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Trends in der Automatisierungstechnik

 

Der Datenfluss in der Automatisierungspyramide

Für die Lösung einer Automatisierungsaufgabe findet zwischen allen drei Ebenen der Automatisierungspyramide ein umfangreicher Signalaustausch statt. Dabei erfolgt von der Spitze der Automatisierungspyramide nach unten die Vorgabe von Sollwerten und Steuerbefehlen. Von unten nach oben werden aktuelle Istwerte und Zustandsmeldungen zurückgegeben.

Typische Beispiele dafür sind:

• von der Bedien- zur Steuerungsebene:
  • Rezeptauswahl
  • Anwahl des Betriebsmodus (Hand/Automatik, Materialeinzug, Normalbetrieb usw.)
  • Start-/Stopkommandos
  • Sollwerte für Prozessgrößen (Arbeitsgeschwindigkeit, Durchfluss, Temperatur, Druck usw.)
  • Parameter (Hochlaufzeit, Reglerverstärkung usw.)
• von der Steuerungs- zur Feldebene:
  • Sollwerte für Aktoren (Drehmoment, Drehzahl, Position, Temperatur usw.)
  • Start-/Stopkommandos
  • Parameter (Hochlaufzeit, Reglerverstärkung usw.)
• von der Steuerungs- zur Bedienebene:
  • Istwerte aus dem Prozess (Produktionsmenge, Füllstand, Temperatur usw.)
  • Betriebs- und Diagnosemeldungen (Zustände, Warnungen, Störungen usw.)
• von der Feld- zur Steuerungsebene
  • Istwerte der einzelnen Aggregate (Leistung, Strom, Drehmoment, Drehzahl, Position usw.)
  • Betriebs- und Diagnosemeldungen (Warnungen, Störungen, Alarme usw.)

 

Kommunikationsmedium

Der Datenaustausch zwischen Automatisierungskomponenten wird wegen seines Umfanges und aufgrund der Tatsache, dass er in beide Richtungen verläuft auch als "Kommunikation" bezeichnet. Für die Realisierung der Kommunikation stehen verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl:

1. Binäre und analoge Signale
2. Serielle Schnittstellen
3. Feldbusse

Die binären und analogen Signale stellen die klassische Art der Kommunikation dar und sind sehr einfach zu handhaben. Da für jedes zu übertragende Signal eine einzelne Ader benötigt wird, ist der Umfang an übertragbaren Signalen jedoch begrenzt.
Mit dem Aufkommen von digitalen Automatisierungskomponenten hielten serielle Schnittstellen Einzug. Diese Schnittstellen erlauben es, über eine Ader mehrere Signale zu übertragen und so die übertragbare Datenmenge ohne Erhöhung der Material- und Montagekosten zu steigern. Außerdem konnten Parametrier- und Programmdaten, die digitale Geräte für ihre Funktion benötigen, nun ebenfalls über ein Kommunikationsmedium übertragen werden.
Die konsequente Weiterentwicklung der seriellen Schnittstellen zu standardisierten Feldbussen ermöglichte es, die übertragbare Datenmenge weiter zu steigern und Automatisierungskomponenten verschiedener Hersteller miteinander zu kombinieren.

Neue Feldbusse auf der Basis von Ethernet, die in aktuellen Automatisierungslösungen verwendet werden, heben die Trennung zwischen Automatisierungssystemen auf der einen Seite und Systemen zur Produktions- und Unternehmenssteuerung auf der anderen Seite auf.