Bereits 1996 schlug Siemens einen neuen Weg in der Automatisierungstechnik ein, indem mit \’Totally Integrated Automation\‘ ein ganzheitlicher Ansatz für Hardware, Software und Kommunikation in der Automatisierung vorgestellt wurde. Diese Integration reduzierte den Aufwand zur Realisierung von Schnittstellen zwischen unterschiedlichen Komponenten erheblich und sorgte so für eine schnellere Fertigstellung von Automatisierungslösungen. Fast 15 Jahre später folgt nun mit dem neuen Engineering Framework \’Totally Integrated Automation Portal\‘ der nächste große Schritt. Ein Paradigmenwechsel im Engineering, denn die heute üblichen, einzelnen Konfigurationswerkzeuge für die unterschiedlichen Aufgaben, wie z.B. Antriebe parametrieren, Visualisierungen konfigurieren oder Steuerungen programmieren, werden nun in ein gemeinsames Framework integriert. Dabei werden sie so integriert, dass der Anwender nur noch das Gesamtsystem wahrnimmt und nicht mehr die einzelnen Werkzeuge. Somit hat er nur noch eine Software vor sich, in der er sein komplettes Projekt mit allen dazugehörigen Komponenten bearbeitet. Aber welchen Vorteil bringt diese Integration letztendlich mit sich? Anhand von typischen Aufgaben, die in der Automatisierung tagtäglich anfallen, werden die Unterschiede im Folgenden beispielhaft erläutert. So lassen sich auch die Vorteile des neuen Ansatzes schnell für die eigene Arbeit erkennen. Portalansicht mit intuitiver Benutzerführung Bereits beim Starten des Portals wird der neue Ansatz sichtbar: Da alle Automatisierungskomponenten, z.B. Steuerungen, HMI-Bediengeräte, Peripherie oder Antriebe, mit nur einer Software konfiguriert oder programmiert werden, öffnet sich dem Anwender mit der Portalansicht \’nur\‘ noch ein Fenster mit Blick auf seine Datenablage. Dabei bietet diese Portalansicht einen leichten Einstieg und ermöglicht es durch ihre intuitive Benutzerführung schnell, wesentliche Projektaufgaben zu erledigen. Neben dem Öffnen oder Anlegen von Projekten können hier (s. Bild 1) z.B. neue Geräte hinzugefügt werden, Visualisierungen erstellt oder Steuerungsprogramme geschrieben werden. Das Wesentliche dabei ist die immer gleiche Darstellung der unterschiedlichen Aufgaben für den Anwender, unabhängig davon, ob es sich um eine SPS handelt oder um ein HMI Panel. Die an dem üblichen Workflow orientierte Oberfläche führt von einem Schritt zum nächsten, sodass auch unerfahrene Benutzer schnell zum Ziel kommen. Legt der Anwender beispielsweise einen zusätzlichen Controller an, wird er auf Wunsch direkt in die Gerätesicht geführt, wo er den Controller konfigurieren, parametrieren und auch weitere Signalmodule hinzufügen kann. Wählt er ein HMI-Bediengerät aus, öffnet sich auf Wunsch der HMI-Wizzard, mit dem er eine Grundparametrierung für die Bedienstationen erstellen kann. Dadurch, dass alle Geräte in einem einzigen Projekt verwaltet werden, hat der Automatisierer stets einen guten Überblick über all seine Automatisierungsdaten. Richtig vernetzt Eine Schlüsselrolle im neuen Portal hat der Geräte- und Netze-Editor. Hier werden alle Geräte parametriert bzw. untereinander vernetzt. Dabei spielt es in der sogenannten Netzsicht keine Rolle, ob die Geräte über Profibus oder Profinet miteinander kommunizieren. AS-Interface wird in der gleichen Weise unterstützt. Und das Portal nimmt dem Anwender bei der Einrichtung aller Kommunikationsverbindungen jede Menge Arbeit ab: Wenn zwei Geräte miteinander kommunizieren sollen, genügt es, per \’Drag & Drop\‘ das Interface eines Gerätes auf das des anderen zu ziehen. Es wird automatisch eine entsprechende Verbindung angelegt. Dabei werden die Netzwerkparameter so gewählt, dass keine Inkonsistenzen, wie z.B. doppelte Adressen entstehen. Während die Netzsicht, wie der Name schon sagt, der Vernetzung der Komponenten untereinander dient, können in der Gerätesicht alle wesentlichen Parameter eines Gerätes eingestellt werden. Welche dies im Einzelnen sind, hängt natürlich vom Gerät ab: Bei einem Controller können hier unter anderem die Ein- und Ausgabemodule zur Erfassung von Daten aus dem Prozess gesteckt werden. In der fotorealistischen Darstellung werden dabei alle wichtigen Informationen angezeigt. Bei E/A-Baugruppen sind dies nicht nur die Adressen der einzelnen Kanäle, sondern auch die symbolischen Namen, sofern diese bereits definiert wurden. Bild 2 zeigt die Darstellung einer Steuerung Simatic S7-300 mit den entsprechenden Peripheriebaugruppen. Programmiereditoren für SPS- und Hochsprachen Wurde z.B. eine Steuerung angelegt, kann diese anschließend programmiert werden. Wie bereits von der Programmierumgebung Step 7 her bekannt, stehen dafür nicht nur die klassischen SPS-Programmiersprachen wie z.B. Anweisungsliste (AWL), Kontaktplan (KOP) oder Funktionsplan (FUP) zur Verfügung, sondern auch die komplett überarbeiteten Hochsprachen SCL und S7-Graph. Dabei standen zwei Aspekte im Mittelpunkt der Entwicklung der Programmiereditoren: Zum einen eine größtmögliche Kompatibilität zu den bisherigen Programmierwerkzeugen von Step 7 sowie der Möglichkeit zur Übernahme der bereits erstellten Programme. Zum anderen eine deutlich verbesserte Bedienbarkeit der Editoren. Diese drückt sich z.B. darin aus, dass alle Editoren eine einheitliche Oberfläche und Bedienphilosophie haben, und in leistungsfähigen Neuerungen, wie beispielsweise der verbesserten Möglichkeit zur Online-Beobachtung von Variablen direkt im Quellcode. Im Vergleich zu den bisherigen Werkzeugen fällt sofort auf, dass die Programmiereditoren, wie alle anderen Programme auch, direkt in das Framework integriert sind. Beim Wechsel zwischen den einzelnen Werkzeugen, wie z.B. dem Editor für die Hardwarekonfiguration und dem Programmiereditor bleibt der Anwender immer in derselben Engineering-Umgebung. Gerade bei der Arbeit mit mehreren Projekten, behält man so leicht den Überblick. Konsistente Daten aus Bibliotheken wiederverwenden Vor allem bei dem Bibliothekskonzept kann ein Framework im Vergleich zu eigenständigen Werkzeugen wesentlich besser punkten und komplett neue Funktionen zur Verfügung stellen. Durch die Integration der verschiedenen Automatisierungsaufgaben ist es nun auch möglich, gemeinsame Bibliotheken zu erstellen. Z.B. könnte eine Motorsteuerungseinheit bestehen aus einem Modul zur Geschwindigkeitserfassung, dem Programmcode zur Auswertung, symbolischen Namen für die Ein- und Ausgänge und sogar auch HMI-Objekten zur Darstellung der Geschwindigkeit auf einem Panel. Alle diese unterschiedlichen Bibliothekselemente können zu einer technologischen Einheit zusammengefasst werden und so leicht von einem Projekt zum nächsten übernommen oder anderen Kollegen zur Verfügung gestellt werden. Verwendet man hingegen (wie bisher) unabhängige Werkzeuge, bleibt es dem Anwender selbst überlassen, die verschiedenen Elemente zusammenzuhalten und stimmig abzulegen bzw. weiterzureichen. Dadurch, dass die Objekte jedoch im Framework zusammengefasst wurden, entsteht kein Aufwand bei der Wiederverwendung. Sie sind in sich konsistent und können ohne Nacharbeit genutzt werden. Visualisierung per \’Drag & Drop\‘ effizienter Nicht nur bei den Bibliotheken profitiert der Anwender von der Integration der unterschiedlichen Werkzeuge in das Totally Integrated Automation Portal. Auch die Konfiguration der Visualisierung wird hierdurch wesentlich effizienter. Sollen Daten aus der Steuerung auf einem Bediengerät angezeigt werden, musste bisher eine Verbindung angelegt, eine neue HMI-Variable erstellt und dann die Zuordnung dieser HMI-Variablen zu den PLC-Variablen konfiguriert werden. Im neuen Portal können diese einzelnen Arbeitsschritte nun durch ein einziges \’Drag & Drop\‘ einer Steuerungsvariablen auf ein HMI-Bild erledigt werden (s. Bild 4). Die notwendigen Verknüpfungen vervollständigt das Framework automatisch. Darüber hinaus überwacht das Portal auch ständig die Konsistenz der Daten. Wird beispielsweise die PLC-Variable umbenannt, würde im Falle von unabhängigen Editoren die Visualisierung dies nicht mitbekommen und zur Laufzeit \’ins Leere\‘ greifen. Nicht so beim neuen Portal. Dieses führt die notwendigen Änderungen mit und sorgt so dafür, dass keine aufwändige Nacharbeit oder evtl. langwierige Fehlersuche anfällt. Scada-Konfiguration vereinfacht Das Engineering Framework des Portals unterstützt nicht nur die Projektierung von Bediengeräten für den maschinennahen Bereich wie z.B. die neuen \’Comfort Panels\‘ der Siemens AG. Sondern auch Scada-Systeme für die Realisierung einer Prozessvisualisierung lassen sich mit der Software konfigurieren. Der Vorteil liegt auf der Hand: es können Projektierungskomponenten von den Panels in einem Scada-System z.B. durch einfaches Kopieren wiederverwendet werden. Mühsame Doppeleingaben entfallen. Auch der Zugriff auf den Variablenhaushalt des Projekts gestaltet sich somit denkbar einfach: Soll von einem Scada-Bedienplatz aus auf eine andere HMI- oder SPS-Variable zugegriffen werden, so ist lediglich ein \’Drag & Drop\‘ notwendig. Ein Importieren von Variablentabellen und das wesentlich aufwändigere Synchronisieren bei Änderungen kann entfallen. Fazit Bei der Entwicklung des Totally Integrated Automation Portals standen drei wesentliche Aspekte im Vordergrund: Zum einen soll die Software intuitiv bedienbar sein; das heißt, ein Anwender, der sich heute bereits mit Simatic Step 7 oder WinCC flexible beschäftigt hat, soll sich auch in der neuen Arbeitsumgebung schnell zurechtfinden, ohne langwierige Einarbeitung. Zum anderen soll das Portal effizient sein, also klare Vorteile bei der Produktivität leisten: Programmieraufgaben können schneller gelöst werden, Diagnoseinformationen ermöglichen eine gezielte Fehlersuche und die Integration einzelner Komponenten läuft weitestgehend selbstständig ab. Zusammengefasst bedeutet dies, dass Automatisierungsaufgaben sich schneller lösen lassen. Ein klarer Vorteil, der sich entsprechend in den Projektkosten niederschlägt. Alle Vorteile können dann aufgrund der Flexibilität auch zukünftig mit dem heute getätigten Invest erreicht werden. Wie z.B. durch die Unterstützung der heutigen Steuerungen Simatic S7-300/400, der Simatic HMI Panels und mit der Migration bestehender Projekte in das neue Framework. Der Paradigmenwechsel im Engineering weg von einzelnen, unabhängigen Softwarewerkzeugen hin zu einem durchgängigen Engineering Framework macht – für Anwender wie Hersteller – Sinn und bringt viele Verbesserungen: Mit dem Totally Integrated Automation Portal können komplette Projekte über die einzelnen Automatisierungsaufgaben hinweg in nur einer Projektablage verwaltet werden. Eine bessere Übersicht und fortwährende Konsistenz der Daten ist der Gewinn daraus. Aber auch die tägliche Arbeit profitiert durch die gesteigerte Effizienz. Durch das enge Zusammenspiel der einzelnen Editoren werden häufig anfallende Tätigkeiten auf das Wesentliche reduziert, so benötigt z.B. das Darstellen einer Variablen aus der Steuerung auf einem HMI-Bediengerät nur einen \’Klick\‘. Den Rest erledigt das Framework für den Anwender. Und spätestens bei der Nutzung leistungsfähiger Bibliotheken wird in der Praxis klar, was eigenständige Werkzeuge bisher nie erreichen können: Funktionsorientierte und von Anfang an konsistente Bibliotheken, die alle zur Lösung einer Aufgabe notwendigen Elemente mit sich bringen: Steuerungscode, Bedienbilder, konfigurierte Antriebs- oder Peripheriekomponenten etc.
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