Das Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7

Transcrição

© Siemens AG 2016
Das Prozessleitsystem
SIMATIC PCS 7
SIMATIC PCS 7
Broschüre
2016
siemens.de/simatic-pcs7
© Siemens AG 2016
Totally Integrated Automation
Totally Integrated Automation:
Effizient starten. Produktivität steigern.
Effizientes Engineering ist angesichts immer komplexerer
Maschinen und Anlagen sowie steigender EngineeringKosten ein Schlüsselfaktor für den Erfolg der produzierenden
Industrie.
— nutzt —
110001011011101101
011101100101001010
Konsistente
Datenhaltung
Globale
Standards
Einheitliche
Schnittstellen
— führt damit zu —
effizientem Zusammenwirken
aller Automatisierungskomponenten
und das
spart
Zeit
2
reduziert
Kosten
erhöht die
Flexibilität
Totally Integrated Automation, die industrielle Automatisierung von Siemens, macht Engineering effizient. Die offene
Systemarchitektur deckt den gesamten Produktionsprozess
ab und steht für das effiziente Zusammenwirken aller Automatisierungskomponenten. Dafür sorgen konsistente Datenhaltung, weltweite Standards und einheitliche Schnittstellen
bei Hardware und Software. Diese gemeinsamen Eigenschaften minimieren den Engineering-Aufwand. Das spart Kosten,
verkürzt die Time-to-Market und erhöht die Flexibilität.
Der ganzheitliche Ansatz von Totally Integrated Automation
ebnet den Weg zu einer besseren Produktion: schneller,
flexibler und intelligenter. Das wiederum schafft die Voraussetzungen für echten Mehrwert in allen Automatisierungsaufgaben – allen voran:
•
•
•
•
•
Integrated Engineering
Industrial Data Management
Industrial Communication
Industrial Security
Safety Integrated
© Siemens AG 2016
Inhalt
text
Prozessleitsystem mit überzeugender Leistung
Skalierbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Verfügbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Effizientes Top-Down-Engineering. . . . . . . . . . . . . . . . 6
Operator-Ergonomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Integriertes Asset Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Safety & Security. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Branchenorientierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Lifecycle Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Systemkomponenten
Systemadministration mit der Management Console . 10
Engineering System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Totally Integrated Automation schafft die idealen
Rahmenbedingungen dafür, Optimierungspotenziale
konsequent auszuschöpfen – entlang des gesamten
Produktionsprozesses:
• Zeit- und Kosteneinsparungen durch effizientes
Engineering
• Minimierte Stillstandzeiten durch integrierte Diagnosefunktionen
• Höhere Flexibilität in der Produktion durch durchgängige Kommunikation
• Anlagen- und Netzwerksicherheit durch integrierte
Security-Funktionen
• Schutz von Mensch, Maschine und Umwelt durch nahtlos integrierte Safety-Technologie
• Verbesserte Qualität durch Datenkonsistenz
• Vereinfachte Realisierung von Automatisierungslösungen durch globale Standards
• Gesteigerte Performance durch das Zusammenwirken
systemgetesteter Komponenten
Integrated Engineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Operator System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Prozessdatenarchivierung und Reporting . . . . . . . . . 28
Plant Device Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Automatisierungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Kompaktsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Prozessperipherie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Chargenautomatisierung mit SIMATIC BATCH. . . . . . 53
Wegesteuerung mit SIMATIC Route Control . . . . . . . 58
Safety Integrated for Process Automation . . . . . . . . . 62
Industrial Security. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Virtualisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Technologiekomponenten
Package Units und Panel-Integration . . . . . . . . . . . . . 71
Fernwirktechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Schaltanlagenautomation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Energiemanagement mit SIMATIC PCS 7 . . . . . . . . . . 76
Optimieren mit Advanced Process Control . . . . . . . . 78
Simulations- und Trainingssysteme . . . . . . . . . . . . . . 80
Anbindung an IT-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Controller-Integration mit PCS 7/OPEN OS. . . . . . . . . 83
Migration eigener und fremder Systeme . . . . . . . . . . 84
Customer Support
Dienst- und Serviceleistungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Inhalt
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Prozessleitsystem
mit überzeugender Leistung
In verfahrenstechnischen Anlagen ist das Prozessleitsystem
die Schnittstelle zum Prozess und somit der Schlüssel für die
optimale Wertschöpfung.
Im Wettbewerb mit anderen Leitsystemen kann das Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7 von Siemens mit leistungsstarken
Werkzeugen und Funktionen für die effiziente und sichere
Anlagenführung überzeugen. Dabei profitiert es von der nahtlosen Einbindung in Totally Integrated Automation, einem
lückenlosen Angebot perfekt aufeinander abgestimmter
Produkte, Systeme und Lösungen für alle Hierarchieebenen
der industriellen Automatisierung – von der Unternehmensleitebene über die Steuerungsebene bis zur Feldebene. Dieses
ermöglicht eine durchgängige kundenspezifische Automatisierung in allen Branchen der Fertigungs-, Prozess- und
Hybridindustrie.
In diesem Kontext ist ein wesentlicher Vorteil von SIMATIC
PCS 7, dass für die Automatisierung kontinuierlicher und diskontinuierlicher Prozesse, schneller und präziser Steuerungsabläufe sowie integrierter Sicherheitsfunktionen gemeinsame Hardware, Engineering- und Management-Werkzeuge
genutzt werden können.
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Obwohl in der Prozesskette vom Rohstoffeingang bis zum
Warenausgang vorrangig für die Automatisierung der Primärprozesse verantwortlich, kann SIMATIC PCS 7 auch sämtliche
Nebengewerke, die elektrische Infrastruktur in Form von
Nieder- oder Mittelspannungs-Schaltanlagen und das
Gebäudemanagement integrieren.
Als zentrale Datenbasis ist SIMATIC PCS 7 zugleich Ausgangspunkt für weitere Optimierungen. Dank standardisierter
Schnittstellen sind die Prozessdaten für die Bewertung, Planung, Koordinierung und Optimierung von Betriebsabläufen,
Produktions- und Geschäftsprozessen verfügbar – in Echtzeit,
an jedem Ort im Unternehmen!
Ein zentrales Engineering System mit einer abgestimmten
Werkzeugpalette für ein durchgängiges System-Engineering
und die Projektierung von Chargenautomatisierung, Sicherheitsfunktionen, Materialtransporten oder Fernwirktechnik
schafft einen Mehrwert über den gesamten Lebenszyklus.
Es reduziert den Projektierungs- und Schulungsaufwand und
leistet so einen wesentlichen Beitrag zur Minimierung der
Total Cost of Ownership (TCO).
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Herausragende Leistungsmerkmale der aktuellen Systemversion
Skalierbarkeit
Verfügbarkeit
Der stete Wandel in der Prozessindustrie wirkt sich auch
auf verfahrenstechnische Anlagen aus: Die Erweiterung von
Anlagen, das Zusammenlegen von Leitwarten etc. verlangen
vom Leitsystem Flexibilität.
Anlagenverfügbarkeit über viele Jahre hinweg ist eine zentrale Forderung der Industrie. Daher sind alle SIMATIC PCS 7
Komponenten nicht nur sorgfältig für den harten Industrieeinsatz entwickelt und gefertigt, sondern auch redundant
auslegbar. Das gilt insbesondere für Sicherheitsanwendungen.
Dank einer einzigartigen skalierbaren Systemarchitektur
schafft SIMATIC PCS 7 die ideale Basis für die kosteneffektive
Realisierung individueller Automatisierungslösungen und
eines wirtschaftlichen Betriebs von Prozessanlagen.
Wenn die Anlage wächst, dann wächst SIMATIC PCS 7
einfach mit – ohne Bereitstellung teurer Reservekapazitäten!
Die Skalierbarkeit gilt für alle Ebenen des Systems. Die Architektur des Prozessleitsystems SIMATIC PCS 7 ist so angelegt,
dass die Leittechnik bei der Projektierung gemäß Kundenanforderung optimal an die Dimensionen der Anlage angepasst werden kann. Beim späteren Ausbau der Kapazitäten
oder bei technologischen Änderungen lässt sich die Leittechnik jederzeit nachträglich erweitern oder umprojektieren.
Allein in der Steuerungsebene stehen dem Anwender mehrere funktionskompatible Automatisierungssysteme mit
abgestuftem Preis-/Leistungsverhältnis zur Verfügung.
Damit lässt sich die Automatisierungsleistung optimal an
die Anforderungen der Anlage/Teilanlage anpassen.
Dank der flexibel skalierbaren Fehlertoleranz von
Safety Integrated (Flexible Modular Redundancy, FMR)
lässt sich der Redundanzgrad für die einzelnen Architekturebenen Controller, Feldbus und I/O-Peripherie separat definieren und mit der Feldinstrumentierung abstimmen. So sind
individuelle, genau auf einzelne Aufgaben zugeschnittene
fehlertolerante Architekturen realisierbar.
Zudem unterstützt SIMATIC PCS 7 alle gängigen Kommunikationsprotokolle, von denen die meisten eigene Redundanzkonzepte haben, beispielsweise FOUNDATION Fieldbus,
PROFIBUS oder PROFINET.
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Labor/Technikum
Produktionsanlage
Anlagenverbund an einem Produktionsstandort
SIMATIC PCS 7: 100 bis 120 000 I/Os
G_PCS7_XX_00202
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Skalierbarkeit des Prozessleitsystems SIMATIC PCS 7
Effizientes Top-Down-Engineering
Integriertes Asset Management
Kurze Engineeringzeiten, maximale Automatisierung und
Parallelisierung von Prozessen bei Minimierung von Fehlern –
so verstehen wir Engineering. Dazu hat Siemens einen integrierten Engineeringprozess entwickelt, der auf konsistentem
Datenmanagement basiert. Ausgehend von COMOS Plant
Design über SIMIT Simulation Framework wird die Anlage mit
SIMATIC PCS 7 entsprechend der Technologischen Hierarchie
modelliert.
Anlagenkomponenten und Produktionsmittel sind Vermögenswerte, die es zu schützen gilt. Durch permanente Überwachung aller Automatisierungskomponenten lässt sich die
Anlagenverfügbarkeit auf konstant hohem Niveau halten.
Für das Engineering der Automatisierungsfunktionen stehen
aufeinander abgestimmte Werkzeuge mit grafischen Editierfunktionen zur Verfügung. Die Sicherheitsapplikationen und
die Verriegelungen zwischen technologischen Funktionen
des Automatisierungsprojekts lassen sich per Cause&EffectMatrix komfortabel und ohne Programmierkenntnisse erstellen. Für Massendatenengineering ist SIMATIC PCS 7 ebenso
ausgelegt wie für verteiltes Multi-User-Projektieren rund um
den Globus.
Operator-Ergonomie
Aufgrund der Vielschichtigkeit der Automatisierungstechnik
und der zunehmenden Verschmelzung mit der Informationstechnologie steigt die Komplexität der Prozessführung. Gleichzeitig wird die einfache, intuitive Bedienung immer wichtiger
für das effiziente, fehlerfreie Arbeiten des Bedienpersonals und
damit implizit für die Minimierung von Ausfallzeiten und
Servicefällen. SIMATIC PCS 7 unterstützt das Bedienpersonal
optimal bei der sicheren Führung des Prozesses, u. a. durch:
• Komfortabel bedienbare Bausteine der Advanced Process
Library mit ausgereifter Funktionalität
• Advanced Process Graphics für die Fokussierung der
Prozessvisualisierung auf das Wesentliche
• Advanced Process Control für die Optimierung der
Regelungsfunktionen
• Alarm Management auf aktuellem Stand der Normung
zur Reduzierung der Meldeflut
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Die in SIMATIC PCS 7 integrierte Maintenance Station bietet
vollen Überblick über den Zustand der Anlagenkomponenten
und liefert so die Basis für die effektive werterhaltende und
wertsteigernde Instandhaltung. Das macht sie zugleich zu
einem wertvollen Instrument zur Minimierung der über den
kompletten Lebenszyklus der Anlage kumulierenden Gesamtkosten (Total Cost of Ownership).
Die verbesserte Server-Client-Architektur des Process Device
Managers SIMATIC PDM erhöht die Flexibilität und ermöglicht
dem Servicepersonal, an stationären und mobilen Arbeitsplätzen mit Standard-Web-Browser anlagenweit auf die Feldgeräte zuzugreifen. Der Zeitaufwand des Servicepersonals für
die Inbetriebnahme und Wartung von Feldgeräten reduziert
sich deutlich.
Safety & Security
Sicherheit in der Prozessindustrie bedeutet einerseits Sicherheit für Mensch, Umwelt und Anlage und andererseits auch
Datensicherheit und Schutz vor unberechtigtem Zugriff auf
Informationen. Für beides hat SIMATIC PCS 7 durchdachte
Konzepte.
Mit SIMATIC Safety Integrated for Process Automation verfügt
SIMATIC PCS 7 über ein durchgängiges Produkt- und Serviceangebot für die gesamte sicherheitstechnische Funktionalität
– vom Sensor über den Controller bis zum Aktor. Modularität
und Flexibilität der Sicherheitstechnik ermöglichen den Grad
der Integration in das Prozessleitsystem sowie den Grad der
Redundanz für Controller, Feldbus und Prozessperipherie bei
jedem Projekt individuell festzulegen. Wie eine Kostenanalyse
über den gesamten Lebenszyklus der Anlage zeigt, erweist
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sich die komplette Integration des sicherheitstechnischen
Systems in SIMATIC PCS 7 dabei am effektivsten.
Lifecycle Management
Die durchgängige Vernetzung von der Office-Ebene bis ins
Feld bietet zahlreiche Vorteile, erhöht aber zugleich das Risiko
durch Bedrohungen von außen und innen. Zuverlässig schützen kann hier nur ein ganzheitlicher Ansatz wie das SIMATIC
PCS 7 Sicherheitskonzept, das eine Vielzahl von Sicherheitsmaßnahmen im Anlagenverbund kombiniert. Zusätzliche
Unterstützung bieten Sicherheitsspezialisten von Siemens
mit ergänzenden Plant Security Services für den gesamten
Lebenszyklus der Anlage.
Anlagen in der Prozessindustrie leben meist länger als die zur
Automatisierung eingesetzte Leittechnik und überleben oft
mehrere Industrie-PC-Systemgenerationen. Gleichzeitig
macht die Verwendung von Standard-IT-Komponenten häufigere Hochrüstungen und Security Updates erforderlich.
Branchenorientierung
Jeder Industriezweig folgt eigenen Marktgesetzen, Herausforderungen und Chancen. Siemens hat das branchenspezifische
Prozess- und Verfahrens-Know-how seiner Mitarbeiter in die
Entwicklung des universell einsetzbaren Prozessleitsystems
SIMATIC PCS 7 einfließen lassen. Ein umfangreiches Portfolio
von SIMATIC-Produkten und -Systemen wird so durch langjährige Erfahrungen und Fachkenntnisse aus allen Prozessindustrien bereichert.
Mit Technologiebibliotheken und optionalen Funktionen für
Chargenverarbeitung, Prozessanalytik, Energiemanagement,
Fernwirk- und Schaltanlagen, Labore, Brauereien, Bergbauund Zementanlagen etc. hat sich SIMATIC PCS 7 bereits in
vielen Branchen der Prozessindustrie bewährt.
Mit einem vernünftigen und zukunftsorientierten UpgradeKonzept und der vorausschauenden Planung von Hochrüstungen hilft Siemens seinen Leitsystemkunden, Anlagenstillstände
zu vermeiden und Kosten zu sparen.
Um das Prozessleitsystem mit minimalem Aufwand stets auf
dem aktuellen Stand der Technik zu halten, bietet Siemens für
SIMATIC PCS 7 einen Software Update Service (SUS) an.
Die SIMATIC PCS 7 Management Console unterstützt die
Inventarisierung der SIMATIC PCS 7 Hardware- und Softwarekomponenten sowie die zentrale Verwaltung der Softwareausgabestände aller Stationen der SIMATIC PCS 7-Anlage
systemseitig. Das erlaubt schnelle Analysen und gezielte
Tausch- und Update-Aktionen.
Die unterstützenden SIMATIC PCS 7 Lifecycle Services sichern
den Betrieb und die Servicefähigkeit der Leittechnik über den
gesamten Lebenszyklus der Anlage und schützen dabei zugleich die getätigten Investitionen. Sie ermöglichen planbare
Instandhaltungskosten und kostenoptimierte Modernisierungen.
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SIMATIC PCS 7
performance you trust
Operator System (OS) OS Client
Single Station
427D
Alarme, Trends,
KPIs
Mobiler
Client
OS/Batch/Route Control/Maintenance Clients
OS Server,
Batch Server,
Route Control Server,
Maintenance Server,
Process Historian
Industrial
Wireless LAN
Industrial Ethernet
PCS 7 AS RTX
PCS 7 BOX
ET 200pro
Kompaktsysteme
StandardAutomatisierungssysteme
ET 200M
PROFINET
Embedded
Automatisierungssysteme
Zone 2
Zone 1
Ex-Bedienterminal
Wireless HART
ET 200M, Ex-I/O, HART
Wägesysteme
ET 200M
ET 200SP
AS-Interface
Modbus, serielle Kopplung
SCALANCE X
Switch
IE/PB
Link
Mobile PDM
Service Station
PROFIBUS DP
Integriertes
Energiemanagement
IE/PB Link +
DP/PA Koppler
PROFINET
PROFIBUS PA
Integrierte Antriebe
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AFD
AFDiSD
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Web Client
- OS
- Maintenance
- Information
ERP
Optionale Server
- Web Server
- OpenPCS 7
- Information Server
Ethernet, Office LAN
Front
Firewall
Optionale Clients
- Simulation mit SIMIT
- MES/MIS mit SIMATIC IT
- Plant Lifecycle Management COMOS
Netzwerkdrucker
Engineering
Stationen
Management
Console
Back
Firewall
Hochverfügbare
Sicherheitsgerichtete
Zone 2
Zone 1
ET 200M
single/redundant
ET 200M
ET 200M
F-Baugruppen
MTA
Zone 1
PROFIBUS DP-iS
ET 200iSP
ET 200SP
ET 200iSP
Y-Link
Gasanalyse
PA Link
PROFIBUS PA
AFD
AFD
PA Link/Compact FF Link
AFS
AFDiSD
AFD
PA/FF H1
SIMOCODE pro
for PROFINET
ET 200pro
PA/FF H1
AFDiSD
ET 200S
G_PCS7_XX_00535
AFD
PROFIBUS DP
PROFIBUS DP
PROFINET
PA Link/Compact FF Link
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Systemadministration mit der
Management Console
Die sichere Authentifizierung der Kommunikation zwischen
der PCS 7 Management Console und den von ihr verwalteten
Stationen, den Management Console Agents, wird durch das
Kerberos-Protokoll garantiert.
Zentrale Software-Administration
Gegenstand der Administration sind SIMATIC PCS 7-Neuinstallationen, Updates und Service Packs sowie Upgrades
auf die aktuelle Softwareversion. Die Installation auf die Zielstation(en) erfordert keine aktive Beteiligung des Benutzers.
Sicherheitsmechanismen verhindern die Beeinträchtigung
des Runtime-Betriebs.
Übersicht über den Zustand der installierten Software
Eine leittechnische Anlage umfasst eine Vielzahl heterogener
Komponenten, jede mit spezifischen Parametrierungen und
Einstellungen. Durch Hochrüstungen und Upgrades sowie
Modernisierungen und Erweiterungen unterliegen diese
einem dynamischen Änderungsprozess. Ohne Systemunterstützung wird es deshalb mit fortschreitender Lebensdauer
der Anlage zunehmend schwieriger und aufwendiger, den
Status von Hardware und Software zu ermitteln und permanent fortzuschreiben.
Mit der PCS 7 Management Console kann der Verwaltungsaufwand für eine einzelne SIMATIC PCS 7-Anlage oder einen
Anlagenverbund minimiert werden. Der aktuelle Status der
installierten Hardware- und Softwarekomponenten ist
jederzeit abrufbar.
• Installationsdateien auf dediziertem Dateiserver/
PCS 7 Management Console bereitstellen
• PCS 7-Setups in die zentrale Setup-Verwaltung hinzufügen/
entfernen
• Anlagen- oder benutzerspezifisch vorkonfigurierte SetupPakete erstellen
• Vorkonfigurierte Setup-Pakete auf Zielstationen ausrollen:
- Software Packages während der Installation hinzufügen
- Gerade nicht installierte Setups/Setup-Pakete editieren
• Zielstationen auf Installationsbereitschaft prüfen
• Station für den Start einer Update-Installation ferngesteuert
deaktivieren
• Status während der gesamten Installation überwachen
und Installation nach Neustart oder Netzwerkstörung fortsetzen
• Station nach Abschluss einer Update-Installation ferngesteuert aktivieren.
Systeminventarisierung
Die zentrale Inventarisierung installierter Hardware- und
Softwarekomponenten vereinfacht die Erstellung eines
detaillierten Inventarberichts und ermöglicht die schnelle
Ermittlung von Kandidaten für Hochrüst- und Tauschaktionen:
Die PCS 7 Management Console ermöglicht:
• Zentrales, standardisiertes Administrieren der
SIMATIC PCS 7-Software
• Inventarisieren aller mit SIMATIC PCS 7 konfigurierten und
projektierten Hardware- und Softwarekomponenten der
Anlage
Bei kleinen Anlagen lässt sich die PCS 7 Management Console
auf der PCS 7 Engineering Station installieren und betreiben.
Typisch für mittelgroße und große Anlagen oder einen Anlagenverbund ist jedoch eine eigenständige PCS 7 Management
Console auf einer PCS 7 Industrial Workstation.
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Systemadministration mit der Management Console
• Zentrale Erfassung der Inventardaten durch Auslesen aus
dem Engineering System oder aus der Komponente
• Inventarbericht im Microsoft Excel-Format
- Kombination von Filterergebnissen mit benutzerdefinierten Kategorien
- Farbliche Markierung gefilterter Daten
• Lizenznachweis aller installierten Software-Lizenzen
Weitere Informationen unter:
www.siemens.de/simatic-pcs7/managementconsole
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Engineering System
Systemweites Engineering
OS
Engineering
Technologische
Funktionsbausteine
SIMATIC PCS 7 Engineering
Libraries
Advanced
ES
HW
Config
CFC/SFC
Graphics
Designer
SIMATIC
BATCH
SIMATIC
Route
Control
S7
F Systems
SIMATIC
PDM
Engineering für
Netz/Kommunikation/Hardware
Engineering der
Automatisierung
Engineering für
Sicherheitsapplikationen
FeldgeräteParametrierung
G_PCS7_XX_00114
SIMATIC Manager /
Durchgängige Datenbasis
Engineering Toolset des Engineering Systems
Das Engineering System ist für die rationelle systemweite
Projektierung des Prozessleitsystems SIMATIC PCS 7 optimiert.
Die Architektur dieses Engineering Systems ist abhängig vom
Einsatz als:
• Klassische, exklusive Engineering Station
- Projektbearbeitung auf einer zentralen Engineering
Station
- Projektbearbeitung im Engineering-Verbund
(Concurrent Engineering, Multiprojekt-Engineering)
• Kombinierte Engineering/Operator Station für kleine
Applikationen
Die Engineering Stationen basieren auf leistungsfähigen
SIMATIC PCS 7 Industrial Workstations, die im Bürobereich
ebenso einsetzbar sind wie in Industrieumgebungen.
Sie können im Multi-Monitor-Betrieb bis zu 4 Prozessmonitore
ansteuern.
Engineering Toolset
Sowohl Technologen als auch Verfahrens- und Fertigungstechniker sind mit dem Engineering Toolset sowie vorgefertigten Bausteinen und Plänen in der Lage, in ihrer gewohnten
Begriffswelt zu planen und zu projektieren. Das Engineering
Toolset bietet dem Projekteur eine perfekt abgestimmte
Werkzeugpalette für das projektorientierte systemweite
Engineering der:
• Leitsystem-Hardware inkl. I/O-Peripherie und Feldgeräte
• Kommunikationsnetze
• Automatisierungsfunktionalität für kontinuierliche und
sequenzielle Prozessabläufe (AS-Engineering)
• Bedien- und Beobachtungsfunktionalität (OS-Engineering)
• Massendaten-Engineering und Kooperation mit CAD/CAEPlanungswerkzeugen (Advanced Engineering System)
• Diagnose- und Asset-Management-Funktionalität
• Chargenprozesse, automatisiert mit SIMATIC BATCH
• Materialtransporte, gesteuert mit SIMATIC Route Control
• Sicherheitsapplikationen (Safety Integrated for
Process Automation)
Engineering System
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Projektmanagement mit dem SIMATIC Manager
Der SIMATIC Manager ist zugleich Integrationsplattform für
das Engineering Toolset und Projektmanager für das Engineering des Prozessleitsystems SIMATIC PCS 7. Er dient dazu, das
SIMATIC PCS 7-Projekt zu verwalten, zu archivieren und zu dokumentieren. Die Engineeringwerkzeuge für die Applikationssoftware, die Hardwarekomponenten und die Kommunikation lassen sich direkt aus dem SIMATIC Manager aufrufen.
Technologische Hierarchie
Durch das Anlegen von Hierarchieordnern wird eine Projektstruktur implementiert, die sog. Technologische Hierarchie.
Indem der Projekteur CFC- und SFC-Pläne für Automatisierungssysteme, Bilder und Reports für Operator Stationen und
Zusatzunterlagen in einem der Hierarchieordner ablegt,
bestimmt er implizit deren hierarchische Zuordnung.
Hardware-Konfiguration
Die für die Verwendung in einem SIMATIC-Projekt benötigte
Hardware wie Automatisierungssysteme, Kommunikationskomponenten und Prozessperipherie ist in einem elektronischen Katalog hinterlegt und wird mit der Applikation
"HW Konfig" konfiguriert und parametriert.
Verschlüsselungsfunktion für Bausteine
Zum Schutz des Know-hows können Funktionsbausteine
und Funktionen mit der Applikation "S7-Block Privacy" verund entschlüsselt werden. Nach dem Verschlüsseln sind die
Bausteine und ihre Attribute nicht mehr änderbar. Es bleiben
nur noch die Schnittstellen der Bausteine sichtbar.
Grafische Projektierungswerkzeuge
Zur Realisierung der Automatisierungslogik werden vorgefertigte Funktionsbausteine im grafischen Projektierungswerkzeug CFC mit anderen Bausteinen verschaltet. Für die
grafische Projektierung und Inbetriebsetzung von Ablaufsteuerungen steht ein SFC-Editor zur Verfügung.
Engineering der Operator Systeme
Mit dem SIMATIC Manager werden auch die Projektdaten
für das Engineering der Operator Systeme organisiert. Alle für
das Bedienen und Beobachten relevanten Messstellendaten
entstehen bereits bei der Definition der Automatisierungsfunktion.
Graphics Designer
Die grafische Erstellung der Anlagenbilder unterstützt ein leistungsfähiger Graphics Designer. Die Grundlage für die Erstellung der Prozessbilder bilden in Bibliotheken verwaltete statische Symbole sowie dynamische Bausteinsymbole und Bildbausteine (Faceplates), die mit Parametern der Funktionsbausteine verknüpft sind.
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Engineering System
Komponentensicht: Hardware-Konfiguration mit HW Konfig
Selektives Übersetzen und Laden
Komplette SIMATIC PCS 7-Projekte oder alle Änderungen
eines Projekts können in einem Arbeitsschritt übersetzt und in
die Zielsysteme geladen werden. Dabei beachtet das Engineering System automatisch die richtige Reihenfolge. Der Vorgang wird in einem zentralen Dialog angezeigt und gesteuert.
Eine effektivere Methode für weniger umfangreiche Änderungen an der Standardautomatisierung, z. B. einzelne Messstellen hinzufügen oder ändern, ist das selektive Übersetzen
und Laden auf Planebene. Dies lässt sich aus der Technologischen Hierarchie, aus dem CFC oder aus dem Planordner
heraus starten.
Der Projekteur erkennt alle Änderungen seit dem letzten
Laden an ihrer Farbe und die aktuellen Plan-Zustände anhand
der entsprechenden Plansymbole. Er kann im Dialog eine gezielte Auswahl für das selektive Laden treffen. In Verbindung
mit dem Version Trail folgt auf jedes Laden automatisch eine
Archivierung.
Bei Bausteinen, die auf dem Automatisierungssystem AS 410
ablaufen, sind durch stoßfreies Umkopieren sogar während
des laufenden Betriebs Typänderungen möglich (TCiR).
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Messstellen in der Prozessobjektsicht
Folgende Projektsichten unterstützen die verschiedenen
Aufgaben bei der Erstellung eines Anlagenprojekts:
• Komponentensicht (HW Konfig)
Konfigurierung von Hardware, wie Automatisierungssysteme, Buskomponenten oder Prozessperipherie
• Prozessobjektsicht
Zentrale Entwicklungsumgebung für alle Aspekte von
Messstellen/Prozessobjekten
Prozessobjektsicht
Die Prozessobjektsicht des SIMATIC Managers unterstützt die
Arbeitsweise des Verfahrenstechnikers durch eine universelle
Sicht auf die Messstelle. Sie zeigt die als Baum dargestellte
technologische Hierarchie der Anlage in Kombination mit
der tabellarischen Sicht auf alle Aspekte der Messstelle oder
des Prozessobjekts (Allgemein, Pläne, Bausteine, Parameter,
Signale, Meldungen, Bildobjekte, Archivvariablen, Hierarchieordner, Ausrüstungseigenschaften und Globale Deklarationen). Dies ermöglicht dem Technologen eine schnelle
Orientierung.
Alle Objekte im markierten Hierarchiezweig werden in der
Tabelle angezeigt und können dort mit komfortablen Editier-,
Filter-, Austausch-, Import- und Exportfunktionen bearbeitet
werden. Ein spezieller Testmodus bietet die Möglichkeit,
Messstellen und CFC-Pläne online zu testen und in Betrieb
zu setzen.
Aus der technologischen Hierarchie sind die OS-Bereiche und
die Bildhierarchie für die Prozessführung sowie das SIMATIC
PCS 7 Asset Management ableitbar. Sie ist auch die Basis für
die anlagenorientierte Kennzeichnung von Prozessobjekten.
Sammelanzeigen können über die Bildhierarchie in Bildern
platziert und automatisch mit unterlagerten Bildern verschaltet werden. Dem Projekteur obliegt nur noch die korrekte
Positionierung. Da die Anzahl der Sammelanzeigefelder und
deren Semantik projektierbar sind, lassen sich auch kundenspezifische Alarmkonfigurationen realisieren.
Leittechnik- und Prozessmeldungen sind in den Funktionsbausteinen, Bedienmeldungen in den Bildbausteinen bereits
vorkonfiguriert und werden automatisch erzeugt, wenn das
auslösende Ereignis eintritt. Bei Bedarf lassen sich Meldetexte
ändern oder Meldeprioritäten definieren.
Smart Alarm Hiding
Zur Entlastung des Operators können Meldungen der technologischen Bausteine bei Betriebszuständen, bei denen sie für
den sicheren und störungsfreien Anlagenbetrieb sekundär
sind, dynamisch ausgeblendet werden.
Das Ein- oder Ausblenden dieser Meldungen lässt sich über
Optionskästchen in der Meldematrix der Prozessobjektsicht
für jeden der bis zu 32 Betriebszustände separat definieren.
Ausgeblendete Meldungen werden zwar visuell und akustisch
nicht signalisiert, aber nach wie vor protokolliert und archiviert.
Engineering System
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Continuous Function Chart im modernisierten Design
Sequential Function Chart im Engineering
Continuous Function Chart (CFC)
Sequential Function Chart (SFC)
Der CFC-Editor ist für die Projektierung der kontinuierlichen
Automatisierungsfunktionen bestimmt. Zu seinem Funktionsspektrum gehören neben komfortablen Editierfunktionen
auch leistungsfähige Test- und Inbetriebsetzungsfunktionen
sowie individuell konfigurierbare Dokumentationsfunktionen.
Der SFC-Editor dient zur grafischen Projektierung und Inbetriebsetzung von Ablaufsteuerungen für diskontinuierliche
Produktionsabläufe. Er verfügt über komfortable Editierfunktionen sowie leistungsfähige Test- und Inbetriebsetzungsfunktionen. Ein integrierter grafischer Formeleditor für arithmetische Operationen, Boolesche Algebra und mathematische
Funktionen ermöglicht Berechnungen innerhalb des SFC.
Instanzen von Funktionsbausteintypen können auf CFCPlänen platziert, parametriert und untereinander verschaltet
werden. Per Bausteinattribut lassen sich bereits auf Bausteinebene Bedienberechtigungsstufen vorgeben und so feingranulare Bedienberechtigungen realisieren.
Beim Neuanlegen eines CFC-Plans entsteht eine gleichnamige
Ablaufgruppe, der automatisch alle Bausteine dieses Plans
hinzugefügt werden. Somit erhält jeder Baustein sofort
Ablaufeigenschaften, die der Projekteur im Ablaufeditor
ändern oder per Algorithmus optimieren kann.
Zusätzliches Rationalisierungspotenzial bieten spezielle
Projektierungstechniken wie die Plan-in-Plan-Technik zur Realisierung hierarchischer Pläne oder die Mehrfachverwendung
von Plan-Bausteintypen (Einzelsteuereinheits-/Messstellentypen) und SFC-Typen in Form von Instanzen.
Der CFC-Editor unterstützt folgende Typen standardisierter
Softwaremodule:
• Funktionsbausteintyp
Kleinste standardisierte Softwaremodule mit Anschlüssen
für Stell- und Steuersignale, die verfahrenstechnische Einrichtungen wie Ventile oder Motoren repräsentieren.
• Messstellentyp
Mit Funktionsbausteinen realisierter, standardisierter
CFC-Plan für die Basisautomatisierung spezifischer Leittechnikfunktionen, z. B. für eine Füllstandregelung.
• Einzelsteuereinheitstyp/Control Module Type (CMT)
Standardisierte Softwaremodule, die Bausteine, Pläne,
Steuervariablen (Bausteinanschlüsse wie Signale und
Parameter) und Meldungen enthalten können.
14
Engineering System
Mit einer Ablaufsteuerung werden typischerweise per CFC
erstellte Funktionen der Basisautomatisierung über Betriebsart- und Zustandswechsel gesteuert und selektiv bearbeitet.
Die Ablaufsteuerungen lassen sich entweder als SFC-Plan oder
als SFC-Typ erstellen.
SFC-Plan
Mit dem SFC-Plan sind einmalig verwendbare Ablaufsteuerungen realisierbar, die in mehrere Teilbereiche einer Produktionsanlage steuernd eingreifen. Jeder SFC-Plan hat standardisierte Ein- und Ausgänge für Statusinformationen und für
die Ansteuerung durch das Anwenderprogramm oder
den Anwender. Der SFC-Plan lässt sich im CFC platzieren und
verschalten. Die gewünschten CFC-Bausteinanschlüsse werden anhand einfacher Aktionen ausgewählt und mit den
Schritten und Transitionen der Schrittketten verbunden.
Eine ISA-88-konforme Zustandsverwaltung ermöglicht je
SFC-Plan die Projektierung von bis zu 8 separaten Ablaufketten, z. B. für Zustände wie RUNNING, HOLDING oder
ABORTING bzw. für unterschiedliche Betriebsarten.
SFC-Typ
SFC-Typen sind standardisierte Ablaufsteuerungen zur Mehrfachverwendung, die in einen Teilbereich der Produktionsanlage steuernd eingreifen. Sie können in Bibliotheken organisiert und wie normale Funktionsbausteine behandelt werden. Eine Änderung des Originals bewirkt automatisch eine
entsprechende Änderung aller Instanzen. Ein SFC-Typ kann
bis zu 32 Ablaufketten enthalten. Über die Funktion "Bausteinsymbole erzeugen/aktualisieren" wird für alle bedienund beobachtbaren SFC-Instanzen automatisch ein Bausteinsymbol im zugehörigen Prozessbild platziert und verschaltet.
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Ausgereifte Funktionalität sowie visuell ansprechende
Benutzeroberflächen mit hohem Bedienkomfort erleichtern
und forcieren die Interaktion des Operators mit seiner Anlage.
Hervorzuheben sind u. a. Merkmale wie:
Beispiele für OS-Standardbedienbilder (Faceplates)
aus der SIMATIC PCS 7 Advanced Process Library, Ventile
Leittechnische Bibliotheken
Die Verwendung von Bibliothekselementen trägt wesentlich
dazu bei, den Engineeringaufwand und somit auch die
Projektkosten zu minimieren. Die in Bibliotheken organisierten, vorgefertigten und getesteten Bausteine, Bildbausteine
und Symbole bilden die Basiselemente für die grafische Projektierung von Automatisierungslösungen.
Vorkonfigurierte Messstellentypen für verfahrenstechnische
Einrichtungen wie Pumpen, Ventile, Dosierer und Regler
(Kaskade, Split-Range) etc. erweitern das Spektrum. Die mit
der Advanced Process Library gelieferte Standardfunktionalität kann mit der Industry Library und der Condition Monitoring Library optional erweitert werden. Die Bibliothekselemente aller Bibliotheken sind im Design einheitlich.
Advanced Process Library
Die Advanced Process Library (APL) basiert auf langjährigen
Erfahrungen von Projekteuren und Anlagenbetreibern und
berücksichtigt aktuelle NAMUR-Empfehlungen und PNOSpezifikationen.
Das umfassende Bausteinangebot ist wie folgt kategorisierbar:
• Bausteine für mathematische Operationen, analoge und
digitale Logik
• Verriegelungsbausteine
• Technologische Funktionsbausteine mit integrierten
Anzeige-, Bedien- und Meldefunktionen, z. B.:
- Standard Control-Bausteine
- Advanced Process Control-Bausteine
- Motor- und Ventilbausteine
- Zählerbausteine
- Dosierbausteine
• Bausteine für die Integration von Feldgeräten
• Bedien- und Beobachtungsbausteine
• Melde- und Diagnosebausteine
• Reduzierte "Small"-Varianten von Funktionsbausteinen mit
kompakteren Bildbausteinen und Bausteinsymbolen
• Spezielle Betriebsarten
- "Vor Ort" für Integration örtlicher Steuermöglichkeiten
- "Außer Betrieb" zum Deaktivieren einer Messstelle für die
Wartung
• Mehrere Bildbausteinsichten
- "Preview-Sicht" mit Informationen über I/O-SignalStatus, Automatikansteuerung und mögliche/erlaubte
Bedienungen; Anzeige des Realwertes bei Simulation
- "Notizsicht" für temporäre Operator-Informationen
• Komfortable Verriegelungsbausteine mit Erstsignalinformation, aufrufbar aus technologischen Bausteinen
• Unterstützung der Inbetriebsetzung durch Simulation
direkt auf der Operator Station
• Schutz gegen Fehlbedienungen durch feingranulare
Abstufung der Benutzerrechte
• Explizite Freigabe/Sperre der Bedienung einer Messstelle
für einzelne Bedienplätze der Anlage
• Integration von beliebigen Kompaktantrieben und
Schalter-/Starterobjekten über Standard-PROFIBUS-Profile
• Koordination von Mehrfachzugriffen, z. B. von SFC/
SIMATIC BATCH, auf Aggregate wie Ventile, Pumpen etc.
• Browser für die Messstellenselektion über den Status
• Online Trends für die Anzeige individuell konfigurierbar
• Online zusammenstellbare Messstellengruppen für Standardsituationen entlasten den Operator und ermöglichen
schnellere Reaktionen
Industry Library
Die Industry Library liefert Bausteine für:
• Gebäudeautomatisierung (Heizung, Klima, Lüftung)
• Bedienen und Beobachten über Comfort Panels
• Integration von SIMATIC S7 Package Units und RTUs auf
Basis SIMATIC S7-300
• Anbindung externer Advanced Process Control-Systeme
• Hierarchische Mehrwartenbedienung
• Weitere technologische Funktionen, z. B. für die Ausweitung der Messwertüberwachung oder Vorgabe einer Sollwertkurve
Condition Monitoring Library
Die Condition Monitoring Library bietet Bausteine für:
• Überwachung von Kreiselpumpen (PumpMon)
• Überwachung von Stellventilen (VlvMon)
• Erkennung stationärer Zustände eines dynamischen
Prozesses (SteadyState)
• Online-Ventiltest während des Betriebs (PST)
• Überwachung auf Druckverlust und Früherkennung von
Verstopfungen (PressDropMon)
Engineering System
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Zugangskontrolle und Änderungsnachweis
Faceplates der Logic Matrix und der verknüpften Control Module im
Logic Matrix Viewer der SIMATIC PCS 7 Operator Station
SIMATIC PCS 7 Logic Matrix
Die SIMATIC PCS 7 Logic Matrix ermöglicht die komfortable
Erstellung der Verriegelungslogik zwischen den technologischen Funktionen (z. B. Control Modulen oder Equipment
Modulen) des Automatisierungsprojekts mithilfe einer
Cause&Effect-Matrix. Die Matrix-Daten lassen sich danach auf
Planebene in das CFC-Projekt integrieren. Eine aufwendige
Projektierung der Verriegelungslogik im CFC entfällt.
Im Logic Matrix Editor verknüpft der Projekteur in den horizontalen Zeilen der mit einem Tabellenkalkulationsprogramm
vergleichbaren Matrix-Tabelle die notwendigen Eingangssignale, z. B. der APL-basierenden Messstellentypen. Für den
jeweiligen Cause können logische Verknüpfungen, Timingverhalten, Alarme etc. konfiguriert werden. Die Ausgangssignale sind mit den Effects in den vertikalen Spalten der Logic
Matrix auf ähnliche Weise verknüpfbar.
Anschließend erfolgt die logische Verknüpfung der Causes
und Effects über die Schnittpunkte der Zeilen und Spalten,
wobei unterschiedliche Verhaltensweisen projektierbar sind.
Der Operator kann die Logic Matrix über den Logic Matrix
Viewer auf der SIMATIC PCS 7 Operator Station bedienen und
beobachten. Das Logic Matrix Faceplate ist über den zugehörigen Bildbaustein oder über die in Causes und Effects verketteten technologischen Bausteine aufrufbar. Der Kausalkette
folgend sind Sprünge vom Effect-Faceplate über das Faceplate der Safety Matrix zum Cause-Faceplate möglich.
Mit der Benutzerverwaltung SIMATIC Logon kann ein Administrator Nutzergruppen mit unterschiedlichen Zugriffsrechten
erstellen. Es lassen sich sowohl Zugriffsrechte für Stationen
des Prozessleitsystems als auch Bedienberechtigungen für
Bausteine einrichten. Konfigurierbare Änderungsprotokolle
können alle Zugriffe auf das Engineering System sowie OnlineÄnderungen aufzeichnen. Verknüpft man die Änderungsprotokolle mit den Daten von SIMATIC Logon, ist eindeutig
nachweisbar, wer eine bestimmte Änderung ausgeführt hat
und wann dies erfolgt ist. Derartige Nachweise sind oft Gegenstand besonderer branchenspezifischer Anforderungen, die
z. B. in FDA 21 CFR Part 11 oder GAMP formuliert sind.
Version Cross Manager
Der Version Cross Manager ermittelt Differenzen zwischen
unterschiedlichen Ständen (Versionen) eines Einzel- oder
Multiprojekts durch Aufspüren fehlender, zusätzlicher oder
unterschiedlicher Objekte per Vergleich von Hardwarekonfiguration, Kommunikation, technologischer Hierarchie,
CFC-/SFC-Plänen, SFC-Details, Bausteintypen, Meldungen,
globalen Variablen, Signalen und Ablaufreihenfolgen.
Die Vergleichsergebnisse werden in einer Kombination aus
Baum und Tabelle grafisch dargestellt, alle Differenzen werden dabei farblich gekennzeichnet.
Version Trail
Im Zusammenspiel mit SIMATIC Logon ist der SIMATIC Version
Trail für das versionsspezifische Archivieren von Bibliotheken,
Projekten und Multiprojekten sowie das Zurücklesen eines
Versionsstandes aus dem Archiv zuständig. SIMATIC Logon
organisiert dabei den Zugriffsschutz. Archivier- und Rücklesevorgänge sind zeitgesteuert automatisierbar.
Die von Version Trail verwaltete Versionshistorie lässt sich
anzeigen und ausdrucken. In Verbindung mit dem Version
Cross Manager ist eine archivierte Version mit einem bestehenden Projekt oder einer zweiten archivierten Version vergleichbar.
16
Engineering System
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Arbeitsteilige Projektierung
Projektdokumentation
Concurrent Engineering
Beim Concurrent Engineering können in CFC und SFC mehrere
Projekteure gleichzeitig an einem Projekt arbeiten, ohne dieses
zuvor in Teilprojekte aufzuteilen. Bei der Inbetriebsetzung sind
so z. B. Pläne im Online- (Debug-) Modus verwendbar, während parallel dazu Änderungen am Projekt vorgenommen werden. CFC- und SFC-Pläne lassen sich mehrfach öffnen und einsehen, gleichzeitige Schreibzugriffe auf die Datenbasis werden
jedoch abgewiesen. Ist ein Plan bereits in Verwendung, erhält
der Projekteur einen entsprechenden Hinweis.
Das Engineering-Projekt ist mit dem im Engineering System
integrierten Berichtssystem normgerecht dokumentierbar.
Der Projektbericht erfasst:
Das Projekt ist auf einer der beteiligten Engineering Stationen
lokalisiert, dem Projekt-Server. Die als "Projekt-Clients" arbeitenden Engineering Stationen können via LAN/WAN auf die
Projektdaten zugreifen. Mit einer projektübergreifenden
Suchfunktion ist ein bestimmter Plan sehr schnell auffindbar.
Durch den Graphics Designer wird paralleles Arbeiten an einem
Projekt auch beim Erstellen der Anlagenbilder unterstützt.
Multiprojekt-Engineering
Hierbei lässt sich ein umfassendes Projekt nach technologischen Gesichtspunkten in mehrere Teilprojekte aufteilen, um
diese parallel mit mehreren Teams zu bearbeiten. Dazu wird
im SIMATIC Manager ein übergeordnetes "Multiprojekt" definiert. Einzelne Projekte können jederzeit in dieses Multiprojekt eingefügt oder daraus entfernt werden.
• Prozessbilder und Bildobjekte mit Eigenschaften,
Ereignissen, Aktionen und Direktverbindungen
• Variablen, Eigenschaften und Kommunikationsverbindungen
• Meldeklassen, Meldeblöcke, Meldungen
• Archivvariablen und Konfigurationsdaten von Archiven
• Benutzergruppen und Benutzer
• Quelltexte von Aktionen/Funktionen
• Texte der Textbibliothek
• Basic Process Control-Projektierungsdaten
Die Projektdaten können frei strukturiert, in Form standardisierter Schaltbücher aufbereitet und in einheitlichem Layout
ausgedruckt werden. Dabei lassen sich eigene Deckblätter,
Layouts, Grafiken, Logos oder Schriftfelddaten einbinden.
Eine komfortable Ausgabesteuerung ermöglicht sowohl das
gesamte Projekt als auch einzelne Projektteile für den Druck
zu selektieren.
Die zu einem Multiprojekt gehörenden Projekte werden auf
einem zentralen Server abgelegt und zur Bearbeitung auf
lokale Engineering Stationen verschoben. Somit wird die
Engineering-Performance nicht durch Netzzugriffe beeinträchtigt. Alle in einem Multiprojekt verwendeten Bausteintypen sind zentral aktualisierbar.
Engineering System
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Externe Daten
Advanced ES
SIMATIC PCS 7
Manuelle Eingabe
Signallisten
Import
Import
Import
Import
MessstellenTypen
HardwareKonfiguration
Export
Technologische
Hierarchie
Export
Messstellen
Export
Symbolik
Export
HW-Konfig
G_PCS7_XX_00312
MessstellenListen
Datenfluss bei Einsatz des Advanced Engineering Systems
Integriertes Workflow-Management mit Fortschrittsbalken in der
Kopfleiste
Advanced Engineering System (AdvES)
Mit AdvES können Ingenieur- und Planungsbüros sowie Endkunden ihre Projektierungs- und Inbetriebsetzungskosten
deutlich verringern und dabei zugleich die Engineeringqualität verbessern.
Das aus einem SIMATIC PCS 7-Projekt im SIMATIC Manager
aufrufbare AdvES erweitert die Funktionalität für die Anlagenprojektierung in Kooperation mit übergeordneten CAD/CAEPlanungswerkzeugen. Es agiert als Bindeglied zwischen
Standard-Engineeringwerkzeugen aus dem SIMATIC PCS 7Engineering-Toolset (CFC, HW Konfig, Technologische Hierarchie) und Werkzeugen der Basis- und Detailplanung, z. B.
EPlan, ELCAD oder SmartPlant.
AdvES nutzt verschiedene Möglichkeiten des Datenimports,
um vorhandene Engineeringdaten aus dem Prozessleitsystem
SIMATIC PCS 7 sowie aus Messstellen- und Signallisten im
Microsoft Excel-Format zusammenzuführen und für die Verwendung im SIMATIC PCS 7 Engineering System aufzubereiten.
Die Daten aus den Messstellen- und Signallisten können automatisiert in AdvES importiert werden. Ein integriertes Änderungsmanagement unterstützt den mehrfachen Import geänderter Daten aus Microsoft Excel.
AdvES erkennt Messstellen aus Excel-Listen nach einmaliger
Zuordnung, ordnet diese automatisch Messstellentypen einer
beliebigen PCS 7-Projektbibliothek zu und generiert daraus:
• PCS 7-Messstelleninstanzen mit Signal- und Parametereinstellungen
• Technologische Hierarchie (TH)
• Hardware-Konfiguration
18
Engineering System
Durch Plausibilitäts- und Datenkonsistenzprüfungen lassen
sich Inkonsistenzen schnell ausfiltern, in Protokollform übersichtlich darstellen und anschließend zielgerichtet beheben.
Manuelle Bearbeitungsfunktionen zum Editieren von Technologischen Hierarchien und Messstellen sowie zum Verschalten
von Signalen zwischen Messstellen ermöglichen die Vervollständigung der Importdaten. Spezielle Editoren für die
Massendatenbearbeitung entlasten den Projekteur bei zeitaufwendigen Routinearbeiten.
Ein integriertes Workflow-Management unterstützt den
Anwender bei der Abarbeitung der Aufgaben. Bearbeitungsreihenfolge und Bearbeitungsfortschritt werden in einer
Kopfleiste angezeigt.
Massendaten-Engineering
Das AdvES rationalisiert das Massendaten-Engineering durch
Vervielfältigung standardisierter Softwaremodule. Dabei werden neben den Einzelsteuereinheitstypen (Control Module
Types, CMT) auch die klassischen Messstellentypen unterstützt. AdvES ist für das Arbeiten mit Control Module Types
optimiert. In AdvES ist bereits eine CMT-Bibliothek integriert.
Systemunterstützt sind beliebige Anwenderbibliotheken mit
Messstellentypen in Control Module Types konvertierbar.
Bausteine, Verschaltungen, Anschlüsse oder Meldungen
können nachträglich zu einem CMT hinzugefügt oder daraus
entfernt werden, auch wenn bereits Instanzen, sogenannte
Einzelsteuereinheiten (Control Modules, CM), existieren. Auf
diese Weise sind sehr leicht Varianten von Messstellentypen
für die Mehrfachverwendung typisierbar. Die Instanzen lassen
sich auf Abweichungen zum CMT prüfen und ggf. angleichen.
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Engineering System auf einen Blick
■
■
Zentrale, systemweit durchgängige Hardware- und
Software-Projektierung mit einem Engineering System
– Aufwandsarme Kommunikationsparametrierung
– Gleiche Projektierung redundanter Anlagen
– Integrierte Projektierung für Feldgeräte und
sicherheitsgerichtete Applikationen
Technologieorientierte Projektierung
– Funktionale Hierarchie geordnet nach Anlagen,
Teilanlagen und technischen Einrichtungen
– Hardwareneutrales Engineering: AS-Zuordnung und
Peripheriebaugruppen nachträglich wählbar
– Branchenspezifisch erweiterbar über StandardDatenaustausch-Schnittstellen
■
Integrierte Benutzerverwaltung mit Zugangskontrolle
■
Bibliotheken mit ausgereiften Leittechnikfunktionen:
– Advanced Process Library (APL)
– Industry Library
– Condition Monitoring Library
■
Zentraler Dialog für das Übersetzen und Laden von
AS-, OS- und SIMATIC BATCH-Änderungen
– Ablaufoptimierung und Steuerung per Dialog mit
Ablaufkontrolle
– Übersetzen und Laden in einem Lauf:
minimale Turnaround-Zeiten
■
Selektives Übersetzen und Laden auf Planebene
■
Prozessobjektsicht für Anzeige und Bearbeitung aller
Aspekte von Messstellen/Prozessobjekten
– Komfortable Tabellenbearbeitung
– Projektbibliothek mit Import-/Exportfunktion
– Online-Modus für Test und Inbetriebsetzung
■
Bausteintyp-Änderungen im laufenden Betrieb mit
AS 410 (TCiR)
■
Arbeitsteilige Projektierung: Concurrent Engineering
oder Multiprojekt-Engineering mit Branch & Merge
■
Projektierungsabhängiges Ausblenden von Meldungen
bei bestimmten Betriebszuständen
■
Spezielle SFC-Funktionalitäten:
– SFC-Typ: Ablaufsteuerung zur Mehrfachverwendung, Instanzen als Baustein im CFC
– SFC-Plan: Ablaufsteuerung zur einmaligen
Verwendung, auch mit Plananschlüssen
– ISA-88-konforme, separate Ablaufketten für
Zustände wie HOLD, ABORT oder SAFE STATE
– Grafischer Formeleditor für Berechnungen innerhalb
des SFC
■
Weniger Engineering-/Validierungsaufwand:
– Bibliotheken mit Funktions- und Bildbausteinen,
Symbolen, Messstellentypen)
– Typ-Instanz-Konzept mit zentraler Änderungsmöglichkeit für alle Instanzen
– Zentrale Aktualisierung aller Bausteintypen eines
Multiprojekts
– Viele automatische Projektierungsschritte
(Auto-Engineering)
– Einfaches Duplizieren von Teilanlagen durch
Kopieren, Umbenennen und Übersetzen
■
Leistungsfähiges Versionsmanagement mit Versionsvergleich und Versionshistorie
■
Automatische Erzeugung der Diagnosebilder für die
Maintenance Station auf Basis der Projektdaten
Engineering System
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© Siemens AG 2016
COMOS
SIMATIC PCS 7
Objekt,
z. B. Motor
Funktionsplan
Software-Konfiguration
3-D-Modell
R&I
Stromlaufplan
Einpolige Darstellung
Hardware-Konfiguration
G_PCS7_XX_00375
Schrankaufbau
Konsistenter Austausch von Konfigurationen und Strukturen zwischen COMOS und SIMATIC PCS 7
COMOS –
Eine Datenbasis für alle
Die Brücke zwischen zwei Welten:
Integrated Engineering mit COMOS und SIMATIC PCS 7
Basis für das Integrated Engineering ist ein Datenmodell,
in dem alle Planungsdaten eines Projekts genau einmal
existieren. Zudem stehen alle Daten zu den Planungsgegenständen der Gewerke jederzeit unmittelbar und inhaltlich konsistent zur Verfügung, wie z. B. für die Anlagen-, Rohrleitungs-, EMSR- und Automatisierungsplanung. Dabei ist es
gleichgültig, ob die Bearbeiter der Fachgewerke räumlich eng
beieinandersitzen oder ein länderübergreifendes globales
Projektteam bilden: Die Datenbasis ist immer die gleiche –
ohne Ausnahme.
Integrated Engineering mit COMOS und SIMATIC PCS 7
schlägt die Brücke zwischen Anlagenplanung und Leittechnik
und damit zur Betriebsphase: Es ermöglicht ein ganzheitliches
Engineering über alle Planungsphasen einer Industrieanlage
mit reduzierten Schnittstellen. Auf Knopfdruck wird die
komplette Anlagenstruktur aus den Engineeringdaten im
Leitsystem generiert. Damit wird das Engineering der Automatisierung vereinfacht und der Zeitaufwand enorm reduziert. Umgekehrt werden Änderungen in der Automatisierung
während des Betriebs (z. B. der Austausch von Feldgeräten)
von SIMATIC PCS 7 zurückgespielt in COMOS. So wird die
Datenbasis im Engineeringtool sofort wieder aktualisiert und
damit auch die gesamte Dokumentation der Anlage.
Mit COMOS bietet Siemens der Prozessindustrie als einziger
Anbieter eine Softwarelösung für das ganzheitliche Management eines Anlagenprojekts und die Verwaltung der gesamten Anlagendokumentation – von der Planung über den
Betrieb und die Modernisierung bis hin zum Rückbau.
COMOS stellt sicher, dass Planer und Betreiber jederzeit auf
sämtliche projektrelevanten Daten zugreifen können, über
alle Unternehmensebenen und Projektphasen hinweg. Möglich wird dies durch die konsequente Objektorientierung.
20
Integrated Engineering schafft anlagenweit die Voraussetzungen für mehr Entscheidungssicherheit und effizientere
Prozesse – und trägt so zu einer nachhaltigen Verbesserung
der Wettbewerbsfähigkeit bei.
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Operator System
Sichere und komfortable Prozessführung
mit dem SIMATIC PCS 7 Operator System
Einplatzsystem (OS Single Station)
Bei einem Einplatzsystem ist die gesamte Bedien- und
Beobachtungsfunktionalität für ein Projekt (Anlage/Teilanlage) in einer Station konzentriert. Darauf aufbauend
ist eine flache Systemkonfiguration mit bis zu 8 OS Single
Stationen realisierbar. Dabei bilden zwei Stationen ein redundantes OS Single Station-Paar, das mit Referenz-Stationen
erweitert werden kann. Bei einer solchen Konfiguration
lässt sich die Projektierung durch Vervielfältigen eines Basisprojekts rationalisieren. Zur Langzeitarchivierung wird der
Process Historian eingesetzt.
OS Single
Station 1
OS Single
Station 2
.....
SIMATIC PCS 7 Operator Station
Die Architektur des Operator Systems ist sehr variabel und
lässt sich je nach Ausbaugrenze flexibel an unterschiedliche
Kundenanforderungen anpassen:
• Einplatzsysteme (OS Single Stations) mit bis zu
8 500 Prozessobjekten
• Flache Systemkonfigurationen auf Basis eines redundanten OS Single Station-Paars, mit Referenzstationen auf bis
zu 8 OS Single Stations erweiterbar
• Client/Server-Mehrplatzsysteme mit bis zu 18 OS Servern/
Serverpaaren für je 12 000 Prozessobjekte und bis zu
40 OS Clients
Operator Stationen
Anlagenbus
Process Historian
S7-400H
G_PCS7_XX_00343
Das Operator System des Prozessleitsystems SIMATIC PCS 7
ermöglicht die komfortable und sichere Führung des Prozesses durch das Bedienpersonal. Der Operator kann den Prozessablauf über verschiedene Sichten beobachten und bei Bedarf
steuernd eingreifen.
OS Single
Station 8
Beispiel für eine flache Systemarchitektur
An den Anlagenbus Industrial Ethernet lässt sich die
OS Single Station auf zwei Arten anschließen:
• Kommunikationsbaugruppe CP 1613 A2/CP 1623/CP 1628
für die Kommunikation mit max. 64 Automatisierungssystemen aller Art
• Einfache Ethernet-Netzwerkkarte 10/100/1000 Mbit/s und
Basic Communication Ethernet für die Kommunikation mit
max. 8 Automatisierungssystemen (Single Stationen)
Alle Operator Stationen basieren auf leistungsfähigen,
modernen SIMATIC PCS 7 Industrial Workstations, die für den
Einsatz als OS Single Station, OS Server oder OS Client optimiert sind. Sie können in rauen Industrieumgebungen betrieben werden und bieten zahlreiche standardisierte Schnittstellen für system-, kunden- oder branchenspezifische Optionen
und Erweiterungen.
Im Multi-Monitor-Betrieb mit bis zu 4 Prozessmonitoren hat
der Operator die Möglichkeit, mehrere Anlagenbereiche von
einem einzigen Bedienplatz aus zu führen.
Operator System
21
© Siemens AG 2016
OS 1
OS 2
OS 3
OS 4
Operator System, Mengengerüst
OS ...
Max. Anzahl OS Single Stations
8
Max. Anzahl OS Server/Serverpaare
18
Max. Anzahl Automatisierungssysteme je OS Server/Serverpaar
64
Max. Anzahl OS Clients im MultiClient-Betrieb1), je Mehrplatzsystem
40
Max. Anzahl Monitore pro Operator
Station bei Mehrkanalbetrieb
4
Max. Anzahl OS-Bereiche
64
Max. Anzahl Fenster pro Monitor
1 bis 16 (einstellbar)
Anzahl Kurven pro Kurvenfenster
10
Anwahlzeit OS Bereichsbild
(100 Prozesssymbole)
<2s
Terminalbus
Parallel Redundancy
Protocol (PRP)
S7-400H
G_PCS7_XX_00342
Anlagenbus
Systemarchitektur mit redundantem Terminal- und Anlagenbus
Max. Anzahl Prozessobjekte
Mehrplatzsystem in Client-Server-Architektur
Die OS Server verfügen zusätzlich über Client-Funktionen,
die den Zugriff auf die Daten (Archive, Meldungen, Tags,
Variablen) der anderen OS Server des Mehrplatzsystems ermöglichen. Für bereichsübergreifende Bilder sind Prozessbilder auf einem OS Server dadurch auch mit Variablen auf
anderen OS Servern verschaltbar.
22
Operator System
8 500 PO
■
je OS Server
12 000 PO
200 000
Anzahl Messstellen
Bei erhöhten Verfügbarkeitsanforderungen lassen sich die
OS Server auch redundant betreiben. Die OS Clients können
nicht nur auf die Daten eines OS Servers/Serverpaares zugreifen, sondern auch zeitgleich auf mehrere (Multi-ClientBetrieb). Dadurch ist es möglich, eine Anlage technologisch
zu gliedern und die Teilanlagen auf verschiedene OS Server/
Serverpaare zu verteilen.
SIMATIC PCS 7 unterstützt Mehrplatzsysteme mit bis zu
18 Servern oder 18 redundanten Serverpaaren. Im MultiClient-Betrieb können OS Clients parallel auf einige oder alle
18 Server/Serverpaare zugreifen (bis zu 40 OS Clients gleichzeitig auf alle).
je OS Single Station
Max. Anzahl projektierbarer
Meldungen je Server
Bei einem Mehrplatzsystem versorgen ein oder mehrere
OS Server bis zu 40 Bedienplätze (OS Clients) über einen
Terminalbus mit Daten (Projektdaten, Prozesswerte, Archive,
Alarme und Meldungen). Der Terminalbus kann das Übertragungsmedium mit dem Anlagenbus teilen oder als separater
Bus (Ethernet mit TCP/IP) ausgeführt werden.
Der Vorteil verteilter Systeme ist neben der Skalierbarkeit die
Entkopplung von Anlagenteilen und die daraus resultierende
höhere Verfügbarkeit.
■
■
je OS Single Station
ca. 5 100
■
je OS Server
ca. 7 000
■
je Mehrplatzsystem
ca. 126 000
Integriertes Hochleistungs-Archivsystem (Umlaufpuffer), basierend auf
Microsoft SQL-Server, für:
1)
■
Prozesswertarchivierung
(je OS Server/Single Station)
ca. 1 500/s
■
Meldungsarchivierung
(je OS Server/Single Station)
Dauerlast ca. 10/s
Meldeschwall ca. 3 000/4 s
wenn jeder OS Client Zugriff auf alle OS Server/Serverpaare hat
Performance
Das SIMATIC PCS 7 Operator System ist für die Bearbeitung
großer Datenmengen optimiert. Es besticht durch einfache,
intuitive Bedienung und hohe Performance – auch bei großen
Mengengerüsten. Viele Einzelmaßnahmen verringern die
Systemlast und verbessern die Bildanwahl- und Bildaktualisierungszeiten, z. B.:
• Kombination von Status- und Analogwerten mit Alarminformationen zu erweiterten Zustandsanzeigen
• Unterdrückung flatternder Meldungen und Triggerung der
erneuten Sendung per Quittierung
• Änderungsabhängige statt zyklische Datenübertragung
vom Automatisierungssystem
• Sperren/Freigeben von Meldungen für einzelne Messstellen oder alle Messstellen eines Bereichs
• Ausblenden von Meldungen abhängig vom Betriebszustand der Teilanlage
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OS-Software
Je nach Auslegung von Grafikcontroller und Prozessmonitor
und dementsprechender Projektierung sind die Prozessbilder
in Standard- und Breitbildformaten mit Auflösungen bis
2560 × 1600 darstellbar. Für die technologische Darstellung
der Anlage stehen eine Standardsicht und eine Serversicht mit
unterschiedlich gestalteten Bereichsübersichten zur Verfügung. Beide sind u. a. ausgestattet mit:
Beispiel für OS-Prozessführung, mit frei verschiebbaren Fenstern
• Meldezeile für die zuletzt eingegangene Meldung,
konfigurierbar für vorrangige Anzeige der Meldung mit
höchster Meldeklasse oder Priorität
• Datum, Uhrzeit und Name des Operators
• Bereichsübersicht; je nach Bildauflösung mit 36 bis
144 darstellbaren Bereichen
• Arbeitsbereich für Anlagenbilder und frei verschiebbare
Fenster für Bildbausteine, Kurven, Meldungen etc.
• Tastenbereich, kundenspezifisch konfigurierbar
Auf dieser Basis kann der Operator individuelle Bildkompositionen zusammenstellen, sichern und später erneut aufrufen.
Das globale Erscheinungsbild lässt sich über vordefinierte
oder anwenderspezifische Designs einstellen (Farbpalette,
Farben, Stile, optische Effekte etc.). Diese zentralen Designeinstellungen sind für jedes Bildobjekt lokal änderbar.
Darüber hinaus kann das Design maßgeblich durch eine
Vielzahl attraktiver Designelemente beeinflusst werden, die
im Engineering System für die OS-Projektierung angeboten
werden:
Innovative Prozessvisualisierung mit PCS 7 Advanced Process Graphics
Graphical User Interface (GUI)
Die vordefinierte Bedienoberfläche des Operator Systems
erfüllt alle für ein Leitsystem typischen Merkmale. Sie ist
klar strukturiert, ergonomisch, übersichtlich und multilingual.
Der Operator kann den Prozess sehr gut überblicken und
schnell zwischen verschiedenen Anlagensichten navigieren.
Dabei unterstützt ihn das System mit hierarchischen Bildstrukturen, die er nach seinen Wünschen konfigurieren kann. Diese
ermöglichen das direkte Anwählen unterlagerter Bereiche
bei der Prozessführung. Über ein Fenster des Picture Tree
Managers ist dabei stets die aktuelle Position innerhalb der
Hierarchie erkennbar.
Prozessbilder und Messstellen lassen sich aber auch direkt
mit Namen oder ausgehend von einer selektierten Meldung
per "Loop in Alarm" aufrufen. Mit einer Online-Sprachumschaltung kann der Operator im laufenden Betrieb
zwischen verschiedenen Sprachen wechseln.
• Objektpaletten mit Stilen, Controls, Standard- und
Smart-Objekten
• Globale Symbolbibliothek mit standardisierten Bildobjekten
• Symbole und Bildbausteine der PCS 7 Advanced Process
Library (APL)
Auf die APL abgestimmte Grafikobjekte der PCS 7 Advanced
Process Graphics (APG) ermöglichen die aufgabenspezifische
Optimierung der Prozessvisualisierung von Übersichtsbildern
(Level 1/2). Kompakte, vereinfachte Darstellungen lenken die
Aufmerksamkeit auf das Wesentliche. Der Operator kann die
aktuelle Anlagensituation dadurch sehr schnell erfassen,
Trends frühzeitig erkennen und gegebenenfalls sofort reagieren.
Messstellenbrowser
Mit dem SIMATIC PCS 7 Messstellenbrowser lassen sich
Statusinformationen von APL-basierten Messstellen anzeigen,
filtern und sortieren. Messstellen mit einem bestimmten Status kann der Operator damit schnell ermitteln und auswählen.
Die Bildbausteine der anhand des Status selektierten Messstellen sind per Loop in-Funktion direkt anwählbar.
Operator System
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Meldesicht der Operator Station
Kurvenfenster auf der Operator Station
TrendControls für Tabellen- und Kurvenanzeige
Mit TrendControls kann der Operator archivierte Werte von
Archivvariablen aus dem Prozesswertarchiv sowie OnlineWerte von Prozessvariablen aus dem Variablenhaushalt in
Relation zur Zeit (Tabellen-/Kurvenfenster) oder in Relation
zu einem anderen Wert (Funktionsfenster) darstellen.
Der Operator kann die bei der Anlagenprojektierung vordefinierten TrendControls während des Runtime-Betriebs individuell anpassen und diese Einstellungen global oder benutzerspezifisch speichern. Er ist während der Laufzeit in der Lage,
die Datenanbindung zu ändern, auf andere Daten zuzugreifen
und ausgelagerte Archiv-Datenbanken einzubinden.
In einem Linealfenster lassen sich Zusatzinformationen für
den im Kurven-/Tabellenfenster per Lineal selektierten Zeitpunkt bzw. Zeitbereich anzeigen, z. B. Statistikinformationen
wie Minimum, Maximum, Durchschnitt, Standardabweichung,
Integral.
AlarmControl zur Meldungsanzeige und -verarbeitung
Pro OS Single Station/OS Server können bis zu 200 000 Meldungen projektiert werden:
• Vordefinierte Systemmeldungen, ausgelöst durch ein
Systemereignis
• Einfach- oder Gruppenmeldungen, initiiert durch die
Änderung von Prozesszuständen
• Bedienmeldungen, veranlasst durch die manuelle Bedienung von Objekten
Das im Operator System integrierte Meldesystem erfasst diese
Prozessmeldungen und lokalen Ereignisse, speichert sie in
Meldearchiven und zeigt die Meldungen über das frei konfigurierbare AlarmControl (Meldefenster) wie folgt in Listen kategorisiert an: unquittierte Meldungen; quittierte Meldungen;
unquittierte, aber bereits wieder gegangene Meldungen;
Bedienmeldungen; Leittechnikmeldungen, Meldungschronik;
auszublendende Meldungen; ausgeblendete Meldungen.
Parallel zur Anzeige sind alle zur Laufzeit erfassten Meldungen
und deren Zustandsänderungen in Form eines Meldefolgeprotokolls chronologisch dokumentierbar.
APL Operator Trend Control
Für die flexible Online-Zusammenstellung von Kurvenanzeigen mit Werten APL-basierter Messstellen ist auch das
APL Operator Trend Control nutzbar. Der Operator kann die
Werte für die Kurvenanzeige einfach per Mausklick auswählen. Wertebereich und Einheit werden automatisch von der
Messstelle übernommen. Die Auswahl lässt sich durch Hinzufügen und Entfernen von Werten nachträglich anpassen.
Meldungen sind der Kurvenauswahl entsprechend abrufbar.
Flexible Einstellmöglichkeiten für die akustische Ausgabe
und per Signalvariablen definierbare Prioritäten unterstützen
die Signalisierung von Meldungen über eine Soundkarte
oder durch Ansteuerung externer Signalgeber via Signalbaugruppe.
Durch Filtern, Selektieren oder Sortieren der Anzeige nach
Inhalten einzelner Meldeblöcke, z. B. chronologisch nach
Meldepriorität oder Störort, kann der Operator das
AlarmControl während der Laufzeit individuell anpassen.
Dabei lassen sich auch Archiv-Datenbanken online einbinden.
Die Einstellungen sind global oder benutzerspezifisch
speicherbar.
Für die Rekonstruktion des Meldungsabbildes nach einem
Netzausfall lassen sich die letzten Meldungen aus dem Meldearchiv wieder in das Meldefenster laden.
24
Operator System
© Siemens AG 2016
Bei großen Mengengerüsten mit hohem Meldeaufkommen
können folgende Maßnahmen die Transparenz verbessern
und das Bedienpersonal spürbar entlasten:
• Situatives Ausblenden visueller und akustischer Meldungen, z. B. für den sicheren und störungsfreien Anlagenbetrieb unbedeutende Betriebsmeldungen (vollständige
Protokollierung und Archivierung):
- Dynamisch, nach vorprojektierten Vorgaben für bis zu
32 Betriebszustände (Smart Alarm Hiding)
- Manuell, für eine befristete Zeitdauer
• Priorisierung über bis zu 16 Meldeprioritäten als Zusatzattribut zu Melde-/Alarmklassen
• Bewusstes Sperren/Freigeben von Meldungen einzelner
Messstellen oder aller Messstellen eines Bildes/Bereichs,
z. B. bei Störungen an einem Sensor/Aktor oder während
der Inbetriebsetzung (Aufzeichnung im Bedienprotokoll)
Archivierung
In den OS Single Stations und OS Servern ist ein zur Laufzeit
konfigurierbares Hochleistungsarchivsystem integriert, über
das Prozesswerte und Meldungen/Ereignisse temporär in
Umlaufarchiven erfasst werden. Zeit- oder ereignisgesteuert
lassen sich Daten aus diesem Kurzzeitarchiv zur dauerhaften
Archivierung in den Process Historian auslagern.
Zentrale Benutzerverwaltung und Zugangskontrolle
Mit SIMATIC Logon kann der Administrator die Nutzer
in Gruppen einteilen und diesen unterschiedlich definierte
Zugriffsrechte (Rollen) zuordnen. Diese spezifischen Rechte
erhält der Operator dann bei der Anmeldung. Als Anmeldegerät ist neben der Tastatur z. B. ein optionaler Chipkartenleser einsetzbar.
Zur schnellen Ermittlung und Beseitigung der Störungsursache gelangt der Operator von der selektierten Meldung
direkt in das Prozessbild mit dem gestörten Objekt (Loop in
Alarm). Dort kann er über die farblich markierte Messstelle
auch den zugehörigen Bildbaustein (Kreisbild) aufrufen. Das
Fenster dieses Bildbausteins lässt sich verankern, so dass es
auch bei einem Bildwechsel sichtbar bleibt.
Sammelanzeigen signalisieren die anstehenden Meldungen
im Prozessbild visuell. Sie informieren auch darüber, ob
Meldungen gesperrt sind oder nicht.
Die zuletzt eingegangene Meldung wird am oberen Rand der
Standardsicht angezeigt. Über den Button "Erweiterte Meldezeile" lässt sich das AlarmControl mit allen eingegangenen
Meldungen als Fenster einblenden. Eine Liste aktuell anstehender Meldungen mit höchster Priorität 16 ist ebenfalls
direkt per Button aufrufbar.
Berichts- und Protokollsystem
Während das Berichtssystem dafür bestimmt ist, das bei der
Projektierung erstellte Projekt zu dokumentieren, dient das
Protokollsystem dazu, die während des Betriebs erfassten
Daten übersichtlich auszudrucken. Dafür stehen verschiedene
vordefinierte Protokolltypen zur Verfügung:
•
•
•
•
•
•
Meldefolgeprotokoll
Melde- und Archivprotokoll
Messwertprotokoll
Bedienprotokoll
Systemmeldeprotokoll
Anwenderprotokoll
Mithilfe eines Seitenlayout-Editors lassen sich Seitenlayouts
aber auch ganz neu erstellen oder vorgefertigte individuell
anpassen. Zu druckende Protokollobjekte werden dabei einfach aus der Objektpalette des Editors ausgewählt, positioniert und konfiguriert.
SFC Visualization
SFC Visualization
Die SFC Visualization des Operator Systems ermöglicht es,
die mit dem SFC-Editor projektierten Ablaufsteuerungen in
gleicher Form wie auf dem Engineering System darzustellen
und zu bedienen. Zusätzlicher Projektierungsaufwand ist
dafür nicht erforderlich. In einer Übersichtsdarstellung lassen
sich z. B. Schritt- und Transitionsdarstellungen öffnen und
Schrittkommentare oder dynamisch versorgte Weiterschaltbedingungen anzeigen.
Uhrzeitsynchronisation
In Kombination mit einem SICLOCK-Zeitgeber kann das Operator System innerhalb SIMATIC PCS 7 die systemweite Uhrzeitsynchronisation übernehmen. Dies bringt vor allem Vorteile bei Anlagen mit großer Ausdehnung, die über verschiedene Zeitzonen hinweg verteilt sind, z. B. Pipelines.
Operator System
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© Siemens AG 2016
Operator System auf einen Blick
■
■
26
Flexible, modulare Architektur mit skalierbaren
Hardware- und Softwarekomponenten für Ein- und
Mehrplatzsysteme
Client-Server-Mehrplatzsysteme, geeignet für große
Anlagen mit bis zu18 OS Servern/Serverpaaren und bis
zu 40 OS Clients
■
Leistungsfähige, stressfeste Operator Stationen auf
Basis robuster, industrietauglicher Standard-PC-Technik
■
OS Single Stationen und OS Server paarweise redundant konfigurierbar
■
Optimierte AS/OS-Kommunikation
■
Einspielen von Änderungen ohne Beeinträchtigung
des laufenden Betriebs
■
Online-Test von Änderungen durch selektives Laden
redundanter Server
■
Ergonomisches Graphical User Interface für komfortable Prozessführung und hohe Betriebssicherheit
■
Browser zum statusabhängigen Anzeigen, Filtern und
Sortieren APL-basierter Messstellen
Operator System
■
Vielseitige, praktische Controls für Alarme und Trends
■
Flexible Online-Konfiguration von Kurvenanzeigen mit
Werten APL-basierter Messstellen
■
Variables, kundenorientiertes Protokollsystem
■
Hocheffektives Alarmmanagement zur Entlastung des
Bedienpersonals
– Priorisierung mit bis zu 16 Meldeprioritäten als
Zusatzattribut zu Meldeklassen
– Visuelles und akustisches Ausblenden von Meldungen, die abhängig vom Betriebszustand nicht relevant sind (dynamisch oder manuell)
– Unterdrückung der Alarme eines Sensors/Aktors
während der Inbetriebsetzung oder bei Fehlfunktion
■
Hochleistungs-Archivsystem mit Umlaufarchiven und
integriertem Archiv-Backup, kombinierbar mit dem
Process Historian zur Langzeitarchivierung
■
Zentrale Benutzerverwaltung mit Zugangskontrolle
■
Systemweite Uhrzeitsynchronisation
© Siemens AG 2016
Bedienen und Beobachten
via Internet/Intranet
PCS 7 Web Clients
PCS 7 Web Server
LAN
LAN
INTERNET
Front
Firewall
Back
Firewall
Anlagenbus
G_PCS7_XX_00116
Terminalbus
PCS 7 Web Server zum Bedienen und Beobachten via Internet/Intranet
Prozessführung via PCS 7 Web Server
SIMATIC PCS 7-Anlagen können auch via Internet/Intranet
bedient und beobachtet werden. Dazu greift der Operator per
PCS 7 Web Client auf die vom PCS 7 Web Server bereitgestellten Projektdaten zu. Der PCS 7 Web Server nutzt die Mechanismen eines Multi-Clients für die Interaktion mit den unterlagerten OS Servern. Hierbei garantiert das integrierte OS-UserManagement für eine hohe Sicherheit.
Per PCS 7 Web Client lässt sich eine Anlage in gleicher Weise
bedienen und beobachten wie per PCS 7 OS Client. Neben den
OS-Standardfunktionen wird auch die SFC Visualization unterstützt. Der Operator verfügt über dieselben Rechte und die
Zugangskontrolle ist identisch. Die am PCS 7 Web Client vorgenommenen Bedienungen werden im OS-Bedienprotokoll
mitgeführt.
Alle Web-Publishing-Inhalte eines SIMATIC PCS 7 Projekts können in einem zentralen Konfigurationsdialog definiert und
verwaltet werden. Dieser bietet individuelle, projektspezifische Einstellmöglichkeiten für jeden PCS 7 Web Server. Die
erstellten Konfigurationen lassen sich sofort publizieren oder
zur späteren Verwendung abspeichern. Kurvendarstellungen
sind auch online konfigurierbar.
Load Balancing
Wenn es das Projekt erfordert, sehr viele Web-Bedienplätze
gleichzeitig zu betreiben, können auch mehrere PCS 7 Web
Server konfiguriert und miteinander vernetzt werden. Mit der
Funktion "Load Balancing" lässt sich die durch die PCS 7 Web
Clients verursachte Last gleichmäßig auf die projektierten
PCS 7 Web Server verteilen. Dies erhöht zugleich die Verfügbarkeit der PCS 7 Web Clients.
Bei Ausfall eines PCS 7 Web Servers werden die ihm zugeordneten PCS 7 Web Clients automatisch auf einen anderen
PCS 7 Web Server umgeleitet. Load Balancing ist auf bis
zu 32 miteinander vernetzte PCS 7 Web Server anwendbar.
Integration mobiler Endgeräte mit WinCC/WebUX
Basierend auf WinCC/WebUX können autorisierte Personen
mit beliebigen mobilen Endgeräten, z. B. Smartphones oder
Tablets, über Internet/Intranet online auf Informationen des
Prozessleitsystems SIMATIC PCS 7 zugreifen und ggf. Aktionen
ausführen. Das Betriebssystem des mobilen Endgeräts ist
dabei unerheblich. Voraussetzung ist lediglich, dass der frei
wählbare Browser die aktuellen Web-Standards SSL, HTML5
und SVG unterstützt.
Mögliche Anwendungen sind:
• Visualisierung relevanter Leistungskennzahlen (KPIs)
• Darstellung und Auswertung von Prozessinformationen
(Werte und Trends)
• Anzeige von Serviceinformationen und Meldungen sowie
deren Quittierung
Operator System
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© Siemens AG 2016
Prozessdatenarchivierung und Reporting
Process Historian und Information Server
Process Historian
Der Process Historian ist ein leistungsstarkes System zur Langzeitarchivierung, das sich perfekt in SIMATIC PCS 7 integriert.
Ohne zusätzlichen Engineeringaufwand lassen sich damit in
Echtzeit Prozessdaten, Tags, Alarme sowie Chargendaten des
Leitsystems zentral archivieren. Die Anzahl der archivierbaren
Single Stationen, Server oder Serverpaare unterliegt keiner
Beschränkung. Der Process Historian ist für alle Anlagengrößen geeignet
Die in der Datenbank des Process Historian verwalteten
Prozesswerte und Meldungen sind auf den OS Clients und
OS Single Stations anschaulich und übersichtlich visualisierbar. Die Datenselektion wird durch integrierte Filterfunktionen unterstützt. Meldungen und Prozesswerte können
in Tabellenform angezeigt werden, Prozesswerte darüber
hinaus auch grafisch. Tabellarische Prozesswerte lassen sich
im CSV-Format zur Weiterbearbeitung in andere WindowsApplikationen exportieren, z. B. Microsoft Excel.
Die vom Process Historian verwalteten Daten können
auf externen Speichermedien gesichert werden, z. B. auf
einem NAS (Network Attached Storage). Auch das Sichern
und Wiederherstellen der kompletten Datenbank wird unterstützt, sowohl manuell als auch automatisch.
Ansicht im Web-Browser
Add-ins für
Microsoft Word und Excel
Process Historian und
Information Server (IS)
Zugriffsmöglichkeiten auf den Datenbestand des Process Historian
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G_PCS7_XX_00298
IS Client
© Siemens AG 2016
Projekt A
Process Historian und Information Server benötigen keinen
Anschluss an den Anlagenbus. Sie lassen sich via Terminalbus
mit den OS- und Batch-Stationen der SIMATIC PCS 7-Anlage
verbinden.
Projekt B
OS Clients
Information Server
Der Produktwechsel von einem vorhandenen Central Archive
Server (CAS) zum Process Historian wird durch Conversion
Packs und einen Assistenten zur CAS-Datenbank-Migration
unterstützt.
Terminalbus
OS Single
Station
- OS Server
- Batch Server
Process Historian
Archivierungs- und Visualisierungsfunktionen
G_PCS7_XX_00297
Anlagenbus
Information Server
Die Visualisierung von Daten aus der Datenbank des Process
Historian wird durch ein additives Berichtssystem unterstützt,
den Information Server. Er stellt die archivierten Daten im
Web-Browser als Schicht-, Tages-, Wochen- oder Monatsprotokolle bereit. Auf Basis der Microsoft Reporting Services
ermöglicht der Information Server webbasierten Thin Clients
Zugang zu den historischen Daten. Weitere Zugriffsmöglichkeiten auf den Datenbestand des Process Historian bieten
Add-ins für Microsoft Word und Excel. Die Anzahl der Clients,
die Zugriff auf den Information Server haben, lässt sich mit
kumulierbaren Client-Access-Lizenzen regulieren.
Der Information Server ist in der Lage, auf eine oder parallel
auf mehrere Datenquellen (Sources) zuzugreifen. Dies können
außer Archivdaten des Process Historian auch Archivdaten aus
Operator Stationen sein. Somit ist er auch unabhängig vom
Process Historian für das Anlagen-Reporting einsetzbar.
Ist auf dem Process Historian der Process Historian OPC UA
Server installiert, können auch andere Applikationen als
OPC UA Client die im Process Historian archivierten Prozesswerte und Meldungen lesen.
Hardware und Konfiguration
Abhängig davon, welche Relevanz die Verfügbarkeit der Archivdaten für den Anlagenbetreiber hat, kann der Process Historian entweder als Single Server oder als redundantes Serverpaar
konfiguriert werden. Dem Zweck entsprechend ist für den
Process Historian die Server-Ausführung der leistungsfähigsten
SIMATIC PCS 7 Industrial Workstation oder der Premium Server
(Add-on-Produkt für SIMATIC PCS 7) zu empfehlen.
Der Information Server ist auf der Hardware des Process
Historian oder auf separater Hardware betreibbar. Für den
separaten Betrieb eignet sich eine beliebige SIMATIC PCS 7
Industrial Workstation der Ausführung OS Client.
• Echtzeit-Archivierung der Prozesswerte und Meldungen
von OS Single Stations und OS Servern
• Archivierung der Chargendaten von SIMATIC BATCH
• Konvertierung von Runtime-Segmenten in Archivsegmente
- Unterstützung von Active Directory und Arbeitsgruppen
- Projektspezifische Vergabe von Zugriffsberechtigungen
• Unterstützung mehrerer SIMATIC PCS 7-Projekte
• Skalierung von Performance und Mengengerüst in Relation
zur eingesetzten Basishardware
• Datenauslagerung auf externe Speichermedien, z. B. NAS
• Daten von externen Speichermedien einlesen
• Datenvisualisierung auf OS Clients/OS Single Stations:
- Parametrierung von Sichten (Views, Bildfenster und
Masken) inkl. Selektionskriterien für die Datenanzeige
- Tabellarische Visualisierung der Meldungen in Abhängigkeit von Filterfunktionen
- Tabellarische oder grafische Anzeige von Prozesswerten
abhängig von Filterfunktionen
- Chargenübersicht (mit Detailprotokoll einer Charge)
Berichtsfunktionen
• Satz gebräuchlicher Berichtsvorlagen für Prozesswerte,
Meldungen und Chargen
• Freie Erstellung beliebig vieler neuer Berichtsvorlagen
• Speicherung konfigurierter Berichtsvorlagen für schnellen
Zugriff
• Berichtsexport in gängige Dokumentenformate
• Abonnements für zyklische Berichtsgenerierung inkl.
E-Mail-Versand
• Erstellung und Speicherung rollenbasierter Dashboards
• Rollenverwaltung für Windows-Benutzer
- Unterstützung von Active Directory und Arbeitsgruppen
- Projektspezifische Vergabe von Zugriffsberechtigungen
• Einbinden von Berichten als Bilder in Word-Dokumente
• Erstellung und Speicherung von Excel-Berichtsvorlagen für
historische Prozesswerte und Meldungen
• Abonnements für Excel-Berichtsvorlagen
www.siemens.de/simatic-pcs7/processhistorian
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© Siemens AG 2016
Plant Device Management
Engineering intelligenter Feldgeräte mit SIMATIC PDM
Zentrale
Servicestation
SIMATIC PCS 7
Engineering Station
mit SIMATIC PDM
SIMATIC PCS 7
Maintenance Station
Client
Gerät auf
der Werkbank
Industrial Ethernet
S7-400
S7-400
PROFINET
ET 200M
SIMOCODE
PROFIBUS PA
IE/PB Link PN IO
HART-Protokoll
PROFIBUS DP
RS 232/RS 485
SIMOCODE
ET 200iSP
HARTMultiplexer
Anschlusspunkt für
lokale Servicestation
Feldgeräte
G_PCS7_XX_00386
FF H1
ET 200M
HART
PROFIBUS PA
Compact
FF Link
HART
PA Link
Anschlussmöglichkeiten von SIMATIC PDM
SIMATIC PDM (Process Device Manager) ist ein universelles,
herstellerneutrales Werkzeug für Projektierung, Parametrierung, Inbetriebsetzung, Diagnose und Service von intelligenten Feldgeräten (Sensoren und Aktoren) und Feldkomponenten (Remote I/Os, Multiplexer, Wartengeräte, Kompaktregler).
Es ermöglicht die Bearbeitung von mehr als 3 500 Geräten
von Siemens sowie über 200 Herstellern weltweit unter einer
homogenen Bedienoberfläche.
Durch anlagenweiten Zugriff auf die Feldgeräte mit sicherer
Server-Client-Kommunikation verkürzen sich die Warte- und
Wegezeiten des Servicepersonals deutlich:
Unter dem Aspekt der Geräteintegration ist SIMATIC PDM
der leistungsfähigste offene Gerätemanager am Weltmarkt.
Bisher noch nicht unterstützte Geräte sind durch den Import
ihrer Gerätebeschreibungen (Electronic Device Description,
EDD) in SIMATIC PDM integrierbar.
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Vorteile im operativen Betrieb
•
•
•
•
•
•
Einheitliche Darstellung und Bedienung der Geräte
Einheitliche Darstellung von Diagnoseinformationen
Indikatoren für vorbeugende Wartung und Instandhaltung
Erkennung von Änderungen in Projekt und Gerät
Erhöhung der Betriebssicherheit
Reduzierung von Invest-, Betriebs- und Instandhaltungskosten
• Weiterleitung von Geräteinformationen an übergeordnete
Maintenance Stationen
30
• Feldgeräteparametrierung an stationären und mobilen
Arbeitsplätzen mit Standardbrowser
• Anschluss von bis zu 30 Clients an einen SIMATIC PDM
Server ohne Installation zusätzlicher Software
• Single Point Station zur Bearbeitung eines einzelnen Feldgeräts
• Lokale Service- und Parametrierstation zur Bearbeitung
mehrerer Feldgeräte am Feldbussegment oder an der
Remote I/O-Station
• HART Service- und Parametrierstation zur Bearbeitung von
HART-Feldgeräten
• Zentrale Service- und Parametrierstation zur Bearbeitung
der Feldgeräte einer Produktionsanlage
• Parametriertool in der Engineering Station zur Bearbeitung
von Feldgeräten im Hardware-Konfigurator der Engineering Station oder über einen mobilen SIMATIC PDM Client
lokal am Feldgerät
• Parametrier- und Servicetool in der Maintenance Station
zur Feldgerätebearbeitung über die Bedienplätze der Maintenance Station oder über einen mobilen SIMATIC PDM
Client lokal am Feldgerät
© Siemens AG 2016
Geräteintegration
SIMATIC PDM unterstützt alle per Electronic Device Description (EDD) beschriebenen Geräte. Die nach EN 50391 und
IEC 61804 genormte EDD ist die international am meisten verbreitete standardisierte Technologie zur Geräteintegration.
Sie ist zugleich Richtlinie etablierter Organisationen wie:
• PROFIBUS & PROFINET International (PI)
• HART Communication Foundation (HCF)
• Fieldbus Foundation (FF)
In SIMATIC PDM sind die Geräte direkt über eine firmenspezifische EDD bzw. über die aktuellen Bibliotheken der HCF oder
der Fieldbus Foundation integriert. Zur besseren Transparenz
können sie in projektspezifischen Gerätebibliotheken verwaltet werden.
Das Gerätespektrum kann durch den Import der Gerätebeschreibung des Herstellers aktualisiert und erweitert werden.
Kernfunktionen
•
•
•
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•
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•
•
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Erstellung projektspezifischer Gerätebibliotheken
Einstellen und Ändern von Geräteparametern
Vergleichen, z. B. Projekt- und Gerätedaten
Plausibilitätsprüfung bei Eingaben
Geräteidentifikation und -prüfung
Gerätezustandsanzeige (Betriebsarten, Alarme, Zustände)
Simulation
Diagnose (Standard, Detail)
Verwalten, z. B. Netze und Computer
Export/Import (Parameterdaten, Protokolle, Dokumente)
Inbetriebsetzungsfunktionen, z. B. Messkreistests von
Gerätedaten
Lifecycle Management-Funktionen, z. B. für Gerätetausch
Globales und gerätespezifisches Änderungslogbuch für
Anwenderbedienungen (Audit Trail)
Gerätespezifische Kalibrierprotokolle
Grafische Darstellungen von Echohüllkurven, Trendanzeigen, Ventildiagnoseergebnissen etc.
Darstellung eingebundener Handbücher
Dokumenten-Manager zur Einbindung von MultimediaDateien
SIMATIC PDM, Parametersicht und Verlaufskurvenfenster
Kommunikation und Routing
SIMATIC PDM unterstützt mehrere Kommunikationsprotokolle und -komponenten zur Kommunikation mit Geräten,
die folgende Schnittstellen haben (weitere auf Anfrage):
•
•
•
•
•
•
PROFIBUS DP/PA-Interface
FOUNDATION Fieldbus (FF)-Interface
PROFINET-Interface
HART-Interface (Modem, Wireless)
Modbus-Interface
HART over PROFIBUS/PROFINET
Weitere Informationen über SIMATIC PDM:
www.siemens.de/simatic-pcs7/pdm
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© Siemens AG 2016
Plant Asset Management
mit der SIMATIC PCS 7 Maintenance Station
Automatisierung
Instandhaltung
Enterprise Resource
Planning
(ERP-Ebene)
Enterprise Asset
Management
System
Manufacturing
Execution Systems
(MES-Ebene)
Controls
(Prozess- und
Feldebene)
MES
Maintenance
Operations
Plant Asset
Management
Anlagenautomatisierung und Instandhaltung in der Prozesstechnik
Die SIMATIC PCS 7 Maintenance Station dient zur Verwaltung
der Vermögenswerte eines Unternehmens, die als Anlagegüter für die Produktion eingesetzt werden. Sie ist spezialisiert auf das "Plant Asset Management", d. h. das effiziente
Verwalten und Managen der Ausrüstungen technologischer
Anlagen, insbesondere der leittechnischen Einrichtungen, mit
dem Ziel der Werterhaltung und Wertsteigerung. Damit leistet
sie einen wertvollen Beitrag zur Minimierung der über den
kompletten Lebenszyklus einer Anlage kumulierenden
Gesamtkosten (Total Cost of Ownership).
Während der Anlagenführer über das Operator System alle
relevanten Informationen erhält, die er für den gezielten
Eingriff in den Prozess benötigt, kann das Instandhaltungsund Servicepersonal per Maintenance Station die Hardwarekomponenten der Automatisierungsanlage (Assets) kontrollieren sowie deren Diagnosemeldungen und Wartungsanforderungen bearbeiten. Dazu bietet die Maintenance Station
Zugriff auf:
• Komponenten des Prozessleitsystems: intelligente Feldgeräte und I/O-Baugruppen, Feldbus, Controller, Netzwerkkomponenten und Anlagenbus sowie Server und Clients
der Operator Systeme
• Mechanische Assets (Pumpen, Motoren, Zentrifugen,
Wärmetauscher etc.) oder Regelkreise, repräsentiert durch
Stellvertreterobjekte, in denen die Diagnoseregeln hinterlegt sind
32
Anlagenfahrer und Servicepersonal haben die Möglichkeit
permanent miteinander zu interagieren, z. B.:
•
•
•
•
Anforderung einer Servicemaßnahme
Freigabe für eine Servicemaßnahme
Asset in den Zustand "in Service" setzen
Information über abgeschlossene Servicemaßnahme
Alle Aktivitäten werden auf der Maintenance Station lückenlos dokumentiert, automatisch und ohne zusätzlichen Projektierungsaufwand
Typischer Instandhaltungskreislauf
• Zustand von Komponenten/Geräten überwachen:
- Erfassen von Diagnoseinformationen der Netzkomponenten und PC-Basisgeräte per OPC-Kopplung
- Intelligente Sensoren erkennen und melden drohende
Ausfälle weit vor dem eigentlichen Ausfall
• "Wartungsbedarf" in einer Sammelanzeige, in Symbolbildern der betroffenen Komponenten/Geräte und im
Meldeprotokoll signalisieren
• Komponente/Gerät mit Wartungsbedarf anwählen und
spezifische Daten abrufen, z. B. Messstellennummer,
Einbauort, Gerätetyp
• Geräte- und herstellerspezifische Detaildiagnoseinformationen abrufen, z. B.
- Fehlerbeschreibung
- Fehlerursache
- Trendaussage
- Handlungsanweisung
• Priorität des Wartungsbedarfs bewerten, kommentieren
und ggf. ändern
• Instandhaltungsmaßnahme per Instandhaltungsanforderung einleiten und Ablauf verfolgen; aktueller Status der
Instandhaltung wird symbolisch visualisiert
• Instandhaltungsmaßnahme abschließen; alle Statusanzeigen werden in Normalzustand versetzt
© Siemens AG 2016
Architektur
Die SIMATIC PCS 7 Maintenance Station (MS) ist konform zu
internationalen Standards, Spezifikationen und Empfehlungen. Sie orientiert sich an den von der NAMUR (Interessengemeinschaft Prozessleittechnik der chemischen und pharmazeutischen Industrie) definierten Anforderungen an
Systeme für anlagennahes Asset Management und Feldgeräte-Statusmeldungen. Sie nutzt für das Asset Management Hardware- und Softwarekomponenten von Engineering
System (ES) und Operator System (OS). Aufgrund der engen
Verflechtung sind ES-, OS- und Asset Management-Funktionen auch auf gemeinsamer Hardware ablauffähig. Eine solche
multifunktionale Station lässt sich nicht nur für das Asset
Management, sondern auch für das System-Engineering
oder zum Bedienen und Beobachten einsetzen.
Abhängig von der projektspezifischen SIMATIC PCS 7-Architektur ist die SIMATIC PCS 7 Maintenance Station auf Basis
einer SIMATIC PCS 7 BOX, einer SIMATIC PCS 7 Single Station
oder einer SIMATIC PCS 7 Client-Server-Kombination realisierbar. In Client-Server-Kombinationen können die MS Server
auch redundant ausgelegt werden.
Das eingebundene SIMATIC PDM liefert der SIMATIC PCS 7
Maintenance Station die Parameterdaten und die Diagnoseinformationen der per Electronic Device Description (EDD)
beschriebenen Geräte zur Darstellung und Weiterverarbeitung.
Die gemäß der Anlagenhierarchie strukturierten Diagnosebilder mit den Betriebszuständen der SIMATIC PCS 7-Komponenten sowie durch SIMATIC PDM ermittelte Diagnoseinformationen können auf reinen MS Clients und kombinierten MS/OS Clients angezeigt werden. Erweiterte OnlineDiagnosefunktionen stehen auf Stationen mit kombinierter
Funktionalität "MS Client" und "SIMATIC PCS 7 Engineering"
zur Verfügung.
Projektierung
Mit Systemunterstützung werden die für das Asset Management relevanten Daten aus dem bei der Standardprojektierung erstellten Hardware- und Softwareprojekt der Applikation abgeleitet und daraus die Diagnosebilder generiert.
Die Vorgehensweise ist einfach und erfordert keinen Zusatzaufwand für die Asset Management-Projektierung:
• Erstellen des Hardware- und Softwareprojekts der
Applikation
• Projektieren/Parametrieren spezifischer Maintenance
Station-Funktionen und -Verbindungen (optional)
• Systemunterstütztes Generieren der Diagnosebilder mit
allen im Projekt enthaltenen Komponenten, inkl. der Bildhierarchie gemäß Hardware-Struktur des Projekts
• Übersetzen der Projektierungsdaten und Laden in Operator
Station und Maintenance Station mit anschließender Testund Inbetriebsetzungsphase
Der Zugriff auf die Geräte/Komponenten wird über Funktionsrechte gesteuert, die der Rolle des Anwenders entsprechen.
Die Benutzerverwaltung und die Zugangskontrolle für die
SIMATIC PCS 7 Maintenance Station übernimmt das in
SIMATIC PCS 7 integrierte SIMATIC Logon.
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© Siemens AG 2016
Sammelanzeige für
unterlagerte
Struktur
Anwahl:
PC-Ebene
EthernetEbene
AS-Ebene
Allgemeine
Systemfunktionen
Anlagenübersicht mit Symbolbildern für Komponenten
Symbolbild
KomponentenBildbaustein
Übersicht für Komponenten an einem PROFIBUS-Strang mit Symbolbildern
Diagnose-Status
Anforderungs-Status
Instandhaltungs-Status
Aufruf:
Interne Applikation
Externe Applikation
Als Systemschnittstelle des Instandhalters liefert die SIMATIC
PCS 7 Maintenance Station dem Service durchgängige
Instandhaltungsfunktionen und -informationen.
Standard-Diagnosefunktionen
Ausgehend vom Übersichtsbild kann der Instandhalter in die
Diagnosebilder der unterlagerten Hardwareebenen navigieren, um sich dort über den Diagnosestatus einzelner Anlagenbereiche oder Komponenten zu informieren.
Wird im Übersichtsbild eine Störung signalisiert, gelangt er
per "Loop in Alarm" schnell zum Diagnose-Bildbaustein der
betroffenen Komponente. Die verfügbaren Informationen
sind entsprechend dem Verantwortungsbereich des Nutzers
gefiltert, z. B.:
• Vom System ermittelter Diagnosestatus
• Angaben zur Komponente wie Messstellenname,
Hersteller oder Seriennummer
• Diagnosemeldungen einer Komponente
• Detaillierte Diagnoseinformationen einer Komponente
• Freigabe für eine Instandhaltungsmaßnahme durch den
Operator des Prozesses
• Art und aktueller Stand der eingeleiteten Instandhaltungsmaßnahme
Informationen über mechanische Assets
Aus verschiedenen Messwerten und deren Abweichungen
von einem festgelegten Normalstatus kann ein als Stellvertreter für mechanische Assets ohne Eigendiagnose
(Pumpen, Motoren etc.) agierender Funktionsbaustein
unzulässige Betriebszustände ermitteln, die einen
Maintenance Alarm auslösen. Dieser Funktionsbaustein ist
auch für die Realisierung individueller Diagnosestrukturen,
projektspezifischer Diagnoseregeln und Condition Monitoring-Funktionen geeignet.
Ergänzend werden einzelne Asset Management-Bausteine
angeboten, mit denen der Instandhalter Anlagenkomponenten
wie Pumpen, Wärmetauscher oder Regelventile überwachen
kann.
Identifikation der Komponente
Identsicht der Komponente
Erweiterte Informationen für Assets nach IEC 61804-2
Für Assets, die nach IEC 61804-2 per Electronic Device
Description (EDD) beschrieben werden, sind zusätzlich weitere Informationen abrufbar. Diese Informationen werden
von SIMATIC PDM im Hintergrund automatisch aus den
Komponenten ausgelesen und bereitgestellt, z. B.:
• Gerätetyp-Informationen (elektronisches Typenschild)
• Detaildiagnose-Informationen
- Gerätespezifische Informationen des Herstellers
- Hinweise zur Fehlerdiagnose und -beseitigung
- Weiterführende Dokumentation
• Ergebnisse interner Condition Monitoring-Funktionen
• Statusinformationen (lokale Bedienung, lokale
Konfigurationsänderungen etc.)
• Änderungsinformationen (Audit Trail)
• Parameterinformationen
34
© Siemens AG 2016
Meldesystem, Bedienoberfläche, Bildhierarchie und Bedienerführung orientieren sich an der Bedien- und Beobachtungsphilosophie des Operator Systems. Die Diagnosedaten aller
Assets werden mit einheitlichen Bildbausteinen dargestellt,
deren Funktionen und Informationen durch die Komponenten bestimmt werden. Das Arbeiten mit der SIMATIC PCS 7
Maintenance Station ist somit einfach und intuitiv, eine aufwendige Einarbeitung entfällt.
Die hierarchische Strukturierung der Informationen und die
einheitliche Symbolik fördern die Übersicht, erleichtern die
Orientierung und ermöglichen dem Instandhalter ausgehend
von der Anlagenübersicht einen schnellen Zugriff auf Detailinformationen. Sammelanzeigen im Anlagenübersichtsbild
visualisieren den Diagnosestatus der unterlagerten Strukturen/Komponenten nach Art einer Ampel mit rot, gelb oder
grün.
Gut
Wartungsbedarf
(gering)
InstandhaltungsAuftrag unbek./
nicht angefordert
Simulation
Wartungsanforderung
(mittel)
Instandhaltungs-Auftrag
angefordert
Konfigurationsänderung erkannt
Wartungsalarm
(hoch)
Instandhaltungs-Auftrag
in Arbeit
G_PCS7_XX_00072
Visualisierung der Instandhaltungsinformationen
Auszug aus dem Symbolsatz des PCS 7 Asset Managements
Diagnosebilder stellen den Zustand der Komponenten und
der unterlagerten Geräte/Komponenten in standardisierten
Symbolbildern dar. Diese enthalten folgende Elemente:
•
•
•
•
Bitmap der Komponente
TAG-Bezeichnung der Komponente
Instandhaltungs-Statusanzeige
Sammelanzeige für Diagnosestatus der Komponenten
Durch Anklicken eines Elements im Symbolbild wird entweder
die unterlagerte Hierarchieebene oder ein KomponentenBildbaustein geöffnet. Der Komponenten-Bildbaustein bietet
verschiedene Sichten der betreffenden Komponente mit weiteren gerätespezifischen Informationen, z. B. eine Identifikations-, Meldungs- oder Instandhaltungssicht.
Filter für Diagnosezustände
Maintenance Station auf einen Blick
■
Systemschnittstelle für den Instandhalter
■
Instrument zur Minimierung der Total Cost of
Ownership
■
Diagnose und Instandhaltungsmanagement für die
Komponenten des Prozessleitsystems und mechanische
Assets wie Pumpen, Motoren oder Wärmetauscher
■
Anlagenweit einheitliche Darstellung des Diagnose- und
Instandhaltungszustandes
■
Erweiterte Diagnoseinformationen durch Integration
von SIMATIC PDM
■
Unterstützung der Upgrade-Planung durch
Identifikationsdaten-Übersicht mit Ausgabeständen
■
Funktionsbaustein für mechanische Assets, individuelle
Diagnosen und Condition Monitoring-Funktionen
■
Additive Bausteine für Anlagenkomponenten (Pumpen,
Wärmetauscher, Regelventile etc.)
■
Aufzeichnung von Konfigurations- und Parameteränderungen EDD-basierter Geräte im Änderungslogbuch
■
Generierung von Übersichten zu Diagnosezuständen
■
Einbindung von internen und externen Applikationen für
Spezialdiagnosen und weiterführende Informationen
■
Berücksichtigung internationaler Standards und Normen
Informationsmanagement
Unterstützt durch folgende Funktionen kann der Instandhalter klassifizierte Informationen schnell und einfach weiterleiten, auf projektspezifische Informationsdatenbanken
zugreifen oder Instandhaltungsmaßnahmen anfordern:
• Export der Identitätsdaten (elektronisches Typenschild)
und zugehörigen Diagnosestatus für ausgefilterte
Geräte/Komponenten (Gesamtexport)
• Export aller relevanten Informationen einer Komponente
zu definierten Zielen, z. B. Mailsystem, Drucker oder Pager
(Einzelexport)
• Aufruf von bis zu drei im Projekt definierten Applikationen
(Webseiten, Programme oder Datenbanken), z. B. Schichtbücher
www.siemens.de/simatic-pcs7/plant-asset-management
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Skalierbare Leistung für jede Anforderung
SIMATIC PCS 7 Automatisierungssysteme, Bauform S7-400
SIMATIC PCS 7 Automatisierungssysteme, Bauform Microbox
Für das Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7 stehen Automatisierungssysteme in den oben gezeigten Bauformen zur Verfügung. Damit ist die Automatisierungsleistung über einen
weiten Bereich feinstufig skalierbar.
Abhängig von der Skalierung der Leistung und der perspektivischen Ausrichtung lassen sie sich klassenübergreifend
differenzieren in:
Modulare Automatisierungssysteme SIMATIC S7-400 mit
Hardware-Controller
Je nach Aufgabenstellung werden ausgewählte Komponenten der SIMATIC S7-400 unter Berücksichtigung des Preis-/
Leistungsverhältnisses zu Bundles kombiniert. Diese Automatisierungssysteme sind sehr robust und zeichnen sich
durch eine hohe Verarbeitungs- und Kommunikationsleistung
aus. Weitere herausragende Merkmale sind:
•
•
•
•
•
•
•
Modulare, lüfterfreie Aufbautechnik
Extrem robust und ausbaufähig
Einfache und redundante Ausführungen
Umfangreiche Kommunikationsmöglichkeiten
Integrierte Systemfunktionen
Integrierbare Sicherheitsfunktionen (Safety Integrated)
Leichte Anbindung zentraler oder dezentraler
I/O-Peripherie
• PROFINET IO-Unterstützung
Entsprechend ihrer Funktionalität sind sie klassifizierbar in:
• Standard-Automatisierungssysteme
• Hochverfügbare Automatisierungssysteme
• Sicherheitsgerichtete Automatisierungssysteme
• Automatisierungssystem AS 410
Skalierung eines universell einsetzbaren CPU-Typs über die
Anzahl der Prozessobjekte
• Komplementäre SIMATIC S7-400-Systeme
Hardware-Skalierung mit leistungsmäßig gestaffelten
CPU-Typen
Das robuste AS 410 ist das moderne, zukunftsorientierte
Allroundsystem für die Prozessindustrie. Aufgrund seiner
Vielseitigkeit kann es in allen Domänen eingesetzt werden –
als Standardsystem AS 410S, als hochverfügbares AS 410H
oder als sicherheitsgerichtetes AS 410F/FH. Innovative Funktionen werden zunehmend exklusiv mit diesem Automatisierungssystem kombiniert, z. B. die Möglichkeit der
Bausteintypänderung im laufenden Betrieb (TCiR).
Bei allen Automatisierungssystemen der Baureihe S7-400 ist
der PROFIBUS DP-Feldbusanschluss bereits standardmäßig in
der CPU integriert.
Je nach CPU-Typ sind mithilfe additiver Schnittstellenmodule
IF 964-DP bis zu zwei weitere PROFIBUS DP-Schnittstellen
nutzbar. Bei Bedarf können an einer CPU zusätzlich bis zu
10 PROFIBUS- Kommunikationsbaugruppen betrieben werden.
Der PROFINET IO-Anschluss ist typabhängig via CPU-Schnittstelle oder über Kommunikationsbaugruppe CP 443-1 möglich.
36
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Standard-Automatisierungssysteme
Sicherheitsgerichtete Automatisierungssysteme
Die modularen Standard-Automatisierungssysteme der
Baureihe S7-400 sind universell einsetzbar. Sie sind immer
dann erste Wahl, wenn hohe Verfügbarkeit oder sicherheitstechnische Funktionen zweitrangig sind.
Für kritische Anwendungen, bei denen ein Störfall zur Gefährdung von Menschenleben, zu Schäden an der Anlage oder zu
Umweltschäden führen kann, werden sicherheitsgerichtete
Automatisierungssysteme eingesetzt. Diese F/FH-Systeme
erkennen im Zusammenwirken mit den sicherheitsgerichteten F-Baugruppen der dezentralen Peripheriesysteme ET 200
oder direkt via Feldbus angebundenen sicheren Transmittern
sowohl Fehler im Prozess als auch eigene, interne Fehler.
Sie überführen die Anlage im Fehlerfall automatisch in einen
sicheren Zustand.
Hochverfügbare Automatisierungssysteme
Das Ziel für den Einsatz hochverfügbarer Automatisierungssysteme ist die Verminderung des Risikos von Produktionsausfällen. Die höheren Investitionskosten sind im Vergleich
zu den Kosten, die Produktionsausfälle verursachen können,
oftmals vernachlässigbar. Je höher die Kosten eines Produktionsstillstandes sind, desto eher lohnt sich der Einsatz eines
hochverfügbaren Systems.
Die zwei redundanten, galvanisch voneinander getrennten
Teilsysteme der Redundancy Station können auf einem kompakten Baugruppenträger mit geteiltem Rückwandbus oder
zwei separaten Baugruppenträgern montiert werden. Der
Aufbau auf zwei Baugruppenträgern ermöglicht die räumliche
Trennung der redundanten Teilsysteme über Entfernungen
bis 10 km, z. B. abgeschottet durch eine feuerfeste Wand.
Durch die galvanische Trennung bleibt das System dabei
unempfindlich gegen EMV-Störungen.
Hochverfügbare SIMATIC PCS 7-Automatisierungssysteme
sind in einer Anlagenkonfiguration allein oder zusammen
mit Standard- und sicherheitsgerichteten Automatisierungssystemen betreibbar.
Die sicherheitsgerichteten Automatisierungssysteme sind
vom TÜV zertifiziert und erfüllen Sicherheitsanforderungen
bis SIL 3 gemäß IEC 61508. Sie basieren auf der Hardware
der hochverfügbaren Automatisierungssysteme, die mit
S7 F Systems um Sicherheitsfunktionen erweitert wird.
Analog zu den Basissystemen sind sie in zwei Aufbauvarianten
verfügbar:
• Single Stationen mit einer CPU, sicherheitsgerichtet
• Redundancy Stationen mit zwei redundanten CPUs, sicherheitsgerichtet und fehlertolerant
Die Redundanz der FH-Systeme dient allein der Erhöhung der
Verfügbarkeit. Sie ist für die Bearbeitung der Sicherheitsfunktionen und die damit verbundene Fehlererkennung nicht relevant.
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Die Sicherheitsfunktionen werden durch redundante,
diversitäre Befehlsverarbeitung zweimal in verschiedenen
Prozessorteilen einer CPU abgearbeitet. Mögliche Fehler
erkennt das System beim anschließenden Vergleich der
Ergebnisse.
Auf verschiedenen F/FH-Systemen einer Anlage ablaufende
Sicherheitsprogramme sind auch in der Lage, über den
Anlagenbus Industrial Ethernet sicherheitsgerichtet miteinander zu kommunizieren.
Flexibel skalierbare Verfügbarkeit
Ein besonderes Merkmal der modularen S7-400-Systeme ist
die flexibel skalierbare Verfügbarkeit verschiedener Module.
Sicherheitsgerichtetes AS 410FH am PROFINET IO
In den multitasking-fähigen Systemen können mehrere
Programme zeitgleich in einer CPU ablaufen, Basic Process
Control System (BPCS)-Applikationen ebenso wie sicherheitsgerichtete. Die Programme sind dabei rückwirkungsfrei, d. h.
Fehler in BPCS-Applikationen haben keine Auswirkung auf
sicherheitsgerichtete Applikationen und umgekehrt. Auch
spezielle Tasks mit sehr kurzen Reaktionszeiten lassen sich
realisieren.
Bei der parallelen Bearbeitung von BPCS- und Sicherheitsfunktionen in einer CPU wird eine gegenseitige Beeinflussung
dadurch verhindert, dass BPCS-Programme und sicherheitsgerichtete Programme strikt voneinander getrennt bleiben
und der Datenaustausch über spezielle Konvertierungsbausteine erfolgt.
Im Kontext der Anlagenplanung ist es schon bei einer
Single Station möglich, die Verfügbarkeit durch redundante
Konfiguration der Stromversorgung oder der Industrial
Ethernet-Kommunikationsbaugruppe punktuell zu erhöhen
und diese Maßnahmen miteinander zu kombinieren.
Die Redundancy Station markiert mit ihren zwei redundanten
CPUs bereits einen höheren Verfügbarkeitslevel. Sie arbeitet
nach dem 1-von-2-Prinzip, wobei im Fehlerfall vom aktiven
Teilsystem auf das Reservesystem umgeschaltet wird. Davon
ausgehend lassen sich wie bei der Single Station die Stromversorgung oder die Industrial Ethernet-Kommunikationsbaugruppe für jedes Teilsystem verdoppeln und diese Maßnahmen miteinander kombinieren.
Schnittstellen
AS-Typ
CPU
PN/IE
(2 Ports)
MPI/DP
DP
DP-Modul
optional steckbar
Standardsysteme
AS 410S
CPU 410-5H Process Automation
2
–
1
–
AS 414-3
CPU 414-3
–
1
1
1
AS 414-3IE
CPU 414-3 PN/DP
1
1
–
1
AS 416-2
CPU 416-2
–
1
1
–
AS 416-3
CPU 416-3
–
1
1
1
AS 416-3IE
CPU 416-3 PN/DP
1
1
–
1
AS 417-4
CPU 417-4
–
1
1
2
Hochverfügbare und sicherheitsgerichtete Systeme
AS 410H/F/FH
CPU 410-5H Process Automation (1 × oder 2 ×)
2
–
1
–
AS 412H/F/FH
CPU 412-5H (1 × oder 2 ×)
1
1
1
–
AS 414H/F/FH
CPU 414-5H (1 × oder 2 ×)
1
1
1
–
AS 416H/F/FH
CPU 416-5H (1 × oder 2 ×)
1
1
1
–
AS 417H/F/FH
CPU 417-5H (1 × oder 2 ×)
1
1
1
–
Übersicht der Automatisierungssystem-Typen
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Automatisierungssystem AS 410
Das AS 410 ist ein Automatisierungssystem der Baureihe
SIMATIC S7-400, das ausschließlich für den Einsatz im Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7 bestimmt ist. Mit seiner innovativen "CPU 410-5H Process Automation" und dafür optimierter
Firmware ist das AS 410 in der Lage, den gesamten Leistungsbereich der komplementären S7-400-Systeme abzudecken
(vom AS 412H über AS 414-3 und AS 416 bis zum AS 417H).
Die dadurch erreichte Typenreduzierung vereinfacht nicht nur
die Ersatzteilversorgung, sondern wirkt sich über den gesamten Lebenszyklus des Prozessleitsystems vorteilhaft aus.
Die Leistungsabstufung erfolgt über die Prozessobjekte (PO)
unterschiedlich dimensionierter System Expansion Cards.
Wird das beim Kauf durch die System Expansion Card definierte Leistungslimit während Projektierung, Inbetriebsetzung
oder Betrieb erreicht, ist mit passender Anzahl CPU 410
Expansion Packs PO 100/PO 500 eine nachträgliche Leistungserhöhung möglich. Ein Austausch der Hardware ist dabei
nicht notwendig.
Die CPU 410-5H Process Automation unterscheidet sich bereits optisch von allen anderen aktuellen CPUs der Baureihe
S7-400. Sie ist mit einer PROFIBUS DP- und zwei PROFINET IOSchnittstellen mit 2-Port-Switch ausgestattet. Zwei integrierte
Steckplätze ermöglichen die Synchronisation zweier redundanter Teilsysteme über Sync-Module und Sync-Leitungen.
Da 48 MByte Ladespeicher und je 16 MByte Arbeitsspeicher
für Programm und Daten integriert sind, werden keine
Memory Cards benötigt. Ein versenkter Reset-Taster ersetzt
den sonst üblichen RUN/STOP-Schalter.
Die CPU 410-5H Process Automation unterstützt sowohl NTPals auch S7-Uhrzeitsynchronisation. Ihre Zeitstempelung
arbeitet hochpräzise.
In SIMATIC PCS 7 AS 410-Bundles sind neben der CPU auch
Aluminium-Baugruppenträger, Kommunikationsbaugruppen
und ausgewählte Stromversorgungsbaugruppen mit einer
zusätzlichen Lackbeschichtung versehen (Conformal
Coating). Für höhere Betriebstemperaturen bis 70 °C ausgelegte Bundles AS 410 XTR (Extended Temperature Range)
erweitern den Anwendungsbereich.
Automatisierungssystem
mit APL
AS
412H
AS
414-3
AS
414-3IE
AS
414H
AS
416-2
AS
416-3
AS
416-3IE
AS
416H
AS
417-4
AS
417H
AS
RTX
|<------------------------------------------------------------- AS 410 ------------------------------------------------------------->|
Analogwert-Messungen
10
150
150
100
300
500
500
400
800
600
300
Digitalwert-Messungen
20
300
300
250
600
1 000
1 000
800
1 400
1 000
600
PID-Regelungen
5
50
50
50
100
200
200
150
250
200
200
Motoren
7
75
75
75
150
250
250
200
450
400
150
Ventile
7
75
75
75
150
250
250
200
450
400
250
SFC
0
15
15
15
60
100
100
100
200
200
100
Schritte
0
150
150
150
700
1 000
1 000
1 000
2 000
2 000
800
Dosierungen
0
5
5
3
20
25
25
25
50
50
50
Digitaleingänge DI
30
450
450
300
900
1 500
1 500
1 200
2 200
1 800
1 200
Digitalausgänge DO
10
150
150
110
300
500
500
400
750
650
400
Analogeingänge AI
15
225
225
150
450
750
750
600
1 100
900
600
Analogausgänge AO
5
75
75
50
150
250
250
200
350
350
200
Prozessobjekte (PO)
30
450
450
350
900
1 500
1 500
1 200
2 200
2 000
1 200
Typische Mischmengengerüste für SIMATIC PCS 7-Automatisierungssysteme, basierend auf der SIMATIC PCS 7 Advanced Process Library (APL)
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Embedded Automatisierungssystem
SIMATIC PCS 7 AS RTX mit Software-Controller
Das auf dem SIMATIC IPC 427D (Microbox) basierende
SIMATIC PCS 7 AS RTX ist ein kompaktes und robustes Automatisierungssystem, ausgelegt für den unteren und mittleren
Leistungsbereich. Es ist für einen wartungsfreien 24-StundenDauerbetrieb bei Umgebungstemperaturen zwischen 0 und
50 °C geeignet. Da es ohne Lüfter und rotierende Speichermedien arbeitet, ist es auch relativ unempfindlich gegen
Vibrations- und Schockbelastungen.
Aufgrund seiner ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften, seiner geringen Abmessungen und der vielfältigen Montagemöglichkeiten (Hutschienen-, Wand- oder Buchmontage
in horizontaler oder vertikaler Ausrichtung) ist es besonders
prädestiniert für den Einsatz im anlagennahen Bereich, z. B. in
Package Units oder in der Laborautomatisierung.
Abhängig von der bevorzugten Feldkommunikation kann der
Kunde zwischen den Produktvarianten SIMATIC PCS 7 AS RTX
PROFIBUS oder SIMATIC PCS 7 AS RTX PROFINET wählen.
Über die im SIMATIC PCS 7 AS RTX PROFIBUS integrierte,
CP 5622-kompatible PROFIBUS DP-Schnittstelle lassen sich
Remote I/O-Stationen ET 200M, ET 200iSP, ET 200S und
ET 200pro mit einem umfangreichen Spektrum kostengünstiger Signal- und Funktionsbaugruppen sowie intelligente Feld-/Prozessgeräte am PROFIBUS PA anbinden.
Sensoren/Aktoren an dezentralen Remote I/O-Stationen
ET 200SP oder ET 200M können via PROFINET IO an das
SIMATIC PCS 7 AS RTX PROFINET angeschlossen werden. Dieses verfügt dazu über eine PROFINET-Schnittstelle mit 3 Ports.
Für den Anschluss an den SIMATIC PCS 7-Anlagenbus
stellt das SIMATIC PCS 7 AS RTX PROFINET eine, das
SIMATIC PCS 7 AS RTX PROFIBUS zwei Ethernet-Schnittstellen
10/100/1000 Mbit/s (RJ45) zur Verfügung.
40
Automatisierungssysteme auf einen Blick
Modulare Systeme der Baureihe SIMATIC S7-400
■
Individuell konfigurierbare AS-Bundles, lieferbar als:
– Einzelkomponenten, stationsweise gebündelt
– Vormontierte und getestete Stationen
■
Flexibel skalierbare Verfügbarkeit:
– Standardsysteme als Single Station,
optional mit redundanter Stromversorgung
– Hochverfügbare sowie sicherheitsgerichtete
Systeme als Single/Redundancy Station;
optional redundante Stromversorgung oder/und
Industrial Ethernet-Anschaltung
■
Redundancy Station mit zwei galvanisch getrennten
Teilsystemen
– 1 oder 2 Baugruppenträger (Distanzen bis 10 km)
– Synchrone Bearbeitung identischer Anwenderprogramme
– Stoßfreie Umschaltung
■
Konfigurationsänderungen im laufenden Betrieb
Embedded System SIMATIC PCS 7 AS RTX
■
Kompaktes und robustes Microbox-System für den
anlagennahen Einsatz, ideal für Package Units
■
Vibrations- und schockfeste Konstruktion ohne Lüfter
und rotierende Speichermedien
■
Wartungsfreier Dauerbetrieb 24/7 rund um die Uhr bei
Umgebungstemperaturen bis 50 °C
■
Produktvarianten zum Anschluss der Prozessperipherie
via PROFIBUS DP/PA oder PROFINET IO
Das Windows-Betriebssystem, die Controller-Software
WinAC RTX und die Diagnosesoftware SIMATIC IPC
DiagMonitor sind auf der integrierten Solid State Disk vorinstalliert. Die Projektierung erfolgt über das SIMATIC PCS 7
Engineering System. Die mitgelieferte AS-Runtime-Lizenz für
100 PO kann auf bis zu 2 000 PO erweitert werden.
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Kompaktsysteme
SIMATIC PCS 7 BOX – Komplettes Leitsystem im kompakten Design
Die Differenzierung des Produktspektrums erfolgt primär über
die Automatisierungsfunktionalität, d. h. über den ControllerTyp und die Art der Kommunikation im Feldbereich:
• SIMATIC PCS 7 BOX RTX
mit integriertem Software-Controller WinAC RTX, wahlweise mit PROFIBUS- oder PROFINET-Schnittstelle
• SIMATIC PCS 7 BOX
in Kombination mit einem separaten, externen Controller:
- Microbox-Automatisierungssystem als SIMATIC PCS 7 AS
RTX PROFIBUS oder SIMATIC PCS 7 AS RTX PROFINET
- Modulares Automatisierungssystem der Baureihe
S7-400, inkl. PROFIBUS- und PROFINET-Schnittstelle,
als Single oder Redundancy Station
Kompaktsystem SIMATIC PCS 7 BOX RTX
SIMATIC PCS 7 BOX bereichern das SIMATIC PCS 7-Produktspektrum durch preisgünstige, robuste und Platz sparende
Industrie PC-Systeme mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten,
z. B. als:
• Client in einem Operator System oder in SIMATIC BATCH
• Kompaktes Prozessleitsystem mit Systemfunktionalität für
Engineering (ES), Automatisierung (AS), Bedienung und
Beobachtung (OS)
• Runtime System mit Systemfunktionalität wie zuvor,
jedoch ohne Engineering
Die als Kompaktsysteme kategorisierten SIMATIC PCS 7 BOX
sind auf die beiden zuletzt genannten Einsatzfälle fokussiert.
Mit der auf 2 000 Prozessobjekte (PO) limitierten OS Runtime
Software SIMATIC PCS 7, ausgezeichneten physikalischen
Eigenschaften und geringen Abmessungen sind sie prädestiniert für die anlagennahe Automatisierung von:
• Kleinen Applikationen/Teilanlagen in der Produktion
• Package Units (in sich abgeschlossene Teilprozesse)
• Labors oder Instituten
Auch als Schulungs- und Trainingssysteme für das Betriebsund Servicepersonal sind sie hervorragend geeignet.
Die Verwendung von SIMATIC PCS 7-Standardkomponenten
garantiert Skalierbarkeit und uneingeschränkte Erweiterbarkeit – ohne Kompatibilitätsbruch. Bei steigenden Anforderungen, z. B. wenn eine Testanlage später im größeren Maßstab
produktiv betrieben werden soll, ist eine Erweiterung mit
SIMATIC PCS 7-Systemkomponenten ebenso problemlos
möglich wie die Integration in die Produktionsanlage.
Die Auswahl ist abhängig vom Preis-/Leistungsverhältnis
sowie von der unterstützten Hardware- und Softwarefunktionalität.
Je nachdem, ob das Engineering in einem zentralen
Engineering System konzentriert ist oder in das Kompaktsystem integriert wird, sind die beiden Grundtypen weiter
differenzierbar:
• SIMATIC PCS 7 BOX RTX
- ES/OS System mit Funktionalität ES + OS + AS
- OS Runtime System mit Funktionalität OS + AS
• SIMATIC PCS 7 BOX
- ES/OS System mit Funktionalität ES + OS
- OS Runtime System mit Funktionalität OS
Durch Ausbau mit Prozessperipherie lässt sich ein vollständiges Prozessleitsystem für kleine Applikationen realisieren.
Je nach Typ des Automatisierungssystems ist die dezentrale
Prozessperipherie via PROFIBUS, FOUNDATION Fieldbus H1
oder PROFINET IO anschließbar. Abhängig von der Art der
Feldkommunikation werden Remote I/O-Stationen ET 200M,
ET 200SP, ET 200iSP, ET 200S oder ET 200pro mit einem
umfangreichen Spektrum kostengünstiger Signal- und Funktionsbaugruppen, aber auch direkt via Feldbus angebundene
Feld-/Prozessgeräte unterstützt.
Mit der integrierten Diagnosesoftware SIMATIC IPC
DiagMonitor lassen sich die Kompaktsysteme in das PCS 7
Asset Management einbeziehen. Als ES/OS System, ausgestattet mit zusätzlichen Softwarelizenzen für SIMATIC PDM und
SIMATIC PCS 7 Maintenance Station, ist ein Kompaktsystem
auch als Maintenance Station betreibbar.
SIMATIC PCS 7 BOX mit externem Controller sind zudem für
SIMATIC BATCH (bis 10 Units) oder als Web-Server für bis zu
zwei Web-Clients geeignet.
Kompaktsysteme
41
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Unterstützte Funktionen und Limits
Systemkonfiguration
PCS 7 BOX RTX
SIMATIC PCS 7 BOX
WinAC RTX
Controller
integriert
PCS 7 AS RTX
PROFIBUS/ PROFINET
als separater Controller
Modulares AS 41x
(AS Single Station)
Modulares AS 41xH oder
AS 41xF (AS Single Station
oder AS Redundancy Station)
AS/OS Engineering
n
n
n
n
OS Runtime Single Station
bis 2 000 OS Runtime PO
n
n
n
n
PCS 7 APL
n
n
n
n
SIMATIC PDM PCS 7
n
n
n
n
SIMATIC PCS 7 Maintenance Station
n
n
n
n
SIMATIC BATCH bis 10 Units
n
n
n
Web-Server, für bis zu 2 Web-Clients
n
n
n
OS Single Station Redundancy
n
n
n
Software
S7 F Systems
n
SIMATIC Safety Matrix
n
Hardware
Controller (AS) unabhängig vom
BOX PC-System
n
n
n
n
n
n
n
n1)
n1)2)
n
n
n
n (PCS 7 AS RTX PROFIBUS)
n
n
n
n
n
n
Configuration in Run (CiR)
n
n
Hochgenaue Zeitstempelung
n
n
AS-AS-Kommunikation
Routing
PROFIBUS DP/PA
FOUNDATION Fieldbus (FF)
PROFINET IO
n
n (PCS 7 AS RTX PROFINET)
S7 Block Privacy
Bausteintypänderung in Run (TCiR)
Remanente AS-Daten
Max. AS-Mengengerüst3)
nur mit USV
nur mit USV
WinAC RTX 2010
bis 1 200 AS Runtime PO
WinAC RTX 2010
n
n
n (AS 410)
n (AS 410)
Abhängig vom Typ
des AS 41x, bis
2 000 AS Runtime PO
Abhängig vom Typ des
AS 41xH oder AS 41xF,
1)
Die PROFIBUS Routing-Funktionalität des WinAC RTX 2010 ist nur mit dem Onboard-CP des SIMATIC PCS 7 BOX RTX und des PCS 7 AS RTX nutzbar.
Die PROFINET Routing-Funktionalität des WinAC RTX 2010 ist nur mit dem Onboard-CP des PCS 7 AS RTX nutzbar
3)
Typische Mischmengengerüste, basierend auf der SIMATIC PCS 7 Advanced Process Library (APL)
2)
Designvarianten
Standardmäßig werden die Kompaktsysteme über separate
Bediengeräte (Maus, Tastatur, Prozessmonitor) bedient und
beobachtet.
Alternativ dazu ermöglicht eine Designvariante mit
Panel Front (Bild rechts) auch das Bedienen und
Beobachten über ein 22" TFT Panel mit Touchscreen,
Auflösung 1920 × 1080 Bildpunkte.
SIMATIC PCS 7 BOX mit Panel Front, Seiten- und Frontansicht
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Kompaktsysteme
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Kommunikation
Schnelle und sichere Kommunikation
mit Industrial Ethernet für Anlagen- und Terminalbus
SIMATIC NET
Mit den auf weltweit etablierten Standards basierenden Netzkomponenten von SIMATIC NET verfügt SIMATIC PCS 7 über
ein leistungsfähiges und robustes Produktspektrum zur Realisierung durchgängiger Kommunikationsnetze für den zuverlässigen Datenaustausch zwischen den Systemkomponenten
in verschiedenen Ebenen einer Anlage.
OS Clients
Remote
Client
SCALANCE
XM-400
Terminalbus
(optisch/elektrisch)
Engineering
Station
SCALANCE X-300
IWLAN
Access Point
redundante OS Server
•
•
•
•
SCALANCE XM-400
SCALANCE
X-200/X-200 IRT
SCALANCE
X-300
Die speziell für den industriellen Einsatz entwickelten
SIMATIC NET-Produkte sind für Anlagen in allen Branchen
optimal geeignet. Sie sind aufeinander abgestimmt und genügen höchsten Anforderungen, insbesondere in Bereichen, in
denen sie extremen Einflüssen unterliegen, wie z. B.
SIMATIC
PCS 7 BOX
Anlagenbus
Industrial Ethernet
(optisch/elektrisch)
Elektromagnetische Störfelder
Aggressive Flüssigkeiten und Atmosphären
Explosionsgefahren
Hohe mechanische Belastung
Mit den SIMATIC NET-Produkten sind Erweiterbarkeit und
Investitionssicherheit durch kompatible Weiterentwicklungen
ebenso garantiert wie die Durchgängigkeit vom Wareneingang bis zum Warenausgang und vom Feldgerät bis
zum Management Information System.
Industrial Ethernet
SCALANCE XM-400
AS Single
Station
G_PCS7_XX_00124
AS Redundancy
Station
AS Redundancy
Station
Industrial Ethernet, Anschlussbeispiele
Technische Daten Industrial Ethernet
Anlagenbus/Terminalbus
Industrial Ethernet
Anzahl Teilnehmer
1 023 je Netzsegment
(IEEE 802.3 Standard)
Anzahl Switches
bis zu 50
Netzausdehnung
- Lokales Netz
elektrisch bis etwa 5 km
optisch bis etwa 150 km
- WAN
weltweit mit TCP/IP
Topologie
Linie, Baum, Ring, Stern
Der Anlagen- und der Terminalbus für Mehrplatzsysteme in
Client-Server-Architektur werden mit Industrial Ethernet realisiert, einem leistungsfähigen Bereichs- und Zellennetz für den
industriellen Bereich nach dem internationalen Standard
IEEE 802.3 (Ethernet).
In den verschiedenen SIMATIC PCS 7-Subsystemen (ES, OS,
AS etc.) werden als Kommunikationsschnittstellen entweder
onboard integrierte Anschaltungen, einfache Netzwerkkarten
oder spezielle Kommunikationsbaugruppen eingesetzt.
Bei kleinen Anlagen bietet die in den PCS 7 Industrial Workstations integrierte Kommunikation "Basic Communication
Ethernet" die Möglichkeit, Single Stationen und Server mit
einfachen Netzwerkkarten kostengünstig am Anlagenbus zu
betreiben.
Bei den durch hohe Anforderungen geprägten mittleren
und großen Anlagen setzt SIMATIC PCS 7 auf leistungsfähige
Kommunikationsbaugruppen sowie moderne Gigabit- und
FastEthernet-Technologie, welche die hohe Sicherheit optischer Ringe mit der skalierbaren Leistung durch SwitchingTechnologie und Übertragungsraten bis 1 Gbit/s kombiniert.
Kommunikation
43
© Siemens AG 2016
Industrial Ethernet Switches / Industrial Wireless LAN
Industrial Ethernet Switches
Zur Einbindung der Kommunikationsteilnehmer in den
Anlagenbus werden Industrial Ethernet Switches verwendet.
Die Switches aus der Produktfamilie SCALANCE X sind hierfür
besonders zweckmäßig, da sie skalierbare Leistung zu einem
attraktiven Preis bieten und vielfältige Konfigurationsmöglichkeiten unterstützen.
Die für SIMATIC PCS 7 autorisierten Produkte aus dem
SCALANCE X-Produktspektrum sind facettenreich. Mit aufsteigender Typnummer wachsen Port-Anzahl, Modularität,
Flexibilität und Funktionalität. Während die Switches der
Produktlinien SCALANCE X-000, X-100, X-200, XB-200 und
X-200 IRT ausschließlich mit FastEthernet-Ports für Datenraten bis 100 Mbit/s ausgestattet sind, haben die Switches der
Produktlinien SCALANCE X-300, XM-400 und X-500 zumeist
auch Gigabit-Ethernet-Ports. Die SCALANCE X-500 verfügen
zusätzlich über optische 10 Gigabit-Ethernet-Ports.
Das Design der Switches variiert zwischen Kompakt-, Flachund Rackbauform.
Aufgrund ihrer hohen Verfügbarkeit sind Ringtopologien für
Anlagenbus und Terminalbus prädestiniert. Als zusätzlicher
Vorteil erweist sich die EMV-Störfestigkeit optischer Ringe.
Redundante Ringtopologie
Bei besonders hohen Verfügbarkeitsanforderungen lässt
sich die Kommunikation redundant auf zwei physikalisch
getrennte Ringe verteilen. Für jeden Ring übernimmt jeweils
ein Switch die Funktion des Redundanzmanagers.
• Terminalbus
Die PCS 7-Stationen werden über je eine Industrial Ethernet-Anschaltung an jeden der zwei Ringe angeschlossen.
Auf den PCS 7-Stationen organisiert die Kommunikationssoftware SIMATIC NET SOFTNET IE RNA die Kommunikationsprozesse mittels Parallel Redundancy Protocol (PRP)
gemäß IEC 62439-3. Via SCALANCE X204RNA sind Endgeräte mit nur einem Industrial Ethernet-Anschluss integrierbar, z. B. die Anlagenzentraluhr SICLOCK TC 400.
• Anlagenbus
Die über zwei Industrial Ethernet-Anschaltungen je AS-CPU
und OS Server an beide Ringe angeschlossenen Koppelpartner werden bei der Projektierung mit NetPro über
eine hochverfügbare S7-Verbindung (4-Wege-Redundanz)
logisch miteinander verknüpft.
44
Kommunikation
Ethernet Client Modules SCALANCE W700 gemäß IEEE 802.11n
Industrial Wireless LAN (IWLAN)
SIMATIC PCS 7 bietet die Möglichkeit, mobile oder stationäre
Remote Clients über einen IWLAN Access Point der Produktreihe SCALANCE W760, W770 oder W780 in den Terminalbus
einzubinden.
Mobile Remote Clients (z. B. Notebooks) können über eine
integrierte WLAN-Schnittstelle mit dem IWLAN Access Point
kommunizieren, stationäre Remote Clients in einem Desktop/
Tower-Gehäuse (PCS 7 Industrial Workstations) über ein
IWLAN Client Module der Produktreihe SCALANCE W720,
W730 oder W740.
Damit sind folgende Anwendungen realisierbar:
• Einrichtung zusätzlicher abgesetzter OS-Clients
(bis zu 2 Clients an IWLAN)
• Anbindung von Web-Clients an einen SIMATIC PCS 7 Web
Server (bis zu 2 Web Clients an IWLAN)
• Remote-Zugriff auf eine Engineering Station, z. B. bei der
Inbetriebsetzung.
Alle verwendeten Komponenten sind sehr robust, nutzen
moderne Authentifikations- und Verschlüsselungsverfahren
und garantieren eine hohe Zuverlässigkeit des Funkkanals.
Durch Kanalbündelung und parallele Nutzung mehrerer
Antennen (MIMO-Technologie) nach dem internationalen
Standard IEEE 802.11n erreichen sie Brutto-Datenraten von
bis zu 450 Mbit/s.
© Siemens AG 2016
PROFINET – Der Industrial Ethernet Standard für die Automatisierung
Das auf den internationalen Standards IEC 61158/IEC 61784
basierende PROFINET vereint die Vorzüge des offenen Netzwerk-Standards Ethernet und des Feldbussystems PROFIBUS.
PROFINET steht für höchste Transparenz, offene IT-Kommunikation, Netzwerksicherheit und Echtzeitkommunikation bis in
die Feldebene. Damit ist es die ideale Basis für ein einheitliches
Automatisierungsnetz, in das bestehende, mit PROFIBUS realisierte Feldbusse einfach integriert werden können.
Bei SIMATIC PCS 7 zielt die Anwendung von PROFINET primär
auf PROFINET IO, die Feldkommunikation zwischen den Automatisierungssystemen und der Prozessperipherie. Mit dem
PROFIsafe-Profil unterstützt es auch die sicherheitsgerichtete
Kommunikation zwischen Automatisierungssystem und Prozessperipherie. Die integrierte HART-Kommunikation ermöglicht das Parametrieren von HART-Feldgeräten mit SIMATIC
PDM von einer zentralen Engineering Station aus.
Alle verschiedenen Typen der SIMATIC PCS 7 Automatisierungssysteme sind in Konfigurationen lieferbar, die einen
Anschluss an PROFINET IO ermöglichen.
Als Netzkomponenten sind sowohl spezielle PROFINET-Produkte als auch Industrial Ethernet-Produkte einsetzbar, z. B.
SCALANCE X-Switches, FastConnect-Verbindungselemente,
elektrische und optische Übertragungsmedien.
Add-on-Produkte für SIMATIC PCS 7 unterstützen die Einbindung weiterer PROFINET IO-Teilnehmer, z. B.:
• Motormanagement-System SIMOCODE pro V PN
• Drehzahlveränderbare SINAMICS-Antriebe
• Leistungsschalter 3WL/3VA/3VL und
Messgeräte 7KM PAC3200/4200
• AS-i Slaves (Sensoren/Aktoren) am IE/AS i LINK PN IO
AS Redundancy Station
mit PROFINET-CPU
Die Feldbusse PROFIBUS DP/PA oder FOUNDATION Fieldbus H1
lassen sich über eine Kommunikationsbaugruppe CP 443-5
oder eine PROFIBUS DP-Schnittstelle in der CPU des Automatisierungssystems in PROFINET IO einbinden, die Feldbusse
PROFIBUS DP/PA überdies auch via IE/PB Link PN IO.
Aufbauend auf den Topologien Linie, Stern, Baum und Ring
sind im Feld vielfältige Netzkonfigurationen realisierbar.
Konfigurationen mit Ringtopologie garantieren dabei eine
höhere Verfügbarkeit der I/O-Geräte als andere Topologien.
Bei PROFINET IO-Ringkonfigurationen mit AS Single Stationen
erhöht die Medienredundanz des Ringes die Verfügbarkeit
des Segments. Im Fall einer Unterbrechung der Ringleitung
oder bei Ausfall eines Teilnehmers aktiviert der Redundanzmanager umgehend den alternativen Kommunikationsweg.
Es ist dabei unerheblich, ob die Vernetzung über
SCALANCE X-Switches oder direkt über die PROFINETSchnittstellen von Automatisierungssystem und Remote I/OStation erfolgt.
Die höchste Verfügbarkeit bei minimalen Fehlerreaktionszeiten erreichen AS Redundancy Stationen in Verbindung mit
der Systemredundanz der I/O-Geräte. Die Systemredundanz
kennzeichnet eine Form der PROFINET IO-Kommunikation,
bei der jedes I/O-Gerät über das topologische Netz eine
Kommunikationsverbindung mit beiden CPUs einer
AS Redundancy Station aufbaut. Im Gegensatz zur einseitigen
I/O-Geräte-Anbindung an nur einer CPU führt ein CPU-Ausfall
dann nicht automatisch zum Ausfall der I/O-Geräte.
AS Single Station
mit PROFINET-CPU
PROFINET
ET 200M
ET 200SP
Zone 2
Zone 1
Wägesysteme
PROFIBUS PA
SIMOCODE pro
PROFIBUS DP
SENTRON
PAC3200/PAC4200
SINAMICS
DP/PA
Koppler
G_PCS7_XX_00387
IE/PB Link
Beispiel für PROFINET-Kommunikation im Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7
Kommunikation
45
© Siemens AG 2016
Schnelle und robuste Feldbuskommunikation
OS Multi-Clients
Engineering
Station
Maintenance/
OS Server
Industrial Ethernet
SIMATIC PCS 7
PROFIBUS DP
PA Link
PROFIBUS PA
Remote I/O
FOUNDATION Fieldbus
G_PCS7_XX_00247
Antriebe
Compact FF Links
(redundant)
Systemintegration von PROFIBUS PA und FOUNDATION Fieldbus H1 via PROFIBUS DP
In der Feldebene kommunizieren dezentrale Peripheriegeräte
wie Remote I/O-Stationen mit ihren I/O-Baugruppen, Transmitter, Antriebe, Ventile oder Bedienterminals über ein leistungsfähiges Echtzeit-Bussystem mit den Automatisierungssystemen. Diese Feldkommunikation ist geprägt durch:
• Zyklische Übertragung von Prozessdaten
• Azyklische Übermittlung von Alarmen, Parametern und
Diagnosedaten
Der universelle PROFIBUS hat sich bereits in vielen Projekten
als robustes und zuverlässiges Kommunikationsmedium
für den Feldbereich bewährt. Basierend auf den Standards
IEC 61158 und IEC 61784 kann er alle Anforderungen der
Fertigungs- und Prozessindustrie abdecken, mit:
• Einander ergänzenden Übertragungstechniken
• Einheitlichem Kommunikationsprofil
• Additiven Applikationsprofilen für typische Gerätefunktionen, z. B. PA Devices, PROFIdrive, PROFIsafe oder
PROFIenergy.
PROFIBUS DP
Der für hohe Datenübertragungsraten und geringe Reaktionszeiten (bis 1 ms) ausgelegte PROFIBUS DP ist zugleich:
• Kommunikationsmedium für die Datenübertragung
zwischen Automatisierungssystemen und dezentralen
Peripheriegeräten der ET 200-Familie sowie Feld-/Prozessgeräten, Antrieben, Analysegeräten, CPUs/CPs, Bedienterminals etc., die eine PROFIBUS DP-Schnittstelle haben
• Integrator für die in der Prozessindustrie typischen Feldbusse PROFIBUS PA und FOUNDATION Fieldbus H1
Durch die Unterstützung des HART-Protokolls können auch
HART-Feldgeräte über den PROFIBUS DP angeschlossen werden.
Der PROFIBUS DP ist in elektrischer oder optischer Übertragungstechnik ausführbar:
• RS 485: Einfache und kostengünstige elektrische Übertragungstechnik mit einer geschirmten Zweidrahtleitung
• Fiber Optic: Optische Übertragungstechnik mit Lichtwellenleitern aus Glas oder Kunststoff, zur schnellen Übertragung
großer Datenmengen in stark störbehafteten Umgebungen
oder zur Überbrückung großer Entfernungen
Mit einem Feldbustrennübertrager und der elektrischen Übertragungstechnik RS 485-iS lässt sich der PROFIBUS DP auch als
eigensicherer Feldbus bis in die Ex-Zone 1 oder 21 führen.
46
Kommunikation
© Siemens AG 2016
PROFIBUS PA und FOUNDATION Fieldbus H1
Von besonderer Relevanz für die Automatisierung der oft in
aggressiven, gesundheits- und explosionsgefährdeten Umgebungen ablaufenden verfahrenstechnischen Prozesse ist die
direkte Anbindung der Messumformer und Aktuatoren inklusive der Energieversorgung über das Kommunikationsmedium sowie die detaillierte Diagnose.
Diesem Anforderungsprofil werden PROFIBUS PA und
FOUNDATION Fieldbus H1 (FF H1) gerecht. Beide Feldbusse
sind optimal geeignet, um Feldgeräte in Betriebsumgebungen bis Ex-Zone 1/21 oder 0/20 direkt in das Prozessleitsystem
zu integrieren. Per 2-Draht-Leitung ermöglicht die eigensichere Übertragungstechnik MBP (Manchester Coded;
Bus Powered) dabei zugleich die Energieversorgung der Feldgeräte sowie die digitale Datenübertragung mit einer konstanten Übertragungsgeschwindigkeit von 31,25 kbit/s.
Die Busphysik von PROFIBUS PA und FF H1 ist gemäß
IEC 61158 weitgehend identisch. Beide können über den
PROFIBUS DP als Bindeglied nahtlos in das Prozessleitsystem
SIMATIC PCS 7 integriert werden. PROFIBUS PA und
FOUNDATION Fieldbus H1 profitieren so gleichermaßen von
der übergeordneten PROFIBUS DP-Architektur. Der SIMATIC
PCS 7-Kunde ist nicht auf einen bestimmten Feldbus fixiert,
sondern kann diesen passend zur optimalen Feldinstrumentierung frei wählen.
Technische Daten
PROFIBUS PA
FOUNDATION Fieldbus H1
Datenübertragung
MBP
MBP
Übertragungsrate
31,25 kbit/s
31,25 kbit/s
Kabel
2-Draht geschirmt
2-Draht geschirmt
Zündschutzart
Ex ia/ib/ic
Ex ia/ib/ic
Topologie
Linie, Baum, Ring
Linie, Baum, Ring
Safety Integrated
4
–
Control in the Field
–
4
Interoperabilität
4
4
Feldgeräte pro Segment/Koppler
31 (typisch 16 … 20)
31 (typisch 8 … 10)
Feldgeräte pro Link
64
31
Aktive Feldverteiler pro Segment/Koppler
- AFD
- AFDiSD oder Kombinationen von AFDiSD mit AFD
8
5
8
5
Max. Stromaufnahme aller Feldgeräte in Summe
1A
0,5 A
Kabellänge pro Segment
1 900 m
1 900 m
Kommunikation
47
© Siemens AG 2016
Feldbusarchitekturen
SIMATIC PCS 7 Automatisierungssystem
(AS Single Station)
PROFIBUS PA und FOUNDATION Fieldbus H1 (FF H1)
werden über den PROFIBUS DP in SIMATIC PCS 7 integriert.
Mögliche Feldbusarchitekturen sind davon abhängig, ob der
PROFIBUS DP Master und der Feldbus PROFIBUS DP einfach
oder redundant projektiert werden.
DP/PA Koppler im PA Link
oder separat
PROFIBUS PA
Linienarchitektur mit Einzelkoppler
Ist der Netzübergang ein eigenständiger DP/PA Koppler oder
ein Compact FF Link, lässt sich daran ein einzelnes Liniensegment anschließen. Am Netzübergang PA Link sind max.
5 Liniensegmente über Einzelkoppler betreibbar (max. 3 bei
Mischkonfigurationen mit Ring oder Kopplerredundanz).
DP/PA Koppler im PA Link
oder separat
Aktive Feldverteiler
PROFIBUS PA
Bei Verwendung des Kopplers FDC 157-0 oder des Compact
FF Link lassen sich Feldgeräte über aktive Feldverteiler AFD
sowie AFDiSD (siehe rechts unten) in das Liniensegment einbinden. In einem Liniensegment können alternativ bis zu
8 Feldverteiler AFD, bis zu 5 Feldverteiler AFDiSD oder bis zu
5 Feldverteiler AFDiSD und AFD gemischt betrieben werden.
Der Anschluss der Feldgeräte an die Feldverteiler erfolgt über
kurzschlussfeste Stichleitungen.
DP/PA Kopplerpaar
im PA Link
AFS
PROFIBUS PA
Für PA-Geräte in Ex-Zone 1/21 ist der Anschluss über ein
Liniensegment am DP/PA Koppler Ex [i] (im PA Link oder
eigenständig) eine mögliche Alternative.
DP/PA Kopplerpaar
im PA Link
Linienarchitektur mit Kopplerredundanz
Mit einem Netzübergang, bestehend aus einem PA Link mit
einem redundanten DP/PA Kopplerpaar oder einem redundanten Compact FF Link-Paar, ist entweder eine Linienarchitektur
mit Active Field Splitter (AFS) oder eine Ringarchitektur realisierbar.
G_PCS7_XX_00527
PROFIBUS DP
Bei der Linienarchitektur verschaltet der mit beiden Koppelpartnern des Netzübergangs verbundene AFS das an ihn angeschlossene Liniensegment jeweils mit dem aktiven Koppelpartner. Ein Koppelpartner ist ohne Unterbrechung des laufenden Betriebs austauschbar.
PROFIBUS PA
Beispiel für Feldbusarchitekturen, hier mit PROFIBUS PA
Erweiterte Feldbusdiagnose für PROFIBUS PA mit AFDiSD
Ringarchitektur
Mit einem Ringsegment ist die höchste Verfügbarkeit
erreichbar. Aktive Feldverteiler integrieren die Feldgeräte
über kurzschlussfeste Stichleitungen in dieses Ringsegment.
Eine Erweiterung am Feldbus oder der Austausch eines
Kopplers ist im laufenden Betrieb möglich. Die Ringarchitektur bietet folgende Vorteile:
• Höchste Verfügbarkeit vermeidet ungeplante Anlagenstillstände
• Einfache und sichere Installation
• Automatische Terminierung
• Automatische, stoßfreie Isolation defekter Teilsegmente
• Topologie im laufenden Betrieb reparier- oder erweiterbar
Die Standarddiagnose des AFDiSD ist auf Kurzschlüsse,
Redundanzverlust, Flattererkennung und Ausfall von Feldgeräten beschränkt. Für den PROFIBUS PA ist diese Funktionalität erweiterbar mit Inbetriebnahme-Wizard, kontinuierlicher
Betriebsüberwachung sowie Unterstützung für die Störungsbeseitigung. Dadurch ist eine umfassende Diagnose des gesamten PROFIBUS PA-Segments möglich. Fehler bei der Projektierung oder Defekte können schnell erkannt und beseitigt
werden.
Die erweiterte PROFIBUS PA-Diagnose ermöglicht Erkennung,
Erfassung und Überwachung von:
•
•
•
•
48
Kommunikation
Topologie (DP/PA Koppler, AFDiSD)
Spannung und Strom an Haupt- und Stichleitungen
Signal- und Störpegel
Kapazitiver Unsymmetrie zum Schirm der Hauptleitung
© Siemens AG 2016
Prozessperipherie
Für jede Anforderung die richtige Lösung
Online-Änderungsmöglichkeiten
ET 200M/
ET 200iSP
■
■
■
■
Remote IO-Stationen SIMATIC ET 200 für SIMATIC PCS 7
SIMATIC PCS 7 bietet vielfältige Möglichkeiten für die
Erfassung und Ausgabe von Prozesssignalen über Sensoren
und Aktoren sowie für die Anbindung der Prozessperipherie
an die Automatisierungssysteme:
• Signal- und Funktionsbaugruppen in Remote I/O-Stationen
am Feldbus PROFIBUS DP oder PROFINET IO
• Intelligente, dezentrale Feld-/Prozessgeräte und Bedienterminals direkt am Feldbus PROFIBUS DP, PROFIBUS PA
oder FOUNDATION Fieldbus H1
• Zentral im Automatisierungssystem betriebene analoge
und digitale I/O-Baugruppen der SIMATIC S7-400
In der Praxis wird die Feldautomatisierung überwiegend
durch dezentrale Prozessperipherie geprägt, die je nach Typ
auch redundante Konfigurationen oder den Betrieb in explosionsfähigen Gas- und Staub-Atmosphären unterstützt:
• Remote I/Os SIMATIC ET 200 in Verbindung mit klassischen
Feld-/Prozessgeräten und HART-Feldgeräten
• Intelligente Feld-/Prozessgeräte für den direkten Feldbusanschluss
Für die dezentrale Prozessperipherie sprechen neben der
großen technischen Bandbreite vor allem Eigenschaften wie:
•
•
•
•
Modularität und Durchgängigkeit
Flexible Anpassungsmöglichkeiten an die Anlagenstruktur
Geringer Verkabelungs- und Engineeringaufwand
Niedrige Inbetriebsetzungs-, Service- und Lifecycle-Kosten
Hinzufügen von ET 200M/ET 200iSP-Stationen
Hinzufügen von I/O-Baugruppen zur Station
Umparametrieren von I/O-Baugruppen
Parametrieren angeschlossener HART-Feldgeräte über SIMATIC PDM
ET 200S
■
Hinzufügen von ET 200S-Stationen
ET 200pro
■
Hinzufügen von ET 200pro-Stationen
PROFIBUS DP,
PROFIBUS PA,
FOUNDATION
Fieldbus H1
■
Hinzufügen von PROFIBUS DP-Teilnehmern
Hinzufügen von PA Links und PA-Feldgeräten
Parametrieren von PA- oder FF-Feldgeräten mit
SIMATIC PDM
■
■
Standard-Prozessperipherie für SIMATIC PCS 7
Folgende dezentrale Standard-Prozessperipherie ist für die
Feldautomatisierung mit SIMATIC PCS 7 einsetzbar:
• Via PROFINET
- I/O-Peripheriesystem SIMATIC ET 200M
- I/O-Peripheriesystem SIMATIC ET 200SP
• Via PROFIBUS
- I/O-Peripheriesystem SIMATIC ET 200iSP
- I/O-Peripheriesystem SIMATIC ET 200S
- I/O-Peripheriesystem SIMATIC ET 200pro
- PROFIBUS PA-Geräte ab PA-Profil 3.0
- Antriebe basierend auf Normtelegrammtypen 1/20 der
PI-Spezifikation "Profile Drive Technology PROFIdrive"
- Schaltgeräte gemäß Profiltyp 1 der Spezifikation
"Profiles for Low Voltages Switchgear Devices"
Diese Prozessperipherie lässt sich mit Standardfunktionsbausteinen der Advanced Process Library in SIMATIC PCS 7
integrieren.
Mehr Funktionsumfang bieten speziell auf die Prozessperipherie zugeschnittene Bausteine, die als Add-on-Produkte
für SIMATIC PCS 7 angeboten werden, z. B. für:
•
•
•
•
•
Motormanagementsystem SIMOCODE pro
Antriebssysteme SINAMICS
Wägesysteme SIWAREX U/FTA/FTC
Leistungsschalter 3WL/3VA/3VL
Messgeräte 7KM PAC3200/4200
Zentral im Automatisierungssystem betreibbare S7-400Signalbaugruppen sind bei kleinen Applikationen oder Anlagen mit geringer dezentraler Ausdehnung eine Alternative zur
dezentralen Prozessperipherie.
Prozessperipherie
49
© Siemens AG 2016
Prozessleitsystem
Industrial Ethernet
Gas
Staub
FM/UL
Class I Zone 2
Class I Zone 1
Class I Zone 0
ATEX
Zone 2
Zone 1
Zone 0
FM/UL
Class II Zone 2
Class II Zone 1
Class II Zone 0
ATEX
Zone 22
Zone 21
Zone 20
Explosionsgefährdeter Bereich
S7-4002)
ET 200SP1)
PROFINET
Ex e, Ex d
S7-4002)
ET 200S1)
Aktoren/
Sensoren
SIMOCODE pro1)
Ex e, Ex d
Aktoren/
Sensoren
ET 200M1)
Ex i, Ex e, Ex d
Aktoren/
Sensoren
HART
ET 200iSP1) 3)
PROFIBUS DP-iS
Ex i
Ex i, Ex e
Compact FF Link/
PA Link1)
HART
PROFIBUS PA/FF H1
AFDiSD
PROFIBUS
1)
2)
3)
Aktoren/
Sensoren
G_PCS7_XX_00373
FeldbusTrennübertrager1)
Staub-Atmosphäre: Installation der Komponenten immer in einem Gehäuse in Schutzart IP6x
Mit DC 10 A Standard Power Supply
Erfüllt auch FM/UL nach Class I Division 2
Prozessperipherie in explosionsfähigen Gas- und Staub-Atmosphären
50
Prozessperipherie in explosionsfähigen Atmosphären
Terminalmodule MTA
Die Grafik oben zeigt die Einsatzmöglichkeiten der dezentralen Prozessperipherie von SIMATIC PCS 7 unter Berücksichtigung verschiedener Umgebungsbedingungen.
Mit Terminalmodulen MTA (Marshalled Termination
Assemblies) können Feldgeräte, Sensoren und Aktoren einfach, schnell und sicher an I/O-Baugruppen der Remote I/OStationen ET 200M angeschlossen werden. MTA-Ausführungen sind für Standard-I/O-Baugruppen ebenso verfügbar wie
für redundante und sicherheitsgerichtete I/O-Baugruppen.
Durch Verwendung der MTA lassen sich Aufwand und Kosten
für Verkabelung und Inbetriebsetzung signifikant senken und
Verdrahtungsfehler vermeiden.
Prozessperipherie
© Siemens AG 2016
Dezentrale Peripheriegeräte
Empfohlene Geräte zur Feldautomatisierung
Peripheriesystem
ET 200M
ET 200iSP
ET 200SP
ET 200S
ET 200pro
Schutzart
IP20
IP30
IP20
IP20
IP65/IP66/IP67
Bauform
modular
modular
feinskalierbar
feinmodular,
erweiterbarer Block
modular
Montage
Profilschiene
Profilschiene
Hutschiene
Hutschiene
Profilschiene
Anschlusstechnik für
Sensoren/Aktoren
Einleiteranschluss
Federklemm-/
Schraubtechnik,
FastConnect,
TopConnect
Mehrleiteranschluss
Federklemm-/
Schraubtechnik
Ein-/Mehrleiteranschluss
Push-in-Klemmen
Mehrleiteranschluss
Federklemm-/
Schraubtechnik,
FastConnect
M8, M12, M23
Aufbau
Besondere Anwendungen
Sicherheitstechnik
4
4
–
4
4
Einsatz im Ex-Bereich
Zone 2, 22
Zone 1, 21
Zone 2,22
Zone 2, 22
–
Erhöhte Verfügbarkeit
geschaltet, redundant
geschaltet, redundant
–
–
–
Temperaturbereich
0 … +60 °C1)
-20 … +70 °C
0 … +60 °C1)
(waagerecht)
0 … +60 °C1)
-25 … +55 °C
Schwingungsfestigkeit
(dauernd)
1g
1g
bis 5 g
2g
5 g (modulabhängig)
PROFIBUS (Cu/FO)
4 / – (12 Mbit/s)
4 / – (1,5 Mbit/s)
–/–
4 / 4 (12 Mbit/s)
4 / 4 (12 Mbit/s)
PROFINET (Cu/FO)
4/–
–/–
4/4
–/–
–/–
Stehende Verdrahtung
4 (Ziehen und
Stecken)
4
4
4
–
Hot Swapping
4 (mit aktivem
Rückwandbus)
4
4
4
4
Erweiterung/Konfiguration im laufenden Betrieb
4/4
4/4
–/–
4/–
–/–
Diagnose (modulabhängig)
kanalgranular
kanalgranular
kanalgranular
kanalgranular
kanalgranular
Digitale Kanäle
4
4
4
4
4
Analoge Kanäle
4
4
4
4
4
inkl. HART
4
4
4
–
–
Motorstarter
–
–
–
4
–
Pneumatik-Anbindung
–
4
–
–
–
Technologische
Funktionen
Zählen/Messen,
Regeln, Wiegen
Zählen,
Frequenz messen
–
Zählen/Messen
–
Kommunikation
Systemfunktionen
Funktionen
1)
Auch als SIPLUS-Komponente für erweiterten Temperaturbereich -25/-40 … +60/+70 °C und aggressive Atmosphäre/Betauung verfügbar
(Details unter www.siemens.de/siplus)
Prozessperipherie
51
© Siemens AG 2016
Antriebe
Empfohlene Geräte
Antriebe
SIMOCODE pro
SINAMICS G120
Frequenzumrichter für
Drehstrom-Asynchronmotoren und
Drehstrom-Synchronmotoren
Motormanagementsystem
für Motoren mit
konstanten Drehzahlen im
Niederspannungsbereich
Schutzart
IP20 (modulabhängig)
IP20
Bauform
modular
modular (Regelungseinheit, Leistungsteil)
Leistungsbereich
0,1 … 700 kW
0,37 … 250 kW
Spannungen
bis AC 690 V
AC 380 … 480 V oder 660 … 690 V ± 10 %
Motornennströme
bis 820 A
–
Kommunikation PROFIBUS
4
4
Bausteinbibliothek zur
SIMATIC PCS 7-Integration
4
4
Anwendungsbereich
Schutz und Steuerung von Motoren
- in explosionsgefährdeten Bereichen für
Zündschutzarten EEx e/d entsprechend
ATEX-Richtlinie 94/9/EG
- mit Schweranlauf (Papier-, Zement-, Metallindustrie, Wasserwirtschaft)
- in hochverfügbaren Anlagen (Chemie-, Öl-,
rohstoffverarbeitende Industrie, Kraftwerke)
Universell einsetzbar in allen Bereichen der
Industrie und des Gewerbes
Sensoren/Aktoren, Analysengeräte, Wäge- und Dosiersysteme
Für den Betrieb mit dem Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7
bietet Siemens ein umfangreiches Gerätespektrum an, z. B.
• Messgeräte zur Messung von Durchfluss, Druck,
Temperatur oder Füllstand
• Stellungsregler
• Geräte zur Gasanalyse
• Wägesysteme SIWAREX
Dazu gehören Varianten mit PROFIBUS DP/PA-Schnittstelle
sowie für HART-Kommunikation. Die Mehrzahl der Geräte ist
bereits in der Gerätebibliothek des Process Device Managers
SIMATIC PDM integriert.
Ein Überblick über das aktuelle Gerätespektrum mit
weiteren Informationen, Technischen Daten und
Bestelldaten:
www.siemens.de/sensor-systems
52
Prozessperipherie
Gerätespektrum der Siemens Sensoriksysteme (Auswahl)
© Siemens AG 2016
Chargenautomatisierung mit SIMATIC BATCH
Modular, flexibel, skalierbar und voll integriert in SIMATIC PCS 7
SIMATIC PCS 7
Operator Station
mit
SIMATIC BATCH
SIMATIC BATCH Clients
und OS Clients
Engineering
Station
Terminalbus
OS Server
Anlagenbus
nur bei AS-Betriebsart
SIMATIC BATCH kann mit seiner rezeptgeführten Fahrweise
einfache und komplexe Chargenprozesse mit wechselnden
Steuerungsabläufen effizient und flexibel bearbeiten.
Die damit verknüpften hohen Anforderungen meistert
SIMATIC BATCH ausnahmslos:
•
•
•
•
•
Optimale Auslastung der Produktionsanlagen
Gleichbleibende Produktqualität
Nachvollziehbarkeit
Erfüllung gesetzlicher Normen und Vorschriften
Schnelle Reaktion auf veränderte Marktbedingungen
Modulare Architektur
SIMATIC BATCH ist als Einplatzsystem oder als Client-ServerSystem projektierbar. Dank modularer Architektur und skalierbarer Teilanlagen-Instanzen (UNITs) lässt sich die Anlagengröße flexibel an projektspezifische Anforderungen anpassen.
Bei kleinen Batch-Applikationen kann ein SIMATIC PCS 7 BOX
mit einem separaten Controller kombiniert werden, z. B. mit
einem SIMATIC PCS 7 AS RTX.
Charakteristisch für die Chargenprozessautomatisierung mit
SIMATIC BATCH sind aber Client-Server-Architekturen, bei
denen ein Batch-Server und mehrere Batch-Clients zusammen
ein Anlagenprojekt bearbeiten. Zur Erhöhung der Verfügbarkeit kann der Batch-Server auch redundant ausgelegt werden.
Zur Verwendung als Batch-Client eignen sich neben den
SIMATIC PCS 7 Industrial Workstations auch die kompakteren
SIMATIC PCS 7 OS Clients 627 und 427/477.
G_PCS7_XX_00053
Batch Server
SIMATIC BATCH, skalierbar vom Einplatz- bis zum Client-Server-System
Integration in SIMATIC PCS 7
SIMATIC BATCH ist voll in SIMATIC PCS 7 integriert. Die Anlagendaten können komplett mit dem Engineering System projektiert werden, das alle für die Rezepterstellung benötigten
Daten an SIMATIC BATCH übergibt. Die Rezeptbearbeitung ist
so getrennt vom Engineering System möglich. Projektierungsänderungen am Engineering System sind per Update-Funktion an SIMATIC BATCH übertragbar.
SIMATIC BATCH läuft in der Regel auf eigener Hardware ab,
getrennt vom Operator System. Je nach Auslastung können
sich Operator System und SIMATIC BATCH aber auch die Hardware teilen.
Zum Bedienen und Beobachten von Teilanlagen und Technischen Funktionen stellt SIMATIC BATCH spezielle Standardbedienbilder (Faceplates und OS Controls) zur Verfügung.
Als Schnittstelle zur unterlagerten Automatisierungsebene
werden gewöhnlich Instanzen eines SFC-Typs verwendet.
SIMATIC BATCH nutzt das im Prozessleitsystem integrierte
SIMATIC Logon für:
• Zentrale Benutzerverwaltung und -authentifizierung
• Freigabe von Grundrezepten, Formulas und Bibliotheksobjekten mit "elektronischer Unterschrift"
Individuelle Konfigurationseinstellungen von Batch Control
Center und Rezepteditor werden beim Abmelden als benutzerspezifisches Profil gespeichert. Nach einer Neuanmeldung
steht die gewohnte Umgebung somit wieder zur Verfügung.
53
© Siemens AG 2016
Betriebsarten der Rezeptbearbeitung
• PC-Betriebsart: Abarbeitung der kompletten Rezeptlogik
im Batch Server
• AS-Betriebsart: Ausführung der Teilrezeptlogik im Automatisierungssystem:
- Sehr schnelle Schrittwechselzeiten
- Verbesserte Deterministik bei der Abarbeitung einer
Charge
- Höhere Verfügbarkeit
• Mischbetrieb: parallele Nutzung von PC- und AS-Betriebsart in einer Charge
Application Programming Interface (API)
Das Application Programming Interface SIMATIC BATCH API
ist eine offene Schnittstelle für kundenspezifische Erweiterungen. Für die Programmierung spezieller branchen- oder
projektspezifischer Applikationen bietet es dem Anwender
Zugriff auf Daten und Funktionen von SIMATIC BATCH.
SIMATIC BATCH auf einen Blick
■
■
■
■
■
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Modulare Architektur mit flexibler Skalierbarkeit
(Hardware und Software)
– Optimale Anpassung an Anlagengröße und
individuelle Anforderungen
– Wächst bei Ausbau der Anlage mit; keine teuren
Reservekapazitäten
Hohe Verfügbarkeit durch redundante Batch-Server
– Kein Verlust von Produktion und Chargendaten
– Automatischer Abgleich der Chargendaten
Hohe Verfügbarkeit, verbesserte Deterministik und
schnelle Schrittwechselzeiten bei Ausführung der
Teilrezeptlogik im Automatisierungssystem
Homogene Integration von SIMATIC BATCH in die
Bedien- und Beobachtungsstrategie und das Engineering von SIMATIC PCS 7 über Systemschnittstelle
– Keine kundenspezifischen Schnittstellen
– Keine Doppelprojektierung für Batch-spezifische
Engineeringdaten
– Sichere Bedienerführung, sichere Reaktion auf
Prozessstörungen
– OS Controls zur Integration in Prozessbilder
Teilanlagenneutrale Rezepte
– Deutliche Vereinfachung von Rezeptverwaltung
und Validierung
– Flexible Fahrweise und optimale Anlagennutzung
durch Belegungsstrategien und Teilanlagenzuordnung zur Chargenlaufzeit
■
Hierarchische Rezepte nach ISA-88.01
– Verfahrenstechnisch orientierte Rezepterstellung
– Einfache, schnelle und fehlerminimierte Erstellung
■
Protokollierung von Rezepten und Chargendaten
■
Export und Import von Grundrezepten, Formulas und
Bibliotheksobjekten
■
Speicherung der Chargendaten und Archivierung,
z. B. im Process Historian
– Produktion wird transparent und nachvollziehbar
– Viewer für archivierte Chargen
■
Verringerung des Engineering- und Validierungsaufwandes durch:
– Typ/Instanz-Konzept des SFC
– Trennung von Prozedur und Formula
– ROP-Bibliothek und teilanlagenneutrale Projektierung
– Mehrfache Verwendbarkeit, zentrale Änderbarkeit
■
Validierungsunterstützung gemäß 21 CFR Part 11
durch:
– Audit Trail (Änderungslogbuch)
– Freie und systemunterstützte Versionierung
– Bibliotheken von Rezeptoperationen und Formulas
– Benutzerverwaltung mit Zugriffsschutz und elektronischer Unterschrift
© Siemens AG 2016
Planung und Betrieb von Chargenprozessen
Batch Control Center
Beispiel eines Chargenprotokolls
Batch Control Center
Batch OS Control
Das Batch Control Center (BatchCC) bietet leistungsfähige
Funktionen für den Betrieb von Chargenprozessen sowie zum
Verwalten von Rezepten und Chargendaten. Der Operator
kann damit u. a.:
In das Prozessbild einblendbare Batch OS Controls sind für den
Operator ggf. eine praktische Alternative zum BatchCC, z. B.:
• Anlagendaten der Basisautomatisierung einlesen und
aktualisieren
• Benutzerrechte festlegen
• Namen und Codes der verwendeten Materialien definieren
• Grundrezepte und Bibliotheken mit Rezeptelementen
(Bibliotheksoperationen) verwalten
• Formula-Kategorien editieren und zugehörige Formulas
(Parametersätze) verwalten
• Grundrezept aus Steuerrezept erstellen
• Grundrezepte, Formulas und Bibliotheksobjekte exportieren und importieren
• Produktionsaufträge und Chargen mit Grundrezepten anlegen
• Chargenbearbeitung starten, beobachten und diagnostizieren sowie Chargen steuern
• Belegungsstrategie definieren und Teilanlagen zur
Chargenlaufzeit zuordnen
• Objekte und Strukturelemente des Rezepts online ändern,
löschen und neu einfügen
• Rezepte und Chargendaten protokollieren und archivieren
- Rezeptprotokolle mit Produktionsdaten
- Chargenprotokolle mit Daten zum Reproduzieren des
Chargenprozesses sowie für Nachweise (Qualität,
gesetzliche Auflagen)
• Archivierte Chargen als Steuerrezept anzeigen
• SFC Visualization aus Steuerrezept aufrufen
•
•
•
•
•
Teilanlagenübersicht
Übersicht der Rezeptoperationen (ROP)
Chargenerzeugung
Auftrags- und Chargenübersicht
Chargenbedien- und beobachtung
Prozessbild mit eingeblendetem Batch OS Control
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© Siemens AG 2016
In einer Kombination aus Gantt-Diagramm und Tabelle lassen
sich alle Chargen inkl. ihrer Teilanlagenbelegung übersichtlich darstellen. Zeitkonflikte oder Konflikte durch mehrfache
Belegung von Teilanlagen werden symbolisiert. Zeitkonflikte
lassen sich durch Verschieben der betroffenen Chargen im
Gantt-Diagramm beseitigen. Zum Funktionsumfang gehören
neben dem Einplanen auch das Ändern, Stornieren, Löschen
und Freigeben von Chargen. Folgende Eigenschaften der
Charge sind einstell- und änderbar:
Chargenplanung
Batch Planning
Mit BatchCC lassen sich Produktionsaufträge und Chargen
einzeln anlegen. Weitaus mehr Planungsfunktionalität bietet
jedoch das Batch Planning. Damit sind Chargen für eine Vielzahl von Produktionsaufträgen bereits im Voraus planbar.
•
•
•
•
•
Ansatzmenge
Startmodus (sofort, per Bedienung oder zeitgesteuert)
Teilanlagenbelegung
Formula-Parameter
Ablaufreihenfolge (Verkettung mit vorheriger bzw. nachfolgender Charge)
• Anzeige der geplanten Laufzeit einer Charge
• Vorgabe des minimalen Zeitabstandes bei der Chargenverkettung
Rezepterstellung und -bearbeitung
Weitere Funktionen in diesem Kontext:
• Zustände der Rezeptobjekte und Prozesswerte in
Transitionsbedingungen abfragen
• Produkte einer Charge mit Route Control-Anlagenpunkten
als Transferparameter (Quelle, Ziel, Via) in andere Teilanlagen (lokale oder externe Anlagen) leiten
• Arithmetische Ausdrücke zur Berechnung von Sollwerten
für Transitions- und Rezeptparameter projektieren
• Grundrezepte und Bibliotheksoperationen dokumentieren
• Plausibilität prüfen
• Teilanlagenkandidaten über statische Ausrüstungseigenschaften und dynamische Attribute auswählen
• Grundrezepte und Bibliotheksoperationen für Test oder
Produktion freigeben
SIMATIC BATCH Rezepteditor
Grundrezepte und Bibliotheksoperationen lassen sich mit
dem Rezepteditor einfach und intuitiv erstellen und modifizieren. Dazu verfügt er über eine grafische Bedienoberfläche,
Bearbeitungsfunktionen für einzelne und gruppierte Objekte
sowie eine strukturelle Syntaxprüfung.
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Prozesszustände frei auswählbarer Rezeptabschnitte lassen
sich während der Laufzeit überwachen. Auf evaluierte Ereignisse oder Störungen kann in einem speziellen Container mithilfe eines Kommandobausteins oder einer Sprungfunktion
reagiert werden.
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Rationalisierung der Rezepterstellung
Hierarchische Rezepte mit Rezeptoperationen aus einer
Bibliothek
Die Struktur hierarchischer Rezepte wird gemäß Norm
ISA-88.01 auf das Anlagenmodell abgebildet: Rezeptprozedur
auf eine Anlage, Teilrezeptprozedur auf eine Teilanlage und
Rezeptoperation/Rezeptfunktion auf eine technische Einrichtung.
In den Rezeptprozeduren hierarchischer Rezepte lassen sich
Referenzen verwenden, die auf Rezeptoperationen in einer
Anwenderbibliothek (ROP-Bibliothek) verweisen. Zentrale
Änderungen an den Rezeptoperationen der Bibliothek wirken
sich auf alle zugehörigen Referenzen aus. Dies reduziert den
Aufwand für Engineering und Validierung.
Trennung von Prozedur und Formula
Die durch teilanlagenneutrale Rezepte erreichte Flexibilität
kann weiter erhöht werden, wenn man Prozedur und Formula
voneinander trennt. Verschiedene Grundrezepte lassen sich
dann durch Verknüpfen mehrerer Formulas mit einer Rezeptprozedur erstellen. Dies ermöglicht zentrale Prozeduränderungen.
Weitere Informationen zu SIMATIC BATCH unter:
www.siemens.de/simatic-batch
Durch Auflösen der Referenz wird die Rezeptoperation fester
Bestandteil der Rezeptprozedur und somit unabhängig von
weiteren zentralen Änderungen.
Teilanlagenneutralität und Teilanlagenzuordnung
Formula 2
Formula 3
1 000 kg
500 kg
900 kg
Temperatur
Zeit
Salz
Pfeffer
Zucker
90 °C
10 min
80 °C
15 min
95 °C
12 min
Ja
Nein
100 g
Ja
Nein
150 g
Nein
Ja
50 g
Grundrezept #1
Grundrezept #2
Grundrezept #3
G_PCS7_XX_00064
Die Erstellung eines teilanlagenneutralen Rezepts für mehrere
gleichartige Teilanlagen minimiert den Engineeringaufwand
und bringt erhebliche Vorteile bei der Validierung. Den Teilrezeptprozeduren werden dabei zum Zeitpunkt der Rezepterstellung einfach nur Auswahlkriterien zugewiesen. Die endgültige Zuweisung der Teilanlagen durch die Auswertung der
statischen und dynamischen Eigenschaften (z. B. Behältergröße und Reinigungsstatus) geschieht erst zur Laufzeit.
Bei lang laufenden Chargen, bei denen die Teilanlagen nicht
schon beim Chargenstart ermittelt und belegt werden sollen,
erfolgt die Zuweisung sogar erst zum Zeitpunkt der Benutzung. Konflikte bei der Teilanlagenbelegung werden vom
System erkannt und angezeigt.
Formula 1
Menge
Trennung von Prozedur und Formula
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Wegesteuerung mit SIMATIC Route Control
SIMATIC PCS 7 rationalisiert Materialtransporte
SIMATIC Route Control Clients und OS Clients
Engineering
Station
Terminalbus
OS Server
Anlagenbus
SIMATIC Route Control (RC) erweitert das Prozessleitsystem
SIMATIC PCS 7 um ein branchenneutrales System zur
Projektierung, Steuerung, Überwachung und Diagnose von
Materialtransporten in Rohrleitungsnetzen oder auf Förderbändern. Damit kann SIMATIC PCS 7 nicht nur die Produktionsprozesse und die zugehörigen Lager, sondern auch die
verbindenden Materialtransporte automatisieren.
SIMATIC Route Control eignet sich für kleine Anlagen mit einfachen, statischen Transportwegen ebenso wie für Anlagen
im mittleren und oberen Leistungsbereich, die über ein umfangreiches, komplexes Wege- und Rohrleitungsnetz verfügen.
Besonders prädestiniert ist SIMATIC Route Control bei folgenden Anforderungen:
• Häufige Umbauten und Erweiterungen des Wegenetzes
inkl. Aktoren und Sensoren
• Transportwege mit hoher Flexibilität, gekennzeichnet
durch:
- Ständig wechselnde Materialien
- Dynamische Vorgabe von Quelle und Ziel des Materialtransports
• Viele gleichzeitig ablaufende Materialtransporte
• Dynamische Belegung von Teilanlagen durch
SIMATIC BATCH
Dieses Anforderungsprofil trifft besonders auf Anlagen mit
zahlreichen verzweigten Leitungswegen oder umfangreichen
Tanklagern zu, die typisch für die Chemie, die Petrochemie
oder die Getränke- und Nahrungsmittelindustrie sind.
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G_PCS7_XX_00052
Route Control
Server
SIMATIC PCS 7-Mehrplatzsystem mit SIMATIC Route Control
Modulare Architektur
Dank der Modularität und der feinstufigen Skalierbarkeit
mit kumulierbaren SIMATIC Route Control Routes (Mengenoptionen für gleichzeitig aktive Materialtransporte) kann
SIMATIC Route Control bis zur Projektobergrenze von
300 Routes flexibel an unterschiedliche Anlagengrößen und
-architekturen (Einplatz-/Mehrplatzsysteme) angepasst werden.
Integration in SIMATIC PCS 7
Bei kleinen Anlagen lässt sich SIMATIC Route Control entweder allein oder zusammen mit der OS-Software auf einem
Einplatzsystem (Single Station) installieren. Typisch für die
Automatisierung von Materialtransporten mit SIMATIC Route
Control sind jedoch verteilte Mehrplatzsysteme mit ClientServer-Architektur.
In einem aus mehreren Subsystemen bestehenden SIMATIC
PCS 7 Mehrplatzsystem ist ein Route Control Server oder
Serverpaar projektierbar. Bei Mehrplatzsystemen mit kleinen
Mengengerüsten ist es auch möglich, Route Control Server,
Batch Server und OS Server auf gemeinsamer Basishardware
zu betreiben. Eine höhere Verfügbarkeit und eine bessere
Performance erreicht man jedoch durch die Installation der
Subsysteme auf separaten Servern oder redundanten Serverpaaren.
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Im Prozessbild des SIMATIC PCS 7 Operator Systems wird
jeder Wegebaustein durch ein RC-Bausteinsymbol und ein
RC-Faceplate repräsentiert. Als Parameter für die Anforderung
eines Materialtransports dienen Anlagenpunkte. Sie markieren Beginn und Ende jedes Teilwegs und damit auch Quelle
und Ziel eines Materialtransports.
Die aus Engineeringtool, Assistent und Bausteinbibliothek
bestehende Route Control-Engineeringsoftware ist im
SIMATIC PCS 7 Engineering System integriert.
Als Zugangskontrolle und zur Verwaltung der abgestuften
Benutzerrechte für Engineering-, Bedien- und Wartungspersonal dient das im Prozessleitsystem integrierte
SIMATIC Logon.
Route Control Center (RCC)
Das Route Control Center (RCC) ist Synonym für den Route
Control Client. Es ist auf einem OS Client, einem Batch Client
oder auf separater Client-Hardware installierbar. Es zeigt alle
relevanten Wegdaten und Fehlerinformationen eines
Materialtransports in mehreren aufeinander abgestimmten
Sichten an.
Route Control Server
Nach der Projektierung des Wegenetzes und dem Test der
Materialtransport-Varianten werden die Route Control-Projektierungsdaten in den Route Control Server (RC Server) transferiert. Dort sind sie dann zu einem aus prozesstechnischer Sicht
geeigneten Zeitpunkt aktivierbar. Die aktivierten Daten werden bei der Wegesuche berücksichtigt.
Der RC Server versorgt die Route Control Clients mit den benötigten Daten und leitet deren Bedienungen an die Automatisierungssysteme weiter.
Steht ein Materialtransport an, wird entweder per Steuerung
oder vom Operator am RCC ein Weg angefordert. Dazu gehört
neben der Vorgabe von Quelle, Ziel und bis zu 10 optionalen
Anlagenpunkten (Zwischenpunkten) auch das Anlegen eines
Startsignals am Wegesteuerbaustein des Automatisierungssystems.
Route Control Center (RCC)
Liegt kein gespeicherter Weg vor, startet der RC Server die
Wegesuche und fügt die statisch definierten Teilwege – wenn
möglich – zu einem kompletten Transportweg zusammen.
Von da an übernimmt Route Control die Ansteuerung und
Überwachung aller am Transportweg beteiligten RC-Elemente.
Die Anlagensteuerung schaltet nur noch die einzelnen technologischen Funktionen. Bei auftretenden Fehlern erhält
der Operator detaillierte Diagnoseinformationen über die
Ursache, z. B. warum die Transportweg-Suche erfolglos verlief.
Zu Wartungszwecken lässt sich ein Automatisierungssystem
gezielt auf "in Wartung" setzen (out of service). Die über
dieses Automatisierungssystem laufenden Materialtransporte
werden dann noch bis zum Ende ausgeführt, neue jedoch
nicht mehr zugelassen.
WAIT-Elemente ermöglichen das zeitversetzte (kaskadierte)
Steuern der Ein-/Ausschaltreihenfolge von Aktoren, z. B.
beim Transport von Feststoffen über Förderbänder. Werden
Flüssigkeiten in Rohrleitungen transportiert, sind die Reihenfolge und die Zeitabstände beim Reinigen der Ventile durch
Pulsen ebenfalls mit WAIT-Elementen einstellbar.
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© Siemens AG 2016
Route Control Engineering
Die Route Control-Projektierung ergänzt die Basisprojektierung
mit Bausteinen aus der SIMATIC PCS 7-Bibliothek. Im Katalog
des CFC-Editors steht dafür eine Route Control Bibliothek mit
Bausteinen zur RC-Konfiguration sowie zum Konfigurieren
von Transportwegen und Schnittstellenbausteinen für
RC-Elemente zur Verfügung.
Die Adaption der für die Steuerung des Materialtransports
relevanten technologischen Objekte (RC-Elemente) erfolgt im
CFC-Editor über einheitliche Schnittstellenbausteine aus der
Route Control-Bibliothek. Zu den RC-Elementen gehören:
•
•
•
•
Steuerelemente (Aktoren)
Sensorelemente (Sensoren)
Parameterelemente (Sollwerte)
Verbindungselemente (Teilweg-bezogene Materialinformationen)
• WAIT-Elemente
Die im SIMATIC Manager als "Ausrüstungseigenschaften von
Teilanlagen" projektierten Anlagenpunkte von Teilwegen und
Wegen werden zusammen mit den anderen RC-relevanten
Basisdaten des SIMATIC PCS 7-Projekts in das RC-Projekt übernommen.
60
Projektierung mit dem Route Control-Engineeringtool
Anschließend sind die RC-spezifischen Objekte zu projektieren:
• Aufteilen der Transportwege in flexible Teilwege
(Parameter "Priorität" und "bidirektional")
• Verschalten der RC-Elemente durch Einbauen in einen
Teilweg
• Zuweisen technologischer Ablauffunktionen
• Zuordnen der Teilwege zu Funktionskatalogen, z. B.
"Reinigung"
Anwenderspezifisch erstellte Objekte oder Bausteine lassen
sich mithilfe von generischen Elementen in das RC-Projekt
integrieren und wie RC-Elemente handhaben.
© Siemens AG 2016
Entsprechend den Präferenzen kann aus den Ergebnissen
der Offline-Wegesuche ein bevorzugter Weg ausgewählt
und als statischer Weg abgespeichert werden. Über das
Route Control Center ist auch ein aktiver Weg zur Wiederverwendung speicherbar. Ein gespeicherter Weg wird bei der
Weganforderung vorrangig berücksichtigt.
Spezielle Projektierungsfunktionen erleichtern wiederkehrende Routinearbeiten und erweitern die Palette der Möglichkeiten zur Steuerung von Materialtransporten, z. B.:
Grafische Offline-Wegesuche zur Ermittlung aller möglichen Wegekombinationen
Ähnlich wie bei einem Navigationssystem ermittelt die
grafisch visualisierte Offline-Wegesuche alle möglichen
Wegekombinationen. So sind bereits vorab Fehler im Wegenetz oder ungewollte Wege erkennbar.
• Projektierungsdaten in Form von CSV-Dateien nach
Microsoft Excel exportieren, dort kopieren, editieren und
anschließend in Route Control reimportieren
• Steuerung der gemeinsamen Nutzung von Teilwegen
durch projektierbare Funktionskennungen
• Prüfung von Materialkompatibilitäten durch Auswertung
der Teilweg-Materialkennungen und Verriegeln von Teilwegen bei inkompatiblen Materialfolgen
• Aufschaltung zur Laufzeit aus dem Prozess kommender
Sollwerte auf den Wegebaustein (z. B. Verwiegemenge)
www.siemens.de/simatic-pcs7/routecontrol
SIMATIC Route Control auf einen Blick
■
Flexible, modulare und skalierbare Architektur für
Ein- und Mehrplatzsysteme
– Optimal anpassbar an Anlagengröße und individuelle Anforderungen
– Keine teuren Reservekapazitäten
– Hohe Verfügbarkeit durch redundante
Route Control Server
■
■
■
Homogene Integration in die SIMATIC PCS 7-Bedienund Beobachtungsstrategie und das Engineering
Reduzierung des Projektierungsaufwandes und der
Inbetriebsetzungszeiten
– Teilweg-Projektierung durch Vervielfachung
– Datenexport nach Microsoft Excel und Re-Import
– Entlastung von komplexen, wiederkehrenden Aufgaben durch RC-Assistent
– Grafische Offline-Wegesuche ermittelt vorab alle
Wegekombinationen sowie ungewollte Wege
■
Kombinierbar mit SIMATIC BATCH –
Materialtransporte aus Batch-Steuerrezept
Berücksichtigung von Materialkompatibilitäten zur
Vermeidung unerwünschter Vermischungen
■
Offline-Test zur Prüfung auf Vollständigkeit, Inkonsistenzen und unerwünschte Kombinationen
■
Detaillierte Diagnose von Materialtransport-Anforderungsfehlern und laufenden Materialtransporten
■
Bevorzugung gespeicherter statischer Wege bei der
Wegeanforderung
■
Definition von Ein-/Ausschaltfolgen durch zeitversetzte
Ansteuerung von Aktoren, z. B. bei Förderbändern
■
Abbildung des Wegenetzes der Anlage durch Teilwege
■
Schnelle Reaktion auf Anlagenänderungen bei
Projektierung, Inbetriebsetzung oder zur Laufzeit
■
Exklusive Belegung der am Materialtransport beteiligten RC-Elemente und Teilwege
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© Siemens AG 2016
Safety Integrated for Process Automation
Umfassendes Produkt- und Serviceangebot für die Prozesssicherheit
Die Prozessindustrie ist oft geprägt durch komplexe Produktionsabläufe, bei denen gesundheitsgefährdende oder explosive Materialien und Gemische entstehen oder verarbeitet
werden. Ein Ausfall oder ein Fehler könnte hier fatale Folgen
haben.
Ziel der Sicherheitstechnik von Siemens ist es deshalb,
Gefahrenpotenziale für Mensch, Anlage und Umwelt durch
technische Einrichtungen zu minimieren, ohne den Produktionsprozess zu beeinträchtigen. Dazu bedarf es eines zuverlässigen sicherheitstechnischen Systems (Safety Instrumented
System, SIS), das bei kritischen Ereignissen in der Lage ist,
die Anlage automatisch in einen sicheren Zustand zu fahren,
unter definierten Bedingungen sicher weiter zu betreiben
sowie mögliche negative Auswirkungen eines Sicherheitsfalls
zu begrenzen.
Aufbauend auf dem sicherheitstechnischen System von
Siemens steht mit Safety Integrated for Process Automation
ein umfassendes Produkt- und Serviceangebot für sichere,
fehlertolerante Applikationen in der Prozessindustrie zur Verfügung. Es bietet die gesamte sicherheitstechnische Funktionalität – von der sicheren Instrumentierung für die Signalerfassung und -wandlung über die sichere und fehlertolerante
Steuerung bis hin zum Aktor, z. B. Stellungsregler, Ventil oder
Pumpe.
62
Das enorme Potenzial von Safety Integrated for Process
Automation lässt sich am besten in Kombination mit
SIMATIC PCS 7 ausschöpfen. Infolge der Modularität und
der Flexibilität der sicherheitstechnischen Produkte ist diese
Kombination äußerst variabel. Nicht nur der Grad der Integration des sicherheitstechnischen Systems in das Prozessleitsystem kann individuell definiert werden, sondern auch der
Grad der Redundanz für Controller, Feldbus und Prozessperipherie (Flexible Modular Redundancy). Dank der Reduzierung des Platzbedarfs, des Hardware- und Verdrahtungsumfangs sowie des Montage-, Installations- und Engineeringaufwandes bietet die komplette (common) Integration
des sicherheitstechnischen Systems in SIMATIC PCS 7 über
den gesamten Lebenszyklus einer Anlage hinweg den größten Kostenvorteil.
Sowohl die Sicherheitstechnik als auch die damit realisierten
Sicherheitsapplikationen zeichnen sich durch hohe Effizienz
aus und entsprechen nationalen wie internationalen Standards, z. B.:
• IEC 61508 – Basisnorm für Spezifikationen sowie für
Entwurf und Betrieb sicherheitstechnischer Systeme
• IEC 61511 – Anwendungsspezifische Norm für die Prozessindustrie
© Siemens AG 2016
Produktspektrum
Safety Integrated for Process Automation – Produktspektrum für SIMATIC PCS 7
Engineering
Projektierung der Sicherheitsfunktionen (bis SIL 3) mit
TÜV-zertifizierten Funktionsbausteinen und
Continuous Function Chart (CFC)
oder SIMATIC Safety Matrix (Cause&Effect-Matrix)
AS 410F/FH, AS 412F/FH,
AS 414F/FH, AS 416F/FH,
AS 417F/FH
am PROFIBUS oder PROFINET
Sichere, fehlertolerante Controller im einfachen und redundanten
Aufbau (SIL 3) für den unteren, mittleren und oberen Leistungsbereich
PROFIsafe mit PROFIBUS
PROFIsafe mit PROFINET
Für Standard- und sicherheitsgerichtete Kommunikation auf nur
einer Busleitung, zertifiziert nach IEC 61508 (SIL 3)
SIMATIC ET 200
ET 200M: Modulare Peripherie für hochkanalige Anwendungen mit
sicherheitsgerichteten Signalbaugruppen F-DI 12/24 × DC 24 V,
F-DI 4/8 × NAMUR [EEx ib], F-DO 10 × DC 24 V/2 A,
F-DO 8 × DC 24 V/2 A, F-AI 3/6 × 0 … 20 mA oder 4 … 20 mA (HART),
SIL 2/SIL 3; Schutzart IP20
ET 200iSP: Modulare, eigensichere Peripherie mit sicherheitsgerichteten Elektronikmodulen F-DI Ex 4/8 × NAMUR,
F-DO Ex 4 × DC 17,4 V/40 mA, F-AI Ex HART 4 × 0 … 20 mA oder
4 … 20 mA, SIL 3, Schutzart IP30
ET 200S: Feinmodulare Peripherie mit sicherheitsgerichteten
Elektronikmodulen F-DI 4/8 × DC 24 V, F-DO 4 × DC 24 V/2 A und
sicherheitsgerichteten Motorstartern; SIL 2/SIL 3, Schutzart IP20
ET 200pro: Modulare, sehr kompakte Peripherie mit sicherheitsgerichteten Elektronikmodulen F-DI 8/16 × DC 24 V,
F-DI/DO 4/8 × DC 24 V (DI) und 4 × DC 24 V/2 A (DO); SIL 2/SIL 3;
F-Switch zum Abschalten von Standardperipherie und Ansteuern
von Motorschaltern; Schutzart IP65/66/67
Prozessinstrumente/
Prozessgeräte
Sichere Prozessinstrumente/-geräte am PROFIBUS:
Drucktransmitter SITRANS P DS III PA (SIL 2) mit PROFIsafe,
SIMOCODE pro mit DM-F local/PROFIsafe (SIL 3),
SIPART PS2 PA (SIL 2)
Sichere Prozessinstrumente/-geräte zum Anschluss an
Remote I/Os ET 200M:
SITRANS P DS III analog/HART (SIL 2), SITRANS TW Series (SIL 1),
SITRANS TH200/300 (SIL 2), SITRANS TR200/300 (SIL 2),
SITRANS LVL200 (SIL 2), SITRANS LR250 HART (SIL 2),
SITRANS FC430 (SIL 2), SIPART PS2 2/4-Leiter (SIL 2)
Applikationen
SIS Controller
Safety
Applikation
ET 200M
DP/PA Koppler
F-DO
Safety
Instrumented
Function
Ventilstellungsregler
SIPART PS2
Rückmeldung
Ventilstellung
Sollwert
Ventilstellung
Luftzufuhr
S
Magnetventil
Pneumatisches Abschaltventil
Partial Stroke Test
Vorgefertigte Funktions- und Bildbausteine für den Online-Ventiltest
zur vorbeugenden Ventildiagnose ohne Beeinträchtigung der Produktion
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© Siemens AG 2016
Sicherheitsgerichtete Aufbauvarianten
Einkanaliger,
nicht-redundanter Aufbau
Redundanter, hochverfügbarer
und fehlertoleranter Aufbau
Dezentrale Peripherie und
direkte Feldbus-Anbindung
Dezentrale Peripherie
AS Single Station
Flexible Modular Redundancy
auf Baugruppen- oder Geräteebene
Direkte Feldbus-Anbindung
PA Link
ET 200M
PROFIBUS PA
ET 200M
F-Baugruppen
F-Baugruppen
ET 200M
F- und Standardbaugruppen
ET 200iSP
F- und
Standardbaugruppen
mit redundanten
PA Kopplern
ET 200iSP
F- und Standardmodule
ET 200S
PA Link
Active Field
Splitter
ET 200M
Baugruppen- oder
Kanal-Redundanz
über mehrere
separate Stationen
PA Link
PROFIBUS PA
PA Link
mit redundanten
PA Kopplern
Active Field Distributors
ET 200S
Y-Link
ET 200pro
PROFIBUS DP
PROFIBUS PA
G_PCS7_XX_00130
ET 200M
Sicherheitsgerichtete Aufbauvarianten mit PROFIBUS-Kommunikation
Das PROFIsafe-Profil ermöglicht die sicherheitsgerichtete
Kommunikation zwischen dem Controller und der Prozessperipherie über die offenen Standardbusse PROFIBUS und
PROFINET. Mit PROFIsafe werden die Telegramme um zusätzliche Informationen erweitert, anhand denen die PROFIsafeKommunikationspartner Übertragungsfehler erkennen und
kompensieren können, z. B. Verzögerung, falsche Abfolge,
Wiederholung, Verlust, Fehladressierung oder Datenverfälschung.
Da PROFIsafe als zusätzliche Softwareschicht in den Geräten/
Systemen implementiert ist, ohne die Standard-Kommunikationsmechanismen zu verändern, sind Standardkomponenten und Sicherheitskomponenten am selben Bus betreibbar.
Ein kostenintensiver separater Sicherheitsbus ist somit überflüssig.
Allerdings hat die Entscheidung zwischen PROFIBUS oder
PROFINET einen gravierenden Einfluss auf die Architektur des
sicherheitstechnischen Systems.
64
Sicherheitsgerichtete Aufbauvarianten mit PROFIBUS
Bei einem in SIMATIC PCS 7 integrierten sicherheitstechnischen System mit PROFIBUS-Kommunikation wird über alle
Architekturebenen hinweg zwischen zwei Aufbauvarianten
differenziert:
• Einkanaliger, nicht redundanter Aufbau
• Redundanter, hochverfügbarer und fehlertoleranter
Aufbau
Beide Alternativen sind sehr variabel und bieten einen großen
Gestaltungsspielraum. In den einzelnen Architekturebenen
(Controller, Feldbus, I/O-Peripherie) ergeben sich abhängig
von der eingesetzten Prozessperipherie die im Bild dargestellten Projektierungsmöglichkeiten.
Standard (Basic Process Control)- und Sicherheitsfunktionen
sind nicht nur im Bereich der I/O-Peripherie flexibel kombinierbar. Bereits auf Controller-Ebene können sie wahlweise in
einem System zusammengeführt oder separiert werden.
Dazu kommen noch die vielfältigen Möglichkeiten durch
Flexible Modular Redundancy (FMR).
© Siemens AG 2016
Flexible Modular Redundancy (FMR)
Controller S7-400FH
Controller S7-400FH
Triple Simplex Dual
PA Link
mit redundanten PA Kopplern
1oo1 LS
AFD
AFD
AFD
1oo2 Flow
2oo3 PT
2oo3
1oo2
G_PCS7_XX_00227
PROFIBUS DP
G_PCS7_XX_00212
PROFIBUS DP
Flexible Modular Redundancy am Beispiel einer sicherheitsgerichteten
fehlertoleranten Anlagenkonfiguration
Sicherheitsgerichtete und fehlertolerante Architektur basierend auf einer
PROFIBUS PA-Ringarchitektur
Abhängig von der Automatisierungsaufgabe und den davon
abgeleiteten Sicherheitsanforderungen kann der Redundanzgrad für die Controller-, die Feldbus- und die I/O-Peripherieebene separat definiert und mit der Feldinstrumentierung abgestimmt werden. Auf diese Weise sind individuelle, genau
auf einzelne Aufgaben zugeschnittene fehlertolerante Architekturen realisierbar, die mehrere gleichzeitig auftretende
Fehler tolerieren. Da FMR die Redundanz nur dort vorsieht,
wo sie auch benötigt wird, sind vergleichsweise attraktivere
und kosteneffektivere Applikationen möglich als mit herkömmlichen Redundanzarchitekturen.
FMR lässt sich nicht nur auf Anlagenkonfigurationen mit
dezentralen I/O-Peripheriesystemen anwenden, sondern ist
auch auf Konfigurationen mit direkter Geräteanbindung via
Feldbus PROFIBUS PA übertragbar. Wie im Beispiel dargestellt,
ermöglicht die PROFIBUS PA-Ringarchitektur ebenfalls kostengünstige sicherheitsgerichtete und fehlertolerante Applikationen mit geringem Geräte- und Kabeleinsatz.
Wie am Beispiel einer Anlage mit dezentraler I/O-Peripherie
ET 200M gezeigt, kann die Summe der Aufgaben einen Mix
verschiedener Redundanzgrade innerhalb einer Architekturebene ergeben (1oo1, 1oo2, 2oo3).
Aktive Feldverteiler AFD sind dabei in Betriebsumgebungen
bis Ex-Zone 2/22 einsetzbar, aktive Feldverteiler AFDiSD in
Betriebsumgebungen bis Ex-Zone 1/21. Über Stichleitungen
integrieren die aktiven Feldverteiler AFD die in derselben
Ex-Zone angeordneten Feldgeräte. Die Stichleitungen von
AFDiSD können für den Anschluss entsprechend geeigneter
Geräte bis in Zone 0/20 verlegt werden.
Sicherheitsgerichtete Aufbauvarianten mit PROFINET
PROFINET unterstützt sicherheitstechnische Systeme auf
Basis sicherheitsgerichteter SIMATIC PCS 7-Automatisierungssysteme (F/FH) und Remote I/Os ET 200M. Bei einem sicherheitstechnischen System mit PROFINET-Kommunikation ist
der Ring unter dem Aspekt der Verfügbarkeit die bevorzugte
Topologie. Durch die Medienredundanz des Rings führt eine
Unterbrechung des Busses oder der Ausfall eines Teilnehmers
nicht zu einem Ausfall des gesamten Segments.
AS Redundancy
Station mit
PROFINET-CPU
PROFINET
ET 200M
ET 200M
ET 200M
ET 200M
Sicherheitsgerichtete Aufbauvariante mit AS Redundancy Station und
PROFINET IO-Kommunikation
G_PCS7_XX_00314
SCALANCE X
Der höchste Verfügbarkeitslevel wird mit einem PROFINETRing an einem redundanten Controller (AS Redundancy
Station) erreicht. In einer solchen Konfiguration ermöglicht
die als Systemredundanz bezeichnete Form der PROFINET IOKommunikation, dass die I/O-Geräte über das topologische
Netz zu jeder CPU der AS Redundancy Station eine Kommunikationsverbindung aufbauen.
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Engineeringwerkzeuge für Sicherheitsfunktionen
Engineering sicherheitsgerichteter Applikationen mit CFC
Safety Matrix: Zuordnung von exakt definierten Reaktionen (Effects) zu
auftretenden Ereignissen (Causes)
Für die Konfiguration und die Programmierung der sicherheitsgerichteten Controller stehen die F-Bausteinbibliothek in
S7 F Systems und die SIMATIC Safety Matrix zur Verfügung.
SIMATIC Safety Matrix
S7 F Systems mit F-Bausteinbibliothek
Das Engineeringwerkzeug S7 F Systems ermöglicht die Parametrierung der sicherheitsgerichteten Controller sowie der
sicherheitsgerichteten F-Baugruppen aus dem ET 200-Spektrum. Es unterstützt die Projektierung durch Funktionen für
das:
• Vergleichen von sicherheitsgerichteten F-Programmen
• Erkennen von F-Programmänderungen per Prüfsumme
• Trennen von sicherheitsgerichteten Funktionen und
Standardfunktionen
Per Passwort kann der Zugriff auf die F-Funktionen geschützt
werden. Die in S7 F Systems integrierte F-Bausteinbibliothek
enthält vorgefertigte Funktionsbausteine zur Erstellung
sicherheitsgerichteter Applikationen mit dem CFC oder der
darauf aufsetzenden Safety Matrix. Die zertifizierten F-Bausteine sind sehr robust und fangen Programmfehler wie Division
durch Null oder Werteüberlauf ab. Sie ersparen die diversitäre
Programmierung zur Fehlererkennung und Fehlerreaktion.
Die additiv zu S7 F Systems einsetzbare SIMATIC Safety Matrix
ist ein innovatives Safety Lifecycle Tool von Siemens, das zur
komfortablen Projektierung von Sicherheitsapplikationen
ebenso einsetzbar ist wie für deren Betrieb und Service. Basierend auf dem bewährten Prinzip einer Cause&Effect-Matrix ist
sie hervorragend geeignet für Prozesse, bei denen definierte
Zustände bestimmte Sicherheitsreaktionen erfordern.
Mit der Safety Matrix geht das Programmieren der Sicherheitslogik nicht nur deutlich einfacher und komfortabler, sondern
auch wesentlich schneller als auf herkömmliche Art und
Weise.
Bei der Risikoanalyse seiner Anlage kann der Projekteur den
im Verlauf eines Prozesses auftretenden Ereignissen (Causes)
exakt definierte Reaktionen (Effects) zuordnen. In den horizontalen Zeilen der mit einem Tabellenkalkulationsprogramm
vergleichbaren Matrix-Tabelle gibt er zuerst mögliche Prozessereignisse (Eingänge) ein, konfiguriert deren Art und Anzahl,
logische Verknüpfungen, eventuelle Verzögerungen und Verriegelungen sowie ggf. tolerierbare Fehler. Anschließend definiert er in den vertikalen Spalten die Reaktionen (Ausgänge)
auf ein bestimmtes Ereignis.
Die Verknüpfung von Ereignissen und Reaktionen erfolgt
durch einfaches Anklicken der Zelle im Schnittpunkt von Zeile
und Spalte. Anhand dieser Vorgaben generiert die Safety
Matrix automatisch komplexe sicherheitsgerichtete CFCProgramme. Der Projekteur benötigt keine speziellen Programmierkenntnisse und kann sich voll auf die Sicherheitsanforderungen seiner Anlage konzentrieren.
www.siemens.de/simatic-pcs7/process-safety
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Safety Integrated for Process Automation auf einen Blick
■
Umfassendes Produkt- und Serviceangebot für sichere,
fehlertolerante und hochverfügbare Applikationen in
der Prozessindustrie
– Einfache Realisierung, Bedienung und Wartung von
Sicherheitsapplikationen
– Zuverlässige Eliminierung von Gefahren und Risiken
– Anpassungsfähig und innovationssicher
■
Homogene Integration der Sicherheitstechnik in das
Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7
– Bearbeitung von Basic Process Control-Funktionen
und Sicherheitsfunktionen in einem Controller
– Sicherheitsstufe SIL 3 mit nur einer CPU möglich
– Standard- und sicherheitsgerichtete Kommunikation via PROFIBUS/PROFINET mit PROFIsafe;
kein separater Sicherheitsbus
– Mischbetrieb von Standard- und sicherheitsgerichteten F-Baugruppen in ET 200-Stationen
– Durchgängige Datenhaltung für Basic Process
Control und sicherheitsgerichtete Automatisierung;
kein aufwendiges Datenhandling
■
Einbindung der sicherheitsgerichteten Applikation
in die Prozessvisualisierung der PCS 7 Operator Station
■
Automatische Berücksichtigung sicherheitsrelevanter
Störungsmeldungen mit ihrem Zeitstempel
■
Projektierung der Sicherheitsfunktionen ist Teil der
durchgängigen SIMATIC PCS 7-Systemprojektierung
– Verankerung von S7 F Systems, CFC und
SIMATIC Safety Matrix im Engineering Toolset
– Einheitliche Projektierung von Basic Process ControlFunktionen und Sicherheitsfunktionen mit dem CFC
– Safety Matrix zur noch schnelleren, einfacheren
und komfortableren Erstellung von Sicherheitsfunktionen ohne Programmierkenntnisse
■
Durchgängige Diagnose und Wartung vom Sensor/Aktor
über das Automatisierungssystem bis zum Operator
System
■
Einbeziehung der Sicherheitstechnik in Diagnose und
Wartung mit der PCS 7 Maintenance Station
■
Minimierung der gesamten Lifecycle-Kosten
– Kosten für Hardware, Montage, Verdrahtung,
Installation, Engineering und Inbetriebsetzung
sinken mit steigendem Integrationsgrad
– Geringer Einarbeitungs- und Schulungsaufwand
durch einheitliche System-/Werkzeuglandschaft
– Kostengünstige Ersatzteilhaltung durch Reduzierung der Typen und Teile
67
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Industrial Security
Umfassende Schutzmaßnahmen für die leittechnische Anlage
Web Client
- OS
- Maintenance
- Information
ERP
Domain Controller
Virenscan
Server
WSUS
Server
Ethernet, Office LAN
MES/MIS
SIMATIC IT
Front
Firewall
Plant Lifecycle
Management COMOS
Back
Firewall
OS Clients
Engineering
Station
Web
Server
OpenPCS 7
Central Archive
Server
Domain Controller
Terminalbus
Anlagenbus
G_PCS7_XX_00145
Domain
Controller
Beispiel für gestaffelte Sicherheitsarchitektur
Mit der fortschreitenden Standardisierung, Öffnung und
Vernetzung sind die Sicherheitsrisiken einer leittechnischen
Anlage enorm gestiegen. Das Gefahrenpotenzial, das von
Schadprogrammen sowie von unbefugten Personen ausgeht,
reicht von Netzwerk-Überlastungen oder -Ausfällen über das
Ausspionieren von Passwörtern und Daten bis zu unerlaubten
Eingriffen in die Prozessautomatisierung. Neben materiellen
Schäden könnte gezielte Sabotage auch gefährliche Folgen
für Menschen und Umwelt haben.
SIMATIC PCS 7-Sicherheitskonzept
Das im Handbuch "Sicherheitskonzept PCS 7 & WinCC Basisdokument" und in weiterführenden Detaildokumenten ausführlich beschriebene SIMATIC PCS 7-Sicherheitskonzept liefert
weitreichende Empfehlungen (Best Practices) zur Absicherung
einer prozesstechnischen Anlage, basierend auf einer gestaffelten Sicherheitsarchitektur. Es ist nicht nur auf die Verwendung
68
Industrial Security
einzelner Sicherheitsmethoden (z. B. Verschlüsselung) oder
Geräte (z. B. Firewalls) beschränkt. Die Stärken dieses ganzheitlichen Konzepts liegen vielmehr im Zusammenwirken einer
Vielzahl von Sicherheitsmaßnahmen im Anlagenverbund:
• Aufbau einer Netzwerkarchitektur mit gestaffelten
Sicherheitsebenen (defense in depth), kombiniert mit
der Aufteilung der Anlage in Sicherheitszellen
• Netzwerkverwaltung, Netzwerksegmentierung
• Betrieb von Anlagen in Windows-Domänen
• Verwaltung der Bedienberechtigungen von Microsoft
Windows und SIMATIC PCS 7; Integration der SIMATIC
PCS 7-Bedienberechtigungen in die Windows-Verwaltung
• Zuverlässige Beherrschung der Uhrzeitsynchronisation
• Management von Security-Patches für Microsoft-Produkte
• Einsatz von Virenscannern und Firewalls
• Support- und Remote-Zugänge (VPN, IPSec)
© Siemens AG 2016
Systemunterstützung für das Sicherheitskonzept
Systemseitig unterstützt SIMATIC PCS 7 die Realisierung von
Richtlinien und Empfehlungen des Sicherheitskonzepts:
• Kompatibilität mit aktuellen Versionen der Virenscanner
Trend Micro OfficeScan, McAfee VirusScan Enterprise und
Symantec Endpoint Protection
• Anwendung der lokalen Windows Firewall
• Automatische Einstellung sicherheitsrelevanter Parameter
wie z. B. DCOM und Windows Firewall bereits beim Setup
• Benutzerverwaltung und -authentifizierung mit
SIMATIC Logon
• Industrial Ethernet Anschaltung CP 1628 mit integrierten
Security-Funktionen (Firewall, VPN)
• Integration von Industrial Security Modulen SCALANCE S
• Automation Firewall
• Application Whitelisting mit McAfee Application Control
Industrial Security Module SCALANCE S
Die robusten Industrial Security Module SCALANCE S602,
S612, S623 und S627-2M können z. B. zur Absicherung des
zellenübergreifenden Datenaustausches zwischen Automatisierungs- und Prozessleitsystemkomponenten eingesetzt
werden. Sie verfügen über Sicherheitsfunktionen wie Stateful
Inspection Firewall, Portfilter, NAT und NAPT-Adressumsetzung und DHCP Server. S612, S623 und S627-2M bieten überdies Authentifizierung und Datenverschlüsselung mit Virtual
Private Network (VPN) über IPsec-Tunnel.
Automation Firewall
Die Automation Firewall ist mit Stateful Inspection Paketfilter,
Application Layer Firewall, VPN Gateway-Funktionalität,
URL-Filtering, Web Proxy und Intrusion Prevention ausgestattet. Sie sichert den Zugangspunkt zur Produktionsumgebung,
z. B. aus den Büro- oder Intranet/Internet-Netzwerken. Je nach
Anlagengröße kann sie eingesetzt werden als:
Phase 1:
Phase 2:
Phase 3:
Security
Assessment
Security
Implementierung
Security
Management
Phasen der Plant Security Services
Plant Security Services
Siemens liefert seinen Leittechnikkunden nicht nur die Technik, sondern unterstützt mit durchgängigen Plant Security
Services auch den Schutz ihrer Anlagen über den gesamten
Lebenszyklus:
• Security Assessment
- Untersuchung und Bewertung des Sicherheitsniveaus
der Anlage
- Identifizierung von Schwachstellen und Abweichungen
zu Standards oder Normen
- Empfehlung von Maßnahmen zur Verbesserung der
Sicherheit
• Security Implementierung
- Schulung der Mitarbeiter
- Verbesserung der Prozesse durch anlagenspezifische
Umsetzung von Sicherheitsrichtlinien
- Implementierung von Schutzmaßnahmen und LangzeitMonitoring
• Security Management
- Proaktiver Schutz der Anlage durch kontinuierliche Überwachung im Betrieb
- Warnung vor neuen Bedrohungen und Schwachstellen
in Echtzeit
- Permanente Updates für die schnelle Absicherung gegen
neue Sicherheitslücken
Security-Zertifizierung
• Three-Homed Firewall für kleine bis mittlere Anlagen mit
"Minimal-Perimeternetzwerk"
• Front und Back Firewall für maximalen Schutz bei größeren
Anlagen mit umfangreichem Perimeternetzwerk
Integrierte Services wie Hotline-Unterstützung, Austauschservice und Software Update Service werten die Automation
Firewall zusätzlich auf.
Application Whitelisting
Application Whitelisting-Schutzmechanismen gewährleisten,
dass auf einer Station des Prozessleitsystems SIMATIC PCS 7
ausschließlich vertrauenswürdige Anwendungen und Programme ausgeführt werden. Sie unterbinden die Ausführung
unerlaubter Software sowie die Veränderung installierter
Applikationen und bieten damit einen additiven Schutz zu
den bereits vorhandenen Schutzmechanismen gegen
Malware (Schadsoftware).
Da die Sicherheit leittechnischer Anlagen bei Siemens einen
hohen Stellenwert hat, wird das Prozessleitsystem SIMATIC
PCS 7 regelmäßig durch neutrale Gutachter überprüft. Zertifikate wie die Achilles Level II Certification bescheinigen
SIMATIC PCS 7 und dessen Komponenten ein konstant hohes
Sicherheitsniveau.
www.siemens.de/industrial-security
www.siemens.de/plant-security-services
Industrial Security
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Virtualisierung
OS
Client
OS
Client
Eng.
System
Service
Package
Thin Clients
Zero Clients
Remote-Protokoll
Virtual
Machines
Anlagenbus
PCS 7 Controller
OS
Server
OS
Client 1
OS
Client 2
Eng.
System
Hypervisor VMware ESXi
Host-Hardware (Industrie PC)
G_PCS7_XX_00336
Virtuelles PCS 7-System
Die Virtualisierung ist eine innovative Software-Technologie
zur Emulation von Hardware, Betriebssystem, Datenspeicher
und Netzwerken, die zunehmend auch in der industriellen
Automatisierung Einzug hält. Die zunächst höheren Investitionen für Hardware, Virtualisierungssoftware, Serviceverträge und Infrastruktur rechnen sich durch langfristige
Betriebskosteneinsparungen zumeist über den Lebenszyklus
der Anlage. Wichtige Garanten für den Erfolg der Virtualisierung sind starke IT-Abteilungen mit gut ausgebildeten
Spezialisten sowie spezifisches Know-how über die Prozessautomatisierung.
Die Wirtschaftlichkeit wird maßgeblich von den speziellen
Projektanforderungen bestimmt, die geprägt sind durch
Aspekte wie Platzbedarf, Remote-Zugang, Energieeinsparung, Validierung, Anlagenverteilung, Infrastruktur oder
virtuellen Betrieb anderer Anwendungen, z. B. Auswertetools,
Informations- und Report-Systeme.
Wie in der realen Umgebung ist die IT-Security auch in der
virtuellen Welt von großer Bedeutung. Hier wie da werden
vergleichbare Sicherheitsmechanismen und Methoden eingesetzt, z. B. Security Patches, Virenscanner, User Management
oder Zugangsschutz.
Auf SIMATIC PCS 7 basierende Virtualisierungslösungen
sind derzeit für Clients (OS, Batch, Route Control) und
Process Historian/Information Server sowie für Optionen wie
SFC Visualization, OpenPCS 7/OS Client, PCS 7 Web Server,
PCS 7 Terminalserver oder WinCC Data Monitor freigegeben.
Projektspezifisch lassen sich auch Server (OS, Batch,
Route Control), Engineering System, OS Single Station oder
Maintenance Station in virtueller Umgebung betreiben.
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Virtualisierung
Pre-installed
Hypervisor
SIMATIC
Virtualization
as a Service
Configured
Host
Als Hardware für virtuelle Clients und Optionen dienen
kostengünstige Thin Clients oder Zero Clients. Die damit
eingerichteten Bedienplätze werden über Remote-Protokolle
(VNC, VMware View) angebunden. An diesen Bedienplätzen
steht dem Bedienpersonal die von der realen Anlage gewohnte Bedien- und Beobachtungsfunktionalität zur Verfügung.
SIMATIC Virtualization as a Service
Virtuelle Systeme benötigen nicht nur weniger Hardware,
Platz und Energie, sondern lassen sich auch zentral warten
und pflegen. Die Erstellung virtueller Systeme für kundenspezifische Leittechnikprojekte basierend auf SIMATIC PCS 7
erfordert umfangreiche Kenntnisse und Erfahrungen –
sowohl SIMATIC PCS 7 als auch die verwendeten IT-Technologien betreffend.
Mit "SIMATIC Virtualization as a Service" liefert Siemens
Hardware (Host und Thin Client), Software und Lifecycle
Service für das virtuelle System – direkt aus einer Hand und
perfekt aufeinander abgestimmt. Dieses Angebot umfasst:
•
•
•
•
•
Setup eines kompletten Virtualisierung-Hosts
Konfiguration der virtuellen Maschinen
Installation und Konfiguration der Betriebssysteme
Installation der SIMATIC/SIMATIC PCS 7-Software
Umfangreiches Servicepaket
Es ist optional erweiterbar mit zusätzlichen Hardware- und
Softwarekomponenten sowie ergänzenden Lifecycle Services,
z. B. Managed Support Services und SIMATIC Remote Services.
www.siemens.de/sivaas
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Package Units und Panel-Integration
SIMATIC PCS 7 Industry Library
Operator
Station
AS 41x mit
- PCS 7 APL
- IL for PCS 7
SIMATIC PCS 7
Comfort
Panel
Comfort
Panel
S7-300 mit
IL for S7
Package Unit
G_PCS7_XX_00328
Anlagenbus
Die in der SIMATIC PCS 7 Advanced Process Library (APL) vordefinierte Standardfunktionalität für die grafische Projektierung von Automatisierungslösungen kann mit der SIMATIC
PCS 7 Industry Library (IL) um spezifische technologische
Funktionen erweitert werden. Die IL liefert neben einzelnen
Bausteinen, Faceplates und Symbolen, die auf spezielle leittechnische Aufgabenstellungen in verschiedenen Industriebranchen abzielen, auch branchenspezifische Bausteinsätze,
z. B. für die Bereiche Wasser/Abwasser oder die Gebäudeautomatisierung. Mit den einheitlich gestylten Bausteinen
von IL und APL lassen sich harmonische Bedienoberflächen
erstellen, die ein durchgängiges Look&Feel vermitteln.
Bedienen und Beobachten per Comfort Panel
Das Bedienen und Beobachten von Automatisierungsfunktionen (APL/IL) auf einem Touch Panel ist mit IL-Interfacebausteinen realisierbar. Die Projektierung erfolgt im CFC
durch Verknüpfung mit dem technologischen Baustein, z. B.
einem Motor. Unter Berücksichtigung von Bedienrechten und
hierarchischen Bedienkonzepten (Mehrwartenbedienung)
kann die in einem SIMATIC PCS 7-Automatisierungssystem
oder einem SIMATIC S7-300-Controller ablaufende technologische Funktion danach sowohl von einer Operator Station als
auch von einem Comfort Panel aus bedient werden.
Bildbausteine einer Motorsteuerung für Operator Station (oben) und
Panel (unten)
Package Units S7-300
Die IL unterstützt nicht nur das Engineering von Automatisierungssystemen und Operator Stationen des Prozessleitsystems SIMATIC PCS 7, sondern auch die Projektierung von
Package Units, basierend auf Controllern SIMATIC S7-300.
Die Package Units S7-300 lassen sich mit IL-Bausteinen
nahtlos in das Prozessleitsystem integrieren und homogen
in die Bedienoberfläche der SIMATIC PCS 7 Operator Station
einbetten. Die Projektierung der Funktionsbausteine erfolgt
im CFC. Zur Verfügung stehen dafür:
• Panel-Interfacebausteine für IL-Funktionen
• Analogmonitoring auf 8 frei wählbare Grenzwerte
• Analogmonitoring mit zusätzlicher binärer Grenzwertüberwachung
• Aggregate-Überwachung für bis zu 8 Aggregate
• Analoge Messwertüberwachung
• Digitale Messwertüberwachung
• 3-Punkt-Stellglied (Klappen, Motoren, Ventile, etc.)
• PID-Regler
• Bedienbausteine für Operator
• Ventilsteuerung
• Motorsteuerung (Standard-Motor, mit 2 Drehrichtungen,
mit variabler Geschwindigkeit)
• Funktionen für die Gebäudeautomatisierung
• AS-AS-Kommunikation zum Lesen/Schreiben von Daten
Package Units und Panel-Integration
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Fernwirktechnik
Fernwirken mit SIMATIC PCS 7 TeleControl
Leitstelle
SIMATIC PCS 7 TeleControl
Ethernet
TCP/IP-Kommunikation:
SINAUT ST7 oder DNP3
TIM 4R-IE (ST7)
oder Konverter
TCP/IP – seriell
(DNP3)
TCP/IP-Kommunikation:
Modbus oder IEC 60870-5-104
TIM 4R-IE (ST7)
oder TCP/IP
WAN Router
(DNP3)
TCP/IP
WAN Router
WAN
Third-Party RTU
(nur DNP3)
weit verteilte
TeleControl Außenstationen
WAN
weit verteilte
Third-Party RTU
RTU 3030C
(nur IEC 60870-5-104)
S7-1200
+ CP 1243-1 IEC
WAN
S7-1200
+ CP 1243-1/-8
S7-300
+ TIM 3V-IE oder
TIM 3V-IE DNP3
S7-400
+ TIM 4R-IE oder
TIM 4R-IE DNP3
Konverter
TCP/IP – seriell
WAN
RTU 3030C
(nur DNP3)
Third-Party RTU
(nur DNP3)
Serielle Kommunikation:
Modbus oder IEC 60870-5-101
ET 200S mit
integrierter PN-CPU
S7-300
+ TIM 3V-IE oder
TIM 3V-IE DNP3
S7-400
+ TIM 4R-IE oder
TIM 4R-IE DNP3
weit verteilte
Third-Party RTU
S7-1200 + CM 1241
(nur Modbus)
ET 200S mit integrierter
CPU + serieller Schnittstelle
S7-300
+ CP 343 oder
PN-Schnittstelle
S7-300
+ CP 341
S7-400
+ CP 443 oder
PN-Schnittstelle
S7-400
+ CP 441
G_PCS7_XX_00175
Serielle Kommunikation:
SINAUT ST7 oder DNP3
Integrations- und Kommunikationsmöglichkeiten mit SIMATIC PCS 7 TeleControl
Insbesondere in den Branchen Wasser & Abwasser sowie
Öl & Gas erstrecken sich Anlagen oft über riesige Areale.
Hier gilt es, Außenstationen zur Überwachung und Steuerung
weit entfernter Teilanlagen mit meist geringem oder mittlerem
Automatisierungsgrad über ein WAN (Wide Area Network) mit
Fernwirkprotokollen in das Leitsystem der Gesamtanlage einzubinden.
SIMATIC PCS 7 TeleControl ermöglicht es, die Fernwirkleitstelle für die meist aus einfacheren Remote Terminal Units
(RTU) bestehenden Außenstationen direkt in das Prozessleitsystem zu integrieren.
Daraus resultieren wesentliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Lösungen, bei denen zentrale und weit entfernte
Anlagenbereiche als separate Teilanlagen projektiert und
in einem überlagerten Netzleitsystem zusammengeführt
werden, z. B.:
• Einheitliche Prozessführung
• Einfaches und komfortables Datenmanagement
• Durchgängiges Engineering für zentrale und weit entfernte Teilanlagen
• Geringere Service- und Schulungskosten
Die Integration der Fernwirkleitstelle in die SIMATIC PCS 7Prozessführung erfolgt in Form einer Operator Station der
Ausführung Single Station oder Server (wahlweise auch
redundant). Diese PCS 7 TeleControl Operator Station ist vorzugsweise nur für den Fernwirkbetrieb zuständig (dedicated),
kann aber bei kleinen Mengengerüsten parallel zu Fernwirksystemen auch SIMATIC PCS 7-Automatisierungssysteme in
zentralen Anlagenbereichen führen (Dual-Channel-Betrieb).
72
Fernwirktechnik
© Siemens AG 2016
Bezüglich Bedienphilosophie und Alarmierungsverhalten
besteht kein Unterschied zwischen zentraler und entfernter
Automatisierung. Daten aus den RTUs des Fernwirksystems
lassen sich in einem Prozessbild zusammen mit Daten aus
SIMATIC PCS 7 Automatisierungssystemen darstellen.
Prozessdaten auch Diagnoseobjekte für die Diagnose und
die Steuerung der Kommunikation. Diese unterstützen die
SIMATIC PCS 7-konforme Bedienerführung über Symbole
und Bildbausteine sowie die Hierarchie der SIMATIC PCS 7Störungsmeldungen. Bei Bedarf ist die Bibliothek projektspezifisch mit neuen Script-basierten Objekttypen erweiterbar.
Für das Engineering der TeleControl Operator Station
(Single Station/Server) wird die zentrale Engineering Station
des Prozessleitsystems SIMATIC PCS 7 funktionell erweitert.
Die mitgelieferte Objektbibliothek enthält neben technologischen Objekten für die Verarbeitung und Darstellung von
www.siemens.de/simatic-pcs7/telecontrol
RTU-Typ
RTU-Kategorie
Mögliche Fernwirkprotokolle
Kompakte Fernwirkstation
SIMATIC RTU3030C mit
autarker Energieversorgung
Very small mit bis zu 16 I/Os
für sehr kleine Anwendungen
• DNP3
• IEC 60870-5-104
Controller integriert in
SIMATIC ET 200S
Small mit ca. 30 … 200 I/Os
für kleine Anwendungen
• Modbus RTU
• IEC 60870-5-101/-104
Controller SIMATIC
S7-1200/S7-1200F
Small mit ca. 30 … 150 I/Os
für kleine Anwendungen
•
•
•
•
SINAUT ST7
DNP3
Modbus RTU
IEC 60870-5-104
Controller SIMATIC
S7-300/S7-300F
Medium mit ca. 100 … 2 000 I/Os
für mittelgroße Anwendungen
•
•
•
•
SINAUT ST7
DNP3
Modbus RTU
IEC 60870-5-101/-104
Controller SIMATIC
S7-400/S7-400F
Large mit ca. 500 … 5 000 I/Os
für größere Anwendungen, die mehr
Performance erfordern
•
•
•
•
SINAUT ST7
DNP3
Modbus RTU
IEC 60870-5-101/-104
Controller SIMATIC
S7-400H/S7-400FH
• DNP3
• IEC 60870-5-101/-104
Fernwirktechnik
73
© Siemens AG 2016
Schaltanlagenautomation
Integration der Schaltanlagenautomation in der Prozessindustrie mit
SIMATIC PCS 7 PowerControl
Freileitung
HochspannungsEbene
Freileitung
HV: 60 ... 145 kV
MV: 4 ... 42 kV
LV: 0.4 ... 1 kV
Mittelspannung
Hauptstationen
mit IEC 61850
● Steuern, Schalten
● Messen und Automatisieren
wichtiger Verbraucher
- Generatoren
- Transformatoren
- Motoren
Abschnitt 2
Mittelspannung
Unterstationen
Prozess
LVD/MCC
Kompensation
LV- MVInverter
zu Verbrauchern
LV-Motoren/MV-Motoren
Typische Verbraucher
● Groß-Antriebe
● Schwere Gebläse
● Verdichter, Pumpen
● Große Zentrifugen
● Extruder, Mischer
● Brecher, Mühlen
● Elektrolyse, Galvanik
● Gebäude-Einspeisung
G_PCS7_XX_00318
Abschnitt 1
Automatisierungsebenen der Energieversorgung- und -verteilung
Eine elektrische Schaltanlage bezeichnet eine Anlage, in
der elektrische Energie verteilt oder umgespannt wird, wobei
Lasten/Verbraucher in Lastgruppen gebündelt werden. Als
Sammelschienen ausgeführte Netzknoten verbinden mithilfe
von Schaltgeräten ankommende und abgehende Leitungen,
sogenannte Abzweige. Bei der Auslegung der Schaltanlage
sind die Änderung der Netztopologie bei Störungen sowie das
Freischalten und Erden von Betriebsmitteln für Wartungsarbeiten zu berücksichtigen.
Mit SIMATIC PCS 7 PowerControl wird die strikte Trennung
der Prozessautomatisierung von Anlagen zur Automatisierung der Energieversorgung des Prozesses aufgehoben. Die
Prozessautomatisierung und die Automatisierung elektrischer
Schaltanlagen für Mittelspannungen lassen sich in einem Leitsystem zusammenführen. Daraus resultieren zahlreiche Vorteile mit erheblichen Kosteneinsparungen über den gesamten
Lebenszyklus der Anlage hinweg, die mit der zunehmenden
Dezentralisierung durch vermehrte Nutzung erneuerbarer
Energien immer mehr an Bedeutung gewinnen, z. B.:
• Einfachere Anlagenstrukturen mit mehr Transparenz in
den technologischen Abhängigkeiten
• Weitere Steigerung des Integrationsgrades der Anlage
• Einheitliche Prozessführung unterstützt die Zusammenführung von Operator-Aufgabenbereichen
74
• Langfristige Investitionssicherheit durch weltweit gültige
Norm IEC 61850
• Rationelles, durchgängiges Engineering und schnelle
Inbetriebsetzung
• Geringerer Administrations-, Service- und Schulungsaufwand durch einheitliche Gesamtsicht
• Kostengünstige Modernisierung von Anlagen mit bestehender PROFIBUS DP-Infrastruktur
Einbindung von Geräten zur Schaltanlagenautomation
Intelligent Electronic Devices (IEDs) für Schutz-, Steuerungs-,
Mess- und Überwachungsaufgaben in der elektrischen Energieübertragung und -verteilung sind wie folgt in das Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7 integrierbar:
• Via Ethernet TCP/IP-Kommunikation mit Übertragungsprotokoll IEC 61850
- direkt am Anlagenbus
- über Station Controller am Anlagenbus
- über Station Gateway (single oder redundant) am
Anlagenbus
• Mit Treiberbausteinen der PCS 7 PowerControl PROFIBUS
Driver Library
- am PROFIBUS DP (SIPROTEC-Schutzgeräte)
© Siemens AG 2016
SIMATIC PCS 7
Operator Station Clients
Engineering und
Maintenance Station
Terminalbus
Operator Station
Server, redundant
PowerControl Server,
redundant
Anlagenbus
SENTRON WL
TCP/IP
TCP/IP
IEC 61850
IEC 61850
IEC 61850
Ethernet LWL
Ethernet LWL
Standard +
Safety I/O
PAC
4200
SIPROTEC IEDs
TCP/IP
Ethernet LWL
Automatisierungssystem S7-4xx
Feldbus PA/FF
Schaltanlagen
Schaltanlagen
Schaltanlagen
Schaltanlagen
vzGy
n j
wyvmpi|z
Process Control - SIMATIC PCS 7
Power Control - SIMATIC PCS 7 PowerControl
G_PCS7_XX_00356
Standard +
Safety I/O
Station
Controller
PROFIBUS DP
Station
Gateway
single/
redundant
Automatisierungssystem S7-4xxFH,
redundant
Integrationsmöglichkeiten für die Automation von Mittelspannungsschaltanlagen
Funktions- und Leistungsmerkmale von
Beispiel eines Anlagenbildes einer Mittelspannungs-Schaltanlage mit
Kurvenfenster und Faceplate eines Mittelspannungs-Motors
Die Integration von IEDs am PROFIBUS DP ist vornehmlich
bestimmt für:
• Weiterverwendung vorhandener PROFIBUS DPInfrastrukturen
• Teilmodernisierung bestehender Anlagen
• IEC 61850- und PROFIBUS DP-Mischkonfigurationen bei
Anlagenerweiterungen
www.siemens.de/simatic-pcs7/powercontrol
SIMATIC PCS 7 Engineering
• Objektbibliothek mit Funktionsbausteinen, Symbolen
und Faceplates
• Objektorientiertes Typ-Instanz-Konzept
• Automatische Generierung der Objekte für die
Operator Station
• Integration neuer IEDs durch Import ihrer IEC 61850
Device Description (ICD)
• Additive Bibliothek mit technologischen Bausteinen für
elektrische Betriebsmittel wie Abzweig, Maschine,
Transformator, Leitung, Sammelschiene
• Verwendung des IED-Zeitstempels auch für Begleitwerte aus anderen Quellen
SIMATIC PCS 7 Prozessführung
• Faceplates für SIPROTEC-Schutzgeräte im
SIMATIC PCS 7 APL Style (Look&Feel)
• Einheitliches Verhalten bei Alarmen, Meldungen,
Bedienen und Beobachten
• Diagnose-Funktionalität für jedes IED
• Auslesen und Speichern von IED-Störschrieben;
Auswertung mit externen Werkzeugen
75
© Siemens AG 2016
Energiemanagement mit SIMATIC PCS 7
Energiedaten identifizieren und evaluieren
Grundvoraussetzung für die Verbesserung der Energiebilanz
ist Transparenz, d. h. das Erfassen und Aufzeichnen von Verbrauchsdaten, sowie das Aufzeigen von Energieströmen und
Medienflüssen im Unternehmen. Erst wenn bekannt ist, wie
viel von jeder verwendeten Energieform eingesetzt wird, lassen sich auch Einsparpotenziale definieren und die dazu erforderlichen Aufwände abschätzen.
Im Kontext des Prozessleitsystems SIMATIC PCS 7 wird dies
unterstützt durch:
Knapper werdende Ressourcen, steigende Energiepreise,
erhöhte Sensibilität für Umweltfragen und verschärfte
gesetzliche Auflagen machen die Bedeutung eines effizienten
Energiemanagements deutlich. Dabei sind alle Aspekte rund
um Erzeugung, Beschaffung, Verteilung und Verbrauch von
Energie zu berücksichtigen.
Betriebs- und
Verfahrensebene
Managementebene
Die Unternehmen der Prozessindustrie müssen in der Lage
sein, ihre Energieverbräuche zu planen, zu überwachen und
aufzuzeichnen, mögliche Energieeinsparmaßnahmen zu
definieren und umzusetzen sowie deren Effizienz durch
regelmäßige Bewertung der Indikatoren nachzuweisen.
SIMATIC B.Data
Energieplanung/
-beschaffung
EnergieControlling
Visualisierung
Berichterstattung/
Monitoring
Archivierung
Lastmanagement
Elektrische Energien
Nicht-elektrische Energien
76
G_PCS7_XX_00289
Energiewert-Erfassung
Feldebene
Steuerungsebene
Datenaufbereitung
• Basis Power Monitoring mit SIMATIC PCS 7-Standardfunktionalität:
- Mit Prozessinstrumenten erfasste Daten prozessbezogener Energien wie Dampf, Kühlmedien oder Gas
- Von elektrischen Komponenten wie Leistungsschaltern
(SENTRON), Frequenzumrichtern (SINAMICS), Motorstartern (ET 200S) etc. direkt übermittelte Daten
- Über Multifunktionsmessgeräte der SENTRON PAC-Reihe
erfasste Daten anderer Energieverbraucher
• Last Management-Funktionen in der Industry Library
- Überwachung von Produktion und Energieverbrauch mit
Prognose
- Proaktives Schalten der Verbraucher gemäß vordefinierter Strategie
- Definition variabler, tageszeitabhängiger Lastprofile
- Berücksichtigung kundeneigener Stromerzeugungskapazitäten
• SIMATIC B.Data-Software zur Optimierung der Energiebetriebsführung mit verursachergerechter Aufteilung
und Überleitung ins Abrechnungssystem
- Unternehmensweite Transparenz durch lückenlose
Energie- und Stoffbilanzierung der Energieerzeugungsanlagen und der Verbraucher
- Bildung von Kennwerten (KPIs, Key Performance
Indicators) für fundierte Aussagen zur Steigerung
der Effizienz von Energieerzeugungsanlagen und Verbrauchern
- Verursachergerechte Aufteilung von Energiekosten
und -erlösen und deren Überleitung ins Abrechnungssystem (z. B. SAP R/3 CO)
- Produktionsbezogene Last- und Bedarfsprognosen zur
Verbesserung der Planungssicherheit
- Unterstützung des kostengünstigen Energieeinkaufs
- Überwachung und Reporting von Treibhausgasemissionen (CO2) gemäß gesetzlicher Auflagen
- Integriertes Projektmanagement zur kontinuierlichen
Verbesserung der Energieeffizienz
© Siemens AG 2016
Energieverbrauch
Energiepreise
Energiebeschaffung optimieren
● Kurzzeitverträge (Jahresverträge)
● Änderung der Tarifsysteme, z. B. zeitvariable Tarifsysteme,
Time-of-use-Tarif (TOU)
● Steigenden Energiebeschaffungskosten entgegenwirken
110 %
100 %
Drosselregelung
90 %
80 %
70 %
60 %
Energieverbrauch reduzieren
Verluste aufdecken
Ruhende Reserven erkennen
● Anreizsysteme schaffen,
z. B. Energie sparen
● Auslastungs-Optimierung
●
EnergieGesamtkosten
€
Energieeinsparung
50 %
40 %
●
30 %
20 %
Energieverbrauch
mit Frequenzumrichter
10 %
0%
0%
10 %
20 %
30 %
40 %
50 %
60 %
70 %
80 %
90 %
100 %
Durchflussrate
Energieverbrauch
Reduzierung der Energiekosten
Energiesparpotenzial durch Frequenzumrichter
Energieauslastung optimieren
Energiesparen mit innovativer Technik
Mit SIMATIC PCS 7 ist die Energieauslastung so optimierbar,
dass bisher ungenutzte Ressourcen erschlossen und Verbrauchsspitzen vermieden werden. SIMATIC PCS 7-Bausteine
errechnen aus dem aktuellen Verbrauch eine Prognose für
den laufenden 15-Minuten-Mittelwert und vergleichen diesen
mit vorgegebenen Grenzwerten. Um größere Spitzen zu glätten oder mit dem Energielieferanten vertraglich festgelegte
Limits einzuhalten, lassen sich z. B. Verbraucher gezielt aboder zuschalten. Bei instabilen Versorgungsnetzen können
Lasten auch schnell abgeworfen werden, um mit der verbleibenden Einspeiseleistung den Betrieb kritischer Anlagenteile
zu sichern.
Insbesondere bei energieintensiven Produktionsprozessen,
z. B. in der Chemie oder der Pharmazie, resultiert aus der
Verwendung energiesparender Motoren oder Frequenzumrichter ein weiteres großes Einsparpotenzial.
Aber auch die Optimierung von Prozessen mit Advanced
Process Control (APC) und das anlagennahe Asset Management mit der PCS 7 Maintenance Station leisten einen
wesentlichen Beitrag für den energieeffizienten Anlagenbetrieb.
Frequenzumrichter mit Bremsenergie-Rückgewinnung
Frequenzumrichter machen es möglich, Aggregate verfahrenstechnischer Anlagen wie Pumpen, Lüfter oder Kompressoren immer im optimalen Arbeitsbereich zu fahren. Im Vergleich mit herkömmlichen Regelverfahren sind so Energieeinsparungen bis zu 50 % realisierbar.
Energiesparmotoren
Energieeffiziente Motoren zeichnen sich durch eine bis zu
42 % geringere Verlustleistung aus. Da der Anteil der Energiekosten an den Gesamtkosten eines Motors über den gesamten Lebenszyklus betrachtet rund 98 % beträgt, lassen sich
sowohl bei Neuanlagen als auch durch Modernisierung bestehender Anlagen enorme Kosteneinsparungen erzielen.
www.siemens.de/simatic-pcs7/energy-management
B.Data-Software zur Optimierung der Energiebetriebsführung
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© Siemens AG 2016
Optimieren mit
Advanced Process Control
Auf PID-Reglern basierende Regelungskonzepte stoßen bei
komplexen Prozessen oft schnell an ihre Grenzen. Hier bieten
im Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7 integrierte Advanced
Process Control (APC)-Funktionen bedeutend mehr Möglichkeiten. Durch den Einsatz dieser höherwertigen Regelungsfunktionen lassen sich:
• Unerwünschte Schwankungen kritischer Prozessgrößen
drastisch reduzieren
• Rohstoffeinsatz und Energieverbrauch spürbar senken
• Durchsatz und Produktqualität steigern
• Belastungen des Bedienpersonals reduzieren
Integrierte Advanced Process Control-Funktionen
Neben zahlreichen grundlegenden Regelungsfunktionen,
z. B. PID-Regelung, Kaskadenregelung, Split-Range-Regelung
und Verhältnisregelung, stehen in den leittechnischen Bibliotheken von SIMATIC PCS 7 Funktionsbausteine und Templates
für die nachfolgend beschriebenen höherwertigen Regelungsfunktionen ohne Aufpreis zur Verfügung.
Mit diesen im Standard bereits enthaltenen Musterlösungen
sind anspruchsvolle APC-Anwendungen bei kleinen und
mittelgroßen Anlagen einfach und kosteneffektiv realisierbar.
Ablösende Regelung
Bei einer ablösenden Regelung führen die Ausgänge von zwei
oder mehr Reglern auf ein gemeinsames Stellglied. Die Entscheidung, welcher Regler tatsächlich den Zugriff auf das
Stellglied bekommt, fällt abhängig von der Auswertung des
aktuellen Prozesszustandes.
• Zwei oder mehr Regler teilen sich ein Stellglied
• Entscheidung für den aktiven Regler auf Basis von:
- Messbaren Ausgangsgrößen, z. B. eine der Regelgrößen
- Stellwerten der Regler
Gesteuerte Adaption
Die gesteuerte Adaption ermöglicht die gleitende Einstellung
der Reglerparameter in nicht-linearen Regelstrecken abhängig von drei Arbeitspunkten.
Lineare Interpolation bewirkt sanfte, stoßfreie Übergänge
zwischen den Arbeitspunkten, so dass die Parameter abhängig vom Verlauf der Messgröße X gleitend geändert werden.
• Geeignet für nicht-lineare Prozesse
• Drei komplette Parametersätze für drei Arbeitspunkte
78
Optimieren mit Advanced Process Control
Dynamische Störgrößenaufschaltung
Eine Störgrößenaufschaltung kann eine starke, messtechnisch erfassbare Störeinwirkung vorab kompensieren, so dass
die Regelung auf Modellunsicherheiten und nicht messbare
Störungen beschränkt bleibt.
• Kompensation starker messtechnisch erfassbarer
Störungen
• Störungseliminierung vor dem Auftreten negativer Auswirkungen
Überwachung der Regelgüte
Der Baustein ConPerMon ermittelt die Regelgüte des PIDReglerbausteins. Je nach Abweichung vom Vergleichswert,
z. B. der Regelgüte bei Inbetriebsetzung, löst er Warn- oder
Alarmmeldungen aus, die in OS-Bildern für eine Anlage oder
Teilanlage übersichtlich zusammengefasst werden. So lassen
sich Probleme frühzeitig erkennen, analysieren und gezielt
beheben.
• Online-Überwachung der Regelgüte
• Identifikation von Regelkreisen nach den Kriterien:
- Höchste Dringlichkeit für Optimierung
- Fehleranbahnung
• Konfigurierbare Alarmgrenzen für Standardabweichung
• Grafische Auswertung
© Siemens AG 2016
PID-Regler-Optimierung
Mit dem im Engineering System integrierten PID Tuner wird
zunächst ein Modell der Regelstrecke gebildet. Auf dieser
Basis lassen sich günstige Reglerparameter ermitteln,
wobei zwischen optimalem Stör- oder Führungsverhalten
des Reglers differenziert wird.
• Optimierung von PID-Regelkreisen
• Anwendbar für Standard-PID-Regler und Bausteine aus
anwenderspezifischen Bibliotheken
• Simulation geschlossener Regelkreise
Smith-Prädiktor
Der Smith-Prädiktor kann die Regelgüte bei Regelstrecken mit
langen, relativ konstanten Totzeiten deutlich verbessern. Der
Totzeitanteil wird mithilfe eines parallel zum realen Prozess
laufenden Prozessmodells eliminiert. Dadurch lässt sich der
Regler für einen totzeitfreien Prozess auslegen und effektiver
einstellen.
• Anwendbar auf Prozesse mit langen, bekannten und
zumeist konstanten Totzeiten:
- Prozessmodell läuft parallel zum realen Prozess
- Rückführung der totzeitfreien, virtuellen Regelgröße
- Rückführung der Abweichung zwischen real gemessenem Istwert und totzeitbehaftetem virtuellen Wert
• PI(D)-Reglerentwurf:
- Geht vom totzeitfreien Teil des Prozessmodells aus
- Liefert deutlich präzisere Reglereinstellung
Modellbasierte prädiktive Mehrgrößenregelung
Bei komplexen Prozessen analysieren modellbasierte prädiktive Mehrgrößenregler (MPC) über einen längeren Zeitraum
das Verhalten mehrerer voneinander abhängiger Größen
getrennt voneinander.
Die Ergebnisse nutzen sie für die optimierte Regelung dieser
Größen. Dabei eliminieren sie nachteilige Wechselwirkungen,
die bei der separaten Regelung der abhängigen Größen auftreten. Die integrierte statische Arbeitspunktoptimierung
kann in einem als Sollwert vorgegebenen Toleranzbereich
den ökonomisch optimalen Arbeitspunkt ermitteln.
Anhand eines mathematischen Modells der Prozessdynamik
sind MPC in der Lage, das zukünftige Prozessverhalten über
eine definierte Zeitspanne (Prädiktionshorizont) vorherzusagen und auf dieser Basis ein Gütekriterium zu optimieren.
Skalierbare MPC-Applikationen:
Bildbaustein für prädiktiven Mehrgrößenregler MPC10x10
Der leistungsfähige interne MPC10x10 kommt nahe an den
Funktionsumfang PC-basierter "full-blown" Mehrgrößenregler
heran, bietet aber bezüglich Verfügbarkeit, Benutzerfreundlichkeit und Kosten die immanenten Vorteile systemintegrierter Regelungsfunktionen. Ausgelegt für langsame und komplexe Regelungsaufgaben mit Regler-Abtastzeiten > 4 s, wird
er typischerweise als anlagenübergreifender Führungsregler
in Kaskadenstrukturen eingesetzt. Beim Tennessee Eastman
Benchmark mit 5 Regelgrößen, 6 Stellgrößen und 3 messbaren Störgrößen gelingen ihm als Führungsregler zusammen
mit fast 20 PID-Reglern die folgenden Ergebnisse:
• Einhaltung der Randbedingungen für Reaktor-Druck,
Temperatur und alle Füllstände
• Minimierung der Variabilität von Produktqualität und
Produktionsrate
• Minimierung von Ventilbewegungen
• Kompensation von Störeinflüssen
• Umstellung der Produktionsrate oder des Produkt-Mix bei
laufender Reaktion
• Umstellung der Reaktionsbedingungen oder der Abgaskonzentration bei laufender Reaktion
Advanced Process Control mit SIMATIC PCS 7 Add-ons
Nahtlos in das Prozessleitsystem integrierbare Add-ons
erweitern das Spektrum der höherwertigen Regelungsfunktionen für SIMATIC PCS 7, z. B. INCA Sensor, INCA MPC
oder ADCO.
Weitere Informationen über Advanced Process Control:
www.siemens.de/simatic-pcs7/apc
• Interner ("lean") MPC4x4 (ModPreCon): bis zu 4 verkoppelte Stell- und Regelgrößen
• Interner MPC10x10: bis zu 10 verkoppelte Stell- und Regelgrößen, bis zu 4 messbare Störgrößen
• Externer "full-blown" MPC (Add-on-Produkt INCA MPC)
Optimieren mit Advanced Process Control
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© Siemens AG 2016
Simulations- und Trainingssysteme
Simulation und virtuelle Inbetriebnahme
mit SIMIT Simulation und Emulation
SIMATIC PCS 7
Operator Station
Engineering Station
SIMIT
Virtual Controller
Feldgeräte
(MPI/IE)
PRODAVE
ET 200M
PROFINET IO
PROFIBUS DP
PROFIBUS DP
Alternative
Schnittstellen
SIMIT
Simulation Framework
Remote Control
SIMATIC PCS 7
Shared Memory/OPC
Industrial Ethernet
Simulation
Unit
Technologische Anlage/Teilanlage
LT
WT
LT
I/O-Signale
Feldgeräte
Reaktor
Fertigung
Prozess
Reale Anlage
Simulierte, virtuelle Anlage
Prozesse
Visualisierung
G_PCS7_XX_00552
T2659
Anwendungsbereich und Integrationsmöglichkeiten von SIMIT Simulation Framework und SIMIT Virtual Controller
Produkte schneller und in gleichbleibend hoher Qualität auf
den Markt zu bringen, erfordert einen optimierten Engineeringworkflow in der Automatisierung sowie möglichst kurze
Aufbau- und Inbetriebnahmezeiten für neue Produktionslinien. Automatisierungslösungen können durch Echtzeitsimulation und Emulation mit der Simulationssoftware SIMIT
umfassend überprüft werden.
Viele effiziente Tests zur Erkennung und Beseitigung potenzieller Fehler sind bereits durchführbar, bevor die reale Anlage
überhaupt zur Verfügung steht, z. B. Verwendung korrekter
Bezeichnungen, Test der Verschaltungs- oder Verriegelungslogik. Hierdurch lässt sich die Qualität der automatisierungstechnischen Projektierung ohne Risiko für die reale Anlage
optimieren.
SIMIT Simulation Framework ermöglicht den Test und die
Inbetriebnahme der projektspezifischen Anwendersoftware
an einer in Teilen virtuellen Anlage. Hierzu lässt sich das
Verhalten der Feldtechnik sowie der technologischen Anlage/
Teilanlage abbilden und in Echtzeit oder in einer virtuellen
Zeit simulieren. Zur Ansteuerung dient entweder ein reales
oder ein virtuelles Automatisierungssystem, z. B. der
SIMIT Virtual Controller.
SIMIT Simulation Framework kann auch genutzt werden,
um den Umgang mit dem realen Automatisierungssystem
SIMATIC PCS 7 zu trainieren. Hierbei wird das Anlagenverhalten wie für den Test und die Inbetriebnahme simuliert.
Erfahrene Spezialisten auf dem Gebiet der Anlagensimulation
bieten mit den SIMIT Simulation Services umfassende Beratungsleistungen, Trainings und Unterstützung bei der
kundenspezifischen Anlagenmodellierung an.
SIMIT Simulation Framework ist auf aktuellen Rechnern sowie
auf virtuellen Systemen (VMware) ablauffähig. Es ist flexibel
einsetzbar und über offene Schnittstellen in die Prozessautomatisierung mit SIMATIC PCS 7 integrierbar.
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© Siemens AG 2016
Simulation mit
SIMIT Simulation Framework
Reale Anlage
PROFIBUS DP
ET 200M
Signale
Import
(z. B. Symboltabelle)
Geräte
Basisbibliothek für:
■ DRIVES
■ SENSORS
Technologisches
Verhalten
Additive
Bibliotheken
■ FLOWNET
Feldtechnik
T2659
LT
WT
SIMIT Simulation Framework - Simulation
LT
Technologische Anlage/
Teilanlage
■
CONTEC
Fertigungstechnik
Abstraktionsebenen der Simulation
Die effiziente Simulation beruht auf der Abstraktion der drei
Ebenen Signale, Geräte (z. B. Antriebe und Sensoren) und
technologisches Verhalten.
An die realen SIMATIC PCS 7-Automatisierungssysteme
kann SIMIT Simulation Framework via PROFIBUS DP oder
PROFINET IO angebunden werden. Simulation Units simulieren dabei die Geräte am PROFIBUS DP/PROFINET IO. Alternativ
ist auch die Kopplung mit dem SIMIT Virtual Controller, der
Emulationssoftware S7-PLCSIM (AS-Simulation) oder
PRODAVE (MPI/IE) möglich. Daraus resultieren zwei Modi
der virtuellen Inbetriebnahme:
• Vorabtest ohne reale Anlage (Software in the loop)
- Anwenderprogramm läuft im virtuellen AS
(SIMIT Virtual Controller oder S7-PLCSIM)
- SIMIT Simulation Framework liefert simulierte
I/O-Signale über die Kopplung mit dem virtuellen AS
• Factory Acceptance Test (Hardware in the loop)
- Anwenderprogramm läuft im realen AS
- SIMIT Simulation Framework simuliert I/O-Signale,
Instrumentierung und Feldgeräte
- Übertragung der Simulationswerte an das reale AS per
Telegramm über die Simulation Unit
- Erweiterung zum Anlagentest durch zusätzliche Simulation des technologischen Verhaltens
Die Zusammenarbeit mit anderen Simulationsmodellen
unterstützt SIMIT Simulation Framework durch:
Die komponentenbasierte, signalflussorientierte Modellierung
der Anlage mit erweiterbaren Basisbibliotheken erfolgt über
die grafische Bedienoberfläche von SIMIT Simulation Framework. Der Projektablauf wird durch ein integriertes WorkflowManagement gesteuert. Spezielle Simulationskenntnisse sind
nicht erforderlich.
Die Signalkopplungen können einfach über den Import der
SIMATIC PCS 7-Projektdaten, der Symboltabelle oder einer
Liste der Signalnamen angelegt werden. Zur Nachbildung
der Geräte sind Dateien des Import-Export-Assistenten oder
Control Module (CM)-Dateien zusammen mit Simulationsvorlagen aus der Basisbibliothek nutzbar.
Additive Bibliotheken unterstützen die Simulation des technologischen Verhaltens:
• FLOWNET zur Simulation dynamischer Verläufe von
Drücken, Durchflüssen und Temperaturverteilungen
von Wasser in Rohrleitungsnetzen
• CONTEC zur Simulation von Stückgut-Fördertechnikanlagen
Argumente für SIMIT Simulation Framework
■
Test des originalen Automatisierungsprojekts
■
Hohe Qualität durch frühzeitiges Erkennen und
Beseitigen von Projektierungsfehlern
■
Virtuelle Inbetriebnahme verkürzt die Projektlaufzeiten und verringert die Projektkosten
■
Keine simulationsspezifische Programmierung im
Automatisierungsprojekt notwendig
Weitere Informationen im Internet:
www.siemens.de/simit
• Datenaustausch über standardisierte Schnittstellen wie
OPC und Shared Memory
• Synchronisation über die Remote Control-Schnittstelle
(mit SIMIT in der Rolle als Master oder Client)
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© Siemens AG 2016
Anbindung an IT-Systeme
OPC Clients
OpenPCS 7
Server
Office LAN
Front
Firewall
Back
Firewall
Process
Historian
Terminalbus
G_PCS7_XX_00144
OS Server
Anlagenbus
OpenPCS 7 Server für den Datenaustausch via OPC
Prozessdaten auswerten und managen
mit OpenPCS 7
Integration und Synchronisation aller Geschäftsprozesse
mit SIMATIC IT
Dem Prozessleitsystem übergeordnete Systeme für Produktionsplanung, Prozessdatenauswertung und -management
(OPC Clients) können über einen OpenPCS 7 Server auf
Prozessdaten von SIMATIC PCS 7 zugreifen. Dieser Server
sammelt die abhängig von der Systemkonfiguration auf verschiedenen SIMATIC PCS 7 Stationen (OS Server, Process Historian) verteilten Daten. OpenPCS 7 nutzt neben der DCOMTechnologie auch die weiterentwickelte OPC-Spezifikation
OPC UA (Unified Architecture).
Für die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens ist es
entscheidend, schnell auf die Anforderungen des Markts zu
reagieren und Lieferketten zu optimieren. An der Schnittstelle
zwischen Produktion und Management sorgen Manufacturing
Execution Systeme (MES) für die durchgängige Optimierung
von Unternehmensprozessen und damit für mehr Effizienz,
integrierte Transparenz und konstante Qualität.
Zugriff auf
Station
OPCSchnittstelle
Datentyp/
Zugriffsart
OS Server
DA oder UA DA
(Data Access)
Lesender/schreibender Zugriff auf
Prozesswerte
A&E
(Alarm & Events)
Lesender und quittierender Zugriff
auf Alarme und Meldungen
HDA (Historical
Data Access)
Lesender Zugriff auf archivierte
Prozesswerte
H A&E (Historical
Alarms & Events)
Lesender Zugriff auf archivierte
Alarme und Meldungen
OS Server/
Process
Historian
Per OLE-DB ist ein einfach realisierbarer, standardisierter
Direktzugriff auf die Archivdaten in der Microsoft SQL ServerDatenbank des Operator Systems möglich. Darüber sind
alle OS-Archivdaten mit den dazugehörigen Prozessbegleitwerten, Melde- und Anwendertexten zugänglich.
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Anbindung an IT-Systeme
Mit SIMATIC IT verfügt Siemens über eines der leistungsfähigsten und flexibelsten MES-Systeme auf dem Markt.
SIMATIC IT arbeitet homogen mit allen gängigen ERP- und
Prozessleitsystemen zusammen. Die Modellierung des gesamten Wissens über die Produktherstellung, die präzise Definition der Betriebsprozesse und die Echtzeit-Datenerfassung
aus der ERP- und der Produktionsebene befähigen SIMATIC IT,
betriebliche Prozesse effektiver zu steuern, Ausfallzeiten,
Produktionsabfall und Nacharbeiten zu minimieren und die
Lagerhaltung zu optimieren.
Detaillierte Informationen zu den SIMATIC IT Suiten,
Komponenten und Libraries finden Sie im Internet:
www.siemens.com/mes
© Siemens AG 2016
Controller-Integration mit PCS 7/OPEN OS
PCS 7 Engineering
System
Für die Projektierung der Automatisierungsfunktionen ist das
vorhandene Engineering System des Controllers weiter nutzbar.
PCS 7
OS Clients
Basis für das OS Engineering mit dem PCS 7 Engineering
System ist das Toolset Database Automation (DBA) von
PCS 7/OPEN OS. Für den zu integrierenden Controller lassen
sich damit schnell und einfach OS-Objekte im SIMATIC PCS 7Design erstellen. Die manuelle Nacharbeit beschränkt sich
auf die Einrichtung des Projekts, die Erstellung statischer Bildelemente, die Archivdefinition, die Benutzerverwaltung und
kundenspezifische Anpassungen.
Third-Party
Engineering
System
Terminalbus
PCS 7 OPEN/OS Server
(einfach/redundant)
Anlagenbus
Package Units
ET 200M
Third-PartyController
DBA-Funktionen
S7-300
S7-1200
Kommunikation
via WinCC-Kanal
G_PCS7_XX_00339
PCS 7
Beispiel für Anbindung von Third-Party-Controllern und Package Units
mit PCS 7/OPEN OS
Leittechnische Anlagen haben oft über Jahre gewachsene
heterogene Strukturen, in denen Systemkomponenten unterschiedlicher Hersteller kombiniert sind. Bei Modernisierungen
sind Anlagenbetreiber bestrebt, die Effektivität der Prozessführung durch Vereinheitlichung der Betriebsführungsebene
zu steigern. Auch bei Anlagenerweiterungen, bei der Zusammenlegung von Leitwarten oder der schrittweisen Migration
bestehender Anlagen besteht die Herausforderung darin, verschiedene Controllertypen in ein Bedien- und Beobachtungssystem zu integrieren.
Für diese Zwecke ist das SIMATIC PCS 7 Operator System
mit PCS 7/OPEN OS erweiterbar. Damit lassen sich folgende
Controller in die Prozessführung einbinden:
• Third-Party-Controller von Leitsystemen
• Speicherprogrammierbare Steuerungen von Siemens und
anderen Herstellern
• Package Units
Abhängig von den technischen Gegebenheiten des zu
integrierenden Controllers ist die Anbindung an die
PCS 7/OPEN OS Operator Station (Single Station/Server/
redundantes Serverpaar) über OPC (OPC DA und OPC A&E)
oder die vorhandenen WinCC-Kanäle (z. B. S7-Kanal oder Modbus TCP-Kanal) möglich. Bei der OPC-Kommunikation kann
der OPC-Server auf separater Hardware laufen oder zusammen mit dem OPC-Client auf der PCS 7/OPEN OS Operator Station.
• Erzeugen der Bildhierarchie
• Automatisches Anlegen der Bilder mit Symbolen und
Faceplates im Hierarchiebaum
• Automatisches Erstellen des Variablenhaushalts in der
Operator Station
• Automatisches Erstellen der Meldungen
• Zuordnen der Meldeprioritäten
• Definition der zu archivierenden Prozessvariablen
• Erstellen von Trends
• Export/Import für Massendatenbearbeitung
• Type Editor zur Erstellung von Abbildern der Funktionsblöcke des bestehenden Controllers
- Erstellung von Datenstrukturen (Strukturtypen)
- Import/Export und Dokumentation von Typen
- Typ-Erstellung aus Instanz
- Typ-Integration in einen anderen Typ
Weitere relevante PCS 7/OPEN OS-Funktionen
• TH-Synchronisierung: Abgleich der technologischen
Hierarchie mit vorhandenem PCS 7-Projekt
• Multi-Projekt-Engineering: Aufteilung in mehrere DBAProjekte, z. B. systemgranular
• Online-Scripting: Erstellung von Scripts für Zusatzfunktionen, ausführbar zur Laufzeit
Umgang mit Package Units
Der Ersteller kann die Package Unit einmalig in PCS 7/OPEN OS
anlegen und als OS-Typical auf CD oder per Download ausliefern. Vor Ort importiert der Projekteur lediglich dieses Typical
und erzeugt daraus Instanzen gemäß der Anzahl der Units.
Anschließend lassen sich die Package Units in den SIMATIC
PCS 7-Prozessbildern visualisieren.
Controller-Integration mit PCS 7/OPEN OS
83
© Siemens AG 2016
Migration eigener und fremder Systeme
Die Investition in die Zukunft
Die Globalisierung und die damit einhergehende Verschärfung des Wettbewerbs zwingen die Unternehmen zur Verkürzung der Produkteinführungszeiten sowie zur kontinuierlichen Steigerung der Produktivität. Um konkurrenzfähig zu
bleiben, müssen vorhandene Systeme und Anlagen immer
wieder erweitert und modernisiert werden. Bei allen Modernisierungsplänen gilt es aber, den Wert der installierten Basis in
Bezug auf Hardware, Applikationssoftware und Know-how
des Bedien- und Wartungspersonals zu berücksichtigen.
Angesichts der Komplexität vieler Migrationsprojekte sind
Analyse und Ausarbeitung der richtigen Vorgehensweise einschließlich der realistischen Abschätzung von Chancen und
Risiken eine entscheidende Voraussetzung für den Migrationserfolg. Die Migrationsexperten von Siemens haben bereits viele einschlägige Erfahrungen bei der Migration verschiedenster Systeme gesammelt. In enger Partnerschaft mit
dem Kunden und seinen Systemintegratoren erarbeiten sie
eine individuell abgestimmte, zukunftsorientierte Lösung auf
Basis des State-of-the-Art-Prozessleitsystems SIMATIC PCS 7.
Bei sehr alten Systemen ist ein kompletter Austausch durch
das neue Prozessleitsystem meist das bevorzugte Mittel.
Durch die Integration erhaltenswerter Komponenten wie
Controller oder I/O-Baugruppen lassen sich jedoch ggf. beträchtliche Investitionseinsparungen und kürzere Umbauzeiten erzielen.
Siemens bietet sowohl für seine eigenen Altsysteme als auch
für Systeme anderer Hersteller (z. B. ABB, Honeywell, Emerson
oder Invensys) dedizierte SIMATIC PCS 7-Migrationsprodukte
und -lösungen an. Zunehmend kommt dabei das universelle,
OPC-gekoppelte SIMATIC PCS 7/Open OS zum Einsatz. Produkte für die Kommunikation von Alt- und Neusystem oder den
schnellen Umschluss in Migrationsprojekten ergänzen das
Portfolio, z. B. spezifische Gateways, Stecker, Kabel und
Field Termination Assemblies (FTA).
Ist die Hardware weitgehend obsolet, kann das vorhandene
Engineering der Controller noch immer einen erheblichen
Wert darstellen. Hier ist das komplette, oft über viele Jahre
optimierte Know-how über die Automatisierung des Prozesses konzentriert. Intelligente Tools helfen bei der Auswertung
dieser Daten und können durch funktionelle Umsetzung
(Typicals) den Aufwand für das Re-Engineering im neuen
System unter Umständen erheblich verringern.
www.siemens.de/simatic-pcs7/migration
84
Migration eigener und fremder Systeme
© Siemens AG 2016
Dienst- und Serviceleistungen
Industry Services
Support and
Consulting
Services
Training
Services
Plant Data
Services
Service
Programs and
Agreements
Spare Parts
Services
Repair
Services
Field and
Maintenance
Services
Leittechnikkunden sehen sich mit der Herausforderung konfrontiert, Betriebsabläufe, Produktivität und Gesamtkosten
ihrer Anlagen zu optimieren und flexibel auf wechselnde
Marktbedingungen zu reagieren. In diesem Kontext gilt es
für sie, u. a. Stillstandzeiten zu minimieren, den Einsatz von
Ressourcen und Energie zu optimieren, durch Datenanalyse
neues Optimierungspotenzial zu erschließen und CyberBedrohungen abzuwehren.
Retrofit and
Modernization
Services
G_DA65_XX_00272
Plant Data Services
Um die Prozesse transparent zu machen und fundiertere
Entscheidungen treffen zu können, werden Produktionsdaten
aufgezeichnet, gefiltert und mit intelligenter Analytik ausgewertet. Die Datensicherheit und der kontinuierliche Schutz
vor Cyber-Angriffen haben dabei eine hohe Priorität.
Training Services
Die Service-Experten von Siemens unterstützen sie dabei über
den gesamten Lebenszyklus der Anlage mit einem umfangreichen Dienstleistungsangebot, den Industry Services. Das
engagierte Team aus Ingenieuren, Technikern und Spezialisten besitzt profundes Know-how über Produkte, Systeme und
Technologien und kennt die spezifischen Anforderungen der
Branchen.
SITRAIN Kurse direkt vom Hersteller sind weltweit an über
170 Standorten in mehr als 60 Ländern verfügbar. Sie vermitteln sowohl Grundlagenkenntnisse als auch erweiterte fachliche Fähigkeiten und Fertigkeiten. Das Kursangebot bedient
das gesamte Spektrum der Siemens-Produkte und -Systeme
für die Industrie. Die praxisnahen SIMATIC PCS 7-Kurse befähigen die Teilnehmer, das Prozessleitsystem nach kurzer Zeit
effizient zu nutzen.
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© Siemens AG 2016
Support and Consulting Services
Repair Services
Der Industry Online Support als Rund-um-die-Uhr-Service im
Internet bietet umfassende Produktinformationen und Software-Downloads. Die Kunden können auch Supportanfragen
stellen oder Informationen mit anderen Nutzern austauschen.
Vor Ort und in regionalen Reparaturzentren werden Repair
Services für die schnelle Wiederherstellung der Funktionalität
fehlerhafter Produkte angeboten. Zusätzlich Diagnose- und
Reparaturmaßnahmen sowie Notdienste erweitern dieses
Angebot.
Die Spezialisten des Technical and Engineering Support bieten
rund um die Uhr Beratung und beantworten Fragen zu Funktionalität, Anwendung und Störungsbeseitigung.
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Field and Maintenance Services
Die Information & Consulting Services dienen dazu, den Zustand und die Servicefähigkeit der Anlagen zu analysieren und
Erkenntnisse über die Lebensdauer der eingesetzten Produkte
zu gewinnen.
Spezialisten von Siemens bieten weltweit fachgerechte
Instandhaltungsdienste an, darunter Inbetriebnahme, Funktionstests, präventive Instandhaltung und Störungsbeseitigung. Alle Leistungen können auch Bestandteil individuell
vereinbarter Serviceverträge sein.
Spare Parts Services
Retrofit and Modernization Services
Weltweit organisiert der Ersatzteil-Service von Siemens die
reibungslose und schnelle Lieferung der bis zu 10 Jahre verfügbaren Original-Ersatzteile. Logistikexperten managen Beschaffung, Transport, Zollabfertigung, Lagerung und Auftragsverwaltung und sorgen dafür, dass die Esatzteilkomponenten ihren Bestimmungsort so schnell wie nötig erreichen.
Anlagen-Optimierungsdienste unterstützen die Kunden bei
der Ausarbeitung einer Ersatzteilversorgungsstrategie, die es
ermöglicht, Investitions- und Transportkosten zu senken und
Risiken durch Obszoleszenz zu vermeiden.
Dieses Angebot umfasst kosteneffektive Lösungen für die
Erweiterung ganzer Anlagen, die Optimierung von Systemen
oder die Modernisierung bestehender Produkte auf die neueste Technologie und Software, z. B. Migrationsdienste für
Automatisierungssysteme. Service-Experten unterstützen
Projekte von der Planung bis zur Inbetriebnahme und auf
Wunsch auch über die gesamte Lebensdauer.
Entdecken Sie alle Vorteile unseres Serviceportfolios:
www.siemens.de/industry-services
© Siemens AG 2016
Serviceprogramme und Verträge
Zum Dienstleistungsangebot gehören neben globalen
Service- und Supportdienstleistungen auch spezielle Serviceprogramme für die Prozessindustrie, die unabhängig voneinander einsetzbar sind und flexibel angepasst werden können.
SIMATIC PCS 7 Lifecycle Services
Nur Leittechnik, die über den gesamten Lebenszyklus
update-/upgradefähig bleibt, kann zu vertretbaren Kosten mit
der Weiterentwicklung der Systemtechnik Schritt halten.
Reaktiv, proaktiv und präventiv eingesetzte Lifecycle Services
sichern mit optimiertem Kostenaufwand die Servicefähigkeit
der Leittechnik über den gesamten Lebenszyklus. Sie sind
eine solide Basis für den Schutz der Investition, die Sicherung
der Anlagenverfügbarkeit, die Planbarkeit der Instandhaltungskosten und kostenoptimierte Modernisierungen.
Ausgesuchte Elemente aus dem Portfolio werden in
SIMATIC PCS 7-Serviceprogrammen kombiniert, z. B.
Installed Base Capture & Analytics Services, Services for
Virtualized Operator & Engineering Systems oder Professional
System Support. Sie sind auch die Basis für individuell gestaltete SIMATIC PCS 7 Lifecycle Serviceverträge.
Functional Safety Services
Der in Analyse, Realisierung und Betrieb unterteilte Safety
Lifecycle folgt dem Lebenszyklus der leittechnischen Anlagen.
Betreiber sicherheitsrelevanter leittechnischer Anlagen,
z. B. Chemieanlagen, Raffinerien, Destillations- und Verbrennungsanlagen, sind gemäß IEC 61511 verpflichtet, die Wirksamkeit ihrer Schutzmaßnahmen im Safety Lifecycle nachzuweisen.
Entscheidend dafür, dass die bestimmungsgemäße Funktion
der Sicherheitstechnik über den gesamten Lebenszyklus der
Anlage aufrechterhalten bleibt, sind neben der richtigen
Hardware und Software auch die angewandten Planungs-,
Betriebs- und Änderungsprozesse. Mit den Safety Lifecycle
Services bringt Siemens nicht nur das notwendige Expertenwissen für den Sicherheitsnachweis ein, sondern auch fortschrittliche Arbeitsmittel und -methoden, die systematische
Fehler in allen Projektphasen ausschließen. Der Anlagenbetreiber muss das Expertenwissen nicht selbst aufbauen
und aktuell halten.
www.siemens.de/pcs7lcs
www.siemens.com/processsafety
Maintenance and Modernization
Typische empfohlene Vertragsprofile für
SIMATIC PCS 7 Lifecycle Service Verträge
SIMATIC
Remote
Services
SIMATIC
Virtualization as a
Service
Basic
Lifecycle
Extended
Lifecycle
Modernisierung,
Updates/Upgrades
Spare Parts and Repairs
Asset
Optimization
Services
Maintenance
Extended
Exchange
Option
Standard
Support and Consulting
SIMATIC
Inventory
Baseline
Services
Lifecycle
Information
Services
SIMATIC
System
Audit
Technical
Support
Extended
Managed
Support
Services
Asset Optimization Services
Lifecycle Information Services
Inspection
Maintenance
Support Services
On-Call and Repair Services
87
© Siemens AG 2016
Security-Hinweise
Siemens bietet Produkte und Lösungen mit
Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren
Betrieb von Anlagen, Lösungen, Maschinen,
Geräten und/oder Netzwerken unterstützen. Sie
sind wichtige Komponenten in einem ganzheitlichen Industrial Security-Konzept. Die Produkte
und Lösungen von Siemens werden unter diesem
Gesichtspunkt ständig weiterentwickelt. Siemens
empfiehlt, sich unbedingt regelmäßig über
Produkt-Updates zu informieren.
Weitere Informationen
Aktuelle Informationen rund um das Prozessleitsystem
SIMATIC PCS 7:
www.siemens.de/simatic-pcs7
Totally Integrated Automation:
www.siemens.de/tia
SIMATIC Technische Dokumentation:
www.siemens.de/simatic-doku
Informationsmaterial zum Download:
www.siemens.de/industry/infocenter
Für den sicheren Betrieb von Produkten und
Lösungen von Siemens ist es erforderlich,
geeignete Schutzmaßnahmen (z. B. Zellenschutzkonzept) zu ergreifen und jede Komponente in
ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept
zu integrieren, das dem aktuellen Stand der
Technik entspricht. Dabei sind auch eingesetzte
Produkte von anderen Herstellern zu berücksichtigen. Weitergehende Informationen über
Industrial Security finden Sie unter
www.siemens.com/industrialsecurity
Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein,
melden Sie sich für unseren produktspezifischen
Newsletter an. Weitere Informationen hierzu
finden Sie unter
http://support.automation.siemens.com
Service& Support:
www.siemens.de/industry-services
SIMATIC Ansprechpartner:
www.siemens.de/automation/partner
Industry Mall zum elektronischen Bestellen:
www.siemens.de/industrymall
Siemens AG
Process Industries and Drives
Automation and Engineering
76181 KARLSRUHE
DEUTSCHLAND
www.siemens.com/automation
Änderungen vorbehalten
Bestell-Nr. E86060-A4678-A131-B5
xxxxxxx/Dispo 09508
BR 0516 2. XXX 88 De
Printed in Germany
© Siemens AG 2016
SIMATIC PCS 7
V8.2 –
auf einen Blick!
Die Informationen in dieser Broschüre enthalten Beschreibungen bzw.
Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht
immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch
Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten
Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden. Liefermöglichkeiten und
technische Änderungen vorbehalten.
Alle Erzeugnisbezeichnungen können Marken oder Erzeugnisnamen
der Siemens AG oder anderer, zuliefernder Unternehmen sein, deren
Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber
verletzen kann.

Das Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7

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