Totally Integrated Automation optimiert Anlagenprozesse

Mit Totally Integrated Automation (TIA) bietet Siemens ein intelligentes Produkt- und Systemspektrum zur effizienten Automatisierung aller Produktionsprozesse. Die durchgängige Basis für kundenspezifische Automatisierungslösungen schafft Transparenz auf allen Ebenen – von der Unternehmensleitebene über die Produktion bis hinunter ins Feld. Die Vereinheitlichung minimiert Schnittstellen, vermeidet Ausfälle, verkürzt Stillstandszeiten und erhöht daüber hinaus die Investitionssicherheit. Mit dem Prozessleitsystems des Herstellers lassen sich Anlagen problemlos mit wenigen Mausklicks während des laufenden Betriebs erweitern. Intelligente Feldgeräte mit umfassenden Diagnosefunktionen tragen dazu bei, die Verfügbarkeit immer weiter zu erhöhen.

Eine vertikal und horizontal durchgängige Automatisierung, welcher Anwender träumt nicht davon? Mit TIA kommt Siemens diesem Ziel immer näher – ganz gleich in welcher Branche. Mit der Basis für kundenspezifische Automatisierungslösungen lassen sich alle Arbeitsabläufe vom Wareneingang über den Produktionsbereich bis hin zum Warenausgang einheitlich integrieren. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um 100 oder über 100.000 I/Os, Batch-, Conti- oder fertigungstechnische Applikationen handelt.

Bereits bei der Entwicklung achtet der Hersteller darauf, dass alle Automatisierungskomponenten, ob Feldgerät, Controller, Bedien- und Beobachtungssysteme, Antrieb oder Prozessleitsystem (PLS), miteinander harmonieren – hohe Investitionssicherheit inklusive. Das Herzstück jeder Anlage, das Prozessleitsystem PCS7, entspricht internationalen Standards und Normen, die unter anderem für den Einsatz in validierungspflichtigen Anlagen vorgeschrieben sind.

Durch eine lückenlose Dokumentation aller Daten erleichtert es die Umsetzung der FDA-Richtlinien. TIA reduziert die Komplexität der Anlagen und sorgt anlagenweit für transparente Prozesse von der Spitze bis zur Basis der Automatisierungspyramide. Durch die Integration aller neuen und bestehenden Systeme und Geräte einer Anlage sinkt der Total Cost of Ownership (TCO).

Bestehende Automatisierungslösungen setzen sich normalerweise aus verschiedenen Systemtechniken etlicher Hersteller zusammen. Daraus resultiert eine bunte Mischung unterschiedlich gearteter Software und Bedienoberflächen. Spätestens bei Erweiterungen ist dann mit Kommunikationsproblemen und hohen Engineeringaufwänden zu rechnen. Simatic PCS7 ermöglicht hingegen durch eine grafische Benutzeroberfläche eine komfortable Visualisierung der Prozesse und durch seine intuitive Bedienphilosophie eine sichere Prozessführung.

Clevere Automatismen sparen Zeit und Geld

Der Simatic Process Device Manager (PDM) ist ein universelles Tool für Projektierung, Parametrierung, Inbetriebnahme, Diagnose und Wartung von intelligenten Feldgeräten und Automatisierungskomponenten und nahtlos in das Engineeringsystem von PCS7 integriert. Er erlaubt eine Vielzahl von Geräten (aktuell mehr als 1.200) samt ihrer spezifischen Funktionen herstellerübergreifend (mehr als 150) unter einer einheitlichen Be dienoberfläche zu projektieren.

Mit der Software lassen sich selbst komplexe Geräte mit mehreren hundert Parametern übersichtlich und schnell bearbeiten. Der Kunde kann, ohne seine Produktion zu unterbrechen, Geräteparameter einstellen, ändern, verwalten, simulieren und abschließend alle Eingaben auf Plausibilität prüfen.

Alle Schnittstellen, die Kommunikation und die gesamte Automatisierung sind Teil eines Ganzen und werden mit einem einzigen modular aufgebauten Softwarebaukasten projektiert, konfiguriert, programmiert, in Betrieb genommen, getestet und überwacht – eine aufwändige Konsistenzprüfung ist überflüssig. Daraus resultiert nicht nur ein klarer Überblick über das gesamte Projekt, sondern auch ein durchgängiges Look and Feel.

Ganz nebenbei sinken durch die Vereinheitlichung auch die Kosten für die Instandhaltung und Mitarbeiterschulung. Außerdem entfällt die Notwendigkeit, eine Fülle verschiedener Entwicklungsumgebungen zu erlernen und vorzuhalten. Jeder Anwender kann Teilmodernisierungen bzw. Nachrüstungen sowie Anlagenerweiterungen schnell und einfach selbst realisieren. Neue Messstellen lassen sich in Windeseile einbinden und visualisieren. Davon konnte sich die Autorin beim Blick über die Schulter eines Ingenieurs selbst überzeugen.

Schneller ans Ziel kommen

Mit der neuen Funktion „anlagenweit Bildobjekte ersetzen“ eliminiert der Hersteller einen weiteren „Zeitfresser“: Bei einer größeren Anzahl neuer Geräte türmt sich die Stundenersparnis schnell zu 3–5 Engineering Tagen auf. Bibliotheken und Templates helfen bei der Projektierung und übernehmen für den Anwender einen Großteil der üblichen Routineaufgaben.

Darüber hinaus schließen automatisierte Arbeitsvorgänge potenzielle Fehlerquellen manueller Tätigkeiten von Vorneherein aus. Das Prozessleitsystem leitet die Bedienung und das Meldeverhalten der Feldgeräte nach wenigen Mausklicks aus den projektierten Daten vollkommen selbständig ab. Die Generierung von Bedienbildern und aller Meldungen erfolgt quasi auf Knopfdruck.

Besonderes Augenmerk legte der Hersteller auf die Instandhaltung und das integrierte, anlagennahe Asset- Management-System. Ein echtes Highlight: Das Engineeringsystem „übersetzt“ Konfigurationsdaten innerhalb kürzester Zeit in die entsprechenden Diagnosebilder, ohne dass jemand sie mühsam einzeln programmieren muss. Selbst benutzerdefinierte Anlagenteile wie Ventile, Tanks, Wärmetauscher etc. kann der Kunde zusammen mit den angeschlossenen Feldgeräten überwachen – ohne dafür spezielle Fachkenntnisse zu benötigen.

Weniger Stillstände dank Diagnose

Effektive Instandhaltungsstrategien wie vorbeugende und vorausschauende Wartung tragen entscheidend dazu bei, die laufenden Kosten zu senken und eine hohe Verfügbarkeit zu sichern. Grundlage dafür ist eine exakte Diagnose. Etliche Geräte von Siemens entsprechen bereits der Namur- Empfehlung NE 107, die sich mit diesem Thema befasst. Intelligente Diagnosefunktionen erkennen, melden und interpretieren etwaige Sollwertabweichungen bevor es zu einer Störung kommt. Ein absolutes Muss: Sie ordnen Fehlerursachen eindeutig zu.

Ausgewaschene Ventile, defekte Dichtungen oder Leckagen verursachen bei Pumpen die meisten Ausfälle. Sie erzeugen typische Kavitationsgeräusche, die die Geräte des Herstellers frühzeitig erkennen und dadurch ungeplante Anlagenstillstände vermeiden können. Für die kontinuierliche Zustandsüberwachung eignet sich hier besonders das Diagnosesystem Sitrans DA400. Über so genannte Advanced Diagnostics Features verfügt auch der kapazitive Grenzwertgeber Pointek CLS300, der berührungslose Radarfüllstandmesser Sitrans LR250, der Drucksensor Sitrans P DS III und der Stellungsregler Sipart PS2 (Abb.2) .

Der kapazitive Grenzwertgeber unterscheidet z. B. eindeutig zwischen Messwertabweichungen durch Anbackungen oder Korrosion. Der Radarfüllstandsensor spürt starke Verkrustungen auf der Antenne auf, die der Anwender, falls nötig, mittels einer speziellen Selbstreinigungsvorrichtung im laufenden Prozess entfernen kann. Die neueste Generation von Drucksensoren meldet die Dauer, Häufigkeit und Ausmaß von Grenzwertüberschreitungen und gibt Auskunft über die Qualität der Prozesse.

Aus der Aufzeichnung von Messwertüberschreitungen kann der Kunde den Zustand des Messumformers und des gesamten Prozesses sowie die Umgebungstemperatur entnehmen. Ein weiteres pfiffiges Feature: Der Wartungstimer. Er kün digt die nächste Kalibrierung an und gewährleistet somit dauerhaft eine hohe Präzision. Bei einer Störung kann das defekte Teil ohne Nachkalibrierung ausgetauscht werden. Eine Simulationsfunktion erlaubt es, den Sensor mit einem Blick auf seine Funktionsfähigkeit zu überprüfen.

Vorbeugende Wartung macht klare Ansagen

Mit seinen 18 verschiedenen Funktionen ist der Stellungsregler der absolute Spitzenreiter unter den diagnosefähigen Produkten des Unternehmens. Er detektiert schwergängige Armaturen, pneumatische Leckagen, verstopfte Rohrleitungen sowie Anbackungen an Ventilsitz und -kegel u.v.m. Der Partial Stroke Test (PST) erkennt Anbackungen, Verkrustungen oder Korrosion insbesondere an Auf-Zu- und Sicherheitsventilen und beseitigt diese. Danach sind die Armaturen wieder frei beweglich. Durch den wiederholten PST lässt sich der natürliche Verfall des Sicherheitslevels (SIL) einer Armatur deutlich verzögern.

Die Geräte geben die Diagnoseinformationen, sofern sie an einem Feldbus angeschlossen sind, direkt über das Prozessleitsystem aus. Sie melden das Problem in Klartext und schlagen konkrete Maßnahmen zur Abhilfe vor. Die vorbeugende Wartung erlaubt es, den Zeitrahmen eines möglichen Ausfalls vorauszusehen und zu entscheiden, ob ein Gerät, ein Ventil oder eine Armatur, gereinigt oder ausgetauscht werden muss.

Fazit

Mit seinem integrierten Produkt- und Systemspektrum ist Siemens auf dem besten Weg zu einer einheitlichen Automatisierung des gesamten Workflows. Unabdingbar dafür ist eine sinnvolle Kombination von aufeinander abgestimmten Einzelkomponenten. Mit seinem Prozessleitsystem Simatic PCS7, der systemorientierten Engineeringumgebung, durchgängigen Kommunikation und umfangreichen Diagnosemöglichkeiten bei der Instrumentierung will Siemens seinen Kunden in jeder Phase des Lebenszyklus einer Anlage einen echten Mehrwert bieten.