HANNOVER MESSE INDUSTRIE 2016 - files.messe.defiles.messe.de/abstracts/72391_10_00_WAGO_HMI_2016_Automation_wandlungs.pdf · Die Orchestrierung der Modul-Dienste erfolgt in den Software-Werkzeugen

WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG

HANNOVER MESSE INDUSTRIE 2016

Dipl.-Ing.

Ulrich Hempen


Automation wandlungsfähiger Produktionsanlagen für die

Anforderungen von Industrie 4.0


Individualisierung – ein globaler Trend1

… der stetig zunimmt und sich beispielsweise in Produktkonfiguration manifestiert.

1 zukunftsInstitut. 2016. www.zukunftsinstitut.de. [Online] 1. April 2016. [Zitat vom: 1. April 2016.] https://www.zukunftsinstitut.de/dossier/megatrends/.

Quelle: http://fabyoubliss.com/2013/02/27/a-romatic-purple-red-

blue-elegant-wedding-with-glamorous-style/ (abgerufen am

22.04.16)

Quelle: http://www.uniquefragrance.de/selbst-designen/ (abgerufen am

22.04.16)

Quelle: https://www.meinecoke.de/ (abgerufen am 22.04.16) Quelle: https://www.spreadshirt.de/t-shirt-selbst-gestalten-

C59?gclid=CL-

7oLD4ocwCFYZuGwodVrUJ4g&s_kwcid=AL%212836%213%21855057

26603%21e%21%21g%21%21spread+shirt&ef_id=VxijmgAAAKW-

LwfP%3A20160422093346%3As (abgerufen am 22.04.16)

http://fabyoubliss.com/2013/02/27/a-romatic-purple-red-blue-elegant-wedding-with-glamorous-style/





















http://www.uniquefragrance.de/selbst-designen/








Individualisierung

Erfordert eine wandlungsfähige Produktion.

Eine wandlungsfähige Produktion erfordert eine modulare Struktur.


Wandlungsfähige Produktionsanlagen

… werden modular aufgebaut, …

… die Automation nicht.


Wandlungsfähige Produktionsanlagen

Module mit eigener, dezentraler Automation sind die Voraussetzung

für eine effiziente, schnell veränderbare Produktionsanlage.


Die Antwort.

DIMA – Dezentrale Intelligenz für modulare Anlagen


Wandlungsfähige Anlagen

benötigen modulares Engineering

• Ein Modul erfüllt eine Produktionsfunktion

• Der Produktionsprozess entsteht durch

Kombination unterschiedlicher vorkonfektionierter

Module (in Reihe oder parallel)

• Die Module werden an einen Backbone

angekoppelt

Herausforderung

Das dynamische An- und Abkoppeln der

Produktionsmodule muss sich in der Mechatronik

und Verfahrenstechnik am Produktionsprozess

identisch abbilden wie auch in der Automation.

Das Engineering der Automation muss daher das

An- und Abkoppeln der Module ohne

Programmierung ermöglichen. Vorlage Reaktor Filter Abfüller

Backbone

N CO2

Prozessführung

Vorlage Reaktor Filter Abfüller


Die Prozessführung muss die

Funktion/en des Modules

kennenlernen

Die Fähigkeitsbeschreibung muss:

• die Dienstleistung des Moduls beschreiben, um sie

abrufbar zu machen,

• die Information zur visuellen Darstellung des

Moduls enthalten,

• die Kommunikation zwischen dem Modul und der

Prozessführung ermöglichen,

• die Dokumentation des Moduls bereitstellen,

• Geräteinformationen zur Parametrierung von

wichtigen Feldgeräten enthalten.

Fähigkeits-

beschreibung

Reaktor

Prozessführung


Das MTP beinhaltet die

Fähigkeitsbeschreibung des

Modules.

Inhalt des MTP:

• die Beschreibung der angebotenen Dienstleistung

(Bedeutung) und deren Parameter

• Beschreibung der visuellen Darstellung des Moduls

in der Prozessführung

• Information zur direkten Aufnahme der

Kommunikation von der Prozessführung zum Modul

Das Modul wird zum Diensteanbieter

Die Orchestrierung der Modul-Dienste erfolgt in den

Software-Werkzeugen der Prozessführung

Die Ausführung der Dienstleistung erfolgt durch die

Programmlogik des Moduls

Reaktor

Prozessführung

MTP Fähigkeits-

beschreibung


Modul 3

Modul 2

DIMA Workflow Automatisches Generieren des MTP

MTP MTP

1. Schritt:

Modul-Engineering

Kompilieren &

Laden

2. Schritt:

Integrations-Engineering

Integration der Module

in den Backbone

Backbone

N CO2

Modul Modul 1 Modul 3 Modul 2

MTP

Automatisches

Generieren

Abrufen MTP

PFE


MTP Manifest

Modelliert in Automation ML

Vgl.: Haller/Holm (2015)


MTP Manifest




MTP Manifest




MTP Manifest




MTP Manifest




MTP Manifest




MTP Manifest




MTP – der Weg in die

Standardisierung

Übergabe der Ergebnisse an die NAMUR und den

ZVEI erfolgte in 2015

Gremienarbeit in sechs NAMUR / ZVEI

Arbeitskreisen

Beteiligung von mehr als 25 Firmen

Alarmmanagement

Diagnose /

Maintenance

HMI

Archiv

Zustandsbasierte

Prozesssteuerung

…

AK 2.3.1

Mitglieder: ZVEI, Namur

AK 2.9.1


AK 2.6.1

Mitglieder: ZVEI,

Namur

Namur

MTP

Technologiebewertung

AK 1.12.1


Haller/Holm (2015)


Beteiligte Firmen bei der NAMUR und dem ZVEI

PLS-Hersteller Sensoren / Aktoren Anwender Dezentrale

Automation Universitäten

ABB

Emerson

HIMA Safety

Honeywell

Rockwell Automation

Schneider Electric

Siemens

Yokogawa

Endress + Hauser

Festo

Krohne

Samson

BASF

Bayer

Bilfinger

Boehringer Ingelheim

Clariant

Evonik

Invite

Merck

Novartis

Sanofi

Spiratec

Helmut-Schmidt-

Universität Hamburg

RWTH Aachen

Technische

Universität Dresden

Pepperl + Fuchs

Phoenix Contact

Stahl

Wago


Prototypische Anlage

Validierung der DIMA-Methode im November 2015 auf der SPS-IPC-Drives in Nürnberg


November 2015:

DIMA im Einsatz auf der SPS-IPC-

Drives

• Vollautomatische Generierung des MTP aus der

WAGO e!Cockpit-Software

• MTP Modellierung in AutomationML

• Kommunikation mit OPC/UA

• Einlesen mehrerer MTP in das Prozessleitsystem

„Zenon“ von Copa-Data

• Nach Einlesen, sofortiger Kommunikationsaufbau

und Bedienen der Module über generierte

Bedienbilder

• Orchestrierung und Parametrierung der Modul-

Dienste im zenon Batch-Werkzeug

Modulwechsel (Abkoppelvorgang und

Wiederaufnahme der Produktion)

in ca. 2:30 min!


DIMA & Industrie 4.0

Manifest

Resource- Manager

• MTP-Manifest enthält die Daten und Information zur

virtuellen & fachlichen Repräsentation seines

physikalischen Gerätes

• Durch Modellierung des MTP auf der Modul-

Steuerung kann der „Ressource-Manager“ realisiert

werden

• Modellierung des MTP im Informationsmodell des

OPC-UA-Servers der Modulsteuerung

Das MTP stellt damit die Grundlage einer Industrie

4.0-Verwaltungsschale dar - das Modul wird zur

Industrie 4.0 Komponente

CP-Klassifikation = 44

(Entität, voll kommunikationsfähig)

Der MTP als

Verwaltungsschale

Reaktor

PFE

MTP MTP


DIMA im Kontext von Industrie 4.0

• Kapselung im Layer-Modell

• Vernetzung von Herstellern und

Nutzern in einer

Wertschöpfungskette

• Beachtung von unterschiedlichen

Lebenszyklen eines

Produktionsverbundes

• Funktionsorientierung des

Produktionssystems

• IEC 61512

• OPC-UA

• AutomationML

DIMA: Ein wesentlicher Baustein als Lösung der Anforderungen von INDUSTRIE 4.0

Industrie 4.0

DIMA


Zusammenfassung und Ausblick

Mit Hilfe des Module Type Package können schon heute Module / Geräte mit eigener Intelligenz beschrieben werden.

Eine Standardisierung erfolgt durch NAMUR und ZVEI (gepl. Ende 2016) mit einer breiten Basis.

Prototypische Validierung erfolgreich durchgeführt.

Erste produktive MTP-Schnittstellen in Leitsystemen und Engineering-Werkzeugen für Ende 2016 erwartet.

Durch Modellierung der MTP-Struktur im OPC-UA-Informationsmodell kann ein Großteil der Anforderungen einer

Verwaltungsschale realisiert werden.

Die Verwaltungsschale wird somit während der erstmaligen Programmierung der Modul-Steuerung erzeugt.

Ein „Plug-and-Produce“, basierend auf bestehenden Standards rückt in greifbare Nähe

WAGO ist bereit, erste prototypische Anlagen mit dem DIMA / MTP Konzept in 2016 zu realisieren.


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

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