Mit Totally Integrated Automation (TIA) verfolgt Siemens seit einigen Jahren einen durchgängigen Automatisierungsansatz. In der offenen Systemarchitektur von TIA sind konsistente Datenhaltung, die Nutzung weltweit etablierter Standards und einheitlicher Schnittstellen die Basis für das reibungslose Zusammenspiel sämtlicher Hardware- und Softwarekomponenten.

Das Engineering-Framework unterstützt den Anwender bei der grafischen Projektierung, Programmierung und Vernetzung einer kontinuierlich wachsenden Anzahl an Komponenten. In der zur Messe SPS IPC Drives 2013 neu vorgestellten Version 13 sind unter anderem weitere Controller der neuen Generation Simatic S7-1500 hinzugekommen. Darunter befinden sich die zwei fehlersicheren CPUs 1516F-3 PN/DP und 1518F-4 PN/DP. Letztere basiert auf der zurzeit leistungsfähigsten und schnellsten SPS, die auf dem Weltmarkt erhältlich ist, der 1518-4 PN/DP.

Das für die Systemkomponenten – Controller, E/A-Baugruppen, HMI-Geräte und Antriebe – vereinheitlichte Look-and-Feel der Bedienung sowie weitgehend automatisierte Abläufe vereinfachen und beschleunigen das En-gineering. Kennt der Nutzer einen Programmteil der integrierten Software – Step7/Safety Advanced für Steuerungsaufgaben, WinCC für die Visua-lisierung oder Sinamics Startdrive für Antriebe – kennt er alle Teile und kann diese ohne langwierige Einarbeitung intuitiv und sicher nutzen. Änderungen von Variablen an einer Stelle im System werden automatisch an allen anderen zugehörigen Stellen nachgeführt. So werden jetzt auch neue Komponenten, wie die Einheit Sinamics G110M, bestehend aus Motor und Einachsumrichter, nach dem bewährten Muster im TIA Portal projektiert.

Durchgängige Diagnose

Die modifizierte Bedienphilosophie in WinCC V13 ermöglicht unter anderem die Touch-Steuerung per Finger.

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Ins durchgängige Diagnosekonzept der V13 einbezogen sind nun die dezentralen Eingabe-/Ausgabebaugruppen. Damit erübrigt sich auch in diesem Bereich das händische, zeitaufwendige und fehlerträchtige Projektieren von Fehlermeldungen.

Fehler werden automatisch an der Baugruppe selbst (per LED), auf dem integrierten Display des zugehörigen Controllers sowie am HMI(Human-Machine-Interface)-Gerät angezeigt. Via Web-Server und Standard-Web-Browser lassen sich diese sowohl im lokalen Netzwerk als auch über eine gesicherte Remote-Verbindung visualisieren. Das spart neben Engineer-ing-Aufwand Zeit und mitunter weite Wege bei der Lokalisierung und Behebung von Fehlern und Störungen im Betrieb, was wiederum die Verfügbarkeit und die Produktivität steigert.

Safety-Engineering integriert

Durchgängig über alle Kernkomponenten einer Applikation hinweg und mit bekannten Mitteln und Methoden im TIA Portal projektier- und programmierbar sind nun außerdem sicherheitsgerichtete Aufgaben. Das Engineeringtool bietet Befehle, Operationen und Bausteine für sicherheitsgerichtete Programme in den Sprachen F-KOP und F-FUP (Kontaktplan/Funktionsplan).

Das unter dem TIA Portal gebündelte Produktportfolio: Von Controllern, Eingabe-/Ausgabebaugruppen, HMI-Geräten bis hin zu den Antrieben – einschließlich Safety Integrated und Industrial Security.

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Dazu steht eine Bibliothek mit vorgefertigten und vom TÜV abgenommenen Bausteinen für alle gängigen sicherheitsgerichteten Funktionen zur Verfügung – etwa Not-Halt, Muting und Zweihandsteuerung. Handling und Grundfunktionalitäten sind identisch für Standard- und F-Programme, so dass kein zusätzliches Engineering-Know-how erforderlich ist. Im TIA-Portal sind die Neuerungen und Vereinfachungen zudem für Safety-Anwendungen nutzbar, beispielsweise das Bibliothekskonzept und die Drag&Drop-Mechanismen in den verschiedenen Editoren. Alle sicherheitsrelevanten Ressourcen sind in der Netzsicht, der Gerätesicht, im Projektbaum, im Hardware-Katalog und im Sicherheitsprogramm gelb hervorgehoben und sofort als solche erkennbar. Der Safety-Administrator bündelt alle sicherheitsgerichteten Einstellungen, etwa Überwachungs­zeiten, Passwörter, Signaturen, auf einer Seite und minimiert die Navigation. Das Bibliothekskonzept unterstützt das Abspeichern von Bausteinen, Funktionen oder ganzen Stationen einschließlich Sicherheitssignatur, wahlweise lokal für das jeweilige Projekt oder global für alle Projekte. Dadurch lassen sich einmal entwickelte und zertifizierte Einheiten mehrfach verwenden. Das ermöglicht die Modularisierung und Standardisierung sicherheitsgerichteter Applikationen und vereinfacht deren Validierung.

Wie bisher bleibt es dem Anwender überlassen, ob er Safety-Aufgaben zentral im Controller mit dezentralen fehlersicheren Peripheriebaugruppen der neuen Baureihe Simatic ET200SP umsetzt oder ob er das wachsende Angebot antriebsintegrierter Sicherheitsfunktionen dafür nutzt.

Industrial Security inklusive

Heute ist es unabdingbar, Automatisierungssysteme miteinander zu vernetzen und diese an übergeordnete Systeme anzubinden. Zum Schutz der vernetzten Automatisierungslösung sind geeignete Maßnahmen vor unautorisierten Zugriffen auf die Komponenten und auf das spezifische Know-how der Maschinen- und Anlagenbauer nötig. Simatic S7-1500 und TIA Portal – also Hard- und Software – stellen dazu vielfache Funktionen und Möglich­keiten bereit. So lassen sich spezifische Algorithmen gegen unberechtigte Zugriffe und Modifikationen schützen, was einen einfachen Nachbau von Maschinen erschwert und Investitionen absichert.

Einzelne Bausteine lassen sich mit der Seriennummer der Speicherkarte der Steuerung verknüpfen und laufen nur in Verbindung damit. So sind Programme optimal vor unerlaubtem Kopieren geschützt.

Der Zugriffsschutz sichert die Projekte vor unberechtigten Änderungen. Über Berechtigungsstufen können unterschiedlichen Benutzergruppen im TIA Portal separate Rechte zugeordnet werden – eine Eingabe von Passwörtern ist hier nicht mehr erforderlich. Um das Security-Integrated-Konzept abzurunden, erkennen die Controller veränderte oder unautorisiert übertragene Engineering-Daten und verweigern den Start.

HMI den Nutzergewohnheiten angepasst

An die Seh- und Nutzergewohnheiten heutiger PC-Betriebssysteme angeglichen hat Siemens außerdem die Oberflächen der im TIA Portal unterstützten HMI-Geräte – darunter die neue Generation der Simatic-Basic-Panels für vollgrafisches Bedienen mit 4 bis 12 Zoll Bildschirmdiagonale. Mit generell aufgefrischter Optik von Buttons und Bedienelementen ist das HMI visuell up-to-date. Und mit der Touchsteuerung, angefangen mit dem von Smartphones bekannten Wischen und Scrollen in Bildschirminhalten per Finger, wird es sukzessive noch komfortabler.

Verkürztes Engineering

Siemens geht davon aus, dass die beschriebenen neuen Features ein verkürztes Engineering von bis zu 30 % zur Folge haben. Ein US-amerikanischer Hersteller von Pressen für Anwendungen im Bereich Heizung/Klima/Lüftung bestätigt diese Angaben.

Mit 13 MByte Arbeitsspeicher und vier Profinet-Schnitt-stellen ist die neue Simatic S7-1500 CPU 1518-4 PN/DP prädestiniert für High-End-Anwendungen mit bis zu 128 Antriebsachsen im taktsynchronen Betrieb bei Zykluszeiten von bis zu 250 Mikrosekunden.

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Mit TIA Portal und der Simatic S7-1500 konnte dieser das Engineering einer neuen Presse um 30 % verkürzen. Dazu hätten den Verantwortlichen zufolge insbesondere die integrierten Trace-Funktionen für Echtzeit-Diagnosen zur Antriebsoptimierung, die SCL-Programmierung, das Querverweisen über Programmiersprachen hinweg sowie die strukturierte Projektorganisation beigetragen.

Auf bis zu 20 % schätzt ein deutscher Hersteller von Haushaltsgeräten die Zeiteinsparung im Engineering bei der Realisierung einer neuen Fertigungslinie für Waschmaschinen-Innentrommeln. Dabei wurde der Umstieg von den klassischen Pendants auf das TIA Portal und die neue Simatic S7-1500 bei bereits laufendem Projekt vollzogen. Die Migration verlief weitgehend automatisch. Den noch manuell zu erledigenden Anteil haben die einheitlichen Oberflächen und die einfache, intuitive Handhabung beschleunigt.

Die nächsten Schritte

In welchen Bereichen kommen die nächsten Innovationen? Ein Bereich ist sicherlich das gerade begonnene Team-Engineering im TIA Portal. Das Team-Engineering beschreibt die Möglichkeit für die Projekteure, unabhängig voneinander offline an unterschiedlichen Orten an verschiedenen Teilen einer Automatisierungslösung (SPS, HMI, Antriebe) zu arbeiten und gemeinsam online auf eine Steuerung zuzugreifen, um diese in Betrieb zu nehmen. Die Projekteure agieren dabei in einer gemeinsamen Datenbasis, wobei das Engineering-Framework die Konsistenz sicherstellt und beispielsweise Konflikte bei doppelter Namensvergabe automatisch auflöst.

Darüber hinaus erweitert Siemens das Portfolio und den TIA-Gedanken kontinuierlich in andere Richtungen – so zum Beispiel in den Bereich Motion Control mit Umrichtern und Funktionen für einen einfachen Antriebsgleichlauf via SPS oder mit der Integration des Motion-Control-Systems Simotion ins TIA Portal für komplexe Mehrachsanwendungen unter einem gemeinsamen Dach.

Autor: Carsten Meier ist Marketing Manager TIA Portal bei Siemens.