Boxenstopp gespart - All

S T EU ERN · REGELN
Betriebsdatenerfassung
im Prüffeld:
Noch vor wenigen Jahren
war bei neuen Kfz nach
dem Einfahren schon der
erste Boxenstopp fällig.
Heute läuft jeder Motor
zuerst auf einem Prüfstand im Werk. Bei mehreren Millionen Autos pro
Jahr braucht ein Hersteller wie die Volkswagen AG
eine gezielte Auslastungsplanung und -optimierung
der komplexen und oft
sehr teuren Prüfstände.
Zusammen mit Kratzer
Automatisierung GmbH
hat man eine Betriebsdatenerfassung realisiert,
um alle relevanten Daten
weitgehend automatisch
zu erfassen und zentral
bereitzustellen – auf Basis
der Echtzeit-Datenbank
IndustrialSQL-Server von
Wonderware.
Boxenstopp gespart
chwerpunkt bei der 1980 gegründeten Kratzer Automatisierung GmbH
in Unterschleißheim ist die Entwicklung
und Fertigung von Automatisierungswerkzeugen für Prüfstände, Produktion
und Logistik.
S
’Sammel-PC’ bereitet
Werte auf und zeigt sie
zentral im Prüffeld an
Einer der Kernbereiche dabei ist die Vernetzung der unterschiedlichen Produktionsebenen und die Integration von Verwaltungs- und Planungssystemen
mit den neuesten Internet- und Intranettechniken.
Man entwickelte in Zusammenarbeit mit der Forschung und Entwicklung der Volkswagen AG ein
BDE-System, das speziell für Prüffelder ausgelegt wurde. In der Motordauerlauf-Halle in Wolfsburg ist
das System für mehrere Motorprüfstände im Einsatz.
Zu erfassende Maschinendaten
liefert in der Regel eine PrüfstandSPS. Das Konzept sieht demzufolge eine Vernetzung aller zu einem
Prüffeld zugehörigen Steuerungen
Der 1,4 l Benzinmotor ist einer der Kandidaten, über Feldbus vor. Ein ’Sammelder in der Motordauerlauf-Halle auf ’Herz und PC’ sendet die Maschinendaten
Nieren’ geprüft und eingefahren wird
’online’ über das Werksnetz an die
20
zentrale Datenbank. Schon der ’Sammel-PC’ kann die Werte aufbereiten und
direkt im Prüffeld zentral anzeigen; die
Datenbank steht hauptsächlich als Langzeitarchiv aller relevanten Prüfobjektund Prüfstandsdaten zur Verfügung. Die
Kombination von Prozeßwerten (Drehzahl, Lastzustand, etc.) und Statusinformationen des Automatisierungssystems
läßt anschließend automatisch erkennen,
ob bestehende Stillstandszeiten vom
Prüfobjekt, Prüfstand oder durch Wartung verursacht wurden. Diese historischen Daten geben auch Rückschlüsse
auf die größten Störungsquellen (TopTen-Liste) und bildet die Grundlage für
die Optimierung der Prüfstandsauslastung. Eine Übersicht zeigt alle am
Prüfstand aufgetretenen Ereignisse an –
etwa Stillstand, Auftragswechsel oder
Wiederanlauf. Weil sich Ereignisse auch
manuell eintragen lassen, ist das System
auch ohne Anbindung an das Automatisierungssystem oder eine SPS verwendbar. Der Bediener-Dialog wurde mit
Intranet-Techniken auf Basis von HTMLPages realisiert, so daß man sich mit einem Browser auf jedem beliebigen
Rechner im Netz aufschalten kann. So
ist in heterogenen Rechnerumgebungen
überall die gleiche Software einsetzbar.
Als Schnittstelle zur Steuerungsebene
kommt die Prozeßvisualisierung InTouch
als Erfassungssystem zum Einsatz – an-
iee 44. Jahrgang 1999, Nr. 7
S TEU E R N · R E G EL N
gekoppelt über ModbusPlus an die
Modicon-Steuerungen der Prüfstände.
Das System erfaßt automatisch sämtliche Ereignisse, die zum Starten eines
Bedienerdialogs führen und trägt sie in
die Datenbank ein. Ein weiterer NTDienst überprüft anschließend diese Einträge und aktiviert bei Bedarf den entsprechenden
Intranet-Bedienerdialog.
Als zentrale Datenbank fungiert die Echtzeitdatenbank IndustrialSQL Server von
Wonderware. Sie speichert alle relevanten Motorenbetriebsdaten – etwa Drehzahl oder Temperatur – und stellt sie der
Intranet-Applikation bzw. Excel (über
Standard-SQL-Befehle) zur Verfügung.
Argumente wie
< Standard-Entwicklungssystem für die
Produktionsautomatisierung,
< offenes System, basierend auf Standards von Microsoft und der Automatisierungstechnik,
< einfache Anbindung an Steuerungen
und Datenbanken,
Online-Datenspeicherung
< schnelle
sowie einfache Konfiguration durch
transparente Datenbankstruktur
gaben den Ausschlag, warum man sich
gerade für diese Datenbank entschied.
Die konventionelle Technologie relationaler Datenbanken ist für die Hochgeschwindigkeitsabfrage und Speicherung von Daten in der Produktion nicht
geeignet. Die Echtzeit-Datenbank fragt
die Daten etwa einhundertmal schneller
ab und verdichtet diese auf ca. 2–5%
der ursprünglichen Datenmenge. Somit
steht die Leistungsfähigkeit einer relationalen Datenbank auch in der Industrie
zur Verfügung. Endanwender mit spe-
Die Betriebsdatenerfassung basiert
auf dem IndustrialSQL-Server, der über
Intouch und
E/A-Server die
Daten von
vernetzten
Prüfständen
sammelt
ziellen Darstellungs-, Berichts- oder Analyseanforderungen können ferner mit einer Entwicklungsumgebung ihrer Wahl
benutzerspezifische Client-Anwendungen entwickeln. Beim IndustrialSQL-Server – einer relationalen Echtzeit-Datenbank für Prozeß- und Produktionsdaten
– werden Prozeßwerte über E/A-Server
erfaßt und mit einer Rate von bis zu 3 ms
gespeichert.
SQL- und ODBC-fähige
Fremdprodukte sind
zusätzlich einsetzbar
Neben schneller Datenerfassung gibt es
eine für ein Echtzeitsystem charakteristische, effiziente Datenkompression sowie
diverse Module zur automatischen Berechnung von statistischen Werten. Für
die Speicherung der Konfigurationsdaten
sowie für Replikation, Sicherheit und
Da Internet-basierend,
läßt sich das Betriebsdatenerfassungssystem
mittels Browser von
jedem PC aus bedienen
Netzwerkverbindung wird der MS SQLServer benutzt, der vollständig in der Datenbank integriert ist. Der Zugriff auf die
gespeicherten Daten erfolgt über die offene Datenbanksprache SQL, wobei zusätzliche SQL-Erweiterungen für die
komfortable Verwaltung von Zeit-Meßreihen integriert sind. Diese offene Schnittstelle verknüpft aktuelle und historische
Prozeßdaten, Konfigurationsdaten und
statistische Daten mit Informationen aus
den unterschiedlichsten Bereichen der
Fabrik.
Als Clients für die Datenbank sind neben
Wonderware-Produkten alle SQL- und
ODBC-fähigen Fremdprodukte zur Produktionsüberwachung, Recherche, Analyse, Visualisierung und Berichterstellung
einsetzbar. Zu diesen Anwendungen gehören unter anderem Crystal Reports,
Microsoft Query und Microsoft ISQL sowie allgemeine Werkzeuge wie MS Access, Excel, Word und Lotus oder spezielle Anwendungen für statistische und
mathematische Analysen. Benutzerspezifische Anwendungen können mit Hilfe
gängiger Entwicklungsumgebungen wie
VisualBasic, Delphi, PowerBuilder und
C++ entwickelt werden. Der IndustrialSQL Server integriert Online- und historische Prozeßdaten mit Konfigurationsdaten, Ereignisdaten und SummaryDaten. Weiterhin können, abhängig vom
jeweiligen Einsatzgebiet oder vom Prozeß, beispielsweise auch Personaldaten,
Wartungsdaten, Batchdaten, Trackingdaten, Qualitätsdaten, Kosten und Auftragsplanungsdaten abgelegt werden.
Mit der Integration dieser Daten hat man
somit Geschäftsdaten mit Anlagendaten
verknüpft.
IndustrialSQL Server
Datenbank
iee 44. Jahrgang 1999, Nr. 7
21
762