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Erschienen in der Ausgabe 1/2011 der Zeitschrift "Partner Info Qualität" PIQ© der Q-DAS© GmbH

...aus der SIEMENS Steuerung!
Alfred Adam, Ing.-Büro ADAM SOFTWARE, Landshut

Heute ist die Anbindung der Steuerungen von Prüfständen und Produktionsanlagen an Q-DAS® O-QIS und an die Q-DAS® Datenbank direkt über das Netzwerk möglich. Da in den meisten Anlagen eine Siemens Steuerung (SPS) zum Einsatz kommt, zeigt dieser Beitrag, wie eine Anbindung an diese Steuerungen schnell und kostengünstig über standardisierte Schnittstellen und Datenformate realisiert wird.

Waren früher noch spezielle Adapter im Schaltschrank oder Schnittstellenkarten im PC notwendig um die Steuerungen zu vernetzen, sind heute die meisten Anlagen bereits mit Ethernet Schnittstellen ausgestattet. Dadurch ist es einfacher denn je, die Messwerte und Zusatzdaten, die in den Steuerungen eh schon vorhanden sind, über Ethernet zu erfassen. Die Konvertierung der Rohdaten in das Q-DAS®Datenformat kann auf einem Server im Rechenzentrum mit Softwaretools von Adam-Software erfolgen. Das spart nicht nur Strom, sondern auch weitere Ressourcen wie Hardware und Wartungsaufwand.

Abb.1

Abb. 1: Klare Datenstrukturen in der S7 Steuerung.

Mehrere Ziele werden bei einer Datenanbindung verfolgt. Insbesondere sollen die Anforderungen erfüllt werden, die von der Auswertung gestellt werden: eine hohe Datenqualität. Dieses Ziel wird durch die Erfassungssoftware SpcProcessLink optimal unterstützt, indem nicht nur die Messwerte, sondern auch sämtliche Zusatzdaten, wie Ereignisse, Seriennummern, Auftragsnummern, und natürlich auch alle Prüfplandaten wie Spezifikationsgrenzen erfasst und den passenden K-Feldern des Q-DAS® Datenformats zugeordnet werden. Ein weiteres wichtiges Ziel ist ein geringer Aufwand zur Einrichtung der Datenerfassung und eine schnelle Inbetriebnahme. Dies wird erreicht, indem Standard Schnittstellen und Datenformate genutzt werden. Die Softwaretools von Adam-Software erlauben eine klare Definition der Datenstrukturen (s. Abb. 1) von der Steuerungsebene bis zu den Q-DAS Datenfeldern. Eine durchgängige Projektierung und Übernahme dieser Datenstrukturen inklusive aussagekräftiger Bezeichnungen, Datentypen und Plausibilitätsregeln über alle Projektierungstools und Schnittstellen hinweg unterstützt auch die weiteren Ziele der Datenanbindung: die einfache Wartung und die Erweiterungsfähigkeit der Datenerfassung über den gesamten Lebenszyklus der Maschine. Eine hohe Verfügbarkeit der Datenerfassung wird immer  häufiger gefordert, u.a. weil die Daten für den Fall von Schadensersatzansprüchen sehr wichtig sind. Diese Forderung wird je nach Hard- und Softwarearchitektur mit Handshakeverfahren und redundanter Auslegung realisiert (s. Abb. 2). Wird eine Dokumentationspflicht gefordert, z.B. bei sicherheitsrelevanten Teilen, kann ein Anlagenstopp erzwungen werden wenn der betreffende Datensatz nicht gespeichert werden kann. Andererseits kann die Datenerfassung redundant realisiert werden, so dass die Erfassung und zuverlässige Speicherung der Daten auch bei Hardwareausfällen oder Wartungsarbeiten ohne Unterbrechungen weiterlaufen kann.

Abb. 2 

Abb. 2: Datenerfassung im Netzwerk: typische Architektur.

Neben den Prozessdaten für statistische Auswertungen können gleichzeitig auch Betriebsdaten (BDE) aus den Steuerungen erfasst werden welche z.B. von MES Lösungen übernommen und ausgewertet werden, was zusätzliche Kosten spart. Ohnehin machen diese BDE Daten (Stückzähler, Produktivsignal, Störgründe, usw.) nur einen Bruchteil der Datenmengen im Vergleich zu den Prozessdaten aus.

Von einer guten Planung eines Datenerfassungsprojekts profitiert nicht nur die Datenqualität: wenn die Anbindung schon früh geplant und in Betrieb genommen wird, sind standardisierte Auswertungen für die Prüfmittel- und Maschinenfähigkeit mit Q-DAS Software mit geringem Aufwand möglich (s. Abb. 3). Mit der Entwicklung von durchgängiger Datenerfassungssoftware, klaren Spezifikationen und passenden Beratungsleistungen werden die Anlagenhersteller optimal für eine frühe Inbetriebnahme der Datenerfassung unterstützt. Bereits bei der Vorabnahme der Fertigungsanlage in der Halle der Maschinenherstellers stehen online Auswertungen mit O-QIS Monitoring zur Verfügung und die Nachweise für die Prüfmittel- und Maschinenfähigkeit können mit Q-DAS solara erstellt werden. Die Anbindung an die Q-DAS Datenbank nach Aufstellung der Anlage in der Halle des Teileherstellers ist mit wenigen Handgriffen erledigt.

Abb. 3

Abb. 3: Auswertungen bereits vor Anlauf der Produktion.

Durch die Spezialisierung auf die Datenerfassung aus Maschinensteuerungen im standardisierten Q-DAS Datenformat, kann das Ingenieurbuero Adam-Software Lösungen anbieten, welche mit Sonderentwicklungen nicht erreicht werden können. Auch die in der Automatisierungsbranche etablierten Visualisierungslösungen (SCADA Systeme) können hier nicht mithalten, denn sie benötigen immer noch einen beträchtlichen Aufwand an projektspezifischer Entwicklung und bieten keine mit Q-DAS Tools vergleichbare statistische Auswertungen.

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