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<H1>www.aud24.net : M. Bröder: "Gesteigerte Prozesssicherheit durch erhöhte Verfügbarkeit""</H1>
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Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>08.04.2002</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>Moeller GmbH:</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>M. Bröder: "Gesteigerte Prozesssicherheit durch erhöhte Verfügbarkeit""</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Azyklische Dienste erweitern Profibus-DP</TD>
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Ohne die ständige Integration neuster Automatisierungslösungen verlieren Unternehmen jeder Größenordnung den Anschluss an eine zeitgerechte Prozessführung.Gerade in der Fertigungs- und Verfahrenstechnik ist ein hoher Grad an Verfügbarkeit der Anlagen für das Unternehmen wichtig, so dass eine umfassende präventive Wartung die Lebensversicherung für das Unternehmen darstellt. Bei kontinuierlichen Prozessen muss die Änderung von einzelnen Abläufen online - also bei laufender Produktion erfolgen.Diese heikle Aufgabenstellung ist durch den Einsatz moderner Automatisierungskomponenten von einer Leitwarte aus zu lösen.<BR><BR>Eine Lösung zur Steigerung der Prozesssicherheit auf Basis des Profibus-DP hat Moeller entwickelt. Mit dieser Applikation können Prozesskomponenten trotz gestörtem Nutzdatenverkehr gesteuert, ihre Melde- und Diagnosedaten ausgelesen und der Parametersatz geändert werden. In Abb. 1 ist die eingesetzte Automatisierungstopologie schematisch dargestellt. Um zur Laufzeit auf jeden Slave innerhalb des Netzwerkes azyklisch Einfluss nehmen zu können, greift das Visualisierungssystem WIN BC über die Profibus-DPV1-Dienste auf den Bus zu. Damit fungiert das Visualisierungssystem als DPV1-Klasse-2-Master. Nachfolgend werden die technischen Hintergründe und die daraus resultierenden Möglichkeiten, sowie deren Einsatz in einer Applikation vorgestellt.<BR><BR>Das Kommunikationsprinzip<BR><BR>Der Profibus-DP dient zur schnellen Datenübertragung in der Feldebene und stellt die auf Geschwindigkeit und niedrige Anschlusskosten optimierte Variante des Profibus dar. Zwei Arten von Master werden unterschieden: Ein Klasse-1-Master (C1) führt den Nutzdatenverkehr mit den ihm zugeordneten Slaves durch; ein Klasse-2-Master (C2) ist für sporadische Zugriffe, z.B. bei einer Inbetriebnahme, vorgesehen. Für Steuerungszwecke kann deshalb ein Klasse-2-Master die Kontrolle über einen Slave an sich nehmen. In einem reinen Profibus-DP-System erfolgt die Kommunikation zwischen dem Master und den zugeordneten Slaves vorwiegend zyklisch. Neben dieser zyklischen Nutzdatenübertragung stehen noch leistungsfähige Funktionen für Diagnose und Inbetriebnahme zur Verfügung. Welcher Dienst abgewickelt werden soll, wird innerhalb des Telegramm-Headers in Form von unterschiedlichen Dienst-Zugangspunkten (SAP, Service Access Point) mitgeteilt. Es ist dabei zu beachten, dass die gesamte Kommunikation zu einem Slave an den zyklischen Kommunikationskanal gebunden ist. Dieser Kanal wird einmalig zu Beginn der Kommunikation selbständig durch den Master aufgebaut. Die von der Variante Profibus-FMS her bekannten Dienste ‚Initiate‘ und ‚Abort‘ zum Aufund Abbau einer Verbindung gibt es bei der DP-Variante nicht. Die Diagnose- und Inbetriebnahmedienste stehen somit bei Abruch der zyklischen Kommunikation nicht mehr zur Verfügung.<BR><BR>Die Erweiterung<BR><BR>Der Profibus-DPV1 ist eine optionale Erweiterung des Profibus-DP, mit dem zusätzlich eine azyklische Kommunikation aufgebaut werden kann, er enthält nur Erweiterungen zum bestehenden DP-Standard, so dass alle Standardfunktionen uneingeschränkt gültig sind. Folgende neue Funktionen stehen zur Verfügung:<BR><BR>Azyklische Kommunikation (MSAC_C1) zwischen Master Klasse 1 / Klasse 2 und Slaves<BR><BR>Alarm-Modell zur ereignisgesteuerten Übertragung<BR><BR>Azyklische Kommunikation (MSAC_C2) zwischen Master Klasse 2 und Slaves<BR><BR>Netzwerkübergreifende Kommunikation<BR><BR>Neue Baudraten zur Integration von<BR>Profibus-PA<BR><BR>In einem Netzwerk können beide Varianten,DP und DPV1, gleichzeitig betrieben werden, so dass eine sukzessive Erweiterung oder Umrüstung einer Anlage möglich ist. Damit die DPV1-Dienste genutzt werden können, müssen sowohl Master als auch Slaves die Normerweiterung erfüllen.<BR><BR>Die Kommunikationsvarianten MSAC_C1-Kommunikation<BR><BR>Diese ist eine azyklische Kommunikation zwischen einem Master und einem DPV1-Slave, bei der ein eigener Kommunikationskanal aufgebaut wird. Dieser Kanal ist jedoch an den zyklischen Kommunikationskanal gebunden, d. h., der azyklische Kanal ist betriebsbereit, wenn der zyklische Kanal aufgebaut ist; ein fataler Fehler auf einem der beiden Kanäle führt zum Abbruch beider Kanäle. Bei der C1-Kommunikation sind die Dienste ‚Read‘, ‚Write‘, ‚Alarm‘ und ‚Status‘ zugelassen.<BR><BR>MSAC_C2-Kommunikation<BR><BR>Diese ist eine azyklische Kommunikation zwischen einem Master Klasse 2 und einem DPV1- Slave. Es wird ein selbständiger Kommunikationskanal aufgebaut, der völlig unabhängig vom zyklischen Kanal existiert. Neben den Diensten ‚Read‘, ‚Write‘ und ‚Data-Transport‘ stehen noch die Dienste ‚Initiate‘ und ‚Abort‘ zum Verbindungsauf- und -abbau zur Verfügung. Unter DPV1 erfolgt der Datenaustausch objektorientiert. Dabei wird jedes Objekt über ‚Slot‘ (Kennung für ein Modul) und ‚Index‘ (Kennung für ein spezifisches Objekt eines selektierten Moduls) adressiert. Es stehen maximal 255 Slots und 255 Indizes zur Verfügung. Die MSAC_C2-Kommunikation unterstützt die Kommunikation mit verschiedenen Applikationen innerhalb eines Slaves. Dazu wird jede Applikation durch einen Identifier (API) eindeutig adressiert. Über den Parameter ‚Security Level‘ kann der Zugang zu einer bestimmten Applikation geschützt werden. Der Initiate-Dienst ermöglicht den Aufbau einer Verbindung zwischen einem Klasse-2- Master und einem Slave. Nachdem der Datenaustausch abgewickelt wurde, erfolgt mit dem Abort-Dienst der Abbau des Komunikationskanals.<BR><BR>Applikationsbeschreibung<BR><BR>In einer ersten Ausbaustufe sollen 30 Motorantriebe geschützt, überwacht und gesteuert werden. Dabei wird besonderen Wert darauf gelegt, dass die Antriebe auch bei Ausfall der Buskommunikation noch von zentraler Stelle steuerbar und notfalls auch umparametrierbar bleiben. Moeller bietet für den intelligenten Motorschutz das kommunikationsfähige Steuer-Melde-Schutz-System ‚Profimod-ZWK‘ an. Mit diesem Gerät werden sowohl der Motorschutz, als auch sämtliche Steuer- und Diagnosefunktionen für Antriebe, Energieabgänge und Ventile realisiert. Profimod-ZWK wird über den Profibus-DP in das Automatisierungssystem integriert und ermöglicht transparente Prozessführung durch die Kommunikation zwischen der Prozess- und Feldebene. Der zyklische Datenaustausch zu den Motorschutz- und Steuergeräten wird von einer SPS mit Profibus-DP-Schnittstelle übernommen. Die Forderung, auch bei Ausfall der zyklischen Buskommunikation noch die Kontrolle über die Busteilnehmer zu haben, wird vom Visualisierungssystem WIN BC übernommen. Möglich wird dies, weil zum einen die Profmod-ZWK-Geräte die Normerweiterung Profibus-DPV1 unterstützen und zum anderen, weil für WIN BC ein Treiber zur Verfügung steht, der das Visualisierungssystem als DPV1- Klasse-2-Master am Profibus agieren lässt. Auf diese Weise kann die in Abb. 1 gezeigte Automatisierungstopologie umgesetzt werden. Die Integration der Komponenten in den Energieverteiler wird in Abb. 2 gezeigt. Die Realisierung dieser Applikation erfolgt in fünf Schritten:<BR><BR>1. Parametrieren der Profimod-ZWK Geräte - mittels einer Windows-basierten Software können die Profimod-ZWK-Geräte parametriert werden<BR><BR>2. Parametrierung des Profbus-DP - damit das Visualisierungssystem jederzeit die Kontrolle über die Profmod-ZWK-Geräte übernehmen kann, müssen die Geräte im Profbus-DPKonfigurator mit einer speziellen GSD-Datei bekannt gegeben werden, mit dieser Gerätebeschreibung können die DPV1- Dienste genutzt werden<BR><BR>3. Erstellung des SPS-Programms - das SPSProgramm besteht aus zwei Teilen: zum einen aus der Gerätetopologie, in der der Profibus-DP-Karte eine Strangnummer zugewiesen wird, worüber die angeschlossenen Teilnehmer im Programm angesprochen werden, zum anderen muss der Programmcode erstellt werden, in dem die Variablen deklariert und anschließend direkt angespro chen werden, um die Melde-, Steuer- und Diagnosedaten zu verarbeiten<BR><BR>4. Konfiguration des WIN BC-Treibers - die Abwicklung der azyklischen Kommunikationsdienste werden mit der Konfiguration des WIN-BC-Treibers festgelegt, hierzu werden die benötigten Kommunikationsobjekte für jeden Slave dem Treiber bekanntgegeben<BR><BR>5. Erstellung der Visualisierung - die Erstellung der Visualisierungsmasken erfolgt kundenspezifisch, alle im Treiber konfigurierten Daten können in den Masken verwendet werden.<BR><BR>Greift das Visualisierungssystem schreibend auf einen Teilnehmer zu, so werden die zyklischen Daten der SPS ignoriert. Erst wenn der azyklische Kommunikationskanal wieder abgebaut ist, also wenn WIN BC den Slave wieder freigegeben hat, kann die SPS wieder die Kontrolle übernehmen. Fällt die zyklische Kommunikation aus und ist das Busmedium noch unbeschadet, so können alle Steuerfunktionen noch von dem Visualisierungssystem wahrgenommen werden. Auch die Diagnosefunktionen bleiben erhalten. Das bietet ein erhöhtes Maß an Sicherheit für den Prozess. Über eine Sicherheitsabfrage geschützt, kann der Anlagenverantwortliche sogar die Profimod-ZWK-Geräte online umparametrieren. Bei diesem Vorgang ist besondere Vorsicht geboten, um mit meiner Fehlparametrierung nicht den kompletten Prozess zu gefährden.<BR><BR>Fazit<BR><BR>Der Einsatz der azyklischen Dienste des Profibus-DP beschert neben komfortablerer Prozessführung gesteigerte Verfügbarkeit der Anlage. Durch das günstige Aufwand-Nutzen- Verhältnis und das breite Anwendungsgebiet wird die Nutzung der Möglichkeiten des Profibus-DPV1 schnell Einzug in die Prozessund Verfahrenstechnikhalten.<BR><BR>Abb. 1: Automatisierungstopologie<BR>Abb. 2: Integration der Komponenten in den Modan-Verteiler<BR>Abb. 3: Bildschirmansicht der Konfiguration</TD>
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<P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:56 Uhr aktualisiert</I></P>
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