC. Gleichzeitig wird die Software für die Schnittstellen zwischen einzelnen Automatisierungsgeräten untereinander, aber auch zwischen Automatisierungsgeräten und Feldgeräten sowie für Bedien- und Beobachtungsgeräte automatisch und fehlerfrei erzeugt. Nachdem die Anwendersoftware-Projektierung mit der Dokumentation abgeschlossen ist, entstehen auf einmal und automatisch Anwendersoftware als Code, Meldesystem, Bedienbilder für Feldgeräte, Datenbasis für Dynamisierungen, Protokolle, Trends und Archive. „Vergleiche verschiedener Projekte belegen“, so Lichtenberger, „daß man mit dieser Vorgehensweise oft mehr als ein Drittel des gesamten Aufwands an Engineering spart.“

Die objektorientierte Benutzeroberfläche stellt real existierende Objekte wie Ventile, Pumpen oder Motoren ebenfalls als solche in Typicals dar und erleichtert damit dem Anwender das Projektieren. Prozeßvariablen, Betriebsmittel, Aggregate und Anlagenteile werden bei der Projektierung des Leitsystems praxisgerecht aufgebaut. Dies beschleunigt die Projektierung und erleichtert Änderungen.

Im Mittelpunkt der Automatisierung steht dabei der JEM, der integrierte Java-Engineering-Manager, der automatisch alle für ein Automatisierungssystem spezifischen Werte vergibt, zum Beispiel Merker. Signalhinweise werden auch dann automatisch erzeugt, wenn die Signale über unterschiedliche Funktionspläne hinweggehen. Werden Signale über Automatisierungsgeräte hinweg ausgetauscht, programmiert der Engineeringmanager sogar die Schnittstellen automatisch.

Der JEM wird mit einer Bausteinbibliothek ausgeliefert, deren erster Satz der Norm IEC 1131-3 genügt. Damit läßt sich einfache Logik realisieren. Mit dem zweiten Satz werden Bausteine für Basisfunktionen zur Verfügung gestellt. Hierzu gehört die Steuerung einfacher Antriebe wie Motoren, Ventile und Schalter sowie das Einlesen von Binär- und Analoggrößen. Außerdem sind Kopplungsbausteine zum Mensch-Maschine-Interface, eine Regelung und Module zum Aufbauen von Schrittketten enthalten. Projekte, die ausschließlich mit diesen Bausteinen automatisiert werden, können auf alle in XMAT integrierten Automatisierungsgeräte zugreifen. Diese Bausteine werden zentral entwickelt, getestet, dokumentiert, verwaltet und gepflegt. Von der Definition der Meßstellen über die Projektierung der technologischen Funktionen und die Simulation bis zur Dokumentation nach dem V-Modell ist damit die Konsistenz und Durchgängigkeit aller Daten sichergestellt.

Die Bibliothek läßt sich durch anwendungsspezifische Bausteine ergänzen. Hierzu gibt es ein java-basiertes Baustein-Toolkit, mit dem der Anwender seine eigenen Bausteinbibliotheken XMAT-konform aufbauen kann.

Aber auch aus der hardware- und elektrotechnischen Projektierung gewonnene Daten lassen sich problemlos integrieren. Hierzu hat das Tool eine Schnittstelle zum CAE-System Sigraph. Weiterhin verfügt das Werkzeug über eine Schnittstelle, mit der beispielsweise Informationen aus Meßstellen- und Aggregatelisten als Basis jeder Projektierung importiert werden können. Damit werden die wichtigen Schnittstellen zwischen Hard- und Softwareprojektierung automatisiert. Busschnittstellen zu Echtzeit-Prozeßsimulatoren verhelfen dem Anwender zu frühestmöglicher Planungssicherheit, schnellerer Inbetriebnahme und sichern während des Betriebes die Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Anlage. Steuerung und Regelung der Prozesse können so überprüft werden.

Das Ziel, verschiedene Mensch-Maschine-Systeme und Automatisierungsgeräte durch den Engineeringmanager zu integrieren, wird von Ole for Process Control (OPC) unterstützt. Dieser Microsoft-Standard ermöglicht die Kommunikation der beiden Ebenen. Die maßgeblichen Definitionen für die Schnittstellen zwischen HMI-System und Automatisierungsebene sind dabei festgelegt. Die führenden Hersteller von HMI-Systemen und Automatisierungsgeräten bieten OPC-Server und OPC-Clients an, so daß die Kommunikation in einer Multivendor-Umgebung im Anlagenbau wesentlich vereinfacht wird.

Nicht berücksichtigt sind bei OPC jedoch Redundanzmechanismen. Mit dem Multiserver-Konzept der Informationstechnischen Dienstleister von Siemens ATD läßt sich eine Anlage in n-facher Redundanz projektieren und ausführen. Dabei ist sowohl die Redundanz in der Automatisierungsebene als auch in der Kommunikationsstruktur und der Leitebene gemeint.

Kommen ausgefallene Stationen wieder ans Netz, findet ein automatischer Abgleich der Maschinen statt. Dies ist nicht nur auf das aktuelle Prozeßbild beschränkt, sondern umfaßt die gesamte Historie des Prozesses. Die Automatisierungsgeräte und die Bedienstationen kommunizieren über zwei unabhängige Bussysteme. Der erste Bus bewältigt im Normalbetrieb die gesamte Kommunikation. Der zweite Bus ist ein Stand-by-Bus, der bei Ausfall des ersten unterbrechungsfrei die Kommunikation übernimmt. Ein Verlust von Daten ist solange ausgeschlossen, wie einer der beiden Busse läuft. (ec)

Weitere Informationen cav-270

Der Siemens-Bereich Anlagenbau und Technische Dienstleistungen (ATD) ist ein globaler Anbieter traditioneller technischer Dienstleistungen wie Engineering, Anlagenerrichtung, Inbetriebsetzung und Service sowie Demontage und Anlagen-Recycling. Zusammen mit neuen Arbeitsfeldern wie Anlageninstandhaltung und Informationstechnische Dienstleistungen für Industrieanlagen konnte Siemens ATD im Geschäftsjahr 1997/98 (30. September) den Umsatz weltweit auf 10,3 Mrd. DM (Vorjahr: 9,7 Mrd. DM) steigern. Zum Anlagenbau gehören die Gebiete Metall-, Montan- und Papierindustrie (MP), Infrastruktur, Schiffbau (IS) sowie Öl, Gas, Petrochemie (OG) und Straßenverkehrstechnik (SV).