Op deze pagina:
Meer informatie over de modulaire automatisering

Thema's 25 februari 2020
Met MTP de tijd vooruit

Het is de "off-the-shelf" ketel die zo symptomatisch is voor de actuele ontwikkelingen binnen de procestechniek. Installaties worden niet meer als een met de hand gelast maatpak benaderd, maar als configureerbaar en modulair geheel.

Of het nu gaat om absorbers, drogers of waskolommen: gestandaardiseerde producten kunnen sneller én goedkoper worden aangeschaft - wat uiteindelijk leidt tot kortere bouwtijden en lagere investeringskosten. Enig addertje onder het gras: met elke dag winst tijdens de bouw van de hardware neemt de druk op de programmeurs, die de geautomatiseerde modules moeten integreren, toe. Achtergrond: SCADA-systemen worden voornamelijk handmatig geprogrammeerd. Het gebruik van MTP - het "Module Type Package" - zal de werkzaamheden in de toekomst aanzienlijk vereenvoudigen.

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

Dr. Thomas Tauchnitz, voormalig bestuurslid van NAMUR

De chemische productie uit een container is reeds realiteit. Afzonderlijke processen zijn functioneel ingekapseld in afgesloten modules en kunnen keer op keer eenvoudig worden gecombineerd tot nieuwe systemen. Veelzijdige productieplatforms zijn met name nodig voor kleine tot middelgrote batches. Om modules snel en eenvoudig te kunnen combineren, zijn gestandaardiseerde interfaces nodig. Het "Module Type Package" neemt deze taak – net als een printerdriver – voor de automatisering over. "MTP is zinvol en absoluut noodzakelijk", benadrukt Dr. Thomas Tauchnitz, voormalig bestuurslid van NAMUR. Met zijn adviesbureau Tautomation begeleidt de gepromoveerde automatiseringsingenieur Industrie 4.0-processen, met name in de chemische industrie, en is hij één van de geestelijke vaders van het modulaire concept.

MTP op weg naar internationale standaard

De eisen aan de modulaire automatisering werden opgesteld door een in 2012 opgerichte NAMUR-werkgroep. Vervolgens presenteerde WAGO in 2014 het DIMA-concept inclusief de naam MTP. De NAMUR en de ZVEI hebben vervolgens gezamenlijk werkgroepen opgericht. Hun taak: antwoorden vinden en aanbevelingen formuleren over hoe de modulaire automatisering in de procestechniek er idealiter uit zou kunnen zien. "We brachten mensen rond de tafel die allemaal hetzelfde leed hadden bij het programmeren van de automatisering." De teams werkten zo goed samen dat de eerste pagina's van de VDI/VDE/NAMUR-richtlijn 2658 met de titel "Automation technology engineering of modular systems in process industry" al kort daarop verschenen. Nu volgt er een IEC-norm. "Een internationale standaard is het uiteindelijke doel", aldus Tauchnitz.

Waarom al deze moeite? Het zijn de snel veranderende marktbehoeften die ook voor de procestechnologie geen halt meer maken. Belangrijke kenmerken zijn kortere levertijden, kleinere batches en een toenemend aantal nieuwe producten dat snel op de internationale markt gebracht dient te worden. Dr. Thomas Tauchnitz spreekt in dit verband van het zogenoemde "50 procent idee". "Als we erin slagen om de tijd vanaf het investeringsbesluit en de bouw van de installatie tot de inbedrijfstelling te halveren, mag de installatie best iets duurder zijn, omdat we ons product sneller op de markt kunnen brengen." Snelheid is een significant marktvoordeel, en hoe eerder de productie geld oplevert, hoe sneller de "return on investment" (ROI).

Waarom al deze moeite?

Snelheid is een significant marktvoordeel, en hoe eerder de productie geld oplevert, hoe sneller de "return on investment" (ROI).

Open systemen voor de procestechniek

Deze ontwikkeling vraagt om installatietechniek die gelijke tred kan houden met het tempo. Tauchnitz verwacht daarom dat de dagen van de gesloten, monolithische automatisering geteld zijn. Open systemen, die MTP gebruiken om de gevestigde modulariteit van apparaten voor de procestechniek te automatiseren, hebben dan ook de toekomst. De achterliggende gedachte van het "Module Type Package" is vergelijkbaar met de printerdriver in de ICT-wereld. MTP werkt als gestandaardiseerde interface en functionele procesbeschrijving van volledige systeemmodules.

WAGO weet deze technologie al concreet in de praktijk te brengen. Op controllerniveau geven de series PFC200 en PFC200 XTR van WAGO met MTP-functionaliteit het startsein voor de modulaire automatisering. De Touch Panels van de serie 762 zijn eveneens "ready for MTP", en dat zowel in de Standard-, Advanced- als in de Marine-uitvoeringen. Het "Module Type Package" wordt met één klik geschreven vanuit de centrale engineering software e!COCKPIT van WAGO. Voor deze exportfunctie heeft WAGO de functionaliteit van e!COCKPIT met add-ons en een bibliotheek met functies en afbeeldingen voor de engineering van de module uitgebreid.

Altijd dezelfde beelden

De uniforme visualisatie is een belangrijk kenmerk van MTP. Het ontwerp van de mens-machine-interface kostte de NAMUR-werkgroep tijdens de definitie van gemeenschappelijke normen enorm veel tijd. "De machines die worden gebruikt in de procestechniek, zijn meestal gebouwd voor de bediening op locatie en zijn uitgerust met een eigen besturing en een klein display", aldus Tauchnitz. Aangezien installaties voor de procestechniek echter worden aangestuurd vanuit een centrale besturingscentrale, kan het niet de bedoeling zijn om afzonderlijke processen ter plaatse aan te sturen en te bewaken. De vraag rijst dan ook hoe machines van verschillende fabrikanten naadloos in het centrale SCADA-systeem geïntegreerd kunnen worden en hoe de begroting voor de tijdsintensieve programmering gepland moet worden.

"De besturing van de module moet duidelijk geïnstrueerd worden welke waarden geëxporteerd dienen te worden, en het besturingssysteem wederom moet geïnstrueerd worden welke gegevens geïmporteerd dienen te worden. Vervolgens is het de beurt aan de programmeurs om de benodigde gegevensoverdracht te realiseren", aldus Tauchnitz. Als wijzigingen worden aangebracht, moet ook de programmering aan beide kanten worden aangepast. "Dat is natuurlijk enorm inefficiënt, aangezien dit werk voor elke nieuwe combinatie keer op keer moet worden uitgevoerd."

Hoeveel extra moeite dit kost, wordt duidelijk bij de visualisatie. In plaats van de gegevens van de gebruikersinterface van een systeemmodule te gebruiken voor de centrale visualisatie, moet het beeld ter plaatse in het SCADA-systeem opnieuw geprogrammeerd worden. MTP daarentegen informeert het centrale systeem welke bedieningselementen op welke positie op het scherm weergegeven moeten worden. "In het midden staat dan bijvoorbeeld een ketel en de temperatuur wordt rechtsboven weergegeven", licht Tauchnitz toe. Hoe de visualisatie er uiteindelijk uitziet, wordt door het centrale systeem vastgelegd. Het MTP biedt op zijn beurt het raamwerk voor de weer te geven procesmodule.

Conclusie:

Modulair opgebouwde procestechniek biedt de productie meer vrijheid om ook kleine batches zonder tijdsintensieve modificatie of een complexe herprogrammering van het centrale systeem te kunnen produceren. Bovendien biedt MTP ingenieurs in de automatisering meer vrijheden tijdens de engineering, aangezien productiemodules zeer eenvoudig met het besturingssysteem kunnen worden verbonden. Het resultaat is dat ook monosystemen voor de grootschalige productie van grondstoffen eenvoudiger aangepast en gedeeltelijk gemoderniseerd kunnen worden. De "printerdriver" MTP zorgt ervoor dat modules onafhankelijk van de besturing in SCADA geïntegreerd kunnen worden. Deze architectuur bevordert dan ook het "best-in-class"-idee, aangezien systeemonderdelen zonder beperkingen met betrekking tot de besturing kunnen worden gebruikt.

MTP als cyberfysiek systeem

Het doel en de essentie van Industrie 4.0 is het verdelen van de besturingsintelligentie vanuit het centrale systeem over het gehele bereik van een toepassing. Daarvoor moeten de verschillende procesmodules van een installatie worden uitgerust met eigen ICT- en communicatiemogelijkheden - en dus een cyberfysiek systeem worden. "We hebben dus te maken met onafhankelijke, intelligente subunits", legt Thomas Tauchnitz uit. De deelnemers van een productienetwerk zijn, als gevolg van de eigen intelligentie, uitstekend in staat om hun status aan het hogere besturingsniveau over te dragen. Ervan uitgaande dat een module zijn eigen toestand het beste kent, biedt Industrie 4.0 met name nieuwe perspectieven voor de optimalisering van installaties of het toestandsgeörienteerde onderhoud, voornamelijk dankzij de gestandaardiseerde interfaces en gegevensformaten. MTP functioneert op dezelfde wijze. Wat de beheerschaal is in de Industrie 4.0-omgeving, is het "Module Type Package" in de modulaire automatisering. “Als we het over de beheerschaal hebben, hebben we het over een complete elektronische procesbeschrijving van een component - oftewel een virtuele tweeling. De gelijkenis met MTP is groot. Het "Module Type Package" bevat in feite de voor de procestechniek vereiste componenten van de beheerschaal, en kan zodoende probleemloos in de Industrie 4.0-context worden geplaatst."

Informatie over Dr. Thomas Tauchnitz

Complexe systemen waren het onderwerp van het proefschrift van Dr. Thomas Tauchnitz - destijds aan de Leibniz Universität te Hannover. Aangezien chemische processen per definitie als complex kunnen worden omschreven, ging Tauchnitz na afsluiting van zijn studie bij Hoechst AG aan de slag. Hier hield Tauchnitz zich voornamelijk bezig met de operationele ondersteuning en de planning van installaties, zowel lokaal als globaal. "Ik ben een geboren automatiseerder", zegt Tauchnitz, die vrijwel zijn hele beroepsleven lang in het Industriepark Hoechst heeft gewerkt - eerst voor Hoechst, vervolgens 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 aan de slag: als consultant voor vraagstukken met betrekking tot Industrie 4.0. Complexe systemen en de engineering en automatisering van dergelijke systemen zijn hierbij zijn favoriete onderwerpen. Dr. Thomas Tauchnitz woont in de regio Frankfurt.

Meer informatie over de modulaire automatisering

Exploitanten van installaties

Ervaar hier hoe MTP uw installaties veelzijdig inzetbaar maakt om sneller op marktbehoeften te kunnen reageren.

Fabrikanten van modules

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