Hardware-Systemvarianten

 

Unser Steuerungssystem basiert auf zwei grundlegenden Konzepten als Voraussetzung für die hohe Verfügbarkeit der Anlage: Aufgabenteilung und Redundanz. Diesen Prinzipien gemäß erfolgt die Auslegung der Steuerungshardware und -software.
Die Verteilung der Steuerungsaufgaben auf mehrere Hardware-Systemkomponenten erhöht die Verfügbarkeit der Anlage gegenüber einem monolithischen System. Jede auch noch so ausgereifte Steuerung unterliegt einem Prozess der ständigen Verbesserung oder wird in einer kontinuierlichen Anpassung an die Kundenanforderungen besonders in der Anlaufphase häufig modifiziert. Die Aufteilung der Steuerungsaufgaben auf mehrere Komponenten ermöglicht Teilabschaltungen, partielle Updates und den Austausch von Systemkomponenten, ohne die gesamte Anlage stillsetzen zu müssen. So werden Anlagendaten erhalten und aufwändige, komplette Neustarts vermieden. Die nicht gänzlich zu umgehenden Produktionsunterbrechungen reduzieren sich auf ein Minimum.

Die redundante Ausführung in Form von mehrfach im System vorhandener identischer Hardware ermöglicht die Umverteilung der Aufgaben durch Softwareumschaltung im laufenden Betrieb. So kann in allen Fällen der Betrieb zu nahezu 100% aufrechterhalten werden. Für extreme Störfälle sind weitere Sicherheitsmaßnahmen eingebaut wie z.B. die Ausstattung von Transporteinrichtungen und sonstiger Peripherie mit autarken Steuerungseinheiten. Selbst bei einem Komplettausfall der Steuerung können so Not- und Rettungsaktionen ausgeführt werden.

 

Aufbau der HMI-Steuerungssystem Hardware

 

Minimalsystem

 

Das Minimalsystem besteht aus zwei Rechnern (Server- und Peripherierechner). Auf den Peripherierechner sind grundlegende Mess-, Steuer- und Regelungsaufgaben, selbstständig laufende Regelkreise, Fahrantriebssteuerung, Positionierung, Lageregelung usw. ausgelagert. Der Serverrechner beinhaltet die komplette Mensch-Maschine-Schnittstelle, Auftrags- und Artikelverwaltung sowie die Prozess- und Fahrablaufsteuerung. Hier regelt ein relationales Datenbanksystem die zentrale Datenhaltung, aus dem alle weiteren Rechner im System mit Daten versorgt werden. Sämtliche Bedienaufgaben erfolgen bei einem Minimalsystem über den Serverrechner.

 

Standardsystem

 

Das Standardsystem ist ein aus drei Rechnern bestehendes System: Server-, Peripherierechner und ein zusätzlicher Clientrechner. Das Minimalsystem wird somit durch einen weiteren Rechner ergänzt. Dieser Clientrechner funktioniert im Normalbetrieb wie ein vollgrafisches Terminal zur Dateneinsicht und Anlagenbedienung mit denselben Funktionen und Zugriffsmöglichkeiten wie der Serverrechner. Damit bleibt der Serverrechner von Bedienaufgaben verschont und kann zusammen mit dem Peripherierechner an einem sicheren Ort ohne Bedienerzugriff aufgestellt werden. Der Kern des Systems ist somit geschützt. Soft- und Hardware des Clientrechners sind identisch zu denen des Serverrechners. Alle Daten des Servers sind gespiegelt auch auf dem Client vorhanden und können von dort jederzeit restauriert werden, falls Datenverluste aufgetreten sind. Im Störungsfall, wenn der Server-PC bzw. der Peripherierechner ausfallen sollte, wird einer der bisherigen Clients einfach zum Server- bzw. Peripherierechner umkonfiguriert. Dies schafft Redundanz und Ausfallsicherheit. Die Umkonfiguration und der Neustart des umkonfigurierten Rechners erfolgen automatisch durch ein internes Überwachungsprogramm, sobald der Ausfall erkannt wurde. Einfacher geht es nicht.

 

Komfortsystem

 

Dieses System besteht aus mehreren Rechnern: Server- und Peripherierechner mit beliebig vielen Client-PCs. Diese können in beliebiger Anzahl dem System hinzugefügt werden. So erhalten Be- und Entladestationen, Prüfplätze, Pumpenstationen oder Abwasseranlagen nach Bedarf eigene Bedienplätze. Jeder Client kann – wie im Standardsystem – im Störungsfall die Aufgaben des Servers übernehmen. Auch hier enthalten alle Clientrechner die Datenspiegelung der Serverdaten. Die Ausstattung mit Client-PCs erfolgt nach Belieben; eine Aufrüstung kann jederzeit nachträglich realisiert werden. Alle Rechner im System sind an die zentrale, vom Server verwaltete relationale Datenbank angeschlossen. Damit stehen auf jedem nachträglich angeschlossenen Client alle Anlagendaten sofort und ohne weitere Maßnahmen zur Verfügung. Die automatische Umverteilung der Systemaufgaben auf die vorhandenen Rechner bei Ausfall eines Rechners ist natürlich auch hier integriert.

 

Kombisystem

 

Die Ein-Rechner-Lösung ist die kleinste und damit kostengünstigste Variante des Rechnersystems. Alle Steuerungsaufgaben werden hier von einem einzigen PC übernommen.
Dies betrifft nur die verwendete Hardware; die modulare Aufteilung der Software ist dieselbe wie bei großen Systemen. Diese Konfiguration wird bei Klein- und Kleinstanlagen oder Einzelmaschinensteuerungen eingesetzt. Bei der Steuerung von Einzelmaschinen, oft verbunden mit einer kompakten PC-Bauform, stellt diese Konfiguration ein „Embedded“- System dar, z.B. als Alternative zu einer autarken SPS-Steuerung, mit dem Vorteil größerer Flexibilität, einer wesentlich ausgefeilteren grafischen Benutzeroberfläche, wesentlich größerer Änderungsfreundlichkeit und geringerer Kosten. Der Weg zum Ausbau der Kombilösung zu einem größeren System steht dabei stets offen.