Von der Planung bis zum Betrieb – ein steiniger Weg

Von der Planung bis zum Betrieb – ein steiniger Weg

Ein Anbieter schickt daraufhin in seinem Antwortdokument eine gleichermaßen formalisierte Beschreibung der Eigenschaften des angebotenen Gerätes. Besteht Durchgängigkeit in den Informationsmodellen, so kann der Systemintegrator diese Daten direkt in sein CAE-System einlesen und mit den technischen Anforderungen vergleichen. Üblicherweise befinden sich im Lieferumfang der Geräte detaillierte Dokumentationen sowie Gerätebeschreibungen, die den aus der Planung stammenden Informationsbestand anreichern. Diese werden in den weiteren Phasen des Lifecycle mit verwendet.

Auf das Beispiel der Durchfluss-Messstelle bezogen würden im Beschaffungsblatt gemäß NE 100 Informationen in die Rubrik „Messgröße analog“ mit weiteren Detail-Angaben wie etwa Bezeichnung, Einheit und Messbereich in ein Excel-Sheet eingetragen (siehe Bild 2, mittlerer Teil).

Die Anwendungsentwicklung

Für die Definition der Anwendungsfunktionen eines Automatisierungssystems gibt es verschiedene Wege. Modernen Lösungen gemein ist, dass sie die Definition der Gesamtfunktion mit Hilfe wieder verwendbarer Strukturen erlauben. Ein typischer Vertreter einer solchen Lösung ist die Programmentwicklung für SPS. In diesem Umfeld hat sich der Standard IEC 61131 aus guten Gründen auf breiter Front etabliert; unter anderem deshalb, weil gerade hier der Austausch zwischen verschiedenen Programmierwerkzeugen und zwischen Programmierwerkzeug und Werkzeugen anderer Lebensphasen durch Definition eines XML-basierten Formats adressiert wurde.

Damit SPS-Programme auf Daten von Feldgeräten zugreifen können, werden diese in die Ein- beziehungsweise Ausgangsdatenbereiche der SPS abgebildet. Dies ist eine typische Funktion der Anwendungsentwicklung, die in IEC 61131 zumeist durch Definition von globalen Variablen erfolgt. Dazu werden Informationen über die Feldgeräte benötigt, damit die Instanzadresse, das Datenformat und gegebenenfalls die Struktur der Daten mit den Sprachmitteln von IEC 61131 abgebildet werden. Eine Wiederverwendung der Gerätebeschreibungen würde hier zu einer erheblichen Zeitersparnis beitragen. Die Elemente für Eingangs- und Ausgangsdaten der in XML vorliegenden Gerätebeschreibungen müssen deshalb den Sprachelementen des XML-Austauschformats der IEC 61131 zugeordnet werden.

Neben diesen offensichtlichen Abbildungen von Variablen besteht mit der Definition von „Function Blocks“, wie sie etwa für Profibus-PA-Geräte typisch sind, ein erhebliches Potenzial für eine vereinfachte Anwendungsentwicklung. Aus einer XML-basierten Beschreibung eines solchen Funktionsblocks ließe sich relativ leicht eine Definition eines IEC-61131-Function-Blocks ableiten, der seinerseits über Bibliothek-Konzepte wieder verwendbar wäre. Allerdings ist dieses Potenzial bis dato weitgehend ungenutzt!

Die Werkzeuge für die Planung reichen von verfahrenstechnischer Planung mit funktionalen Bestandteilen über die Planung von Installationen für Rohrleitungen, Förderbänder, Kessel oder auch die elektrische Installationstechnik bis zur Planung von Bedienoberflächen. Es ist naheliegend, dass die Anforderungen, aber auch die Komplexität der Aufgaben stark von der Branche beziehungsweise dem Einsatzbereich des Systems abhängen. Die einzelnen Prozesse besitzen einen unterschiedlichen Wiederholungsgrad, sind unterschiedlich stark verteilt und spezialisiert, und daher auch unterschiedlich informationstechnisch gekoppelt. Der Datenaustausch zwischen den einzelnen Anwendungen erfolgt damit traditionell in einer 1:1-Relation, das heißt, die Anwendungen kommunizieren direkt miteinander über ein spezifisches Austauschformat.

Mit dem XML-basierten Format CAEX (Computer Aided Engineering eXchange) wird derzeit ein einheitliches Austauschformat eingeführt, das von der RWTH Aachen und dem ABB Forschungszentrum Ladenburg entwickelt und von Firmen wie BASF, Bayer, Wacker, Intergraph oder Innotec genutzt wird. CAEX ist bereits in die Normung eingeflossen und Bestandteil der IEC PAS 62424. Mit diesem Format sollen sich die ausgetauschten Daten in Bibliotheken organisieren und damit in anderen Applikationen leichter wieder verwenden lassen. CAEX stellt dazu eine herstellerneutrale und gewerke-übergreifende Informationsplattform zur Verfügung und vereinigt Objekte, Attribute und Beziehungen aus den spezifischen Engineering-Werkzeugen in einem durch Abstraktion entstandenen Informationsmodell. Wesentliche Bestandteile des CAEX-Konzeptes sind Schnittstellen, Rollen und Units.

CAEX beschreibt eine Anlage auf einer Meta-Ebene. Durch konkrete Bibliotheken – die letztlich die Hersteller von Softwarewerkzeugen definieren und liefern müssen – wird schließlich die konkrete Hierarchie mit den Daten einer Anlage festgelegt. Dies bedeutet aber auch, dass die Abbildung von Geräte-Eigenschaften, wie etwa Parametern auf CAEX, abhängig von der Modellierung des Gerätes in einer Rolle oder Bibliothek ist – auch wenn beide Informationen nachher in XML vorliegen. Alles in allem stellt CAEX somit ein einheitliches, generisches Format dar, welches aber für eine effektive Verwendung einer weiteren Spezialisierung bedarf. Solche Spezialisierungen sind zum Beispiel Rollenbibliotheken, wie sie etwa von Software-Herstellern entwickelt werden, die ihr spezifisches Objektmodell mit CAEX abbilden.

Als Beispiel für die Planung mittels CAEX sei die Planung einer Durchflussmessstelle genannt. Diese hat bestimmte Eigenschaften wie den Messbereich, die physikalische Einheit oder den Wert selbst.Solche Größen lassen sich als Attribute eines Prozessleittechnik-Objektes „Durchflussmessstelle“ begreifen und in CAEX entsprechend ablegen. Die Attributwerte, die in CAEX definierbar sind, beinhalten dann die konkreten Werte – etwa die Zahlenwerte 0 und 100 für die untere beziehungsweise obere Messbereichsgrenze.

1. Von der Planung bis zum Betrieb – ein steiniger Weg
2. Die Betriebsphase
3. Von der Planung bis zum Betrieb – ein steiniger Weg
4. Die Gerätebeschaffung