Smart Object Library for Process Automation
Die Smart Object Library for Process Automation verbessert die Visualisierung mit zenon und steigert nicht nur Ihre Effizienz, sondern sorgt auch für weniger Fehlerquellen. Erfahren Sie in diesem Fachartikel mehr über die neue Bibliothek für zenon.
Jeder kennt und versteht die Wichtigkeit einer User-orientierten, aber dennoch einheitlichen Visualisierung für die Bedienung einer automatisierten Anlage.
Bei der Entwicklung werden jeweils die bekannten Fragestellungen formuliert, diskutiert und entschieden:
«Was ist unser Styleguide?»
«Wie sehen die Designvorgaben für das Projekt aus?» oder
«Welche Aspekte der Automatisierung sollen für welchen Bediener ersichtlich sein?».
Der Aufwand, der dabei einerseits für die Definition aber auch für die einheitliche Umsetzung der Visualisierungsvorgaben eingesetzt werden muss, ist signifikant.
Die einfachste und am weitesten verbreitete Lösung, um Entwicklungszeit zu sparen, ist, auf Bibliotheken zurückgegriffen. Software-Bibliotheken haben folgende Vorteile:
Der Einsatz von vordefinierten Bausteinen bietet die Möglichkeit, rasch zu entwickeln und sich mit den Kernproblemen eines Projekts auseinanderzusetzen
Der Zeitaufwand für repetierende Arbeiten wird massiv reduziert
Bestehende Bausteine, welche bereits für sich validiert sind, reduzieren den Test- und Qualifikationsaufwand deutlich und sparen somit wieder Entwicklungszeit
Ein einheitliches UI/UX Design trägt massgeblich dazu bei, mögliche Fehlbedienungen zu vermeiden, da es nicht mehrere verschiedene Schlüsselwörter, Icons oder Farben für denselben Verwendungszweck gibt
Um die oben genannten Vorteile aber effizient und über mehrere Projekte nutzen zu können, muss eine gute Bibliothek folgenden Anforderungen genügen:
Sie muss leicht in bestehenden Projekten ergänzt werden können,
leicht erweiterbar für zusätzliche Elemente sein und
einfach unterhalten werden können
Unter Berücksichtigung dieser Anforderungen haben wir auf Basis von Smart Objects der zenon Softwareplattform eine neue Bibliothek mit dem Namen Smart Object Library for Process Automation (SOL-PA) entwickelt. Die Bibliothek bietet die Grundlage für eine steuerungsunabhängige Visualisierung, welche leicht adaptiert und angepasst werden kann.
Darauf baut die Bibliothek auf: zenon Softwareplattform
zenon ist eine Softwareplattform, die u. a. für Visualisierung und Steuerung von Automationsanlagen Verwendung findet. Dies beinhaltet Batchprozessabarbeitung, Datenmanagement und Reporting. Mit über 300 nativen Treibern können verschiedenste Steuerungen im selben Projekt verwendet oder ausgetauscht werden. Für die objektorientierte Programmierung bietet zenon sogenannte Smart Objects an.
zenon Smart Object (SO) und Smart Object Template (SOT) wurden mit zenon Version 8.00 eingeführt und bieten die Möglichkeit, modular einzelne Teilaspekte eines zenon Projekts zu editieren, welche mit Versionierung importiert und exportiert werden können. Folgend finden Sie eine kurze Beschreibung dieser Smart Objects.
Smart Object Template SOT
Ein SOT ist, wie der Name bereits vermuten lässt, die Vorlage einer oder mehrerer SOs. Dies bedeutet, dass lediglich SOTs editiert werden können. Ein SOT bietet eine Teilmenge der Möglichkeiten wie Bilder, Symbole, Interlocks, Variablen und sogar Treiber.
Ein SO kann nur in SOTs definierte Variablen verlinken. Mittels Released Properties können Eigenschaften von Elementen des SOTs für SOs zugänglich gemacht werden, z. B. die Zuweisung von Anlagenmodellierung oder Autorisierung.
Smart Object SO
Ein SO ist genau eine Instanz eines SOTs. Ein SO ist zenon projektgebunden. Das Instanziieren beinhaltet zwei Schritte:
Zuweisung der SO Variablen auf Projektvariablen
Konfiguration der Released Properties
Durch das Zuweisen von Projektvariablen auf SO Variablen können SO Variablen durch Projektvariablen ausgetauscht und optional die Eigenschaften der SO oder Projektvariable angewendet werden. Dies bietet den Vorteil, dass Eigenschaften für Variablen im SOT bereits vorgenommen wurden, beispielsweise Limit Werte, Darstellung oder Equipmentmodell. Lediglich die Datenquelle, Adressierung wird ausgetauscht.
Mit ihrer Vielseitigkeit und der Möglichkeit sie zu verschachteln, eignen sich SO ideal für Bibliotheken. Kombiniert mit der Steuerungsunabhängigkeit von zenon präsentiert sich die SOL-PA als ein gewinnbringendes Gesamtpaket.
Was ist die Smart Object Library for Process Automation?
In unserer Smart Object Library for Process Automation (SOL-PA) haben wir mithilfe von zenons Smart Objects eine schlanke, anpassbare Visualisierungsbibliothek entworfen. SOL-PA beinhaltet Popups und Symbole nach IEC 61512 mit Schwerpunkt Prozessautomation im Pharmaumfeld. Dies bedeutet, dass SOL-PA unter Berücksichtigung von GAMP, ISA88.01 und ISA101.01 entwickelt und getestet wurde.
Was beinhaltet die SOL-PA?
Die Elemente der SOL-PA sind in folgende vier Kategorien aufgeteilt:
General: Allgemeine Einheiten, welche grundlegende Module der Bibliothek umfassen (Alarm, Interlocks oder Grösse der Popups)
Control Module: Ventile und Motoren
Control: Elemente, welche für die Steuerung von CMs oder Sensoren verwendet werden
Sensor: Sensorbausteine
In General und Control sind Elemente zu finden, welche von CMs und Sensoren verwendet werden, z. B. generischer Alarmbaustein, Interlocks, Betriebsart. Da ein SOT beliebig viele SOs referenzieren und verwenden kann, beschreibt jedes Modul in diesen beiden Kategorien eine klare Verwendung, die in Sensoren oder CM SOTs Verwendung findet. Dadurch ist gewährleistet, dass neue Module leicht hinzugefügt werden können und ein Modul genau eine Aufgabe übernimmt.
SOL-PA verwendet nahezu nur Icons, um Funktionen oder gewisse Stati zu beschreiben, damit die Icons Wiedererkennungsmerkmale besitzen und keine potentielle Sprachbarriere beinhalten.
Wie setze ich SOL-PA ein?
Um ein SO mit all seinen Funktionen genau nach seinen eigenen Anforderungen parametrieren zu können, ist ein intuitives Interface notwendig.
In der SOL-PA verwenden alle SOTs das gleiche Layout für die Released Properties. So bietet etwa jedes Element die Möglichkeit das Anlagenmodell für alle Variablen innerhalb des SOs zu setzen oder den Ressourcennamen zu vergeben. Damit kann leicht festgestellt werden, welche Eigenschaften ein spezifisches SO bietet.
Damit nur die tatsächlich notwendigen Elemente innerhalb von SOL-PA definiert werden, können SOs als Black-Box betrachtet werden.
Die Abbildung unten visualisiert die Einbindung eines SOL-PA SOs in ein zenon Projekt. CFG beschreibt die Konfiguration durch die Released Properties, zenon out/in und PLC_OUT/IN stellt die verwendeten und zugewiesenen zenon Projektvariablen zu SO Variablen dar. Die Differenzierung zwischen zenon und PLC-Variablen soll verdeutlichen, wo diese Datenpunkte definiert wurden.
Durch diesen Aufbau ist gewährleistet, dass der PLC unabhängig vom Visualisierungsprojekt ausgetauscht werden kann, solange die gleichen Datenpunkte, welche durch PLC_OUT/IN definiert sind, verwendet werden. Zusätzlich bietet die Kapselung der SOs innerhalb eines Projekts die Möglichkeit, die Darstellung des SOs durch das zenon Projekt anzupassen.
Wie passe ich den Look and Feel an?
zenon bietet die Möglichkeit, Repräsentationen von Texten, Symbolen oder ganzen Bildelementen als Vorlagen (Styles) zu speichern und diese auf bestehende Elemente anzuwenden. Die Farben, Schriftarten und Styles, welche in SOL-PA verwendet werden, sind im zenon Projekt definiert. Dies bedeutet, dass wenn Änderungen an der Darstellung wie etwa der Schriftgrösse für einen bestimmten Anwendungsfall gewünscht sind, dies zentral an einer Stelle angepasst werden kann, ohne die SOTs zu verändern.
Wer darf meine Anlage bedienen?
Die Autorisierung ist ein integraler Bestandteil eines jeden Bedienungskonzepts. Daher bietet SOL-PA drei verschieden Berechtigungseinheiten an: Operator, Supervisor und Maintenance. Jede dieser drei Berechtigungseinheiten kann unabhängig voneinander und pro SO konfiguriert werden. Von einstufiger Berechtigung bis hin zu Perform, Verify, Approve ist alles möglich.
Wie sehen die Elemente aus?
Für jedes CM SOT sind Symbole definiert, welche das entsprechende Modul im Einklang mit IEC 61512 darstellen. Zusätzlich zum reinen Symbol werden ebenfalls die Bezeichnung und die wichtigsten Stati als Icons angezeigt. Dies beinhaltet Alarm, Simulation, Interlock und Betriebsart. Diese Abbildung zeigt ein Pumpensymbol mit Betriebsart und Beschriftung.
Durch Klicken auf das Symbol öffnet sich ein Popup, das zusätzliche Informationen bietet. Jedes Popup beinhaltet die folgenden vier Seiten:
Startbild: Darstellung der aktuellen Stati des Moduls
Bedienung: Bietet Möglichkeiten das Modul zu steuern und die Betriebsart zu ändern
Konfiguration: Bietet Eigenschaften eines jeden Moduls zur Konfiguration oder zum Nachschlagen an. Die beinhaltet Alarm Limits, Delays, Hysterese, Aktivierung/Deaktivierung, Sensoreingangs Bereiche etc.
Detail: Bietet erweiterte Informationen wie Trend oder Interlock Übersicht an
Zusätzlich ist eine Statusleiste mit den wichtigsten Informationen (Interlock und Alarm Status) vorhanden.
Diese drei Abbildungen zeigen den Homescreen, den Operatorscreen zur manuellen Bedienung und ganz unten die Alarmkonfiguration einer Pumpe mit FU.
Die Alarmkonfiguration besteht aus einer oben angeordneten Statusleiste, einer Menüleiste im unteren Bildabschnitt und dem Hauptinhalt. In diesem Fall die Konfiguration von fünf Alarmen. Wobei Limitalarme mit Delay, Limitwert, Hysterese und Aktivierung/Deaktivierung konfiguriert werden können.
Fazit
SOL-PA bietet die Möglichkeit PLC unabhängige Visualisierungsbausteine in zenon zu verwenden, welche bereits validiert sind. Zusätzlich kann SOL-PA leicht erweitert und die Darstellung angepasst werden. Dies ermöglicht kürzere Projektzeiten, um sich auf die Kernaspekte des Projekts zu konzentrieren anstatt sich mit repetierenden Aspekten auseinandersetzen zu müssen.
