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20.09.1991 - 

Trend in der Prozeßautomatisierung

Die intelligenten Systeme der zweiten Generation sind da

Die konventionellen Leitsysteme der ersten Generation genügen wegen der mangelnden Integration und des beschränkten Aufgabenumfanges den wirtschaftlichen Anforderungen nicht mehr. Daher rücken die Systeme der zweiten Generation nach vorne, die gleichermaßen kommerzielle, strategische und betriebliche Konzepte berücksichtigen.

Unter dem Kürzel CIM (Computer Integrate Manufacturing, rechnerintegrierte Fertigung) werden verschiedene Systeme zur Anlagenautomation zusammengefaßt. Zur Zeit spielt CIM für die Steigerung der Produktivität in der Stückfertigungsindustrie eine entscheidende Rolle. Bei kontinuierlichen und diskontinuierlichen chemischen und biochemischen Prozessen wurden die meisten CIM-Konzepte bisher in der einen oder anderen Form unter dem Oberbegriff "Anlagenverwaltung" verwendet. Jedoch werden die Aktivitäten unterteilt in Aufgaben auf der Meß-- und Regelebene einerseits und in "Höhere Funktionen".

Es ist zu erwarten, daß die führenden Unternehmen innerhalb der nächsten fünf bis zehn Jahre eine Integration zwischen diesen beiden Ebenen erreichen, und zwar in dem Umfang, wie die Technologie verfügbar wird. Seitens der Industrie besteht ein starkes Interesse an verteilten relationalen Datenbanksystemen zur Schaffung von Anlagenverwaltungssystemen

In den USA hat sich die Zahl der Automatisierungssysteme von 1980 bis 1985 verdoppelt und wird sich bis Ende 1991 noch einmal verdoppeln. In Europa und speziell in der Bundesrepublik kamen intelligente Systeme der zweiten Generation Mitte der 80er Jahre auf den Markt. Sie werden seitdem immer mehr eingesetzt. Nutzer sind die chemische Industrie, die Gas- und Ölindustrie, die Zellstoff und Papierindustrie sowie die Nahrungsmittelindustrie.

Robuste Hardware und offene Architektur

Für eine umfassende Automatisierung, müssen sowohl kontinuierliche als auch Batch-Anlagenteile harmonisch mit einem System und innerhalb eines Systems beherrscht werden.

Das von der Firma Foxboro entwickelte I/A-Series-System (Intelligent Automation) bietet diese Möglichkeit mit einem einzigen Regelpaket. Mit ihm werden integrierte Regelstrategien - und zwar kontinuierliche wie diskontinuierliche Anlagenteile - umfassend für den gesamten Ablauf bestimmend. Der Regelprozessor bearbeitet Softwareblöcke, die für Aufgaben wie Regelung, Ablaufsteuerung, Alarmierung, Berechnung, Verknüpfung etc. herangezogen und konfiguriert werden. Der Anwendungsprozessor leistet unterstützende Hilfe bei Rezepturverwaltungen/-vorgaben, historischer Datenspeicherung, dynamischer Verwaltung und ähnlichen Aufgabenstellungen.

Als speziellen Vorteil nennt Kurt Nachbargauer, Vertriebsleiter Deutschland der Foxboro Europa GmbH, Düsseldorf, die robuste Bauweise der Hardware, die offene Architektur mit der Ausbaufähigkeit zu einem fabrikweiten System (Stichwort "millwide control"), die Verwendung von Standards wie Unix und einen durchgängigen Informationsfluß auf allen Ebenen des Unternehmens. Nachbargauer betont: "Wichtigstes Ziel ist die richtige Kombination zu finden von Automatisierung und Information zur Kostenreduzierung, erhöhter Produktion und besserer Produktqualität."

Um komplexe Automatisierungsstrategien zielgerecht umzusetzen, bedarf es eines Datenmanagements, welches alle Bereiche der Automatisierung in horizontaler und vertikaler Richtung unterstützt. Zu diesem Zweck wurde ein Weltstandard, Unix V, und für den Echtzeitkern VRTX herangezogen. Operationselement des I/A-Systems ist dabei eine sich über alle Prozessoren erstreckende Datenbankstruktur. Diese globale Struktur garantiert, daß die Daten nur einmal im System gespeichert werden - bevorzugt da, wo sie benötigt werden.

Der generelle Zugriff geschieht dabei über Normen, die wiederum systemweit gelten. In gleicher Weise erfolgt die Weitergabe von Daten über die Systemgrenze hinaus, zum Beispiel an große Optimierrechner, kommerzielle Systeme etc. Zum internen Datenmanagement gehört auch, daß die Anwendungsprozessoren als "Allzweckrechner" herangezogen werden, um Massenspeicher anzusteuern. Bevorzugte Aktionsfelder sind hier Erfassung und Abspeicherung von Trenddaten zwecks späterer Analyse, spezielle Systemfunktionen in Verbindung mit Basisregelfunktionen, übergeordnetes Management des Prozeßablaufes usw.

Einstieg ist auch in kleinen Schritten möglich

Die kleinste Einheit des I/A-Systems ist ein System auf der Basis eines PC. Es ermöglicht dem Anwender eine Automatisierung mit geringem finanziellen Aufwand. Danach kann er sich die Vorteile der offenen Industriesysteme zunutze machen und kontinuierlich auf größere Systeme umstellen.

Der Übergang von PC-Lösungen gestaltet sich besonders einfach, da ein I/A-PC das gleiche Betriebssystem hat wie das große System und die PC-externe Hardware im Großsystem ohne Änderung weiterverwendet werden kann. Je nach Anforderungen kann ein solches System wachsen, horizontal zum Beispiel durch Regelfunktionen und vertikal durch weitere Informationsvermittlung.

Die mögliche Ausdehnung ist nahezu unbegrenzt, und man könnte später beispielsweise ein komplettes Stahlwerk mit vielen Schalträumen, mit tausenden von Regelkreisen und eine große, zentrale Leitwarte einschließen.

Meßwerte sind überall verfügbar

Als ein offenes Prozeßleitsystem erlaubt das I/A-Series-System, alle Funktionen einer Produktionsanlage bis hin zur Feldebene zu integrieren.

Primäre und sekundäre Meßwerte, umfangreiche Diagnosen und andere hochqualitative Informationen, die sich in der eigenen Datenbasis intelligenter Meßumformer befinden, sind nunmehr direkt und überall im Prozeßleitsystem verfügbar.

Bei der Meßwert-Integration werden Fehler in Meßwertaufnehmern, elektronische Ausfälle oder Kommunikationsfehler dem System sofort mitgeteilt. Alle Informationen über den genauen Standort des defekten Instruments, den derzeitigen Status, den Modelltyp, die Konfiguration, auch das letzte Wartungsdatum sind präsent.

Jeder intelligente Meßumformer kommuniziert mit dem System über eine direkte digitale Verbindung zu einem nahegelegenen Feldbus-Modul. Alle intelligenten Meßsysteme haben eine Direktverbindung zum seriellen Feldbus. Sämtliche Meßwerte, Diagnosen und andere Informationen, die von den Feldgeräten stammen, sind im ganzen System abrufbar.

Keine unnötigen Wege ins Feld

Durch die sichere, digitale Kommunikation in beide Richtungen kann mit den im Feld montierten Meßumformern von jeder beliebigen Workstation aus kommuniziert werden. Hierdurch werden die oft kostspieligen, zeitraubenden und häufig unnötigen Wege ins Feld vermieden.

Gleichzeitig können die Meßumformer schnell und einfach neu konfiguriert werden, um sie veränderten Prozeßbedingungen anzupassen. Mit der Meßwert-Integration verfügen das Anlagenpersonal, Prozeßbediener, Wartungstechniker und Ingenieure über ein informatives Hilfsmittel, um die Aufgaben der Automatisierung noch effizienter zu erfüllen.

In der ersten Generation von Leitsystemen gab es im eigentlichen Sinne kein "bestes" System. Das eine System zeigte Stärken innerhalb von Anlagen, das andere System bewies Vorteile beim Einsatz in diskontinuierlichen Anwendungen (zum Beispiel Pharmazie, Spezialchemie); ein drittes System wiederum versuchte sich durch Integration von Künstlicher Intelligenz oder statistischer Prozeßregelung abzuheben. Das I/A-System beinhaltet all diese Merkmale und Vorteile.