Konzept und Technologie des Module Type Package unterstützen eine schnelle Time-to-Market, bieten hohe Flexibilität per Plug-and-Produce in der Produktion auf der Basin eines schnellen sowie effizientes Engineerings von Anlagemodulen in der Prozesstechnik. Um solche Produktionsanlagen schnell und flexibel an die aktuellen Marktanforderungen anpassen zu können, bietet sich die Modularisierung von Prozessanlagen mit klaren Vorteilen für Anlagenbetreiber und Modulanbieter.
Ob in der Feinchemie, der Spezialchemie oder der Pharmaindustrie, mit den modularen Automatisierungslösungen von Phoenix Contact lassen sich Produktivität, Effizienz und Verfügbarkeit von Prozessanlagen steigern. Da das Unternehmen über langjähriges Know-how in der Prozesstechnik verfügt und auch an der Standardisierung des Schnittstellenstandards MTP mitgearbeitet hat, sind Entwicklung und Inbetriebnahme verfahrenstechnischer Anlagen durch die Unterstützung des Unternehmens in kürzester Zeit möglich. Neben der Beratung gemäß NAMUR-Empfehlung NE 148 reduziert das Modul-Engineering-Tool MTP-Designer des Unternehmens den Engineering-Aufwand.
Kleinere Einheiten, die Wiederverwendung und die schnelle Inbetriebnahme – die Idee der modularen Produktion basiert auf Bausteinen, die sich beliebig kombinieren lassen, die einfach zu trennen sind und flexibel zu anderen Produktionsanlagen kombiniert werden können. Die Grundlagen für modulare Anlagen in der Prozesstechnik sind in der NAMUR-Empfehlung NE 148 gelegt. Ziel ist es, Anlagen von Anfang an als eine Kombination flexibel nutzbarer, automatisierter Module zu konzipieren. Das Konzept basiert auf Modulen, die sich per Plug-and-Produce für die Ergänzung bestehender Anlagen oder für die Erstellung neuer Anlagen miteinander kombinieren lassen.
MTP als Schlüssel zur Digitalisierung
Einheitliche Schnittstellenstandards sind die Voraussetzung für modulare Architekturen. Daher treibt das Unternehmen gemeinsam mit Partnern die Entwicklung des Schnittstellenstandards MTP voran. Prozessmodule werden funktional beschrieben und die Einbindung in die übergeordnete Automatisierungsplattform der Gesamtanlage bzw. in das Prozessleitsystem erleichtert. Ein solches MTP, also die digitale Beschreibung eines Anlagenmoduls inklusive Visualisierung in Form eines Bedienbilds, reduziert die Engineering-Arbeit und somit auch die Investitionskosten der Gesamtanlage. Um die herstellerübergreifende Funktionalität sicherzustellen, entwickelte die chemische Industrie mit den Automatisierungsherstellern gemeinschaftlich den Standard VDE 2658.
Modul-Engineering-Tool
Die Umsetzung der Modulplanung muss mit der Einfachheit im Engineering beginnen. Dafür bietet Phoenix Contact mit dem MTP-Designer ein flexibles Modul-Engineering-Tool an. Mit diesem Tool erzeugt der Anwender mit nur geringem Aufwand MTP-konforme Module nach VDE 2658. Zudem lassen sich MTP-Dateien automatisch aus verfahrenstechnischen Engineering-Tools importieren.
Das Modul-Engineering beschreibt Teile einer Prozessanlage und teilt sie in kleinere Funktionseinheiten. Anwender profitieren von einer schnellen Inbetriebnahme und Konfiguration, da der MTP-Designer automatisch den Programmrumpf für die Modulautomatisierung erzeugt. Dabei werden sowohl alle Services als auch alle Automatisierungsobjekte nach VDE 2658-4 angelegt. Für die einfache Handhabung wird zusätzlich zum Modul- und Anlagen-Engineering auf Basis des R&I-Schemas automatisch die lokale Visualisierung auf der Steuerung erzeugt. Parallel zur Generierung der Visualisierung werden alle Schnittstellen bzw. OPC-UA-Tags für die spätere Datenübertragung festgelegt.
Die MTP-Funktionsbausteinbibliothek ist konform zum MTP-Standard VDI/VDE/NAMUR 2658. Die Bibliothek enthält Schnittstellen zu Feldgeräten, zur lokalen Visualisierung sowie zur Integration der modularen Anlage in die übergeordnete Prozessführungsebene (Process Orchestration Layer, kurz POL). Um die Programmierung von modularen Anlagen möglichst einfach und kosteneffektiv umzusetzen, stehen vorkonfigurierte Funktionsbausteine zur Verfügung. Die MTP-Funktionsbausteinbibliothek ist im PLCnext Store verfügbar.
Integration in das Leitsystem
In der durch den MTP-Designer erzeugten Beschreibungsdatei sind auch die Schnittstellen formal nach VDI/NAMUR-Norm VDE 2658-3 beschrieben. Programmierer des Prozessleitsystems haben somit bereits zu einem frühen Zeitpunkt alle nötigen Informationen zur Verfügung, wie eine Darstellung der Visualisierung als Ableitung aus dem R&I-Schema sowie sämtliche Schnittstellen, die für die Übernahme der notwendigen Daten erforderlich sind.
Lesen Sie dazu auch den Beitrag auf Prozesstechnik Online
Die Idee hinter MTP
Mit Industrie 4.0 startete die Prozessindustrie in das Zeitalter der Modularisierung. In einigen Branchen sind modulare Anlagen bereits weit verbreitet, etwa in der Pharma- und Biotech- oder auch in der Lebensmittelindustrie. Mehr und mehr setzt sich die Überzeugung durch, dass die Modularisierung auch in der klassischen chemischen Produktion unter anderem durch die Integration von Package Units mittels MTP viele Vorteile mit sich bringt. Der Übergang vom Entwicklungsprozess in die industrielle Produktion kann deutlich beschleunigt werden, wenn von Beginn an modulare Prozesseinheiten kombiniert und für das Up-Scaling vervielfacht werden. Mit Modulen lassen sich bestehende Anlagen rasch erweitern oder um Package Units ergänzen. Zudem können bereits vorhandene Module für künftige Prozesse weiter genutzt werden. Insbesondere in Bereichen, in denen die Chargengrößen schrumpfen, die Produktvielfalt wächst und Produktlebenszykluszeiten immer kürzer werden, zahlt sich dieses Konzept aus. Dies ist nicht mehr nur in der Pharma-, Biotech- und Lebensmittelindustrie, sondern auch in anderen Industriebereichen der Fall. Der modulare Aufbau trägt dazu bei, dass getestete, vorqualifizierte Module in kürzester Zeit am Einsatzort zur Gesamtanlage kombiniert und schnell in Betrieb genommen werden können.
Standardisierung verringert den Implementierungsaufwand
So waren es insbesondere Vertreter aus der Pharma- und Feinchemie-Industrie, die als Erste darauf hinwiesen, dass eine Standardisierung der Modulschnittstellen überfällig sei. Aber auch etliche Modulhersteller sahen diese Notwendigkeit. Denn die Automatisierungsabteilungen beider Player waren damit konfrontiert, dass unterschiedliche Schnittstellen zu einem großen Mehraufwand während der Implementierung führten.
Bei den Anwendern mussten die vorautomatisierten Module verschiedener Hersteller zusammengeführt und in ein übergeordnetes System integriert werden. Umgekehrt belieferten die Modulhersteller weltweit viele Kunden, die ihrerseits unterschiedliche Schnittstellen verlangten. Da ist es nur sinnvoll, sich auf standardisierte, serviceorientierte Kommunikationsschnittstellen zu einigen. Ziel ist, durch den Hersteller automatisierten Module unmittelbar und per Plug&Produce einsetzen zu können, bei einem möglichst geringen Engineering- und Implementierungsaufwand sowohl für Greenfield- als auch für Bestandsanlagen.
Mit MTP zu Plug & Produce
Das sogenannten Module Type Package (MTP) ist ein Ergebnis der Zusammenarbeit von NAMUR und ZVEI. Es beschreibt die Prozessmodulfunktionen herstellerunabhängig. Da es aus dem Automatisierungs-Engineering eines Moduls gewonnen werden kann, sind Modulhersteller in der Lage, das MTP ohne großen Aufwand aus den vorhandenen Daten zu erzeugen. Den Betreibern wiederum gelingt es, durch den Import der MTPs in eine übergeordnete Automatisierungsebene die Modulfunktionen optimal und mit geringem Aufwand zu nutzen. (ge)
www.phoenixcontact.de
www.namur.net
www.zvei.org
