Perfekte Verbindung

Integration - Die Verbindung zwischen Bediengerät und Steuerung dient traditionell nur als Daten-Schnittstelle. Ein neues Konzept integriert die HMIs vollständig in das Anlagen-Netzwerk und ermöglicht die Wiederverwendung bereits definierter Prozessdaten auch für die Bediengeräte.

25. Februar 2007

Eine wichtige Anforderung an Bediengeräte ist eine einfache Integrierbarkeit in das jeweilige Anlagenkonzept, das auf zentralen oder dezentralen Steuerungen basiert. Zugleich soll dabei trotz umfangreicher Funktionalität und hoher Transparenz der Konfigurationsaufwand gering sein. Und nicht zuletzt muss die Mensch-Maschine-Schnittstelle außerdem offene Schnittstellen nicht nur zur Steuerung, sondern auch zum Scada- oder ERP-System zur Verfügung stellen. Im Vordergrund bei dieser Integrationsaufgabe stand bisher die Ankoppelung des Bediengerätes an die Steuerung. Die Daten-Schnittstelle sollte also lediglich Daten übertragen. Was bei diesem Ansatz in der Regel fehlt, ist eine vollständige Integration der HMIs in das Anlagen-Netzwerk, die für eine einheitliche Datenbasis und damit zur Wieder-verwendung bereits definierter Prozessdaten auch für die Bediengeräte

notwendig ist. Zwar ermöglicht das MMICOM-Protokoll einen Austausch von Visualisierungs-daten über ein Feldbussystem, allerdings lassen sich diese Daten nicht auf einfache Weise eindeutig den Prozessdaten zuordnen, da diese sequenziell über ein Datenfeld erst wieder beim jeweiligen Empfänger zugeordnet werden müssen.

Hightech serienmäßig

Einen anderen Weg beschreitet jetzt Phoenix Contact: Die Verbindungstechnikspezialisten aus Blomberg haben eine Lösung entwickelt, bei der sich die Bediengeräte nahtlos in das jeweilige Steuerungskonzept integrieren. Im Vordergrund dieses Projekts im Rahmen des unternehmenseigenen Systems Automationworx steht die Einfachheit durch Plug-and-Play. Um dieses Ziel zu erreichen, besitzen die HMIs leistungsfähige Prozessoren, integrierte Ethernet- und USB-Schnittstellen, einen OPC-Server sowie vorinstallierte Software-komponenten mit Visualisierungs- Runtime. Das benutzerfreundliche Betriebssystem Windows CE 5.0 erleichtert die Konfiguration und Programmierung und gewährleistet die Portierbarkeit von Funktionen sowie die informationstechnische Durchgängigkeit bis in die Unternehmensleitebene. Diese integrierte Intelligenz erleichtert die Implementierung zusätzlicher Funktionen, zudem kann das Bediengerät neben der Anzeige von Visualisierungsseiten weitere Aufgaben übernehmen. Für die Zukunft plant Phoenix Contact zudem die Integration des Profinet-Protokolls.

Die Geräte mit Bildschirm-Diagonalen bis zu sechs Zoll verwenden einen Risc-Prozessor vom Typ ARM9 mit 200 Megahertz und besitzen wahlweise ein Touch Panel oder ein Display mit bis zu 22 Tasten sowie 18 Funktionstasten. Sie können sowohl im Breit- wie auch im Hochformat in alle vier Richtungen eingebaut werden. Ab der 10-Zoll-Variante besitzen die Geräte einen XScale-Prozessor mit einer Taktfrequenz von 400 Megahertz sowie zusätzlich eine Compact-Flash-Speicherkarte und ein integriertes TFT-Display. Auf diese Weise ist nicht nur die Display-Größe, sondern auch die Prozessorleistung skalierbar.

Durchgängige Kommunikation

Die Ethernet-Schnittstelle erlaubt den unkomplizierten Anschluss an das vorhandene Netzwerk, in dem sich die Steuerungen befinden und ermöglicht damit eine durchgängige Kommunikation von der Feld- über die Bedienebene bis zum Prozessleit- oder ERP-System.

Die Kommunikation mit den Steuerungen erfolgt mit Hilfe der OPC-Technologie. Bei der Programmierung der Steuerungen auf Basis von IEC 61131 mit Hilfe der Engineering-Software PC Worx können deshalb sämtliche Variablen, die für die Bediengeräte genutzt werden sollen, mit einem OPC-Merkmal versehen werden. Nach der Erstellung des Programms wird das SPS-Projekt mit den OPC-Informationen auf die Steuerung geladen, um Inkonsistenzen zwischen den OPC- und SPS-Daten zu vermeiden. Wenn bei der Programmierung keine Hardware zur Verfügung steht, ermöglicht der OPC-Konfigurator eine Offline-Projektierung mit Hilfe des Typs und der IP-Adresse der Steuerung.

Projektierung leicht gemacht

Dabei befindet sich die OPC-Datei auf dem Programmierrechner und nicht auf der Steuerung. Über den OPC-Konfigurator werden dann lediglich Typ und IP-Adresse der Steuerung angegeben. Dann können die Visualisierungsseiten erstellt werden. Alle Bediengeräte von Phoenix Contact verwenden die Visualisierungs-Software Visu+, deren Runtime-Version bereits vorinstalliert ist. Dieses FDA-kompatible Scada-System bietet zahlreiche Funktionen zum Bedienen und Beobachten, zur Trend-Darstellung, zum Alarm-Management, zur Betriebsdatenerfassung, zur Protokollierung und zur Anbindung an Datenbank- und ERP-Systeme. Dabei können ein oder mehrere HMIs gleichzeitig auf die Steuerung zugreifen. Zusätzlich lassen sich die OPC-Daten über ein so genanntes Master-Bediengerät an eine bestimmte Anzahl von HMIs weiter verteilen.

Ein integrierter Projekt-Wizzard sowie vorgefertigte Muster für jedes Bediengerät erleichtern die Erstellung einer Visualisierung. Die Umsetzung der Visualisierungsseiten erfordert deshalb keine Programmierkenntnisse.

Visualisierung per Mausklick

Nachdem die Visualisierungsseiten erstellt sind, lassen sie sich auf das Bediengerät herunterladen. Der eingebaute OPC-Client gewährleistet dabei die Kommunikation mit der Steuerung sowie den schnellen Zugriff auf OPC-Variable und Prozessdaten. Zur Parametrierung der Bediengeräte genügt es damit, die Prozessdaten als OPC-Variablen zu deklarieren, das SPS-Programm mit den OPC-Variablen zur Steuerung zu senden, die Kommunikations-Parameter am Bediengerät und am Programmierrechner einzustellen sowie zuletzt die Visualisierung zu erstellen und herunterladen.

Ein integriertes Service-Tool dient zur Eingabe der notwendigen Basisdaten des Bediengeräts, etwa zur Vergabe der IP-Adresse und der OPC-Parameter. Falls im Netzwerk mehrere Bediengeräte mit der gleichen Visualisierung vorhanden sind, genügt dieser Schritt zur Konfigurierung, sodass sich beispielsweise Handheld-Geräte sehr einfach in das vorhandene Ethernet- Netzwerk integrieren lassen. Die Bediengeräte von Phoenix Contact zeigen damit, dass sich auch komplexe Aufgaben wie die Vernetzung von HMIs mit den Steuerungs- und Leitsystemen durch einfache Parametrierung statt mit Programmierung realisieren lassen.

Holger Meyer, Phoenix Contact

Erschienen in Ausgabe: 01/2007