Engineering Geschäftssegment»Automatisierungstechnik«

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Hilko Schmid
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1 Engineering Geschäftssegment»Automatisierungstechnik«FOUNDATION TM Fieldbus Konferenz Februar 2012, Feierabendhaus Knapsack Hürth 2012 Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

2 Unser Leistungsportfolio für d. ganzen Lebenszyklus Planen Bauen Betreiben Instandhalten Anlagenplanung und -bau Standortbetrieb Anlagenservice Anlagenplanung Anlagenbau Standortconsulting Betrieb von Ver- und Entsorgungsanlagen Infrastrukturservices Maintenance Stillstandsmanagement Prozessanalysentechnik Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Standortbetrieb Anlagenservice Anlagenplanung Anlagenbau Standortconsulting Betrieb von Ver-

3 Anlagenplanung und -bau Anlagenplanung Anlagenbau Prozessentwicklung Conceptual Design Basic Engineering Detail Engineering Technisches Energiemanagement Individualanlagen Teilanlagen Komplettlösungen (Turnkey, EPC, EPCM) Komponentenfertigung Automatisierungstechnik Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Individualanlagen Teilanlagen Komplettlösungen (Turnkey, EPC, EPCM)

4 Leistungsangebot Strategiephase Planungsphase Umsetzungsphase Betriebsphase Prozessentwicklung Conceptual Design Basic Detail Montage Anlagenplanung Inbetriebnahme Anlagenbau Optimierung Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Montage Anlagenplanung Inbetriebnahme Anlagenbau Optimierung

5 Kontakt Wir freuen uns auf Ihre Resonanz. InfraServ GmbH & Co. Knapsack KG Industriestraße Hürth Ihr Ansprechpartner: Edwin Elias Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Knapsack KG Industriestraße 300 30354 Hürth Ihr

6 WinMOD Einsatz eines Simulationssystems zur Unterstützung eines FATs in der Automatisierungstechnik»Inbetriebnahmezeiten profitabel verkürzen« Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

7 Gliederung Motivation Das WinMOD-Konzept Herausforderung Inbetriebnahme mit realer Anlage WinMOD simuliert die reale Anlage Kopplung mit dem Automatisierungssystem Simulationstiefe Prozessabbild Simulation der Grundfunktionselemente Makro-Funktionalität Aufbau Makro-Funktionalität Typical Prozesssimulation Im Lebenszyklus von Anlagen Zur Durchführung des Softwaretests Zur Nutzung als Trainingssystem Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Makro-Funktionalität Aufbau Makro-Funktionalität Typical Prozesssimulation Im Lebenszyklus von Anlagen Zur

8 Motivation Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

9 WinMOD-Konzept Reales Automatisierungssystem Nutzung für: Software-Engineering Planung, Entwicklung, Test, Training und Optimierung Inbetriebnahme der Automatisierungssoftware Ziele: Verkürzung der Inbetriebnahmezeit Verbesserung der Softwarequalität Optimierung des Engineering Workflows Reale Anlage WinMOD-Simulation der Anlage Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Verkürzung der Inbetriebnahmezeit Verbesserung der Softwarequalität Optimierung des Engineering

10 Herausforderung Inbetriebnahme mit realer Anlage Funktionale Tests der Automatisierungs- Software finden größtenteils an der realen Anlage statt. Aber: Debugging ist zeitaufwendig und verzögert die Inbetriebnahme. Testmöglichkeiten sind begrenzt, da Ausnahme-, Fehler- und Störungsfälle oft nur aufwendig nachzustellen sind. Testen gefährdet die Anlage, da Fehler oft zu unvorhersehbarem Verhalten führen. Tests behindern sich gegenseitig, da oft nur eine Anlage zur Verfügung steht. Aufgrund von Risiken für die Anlage werden viele Fehler- und Störungsfälle nicht voll umfänglich getestet. Kosten für Tests vor Ort sind hoch, besonders Personalkosten im Ausland. Latente, verbleibende Fehler verursachen ein hohes Risiko für die Betriebsführung. Die erreichbare Qualitätssteigerung birgt ein erhebliches Potential zur Kostensenkung. Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Testen gefährdet die Anlage, da Fehler oft zu unvorhersehbarem Verhalten führen. Tests behindern sich gegenseitig, da oft nur eine Anlage zur Verfügung steht.

11 WinMOD simuliert die reale Anlage Eine WinMOD-Simulation ersetzt beim Software-Test die reale Anlage: Das Verhalten von Geräten und Prozessen wird dynamisch in Echtzeit simuliert. Virtuelle Modelle von Geräten und Prozessen werden aus Grundelementen als wieder verwendbare WinMOD- Komponenten erzeugt. Dies ermöglicht eine effiziente Erstellung virtueller Anlagen als WinMOD-Projekte. Die skalierbare Simulationstiefe ermöglicht eine Anpassung der Modellgenauigkeit an Kundenwünsche und Anwendungsfälle. Reale Automatisierungssysteme verschiedener Anbieter wie Siemens, ABB usw. werden direkt an WinMOD gekoppelt. WinMOD unterstützt Testfälle durch Modifikation des Anlagenverhaltens. WinMOD-Projekte sind über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage durchgängig nutzbar: von Planung über Entwicklung, Test, Inbetriebnahme und Training bis zu Wartung und Optimierung. Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Dies ermöglicht eine effiziente Erstellung virtueller Anlagen als WinMOD-Projekte.

12 Kopplung mit dem Automatisierungssystem Damit bietet WinMOD effiziente Lösungen für die beschriebenen Defizite: Softwaretests mit Peripherie ohne reale Anlage werden durch virtuelle Anlagen möglich. Damit kann die korrekte Funktionalität sichergestellt und dem Auftraggeber gegenüber nachgewiesen werden. Simulationsbasierte Factory Acceptance Tests bereiten die Inbetriebnahme vor und verkürzen sie. virtuelle Anlage Vielfältige Tests können ohne Risiko von Schäden der Anlage durchgeführt werden. Damit sind i. d. Realität schwer nachzubildende Fehler- und Störungsfälle sicher testbar. Während Entwicklung und Inbetriebnahme ermöglichen kostengünstige WinMOD- Arbeitsplätze Parallel-Engineering. Das Testen der Software wird vom Anlagenstandort unabhängig. Große Testtiefe mit hoher Abdeckung von Testfällen minimiert latente Softwarefehler. Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Simulationsbasierte Factory Acceptance Tests bereiten die Inbetriebnahme vor und verkürzen sie. virtuelle Anlage Vielfältige Tests können ohne Risiko von Schäden der Anlage durchgeführt werden.

13 Simulationstiefe SPS F2 Virtuelle Anlagensimulation Maschine Sim. Virt. Komp. M Prozessabbild Grundfunktionselemente Prozesssimulation Technologieschema Sim. Komp. In WinMOD lassen sich die Genauigkeit und die Tiefe der Simulation für die jeweilige Nutzung in Schichten flexibel skalieren: Das Prozessabbild entspricht der Schnittstelle zur Steuerungstechnik. Dort können Signale direkt geforct werden. F4 Sim. Komp. Sim. Komp. Die Simulation d. Grundfunktionselemente a) schließt Rückkopplungen von direkt an Steuerungs-I/Os gekoppelten Geräten, z.b. Frequenzumrichtern aus, b) setzt Steuerungs-I/Os in physikalische Größen um wie Geschwindigkeit, Masse, etc. F3 Sim. Komp. Die Prozesssimulation a) schließt Rückwirkungen zwischen Geräten über den Prozess, z.b. füllt eine Pumpe einen Tank mit Füllstandssensoren, b) wird realisiert durch - manuelles Forcen (FAT), - einfache Rückwirkungen, qualitativ, z.b. der Tank füllt sich, die Fülldauer weicht aber ab, - detailliertes Anlagen- und Prozessverhalten, quantitativ, Fülldauer ähnlich zur Realität. Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

In WinMOD lassen sich die Genauigkeit und die Tiefe der Simulation für die jeweilige Nutzung in Schichten flexibel skalieren: Das Prozessabbild entspricht der Schnittstelle zur Steuerungstechnik.

14 Simulationstiefe - Prozessabbild Das Prozessabbild entspricht der Schnittstelle zur Steuerungstechnik. Dort können Signale direkt geforct werden. Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Dort können Signale direkt geforct werden.

15 Simulationstiefe Simulation der Grundfunktionselemente Die Simulation der Grundfunktionselemente a) schließt Rückkopplungen von direkt an Steuerungs- I/Os gekoppelten Geräten, z.b. Frequenzumrichtern, b) setzt Steuerungs-I/Os in physikalische Größen um, wie beispielsweise Geschwindigkeit, Masse, Sensoren und Aktoren Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Frequenzumrichtern, b) setzt Steuerungs-I/Os in physikalische Größen um, wie beispielsweise

16 Makro-Funktionalität Aufbau Bedienfeld Eingangsspalte Ausgangsspalte Arbeitsbereich Makro Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

17 Makro-Funktionalität - Typical Simulation der Einschaltbereitschaft der Überlastung Simulation der Vor-Ort-Schalter Einschaltbefehl RM Motor EIN Sollwert Drehzahl Eingabe der Rampenzeiten Laufmeldung EIN Laufmeldung AUS Grafische Anzeige RM Störung EIN-Taster AUS-Taster Istwert Drehzahl Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

der Rampenzeiten Laufmeldung EIN Laufmeldung AUS Grafische Anzeige RM Störung EIN-Taster

18 Simulationstiefe - Prozesssimulation Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

19 WinMOD im Lebenszyklus von Anlagen Softwaretest während der Entwicklung - Vermeidung von Projektierungsfehlern, - Abstimmung von Spezifikationen, - Parallelarbeit im Engineering *** Phasen Bild Factory-Acceptance-Test unabhängig von der realen Anlage, zur Identifikation von Spezifikations- und Projektierungsfehler vor der Inbetriebnahme. Training / Schulung unabhängig von der realen Anlage am realen Automatisierungssystem zur Unterweisung und Schulung von - Betreiber- und - Servicepersonal vor der Inbetriebnahme Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

und Projektierungsfehler vor der Inbetriebnahme.

20 WinMOD - Zur Durchführung des Softwaretests Nutzung: Inbetriebnahme des Automatisierungssystems unabhängig von der realen Anlage begleitende Softwaretests während der Softwareentwicklung Test der Bedienung und Visualisierung Softwaretest mit Beteiligung Dritter (Konstrukteure, Betreiber,..) Qualitätssteigerung der Software Factory Acceptance Test (FAT) Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

Bedienung und Visualisierung Softwaretest mit Beteiligung Dritter (Konstrukteure, Betreiber,.

21 WinMOD - Zur Nutzung als Trainingssystem Das WinMOD-Projekt für den Softwaretest kann unter ergonomischen Gesichtspunkten zur Nutzung als Trainingsmodell erweitert werden. Nutzung: Schulung des Bedienpersonals vor der Inbetriebnahme einer neuen Anlage Einweisung neuer Mitarbeiter Vorgabe / Trainieren von Störungsfällen Schulung des Wartungspersonals für die Automatisierungsanlage Anlagenplanung und -bau Anlagenservice Standortbetrieb

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