Eine der am häufigsten eingesetzten Industriesteuerungen ist die Produktfamilie Simatic S7. Jedoch stehen Inbetriebnehmer und Anlageninstandhalter vor einer Herausforderung, wenn sie bei der Fehlersuche und Optimierung nicht nur an den genauen zeitlichen Verläufen der Ausgabesignale, sondern auch an internen Größen interessiert sind. Der Einsatz einer externen Datenerfassung ermöglicht hierbei die Visualisierung und Aufzeichnung von Signalverläufen, ohne die Steuerung durch die Datenspeicherung zu belasten. Bei der Datenerfassung durch ein externes System stellt sich das Problem der Konnektivität an die Simatic-Steuerungen. Hierzu bieten sich die folgenden drei Möglichkeiten für den Anlagenbetreiber an: (a) Daten können über digitale oder analoge Ausgänge ausgegeben werden. Dies ist jedoch unflexibel und erfordert einen großen Hardware- und damit Kostenaufwand. Deshalb wird diese Möglichkeit in der Praxis selten angewendet. (b) Die zweite Möglichkeit ist die Übertragung der Daten über Ethernet (TCP oder UDP) von einer Steuerung zum Messwerterfassungsgerät. Dies ist eine flexible Methode, beliebige interne Daten ohne zusätzlichen Hardwareaufwand zu übertragen. Die Aufzeichnung ist damit allerdings abhängig von der Kommunikationsleistung der Steuerung und der Auslastung des Netzwerks. (c) Die Ausgabe der Daten über einen Feldbus wie z.B. Profibus stellt die dritte Möglichkeit dar. Diese bietet die gleiche Flexibilität wie die Übertragung über Ethernet, bietet aber den Vorteil, die Daten schnell und vor allem dauerhaft deterministisch – auch im 24/7-Betrieb – aufzeichnen zu können. Ein externes System, mit dem Messdaten auf alle drei Arten erfasst werden können, ist das System der iba AG. Es besteht aus aufeinander abgestimmten Hard- und Softwarekomponenten zur Erfassung, Aufzeichnung, Auswertung und Weiterverarbeitung von Messdaten. Zentraler Bestandteil des Systems ist das PC-basierte Messwerterfassungssystem ibaPDA.
Keine Programmierung notwendig
Egal ob über feste Telegramme per Profibus oder Ethernet – die Übertragung von Messdaten muss in der Steuerung programmiert werden. Jeder Wert, der von der Datenerfassung aufgezeichnet werden soll, muss im Programm der Steuerung verschickt werden. Eine Änderung der Daten erfordert einen erneuten Eingriff in das Programm der S7. Um diesen Programmieraufwand zu vermeiden und die Daten wahlfrei und flexibel aus der Simatic-Steuerung erfassen zu können, wurden zwei Methoden entwickelt: S7-Xplorer und S7-Request. Diese erlauben es, die erfassten Daten bei laufender Automatisierung zu ändern. Bei der Methode S7-Xplorer erzeugt ibaPDA aus dem Step 7 Projekt ein Adressbuch. Die aufzuzeichnenden Daten wählt der Anwender anhand der symbolischen Namen aus. Die Daten werden zyklisch angefordert und dann von der Steuerung über Ethernet TCP/IP übertragen. Die Erfassung ist daher nicht zyklusgenau, da die Daten erst von der Steuerung übertragen werden, wenn die Anforderung bearbeitet werden kann. S7-Request ist eine Methode, Daten zyklusgenau aufzuzeichnen. Ebenso wie beim S7-Xplorer wird auch hier auch aus dem Step 7-Projekt ein Adressbuch in ibaPDA erzeugt, so dass die aufzuzeichnenden Daten anhand der symbolischen Namen ausgewählt werden können. Zusätzlich wird in der S7-Steuerung ein Request-Block (FC) installiert, der einmalig angeforderte Daten zyklisch entweder über UDP zu ibaPDA oder über Profibus zu dem Profibus-Monitor ibaBM-DP überträgt (Bild 1). Die Datenübertragung über Profibus ist dauerhaft zyklusgenau, die Übertragung über UDP ist von der Leistungsfähigkeit der Steuerung und der Auslastung des Netzwerks abhängig.
Flexible Analyse
Während der Aufzeichnung mit ibaPDA können die Messdaten online visualisiert und miteinander zu sogenannten virtuellen Signalen verknüpft werden. Durch die Server-Client-Architektur des Systems und die flexible Visualisierungsoberfläche ist die Konfiguration benutzerspezifischer Sichten möglich. Die Messdaten werden für den Bediener im Steuerstand der Anlage anders visualisiert als für einen Instandhalter, der mobil in der Anlage unterwegs ist. Die Online-Visualisierung bietet den betrachteten Signalverlauf in Echtzeit in verschiedenen Darstellungsarten, wie z.B. Trend-, Oszilloskop- oder Fourieranzeige. Zur Offline-Analyse werden die Messdaten in Messdateien ereignis- oder zeitbezogen abgespeichert. Mit dem kostenfreien Analysewerkzeug ibaAnalyzer können die Daten flexibel nach unterschiedlichen Kriterien ausgewertet werden. Da Datenerfassung und -analyse voneinander getrennt sind, kann die Analyse während der Aufzeichnung oder zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Aus Messdaten automatisch Informationen zu generieren, ist ein weiterer wichtiger Schritt der Datenauswertung. Hierzu stehen leistungsfähige Werkzeuge zur automatischen Nachbearbeitung der Messdateien zur Verfügung. So können z.B. Qualitätsberichte in unterschiedlichen Formaten automatisch erzeugt und per E-Mail verschickt werden, Daten in Datenbanken geschrieben oder Messdateien auf Grenzwertüberschreitung überprüft werden.
