Standardisierte Ausrüstungsdatenmodelle und Beschreibungssprachen zur Optimierung der Interoperabilität
Digitale Technologien haben die Leistung und Effizienz von Prozessherstellern seit Jahrzehnten schrittweise verbessert. Doch auch wenn die meisten Anlagen und Einrichtungen die Vorteile fortschrittlicher Automatisierungsmöglichkeiten nutzen, stellt die Integration von Funktionsbereichen innerhalb eines Standorts immer noch eine große Herausforderung dar. Die Modularisierung ist in der gesamten Prozessindustrie zum Standard in der Anlagenplanung geworden. Das ermöglicht schnellere Installationen und Modernisierungen. Folglich hat dieser Wandel den Bedarf an der Integration von übergeordneter Automatisierung mit einer Vielzahl von Subsystemen erhöht.
Module Type Package (MTP) ermöglicht modulare Plug-and-Produce-Fertigung
Mehrere Organisationen und Unternehmen der Prozessautomatisierungsbranche haben angesichts der wachsenden Herausforderungen den Technologiestandard "Module Type Package" (MTP) entwickelt. Dabei handelt es sich um eine herstellerneutrale Methode zur schnellen und zuverlässigen Integration – von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) und Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) – in einen Host, wie z. B. in ein Prozessleitsystem (PLS).
Neuanlage
Für bereits in Betrieb befindliche Anlagen: Flexible Anpassung der Anlage an aktuelle Marktanforderungen.
Inbetriebnahmezeiten werden verkürzt.
Ausfallzeiten für Erweiterung und Wartung werden kürzer.
Details
Übersicht
Die NAMUR, eine internationale Anwendervereinigung für Automatisierungstechnik und Digitalisierung in der Prozessindustrie, hat die Empfehlung NE148 „Automatisierungsanforderungen an die Modularisierung von Prozessanlagen“ veröffentlicht, in der MTP definiert wird. In diesem Dokument wird MTP als eine herstellerneutrale Beschreibungssprache beschrieben, die die Integration von SPS-basierten Automatisierungssystemen mit einem Host ermöglicht, bei dem es sich um ein L2- oder L3-Schicht-Leitsystem wie ein PLS oder ein anderes digitales System handeln könnte. MTP ist kein industrielles Kommunikationsprotokoll, bietet jedoch einen standardisierten Ansatz, um Daten, Alarme und Visualisierungen von SPSs an das Host-PLS zu übertragen. Zudem ermöglicht es die Annahme von Befehlen vom Hostsystem.
Die logische MTP-Architektur für eine modulare Anlage wird in zwei Ebenen unterteilt:
・Process Equipment Assembly (PEA): Diese untere Ebene besteht aus einem oder mehreren SPS-basierten Ausrüstungsmodulen, wie z. B. Verarbeitungsskids oder Versorgungsinfrastruktur.
・Process Orchestration Layer (POL): Die obere Ebene ist der Host, bei dem es sich um ein beliebiges Leitsystem auf der L2- oder L3-Schicht handeln kann, z. B. ein PLS. Anwender können einen Host auch in Form eines Prozessleitsystems (PLS), eines SCADA-Systems (Supervisory Control and Data Acquisition) oder sogar eines MES (Manufacturing Execution System) realisieren. In jedem Fall benötigt der POL-Host Informationen von PEA-Modulen, um die Visualisierung zu erstellen und die Überwachung und Steuerung der PEA-Anlagen zu unterstützen.
Um die Integration zwischen diesen Schichten zu erreichen, muss jedes PEA-Subsystem eine MTP-Datei exportieren, die zur Entwurfszeit in das POL importiert wird. NAMUR NE148 definiert die Struktur der MTP-Datei mit Bestimmungen für alle Kommunikationen, Tags und HMI-Grafiken, sodass das POL das instanziieren kann, was zur Überwachung und Steuerung jeder PEA erforderlich ist. Eine MTP-Datei beschreibt auch komplexere Dienste, bei denen es sich um Funktionsmodule mit vordefinierten Verhaltensweisen und Schnittstellen oder um andere Vorgänge handeln kann, wie sie in S88 definiert sind. Der Export/Import-Vorgang wird für jede PEA einmal durchgeführt, und danach verwendet das PLS Standard-Ethernet-Kommunikationsprotokolle wie OPC UA, um mit der PEA zu interagieren.
Vorteile der Verwendung von MTP
Als herstellerunabhängige und plattformübergreifende Technologie bietet MTP viele Vorteile für Betreiber von Prozessanlagen, deren Lieferanten, Automatisierungsentwickler und Betreiber.
Jeder Erstausrüster oder jedes andere Unternehmen, das MTP-konforme Subsysteme anbietet, wird von der breiten Akzeptanz seiner Produkte profitieren. Entwickler, die MTP verwenden, und Betreiber, die täglich mit den Integrationsergebnissen arbeiten, werden die Standardisierung und Konsistenz schätzen, die die Technologie bietet.
Mit MTP können Anlagenbetreiber moderne und modulare Produktionsanlagen realisieren, die mit einer zukunftssicheren Technologie konzipiert sind, die den Aufwand und das Risiko für Entwicklung, Installation, Integration, Inbetriebnahme und Support minimiert.
Noch nicht überzeugt?
Die wichtigsten Vorteile der MTP-Integration von PLS- und SPS-Prozessmodulen sind:
・Anlagenbesitzer können Ausrüstungsmodule ihrer Wahl kombinieren, ohne an Lieferanten gebunden oder von ihnen abhängig zu sein.
PLS- und SPS-Ingenieure profitieren von einer vereinfachten Entwicklung und der Unterstützung durch standardisierte Modulschnittstellen und Zustandsmodelle.
・Bediener schätzen das konsistente und einheitliche HMI-Look-and-Feel.
・Projektteams profitieren von verkürzten Markteinführungszeiten und einer spürbaren Risikominderung.
・Geringere Gesamtbetriebskosten (TOC).
Yokogawa bietet eine umfassende MTP-Lösung, die es Entwicklern, Systemintegratoren und Endanwendern ermöglicht, den Yokogawa CI-Server mit MTP-kompatiblen Subsystemmodulen zu integrieren. Durch die Unterstützung der MTP-Technologie ermöglicht Yokogawa den Unternehmen der industriellen Verarbeitung, ihren Subsystem-OEMs und den unterstützenden Systemintegratoren, die vielen Vorteile voll auszuschöpfen.
Yokogawa MTP Solution
Ein spezielles MTP-Tool bietet Yokogawa-Anwendern die bestmögliche Erfahrung bei der Entwicklung modularer Anlagen mit MTP-Technologie. Sie können das MTP-Tool verwenden, um PEA MTP-Dateien von Drittanbietern zu importieren, oder Yokogawa steht sofort zur Verfügung, um diese Bemühungen zu unterstützen.
Das MTP-Tool enthält eine Komponente zur Erstellung von Grafiken und einen Konfigurator für die Service-Orchestrierung. Um einen Import in den Yokogawa CI-Server durchzuführen, wählt der Benutzer die PEA MTP-Importdatei als Quelle aus. Weitere Eingaben sind eine Standard-MTP-Grafikbibliothek, projektspezifische Symboldateien und eine Symbolzuordnungstabelle.
Grafiken
Das MTP-Tool verwendet die Informationsquellen, um automatisch grafische Elemente der CI-Ansicht zu erzeugen, einschließlich einer Gerätegrafik, zugehöriger Faceplates, eines Instanzobjekts, das die Datenzuordnung definiert, und anderer Standard-Zuordnungsparameter. Zur späteren Unterstützung werden Schnellladedateien für E/A-Punkte und Alarmeinstellungen erstellt.
Leistungen
Der Importprozess des MTP-Tools definiert auch andere notwendige Dienste und deren Ausführungsreihenfolge, wodurch die notwendigen Elemente innerhalb von CI-Portal und CI-Core entstehen. Die flussdiagrammbasierte Entwicklungsumgebung ermöglicht eine programmierfreie Ausführung, die den Nutzern die Arbeit deutlich erleichtert. Im Vergleich zu früheren traditionellen Methoden, die eine umfangreiche benutzerdefinierte Codierung erforderten, ist dies wesentlich einfacher.
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