Anwendungen auf Windows-basierten Systemen sind heute ein weit verbreiteter Standard in der Automatisierungstechnik. Leistungsfähige, objektorientierte Frameworks bilden den Kern von Applikationen für Fertigungs- und Prozessleitsysteme. Aufgrund der Flexibilität solcher Frameworks entstehen Lösungen für die unterschiedlichen Industriebereiche mit Skalierungsstufen von einzelnen Arbeitsstationen für eine Maschine oder einen Anlagenteil bis hin zu ganzen Bereichen und kompletten Fabriken.

1. Fertigungs- & Maschinenautomation
Redundantes Leitsystem für die
Herstellung von Holzfaserplatten
Anwendungen auf Windows-basierten Systemen sind heute ein Thomas Schulz
weit verbreiteter Standard in der Automatisierungstechnik [1, 2].
Leistungsfähige, objektorientierte Frameworks bilden den Kern Frank Mönkemeyer
von Applikationen für Fertigungs- und Prozessleitsysteme. Auf- dienplätze im Client-Server-System in
grund der Flexibilität solcher Frameworks entstehen Lösungen überschaubarer Zeit realisiert werden.
für die unterschiedlichen Industriebereiche mit Skalierungs- Herstellung von Holzfaserplatten
stufen von einzelnen Arbeitsstationen für eine Maschine oder Holzprodukte müssen bei definierter
einen Anlagenteil bis hin zu ganzen Bereichen und kompletten technischer und ökologischer Qualität
Fabriken. preiswert sein, um ihnen im internatio-
nalen Wettbewerb und gegenüber Sub-
In einem Werk zur Herstellung von
Holzfaserplatten wurde bereits Leitsys-
temtechnik eingesetzt. In einem Reengi-
neering-Projekt, in dem ein redundantes
Leitsystem aufgebaut werden sollte, mus-
ste sichergestellt werden, dass die vor-
handene Bedienphilosophie soweit wie
möglich nachgebildet wird. Die Darstel-
lung von Anlagen und Maschinen im
Leitsystem soll den Bedienern erlauben,
intuitiv und schnell in die Prozesse ein-
zugreifen. Von zwei zentralen Schaltwar-
ten aus können alle Bilder der Applikation
aufgerufen sowie diverse Sollwerte für
den Prozess vorgegeben werden (Bild 1).
Mit dem Projekt wurde das Unterneh-
men Gefat [3] beauftragt, das als Solution
Provider des Frameworks FactoryTalk der
Firma Rockwell [4] tätig ist. Mit Ihren
branchenspezifischen Erfahrungen kön-
Dipl.-Ing. Thomas Schulz ist als
Account Manager im Unternehmen
Rockwell Automation für den Be-
reich Software in Norddeutschland
zuständig. Bild 1. Typische Darstellung eines Anlagenteils zum Transport der Hackschnitzel
E-Mail: tschulz@ra.rockwell.com
nen so maßgeschneiderte Leitsysteme für stitutionsmaterialien traditionelle Ver-
hohe Qualitätsansprüche basierend auf wendungsbereiche zu sichern. Dabei wird
Standardsoftware entwickelt werden. Holz nach unterschiedlichen Verfahren
Aufgabe war es, bei Einhaltung der vor- behandelt sowie be- und verarbeitet. Zur
gegebenen Zeitfenster, die veraltete vor- Sicherstellung der Wettbewerbsfähigkeit
Frank Mönkemeyer ist geschäfts-
führender Gesellschafter der Gefat
handene Software abzulösen. Die größte und der erwünschten Erweiterung der
Gesellschaft für Automatisierungs- Herausforderung für die Planungsingeni- Verwendung sind die verfahrenstechni-
technik mbH in Hessisch Olden- eure war die Forderung nach möglichst schen Prozesse der Be- und Verarbeitung
dorf. kurzen Stillstandszeiten. Die im Vorfeld rationeller und wirtschaftlicher zu ge-
angepasste Produktionsplanung ermög- stalten. Dabei dienen die Erfassung und
E-Mail: f.moenkemeyer@gefat.de
lichte Umbauzeiten bis maximal eine die Verbesserung der Produktionsprozes-
Woche pro Produktionseinheit bei mini- se, die Entwicklung von Prozessmodellen
malem Anlagenstillstand von wenigen und die Anwendung kontinuierlicher
Stunden. So konnten über 170 Prozess- Prozesskontrollen der Sicherung der Pro-
darstellungen für fünf unabhängige Be- duktqualität.
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2. Fertigungs- & Maschinenautomation
fachung der Serverfunktionalitä-
Domain Controller Win XP Win 2003 ten den Anforderungen nach
Win 2003 Server FactoryTalk View FactoryTalk View Verfügbarkeit gerecht werden.
Clients Clients Dies wird gewährleistet durch die
Server-Domain Visu1 Visu2 Visu3 Visu4 Visu… Tatsache, dass ein Client nicht
Drucker Drucker starr an einen Server gebunden
ist und Teilfunktionalitäten von
TCP/IP dem entsprechenden Server be-
primärer redundanter ziehen kann. Auch die Umschal-
Server Server tung und der Datenabgleich von
Win 2003 Server Win 2003 Server Teilfunktionalitäten sind gege-
FactoryTalk View FactoryTalk View ben.
Clients Clients
OPC-Server OPC-Server
TCP/IP Visualisierung der Prozesse
H1 Mit dem Austausch der kon-
ventionellen und veralteten Be-
CPU CPU CPU CPU CPU CPU dien- und Beobachtungselemen-
Anlage 1 Anlage 2 Anlage … Anlage 3 Anlage 4 Anlage … te sollte auch der bestehende
Automatisierungsgrad gesteigert
werden. Bild 2 zeigt schematisch
Bild 2. Netzwerktopologie der Anlage die Netzwerkanbindung zwischen
den Automatisierungsgeräten,
Holzfaserplatten sind ein plattenförmi- schiedene Arten erreicht werden: die den redundanten Servern und Clients als
ger Werkstoff, mit einer Nenndicke von passive Redundanz oder die aktive Re- Bedienstationen. Zur Visualisierung wur-
5 mm bis 8 mm oder größer, hergestellt dundanz, jede dieser beiden Varianten de die Standard-Scada-Komponente Fac-
aus Zellulosefasern unter Anwendung mit sehr unterschiedlichen Konsequen- toryTalk View ausgewählt. Die Client-
von Druck und Hitze. Die Bindung der zen. Server-Architektur bildet eine ideale
Fasern beruht auf der Verfilzung der Fa- Passiv redundante Systeme, wie Stand- Plattform für die geforderte Flexibilität.
sern und deren Verklebungseigenschaf- by Server oder Cluster können lediglich Die Anbindung des Systems an die Auto-
ten sowie auf der Zugabe von syntheti- Hochverfügbarkeit und keineswegs eine matisierungsgeräte wurde mit OPC reali-
schen Bindungsmitteln. Die Herstellung ununterbrochene Betriebsbereitschaft ge- siert.
von Mitteldichten Faserplatten (MDF) währleisten. Um eine Anwendung auf ein Das Scada-System bietet als User-Inter-
mit einer Rohdichte von 450 kg/m3 er- alternatives System umzuschalten, sind face mit seinen grafischen Objekten mit
folgt nach dem Trockenverfahren. Bei bis zu mehreren Minuten nötig, wobei der Animationen viele Möglichkeiten, Pro-
diesem Verfahren werden getrocknete aktuelle Status der laufenden Applikation zesszustände realistisch und anwender-
und beleimte Fasern durch Schüttung zu verloren gehen kann. freundlich nachzubilden. Dazu gehören
einem endlosen „Kuchen“ geformt und Aktiv redundante Systeme bieten einen neben der Verwaltung von Soll- und Ist-
durch Pressen unter Hitzeeinwirkung zu alternativen Applikations-Server, der pa- werten in Rezepturen auch Anzeigen von
Platten gefertigt. Die Spanplatte ist das rallel zur gleichen Zeit die gleichen Auf- Störmeldungen, die automatische Be-
am meisten verwendete Plattenprodukt gaben verarbeitet und beim Auftreten ei- nachrichtigung des Wartungspersonals
weltweit. Die Anwendungsmöglichkei- nes Fehlers die Fortsetzung der Verarbei- sowie eine Analysemöglichkeit verschie-
ten sind Möbel, Innenausbau, Fußböden tung übernimmt. Da es zur gleichen Zeit dener Prozesszustände. Damit erhält der
und das Bauwesen. Der Produktbereich zumindest zwei Rechner gibt, die sich mit Bediener ein hohes Maß an Übersicht-
umfasst alle Prozessschritte, einschließ- den gleichen Daten beschäftigen und auf lichkeit über die aktuellen Produktions-
lich Hackschnitzelwaschanlagen, Faser- diese Daten auch gleichzeitig zugreifen prozesse seiner Anlage.
aufbereitung, Trocknung, Sichtung, For- können, wird ein Fehler einer einzelnen
mung, Pressen und Endfertigung, ein- Komponente nicht wahrnehmbar, weder Optimierung der Anwendung
schließlich Energieanlagen und Prozess- für die Applikation noch für den Anwen- FactoryTalk hat eine Reihe von Mecha-
automation [5]. der. nismen, um verteilte Applikationen zu re-
Die OPC-Server und FactoryTalk View alisieren. Wenn Informationen eines Ser-
Redundanzkonzepte stellen die ermittelten Prozessdaten als vers vielen Clients basierend auf einer er-
zur Ausfallsicherheit Server im Netzwerk zur Verfügung. Dies eignisgesteuerten und asynchronen Kom-
Um einen auftretenden Fehler zu be- ermöglicht die Einrichtung und das Betrei- munikation verfügbar gemacht werden
wältigen muss immer eine alternative ben von mehreren Bedienplätzen, die als sollen, kommen dabei die Vorteile des
Komponente vorhanden sein. Diese über- Clients auf diese Daten zurückgreifen. Der Systems zum Tragen. Wichtige Dienste
nimmt bei Auftreten eines Fehlers die Ausfall eines Bedienplatzes führt dabei für sind dabei Mechanismen für das Publi-
Funktion der Original-Komponenten. die Anlage zu keinen Schwierigkeiten, da zieren und Abonnieren von Daten im
Daher ist die Redundanz von Kompo- die Bedienung von einem der anderen Netzwerk. Die Veranlassung der Über-
nenten eine grundsätzliche Vorausset- Rechner übernommen werden kann. mittlung von Daten geschieht ereignisge-
zung für ein System, das sich entweder Wenn hohe Sicherheits- oder Verfüg- steuert. Diese Ereignisse können Aktionen
nach einem Fehler wiederherstellt oder in barkeitsanforderungen an ein solches in Objekten auslösen.
irgendeiner Form den Fehler übergeht. Leitsystem bestehen, kann ein Konzept Eine Stärke des Systems ist die Unter-
Diese Redundanz kann auf zwei ver- durch Verdoppelung oder sogar Verviel- stützung des Übertragungsverfahrens
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3. Fertigungs- & Maschinenautomation
nach Wertänderung. Diese Informationen beitsplätzen erstellen und testen, um es [2] Bilstein, H.; Schulz, T.: Reengineering am Bei-
werden von den OPC-Servern bereitge- dann ohne großen Aufwand in das spiel eines Heizkraftwerkes. etz Elektrot. +
stellt. Das bedeutet, dass man bestimmte Client-Server-Netzwerk des Anlagenbe- Autom. 121 (2000), H. 6, S. 28-30
[3] Gefat Gesellschaft für Automatisierungstechnik
Objektarten so konfigurieren kann, dass reiches zu portieren. mbH: www.gefat.de
sie eine Information absetzen, wenn sich [4] Rockwell Automation:
ihr Status ändert oder der aktuelle Wert www.rockwellautomation.de.
um einen definierten Schwellenwert ge-
Literatur [5] Mönkemeyer, F.; Schulz, T.: Betriebsdatenerfas-
[1] Georgiew, A.; Schulz, T.: Feuerverzinken – si- sung in der Produktion von Laminatfußböden.
ändert hat. Effizient ist die Übertragung etz Elektrot. + Autom. 126 (2005), H. 10,
cher ins Jahr 2000. etz Elektrot. + Autom. 120
bei Wertänderung zum Beispiel für die S. 20-21 s
(1999) H. 19, S. 16-19
Versorgung eines Anlagen-
bildes mit dynamischen
Echtzeit-Daten oder zur Ver-
meidung von unnötiger
Netzwerkbelastung.
Die Aufgabe des Servers
ist es, vorliegende Informa-
tionen mit einem Algorith-
mus so zu speichern, dass
Clients schnell, umfassend
und effektiv darauf zugreifen
können. Es wird überprüft,
ob der Client Informationen
zum ersten Mal abfragt oder
schon früher einmal abge-
fragt hat. War der Client
schon einmal mit dem Server
verbunden, verfügt er bereits
über die aktuellen Informa-
tionen. Für einen Client, der
sich zum ersten Mal mit dem
Server verbindet, werden
diese automatisch zur Verfü-
gung gestellt.
Bei mehreren Anfragen
wird nicht jedes Mal ein ei-
gener Prozess erzeugt, son-
dern nur ein Thread, also ein
parallel ausführbarer Pro-
gramm-Prozess, abgearbei-
tet. Daher sind bei konkur-
rierenden Anfragen keine
Prozesswechsel des Betriebs-
systems notwendig und es
tritt dadurch eine deutliche
Geschwindigkeitsverbesse-
rung ein. Mit den verteilten
Informationen bietet das
System Anwendern die Mög-
lichkeit eines zentralen Zu-
griffs auf Daten, die sich an
verschiedenen Stellen des
Gesamtsystems befinden. Ein
Anwender muss Ressourcen
und Ressourcengruppen nur
einmal definieren und kann
sie anschließend wiederholt
einsetzen. Physikalische
Standorte werden dadurch
zur Nebensache. Dadurch
können Anwender ein um-
fangreiches, verteiltes Netz-
werksystem an einem oder
mehreren Entwicklungsar-
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