Taal selecteren
Op deze pagina:
Meer over modulaire automatisering

Thema's 27 oktober 2020
Met MTP de tijd vooruit

Het is de off-the-shelf ketel die zo symptomatisch is voor de actuele ontwikkeling in de procestechniek. In plaats ieder systeem als een met de hand gelast maatpak te benaderen, komt de configuratie steeds meer uit het modulaire systeem.

Of het nu gaat om een wasinstallatie, droger of destillatiekolom: gestandaardiseerde componenten kunnen sneller en goedkoper worden ingekocht - wat uiteindelijk leidt tot kortere bouwtijden en lagere investeringsbedragen. De kanttekening daarbij: de tijdsbesparing bij de constructie van de installatie zorgt voor bijkomende druk op de programmeurs die de afzonderlijke modules moeten integreren. Achtergrond: SCADA-systemen worden voornamelijk manueel geprogrammeerd. Het gebruik van MTP - het Module Type Package - zal in de toekomst merkbare vereenvoudiging brengen.

Het "Module Type Package" (MTP) is een must voor modulaire systemen

Dr. Thomas Tauchnitz, voormalig bestuurslid van NAMUR

Het bestaat reeds, chemische productie uit een container. Individuele processen zijn functioneel ingekapseld in gesloten modules en kunnen keer op keer eenvoudig worden aangesloten op nieuwe systemen. Veelzijdige productieplatformen zijn vooral nodig voor kleine tot middelgrote series. Om modules snel en gemakkelijk te combineren, zijn gestandaardiseerde interfaces vereist. Het „Module Type Package“ neemt deze taak over – vergelijkbaar met een printerstuurprogramme – voor de automatisering. „MTP is zinvol en absoluut noodzakelijk“, bendrukt Dr. Thomas Tauchnitz, voormalig bestuurslid van NAMUR. Met zijn adviesbureau Tautomation begeleidt de afgestudeerde automatiseringsingenieur Industry 4.0-processen, vooral in de chemische industrie, en is hij één van de vaders van het modulaire concept.

MTP op weg naar een internationale standaard

De eisen voor modulaire automatisering zijn opgesteld door een in 2012 opgerichte NAMUR-werkgroep. Vervolgens heeft WAGO in 2014 het DIMA-concept met de term MTP gepresenteerd. De NAMUR en de ZVEI hebben vervolgens gezamenlijke werkgroepen opgericht. Hun opdracht: Antwoorden vinden en aanbevelingen formuleren over hoe de modulaire automatisering in de procestechniek er idealerwijze zou uitzien. „We brachten mensen rond de tafel die allemaal hetzelfde leed hadden bij het programmeren van de automatisering.“ De teams werkten zo goed dat de eerste publicaties van de VDI/VDE/NAMUR-Richtlinie 2658 met de titel „Automation technology engineering of modular systems in process industry" al gauw verschenen. Nu volgt er een IEC-norm. „De internationale standaard is een duidelijk doel“, onderstreept Tauchnitz.

Waarom deze inspanningen? Het zijn de snel veranderende marktvereisten die ook voor de procestechnologie niet meer stoppen. De belangrijkste kenmerken zijn kortere levertijden, kleinere batches en het toenemende aantal nieuwe producten dat snel in internationale concurrentie op de markt kan worden gebracht. Dr. Thomas Tauchnitz spreekt in dit verband van het idee van 50 procent. „Als we erin slagen de tijd te halveren vanaf de investeringsbeslissing via de bouw van de fabriek tot de inbedrijfstelling, dan mag de installatie nog steeds een beetje duurder zijn omdat we ons product sneller op de markt kunnen brengen.“ Snelheid betekent marktvoordeel en hoe eerder de productie geld oplevert, hoe sneller de "Return on Investment" (ROI).

Waarom deze inspanningen?

Snelheid betekent marktvoordeel en hoe eerder de productie geld oplevert, hoe sneller de "Return on Investment" (ROI).

Open systemen voor de procestechniek.

Deze ontwikkeling vraagt om een systeemtechnologie die het tempo kan bijhouden. Tauchnitz verwacht daarom dat de dagen van gesloten, monolithische automatisering geteld zijn. De toekomst ligt bij open systemen die MTP gebruiken om de gevestigde modulariteit van process engineering-apparatuur in automatisering te brengen. Conceptueel kan het „Module Type Package“ worden vergeleken met de printerdriver uit de kantoorwereld. MTP werkt al een gestandaardiseerde interface en functionele representatie van volledige systeemmodules.

WAGO zet deze technologie al concreet in de praktijk om. Op controller-niveau geven de WAGO PFC200-serie en de PFC200 XTR-serie met MTP-functionaliteit het startsein voor modulaire automatisering. Ook de Touch Panels van de 762-serie zijn „ready for MTP“ zowel in de Standard, Advanced als Marine uitvoeringen. Het „Module Type Package“ wordt met één klik geschreven vanuit de centrale WAGO engineeringssoftware e!COCKPIT. Voor deze exportfunctie heeft WAGO de functionaliteit van e!COCKPIT met add-ons en een bibliotheek met functies en visualisatie-elementen voor de module-engineering uitgebreid.

Steeds dezelfde afbeeldingen.

De uniforme visualisatie is een belangrijk onderdeel van MTP. Het ontwerp van de mens-machine-interface nam veel tijd in beslag in de NAMUR-werkgroep bij de definitie van gemeenschappelijke normen. "De machines die worden gebruikt in de procestechniek zijn meestal gebouwd voor gebruik op locatie, hebben hun eigen bedieningselementen en een klein display", zegt Tauchnitz. Aangezien process engineering-systemen echter worden aangestuurd vanuit een centrale controlekamer, kan het niet de bedoeling zijn om individuele processen ter plaatse te moeten controleren en bewaken. Dan rijst nu de vraag hoe de machines van verschillende fabrikanten naadloos aansluiten in het centrale SCADA-systeem en welke budgetten er gepland moeten worden voor de tijdrovende programmering.

“De modulebesturing moet worden verteld welke waarden het moet exporteren en het besturingssysteem moet worden geïnformeerd welke gegevens moeten worden geïmporteerd. Vervolgens is het de beurt aan de programmeurs om lange lijsten te schrijven - met als doel de benodigde gegevensoverdracht toe te voegen ”, meldt Tauchnitz. Als er wijzigingen zijn, moet de programmering aan beide zijden worden aangepast. "Dit is totaal inefficiënt omdat dit werk voor elke nieuwe combinatie keer op keer moet worden overgedaan."

Hoeveel meer moeite hiervoor nodig is, wordt duidelijk bij de visualisatie. In plaats van de gegevens op de gebruikersinterface van een systeemmodule te gebruiken voor centrale visualisatie, moet het beeld ter plaatse in het SCADA-systeem momenteel opnieuw worden geprogrammeerd. MTP daarentegen informeert het centrale systeem welke bedieningselementen op welk punt op het scherm moeten worden weergegeven. 'In het midden staat bijvoorbeeld een ketel, de temperatuurweergave rechtsboven', zegt Tauchnitz. Het centrale systeem bepaalt hoe de visualisatie uiteindelijk wordt vormgegeven. MTP biedt op zijn beurt het raamwerk voor de weer te geven procesmodule.

Conclusie

Modulair opgebouwde procestechniek geeft de productie meer vrijheid om zelfs kleine batches te kunnen produceren zonder tijdrovende ombouw en complexe herprogrammering van het centrale systeem. Hierdoor geeft MTP automatiseringsingenieurs meer vrijheid in engineering, omdat productiemodules heel eenvoudig op het besturingssysteem kunnen worden aangesloten. Hieruit volgt dat monosystemen voor de grootschalige productie van grondstoffen op sommige vlakken ook gemakkelijker kunnen worden omgebouwd en gemoderniseerd. De „printerdriver“ MTP zorgt ervoor dat modules onafhankelijk van de sturing in de SCADA kunnen opgenomen worden. Deze architectuur bevordert bijgevolg het "best-in-class"-idee, aangezien systeemonderdelen zonder controlebeperkingen worden gebruikt.

MTP als een cyberfysisch systeem

Het doel en de essentie van Industrie 4.0 is het verspreiden van de besturingsintelligentie vanuit het centrale systeem op het gebied van een applicatie. Om dit te doen, moeten de verschillende procesmodules van een fabriek worden uitgerust met hun eigen IT- en communicatiemogelijkheden - en dus een cyberfysisch systeem worden. "We hebben dus te maken met zelfvoorzienende, intelligente subeenheden", legt Thomas Tauchnitz uit. Bijgevolg zijn de deelnemers van een productienetwerk, als gevolg van hun eigen intelligentie, in de beste positie om hun status door te geven aan het hogere managementniveau. Gebaseerd op de stelling dat een module zelf het beste weet hoe het werkt, biedt Industrie 4.0 nieuwe kansen voor fabrieksoptimalisatie of conditie-gebaseerd onderhoud, voornamelijk dankzij gestandaardiseerde interfaces en gegevensformaten. MTP functioneert op dezelfde manier. Wat de administratieshell is in de Industrie 4.0-omgeving is het "Module Type Package" in modulaire automatisering. “Met de administratieshell spreken we van het complete elektronische beeld van een component - de virtual twin. De gelijkenis met MTP is groot. Het "Module Type Package" bevat in feite de procedurele componenten van de administratieshell en past dus in de Industrie 4.0-context. "

Over de persoon: Dr. Thomas Tauchnitz

Complexe systemen waren het onderwerp van het doctoraat van Dr. Thomas Tauchnitz - destijds op Leibniz Universität Hannover. Omdat chemische processen per definitie als complex kunnen worden omschreven, ging Tauchnitz na het voltooien van zijn studie bij Hoechst AG aan de slag. Operationele ondersteuning en fabrieksplanning lokaal en wereldwijd bepaalden zijn werk. 'Ik ben een geboren automatiseerder', zegt Tauchnitz, die praktisch zijn hele professionele leven in het industriepark Hoechst heeft gewerkt - eerst voor Hoechst, daarna voor de opvolgers Aventis en Sanofi. Op 60-jarige leeftijd heeft het voormalig bestuurslid van NAMUR het bedrijf verlaten. Tauchnitz ging echter niet met vervroegd pensioen, maar ging als zelfstandige werken: als consultant voor kwesties met betrekking tot Industrie 4.0. Complexe systemen en hun engineering en automatisering zijn zijn stokpaardje. Dr. Thomas Tauchnitz woont in de regio Frankfurt.

Meer over modulaire automatisering

Exploitant van installaties

Ontdek hier hoe MTP uw installaties flexibel maakt, om sneller op de behoeften in de markt te kunnen reageren.

Modulebouwer

Engineering van modules met slechts een klik: profiteer van de voordelen die MTP biedt.