A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

Bürokomfort in der Werkshalle

Bild 1. Archivierung von Qualitätsdaten mit einer Steuerung S7-300 und dem Kommunikationsprozessor CP 343-1 ERPC

Bild 2. Weltweite Diagnose einer Steuerung S7-200 über das Internet und Alarmierung per E-Mail an ein PDA

Bild 3. Das Security Modul Scalance S 612

Viele Unternehmen haben erkannt, dass die Verwendung von Informationstechniken, wie E-Mail und Webseiten, auch die Abläufe in der Automatisierungstechnik transparenter und einfacher machen. Um diese Vorteile zu nutzen, müssen die in der Produktion oder in der Maschine verwendeten Steuerungen lernen, IT „zu sprechen“.

Das Arbeiten mit den modernen Mitteln der Informationstechnologie (IT) erleichtert den Alltag im Büro. Jeder Mitarbeiter kann ohne großen Aufwand und in Sekundenschnelle wichtige Daten gezielt abrufen, verteilen oder sichern. So wird gewährleistet, dass alle an einem Projekt beteiligten Personen schnell und flexibel auf Probleme reagieren – weil sie informiert sind.
Projiziert man dies auf die Automatisierungstechnik für Maschinen bzw. deren Steuerungen ergibt sich ein ähnliches Bild. Jeder Steuerung werden im Produktionsablauf bestimmte Aufgaben zugeteilt. Die Aufgabe einer einzelnen Steuerung ist aber auch, wie die Arbeit eines jeden Mitarbeiters, einem übergeordneten Ziel zugeordnet. An der Erfüllung dieses Ziels arbeiten noch weitere Menschen und Maschinen des Unternehmens. Um einen optimalen Ablauf der Tätigkeiten zu erreichen, ist ein flexibler Informationsaustausch über räumliche Grenzen hinaus zwischen allen Beteiligten notwendig.

Die Möglichkeiten des Datenaustauschs durch Steuerungen sind überwiegend auf die Feldbuskommunikation und IO-Signale begrenzt. Eine einfache und schnelle Bereitstellung von wichtigen Informationen für Mitarbeiter, die nicht direkt in der Feldebene arbeiten, ist damit kaum möglich.
Die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens ist heute jedoch mit der Optimierung von Arbeitsabläufen verknüpft, welche wiederum nur möglich sind, wenn auch Informationen aus der Automatisierungsebene schnell und einfach für alle bereitgestellt werden. Dies wird mit der Übertragung der innovativen und bewährten Verfahren aus der Informationstechnik auf die Automatisierung erreicht. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass ausschließlich die Mechanismen, die sich in der Office-Welt mehrfach und über Jahre bewährt haben, auch in der Automatisierungstechnik Einzug halten.

Stabile Funktionen
Die Informationstechnik gehört zu den Wirtschaftszweigen mit einer hohen Dynamik. Beinahe wöchentlich kommt man im Büro mit neuen Tools in Berührung. Dass dies nicht immer den gewünschten Nutzen zeigt, hat vermutlich jeder schon einmal erfahren. Oft entpuppen sich neue Verfahren als behindernd und instabil. Während man in der Office-Welt diese Fehlentscheidungen relativ schnell korrigieren kann, haben solche Fehlinvestitionen in der Automatisierungswelt verheerende Folgen.
Folgende Techniken haben sich als nützlich und stabil genug erwiesen, um auch ohne negative Rückwirkungen in der Automatisierungswelt eingesetzt werden zu können:
NTP (Network Time Protocol): ein automatisiertes Standardverfahren zur Uhrzeitsynchronisierung eines gesamten Netzwerks bzw. einer Anlage,
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): durch die automatische Vergabe von IP-Adressen entfällt eine aufwendige Projektierung der Netzwerkteilnehmer,
• E-Mail: Alarmmeldungen können schnell an Wartungspersonal global weitergeleitet werden,
FTP (File Transfer Protocol): Mit dem Standardprotokoll können Dateien von einer Steuerung zum PC oder umgekehrt übermittelt werden,
• Webserver: Ein Webserver auf der Steuerung ermöglicht eine Diagnose der Anlage aus der Ferne, auch über das Internet,
• Datenbankanbindung: Professionelle Datenbanken ermöglichen eine komfortable Archivierung und Verwaltung großer Datenmengen. Eine direkte Einspeisung der Steuerungsdaten erspart die manuelle Konvertierung,
SNMP (Simple Network Management Protocol): Mithilfe von SNMP können auch Automatisierungsnetzwerke einfach gesteuert und diagnostiziert werden.

IT-Funktionen in der Steuerung
Die meisten Steuerungen sind von Haus aus für einen derart übergreifenden Informationsaustausch nicht gerüstet. Der Funktionsumfang sieht häufig nur den Ablauf von logischen Programmen vor, wobei die Kommunikation auf Feldbusse bzw. IO-Signale und die Echtzeit-Diagnose auf LED-Anzeigen begrenzt ist. Die Einschränkung des Funktionsumfangs auf diese Kernaufgaben ist auch sinnvoll, da hierdurch eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet wird – eine Steuerung, die so viel kann wie ein PC, ist auch so anfällig wie ein PC. Für Automatisierungsaufgaben ist das nicht akzeptabel.
Das Steuerungskonzept der Simatic S7 von Siemens vereint beides: hohe Zuverlässigkeit und komfortablen Datenaustausch. Die Kommunikation und die dazugehörigen IT-Features werden von speziellen Kommunikationsprozessoren (CP) erledigt, die an die Steuerung angeschaltet werden und dafür sorgen, dass die Steuerung keiner Zusatzlast ausgesetzt wird. Mit solchen Kommunikationsprozessoren ist es möglich, die IT-Features aus der Office-Welt auch in der Steuerungsebene zu nutzen. So lassen sich Anwendungen schneller und oft auch preiswerter umsetzen.

Zum Beispiel können Qualitätsdaten direkt von der Steuerung in ein Datenbanksystem übertragen werden. Dabei wird die Kommunikationsbaugruppe CP343-1 ERPC für die Anbindung an eine Datenbank parametriert, anstatt eine komplizierte Schnittstelle zur Umsetzung der Datenformate manuell unter Verwendung eines Gateway-PC zu programmieren (Bild 1).
Ein weiteres Beispiel ist die Diagnose einer Simatic-S7-200-Station über das Internet (Bild 2). Die Kommunikationsbaugruppe CP243-1 sendet eine Alarm-E-Mail, weil ein Anlagenstillstand droht. Nun kann das Servicepersonal mit einem beliebigen über das Internet angeschlossenen Rechner schnell auf den Diagnose-Webserver des CP243-1 zugreifen, um das Problem zu beheben.

Fazit
Der Einsatz moderner Mechanismen der Informationstechnik in der Automatisierungswelt ermöglicht eine Reduzierung der Komplexität der IT-Landschaft von Unternehmen sowie optimierte Diagnosemöglichkeiten. Durch den Einsatz von Kommunikationsprozessoren mit IT-Features können – ohne zusätzliches Risiko – langfristig Kosten gespart werden.

Sicherheitsaspekte
Durch die Verwendung von IT-Features in der industriellen Kommunikation wird diese immer mehr zu einem Teil der IT-Welt und ist damit auch den gleichen Gefährdungen ausgesetzt, die aus dem Office- und IT-Umfeld bekannt sind. Hackerangriffe, Schad-Software, die Daten ausspioniert oder zerstört, bzw. durch Erzeugung externer Netzlast jegliche Kommunikation verhindert, sind nur einige Beispiele für Risiken, die sich ergeben.
Mit dem Industrial-Security-Konzept bietet Siemens eine Sicherheitslösung speziell für die industrielle Automatisierungstechnik, die die spezifischen Anforderungen dieser Einsatzumgebung erfüllt. Security Modules der Scalance-S-Familie können alle Geräte eines Ethernet-Netzwerks vor unbefugten Zugriffen schützen (Bild 3).

Der Beitrag als pdf

Autor: Dipl.-Ing. Marc Karpa ist als Produktmanager Simatic Net für die Siemens AG in Nürnberg tätig.