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Prozessleitsysteme zur Automatisierung von Produktionsanlagen im Vergleich

Welches Automationssystem ist das richtige? ControlTech Engineering AG (CTE) aus Liestal vergleicht und unterstützt bei der systematischen Entscheidungsfindung. Ob in der industriellen Produktion, in der Energie- und Wasserversorgung oder in der Pharma Branche – Automationssysteme müssen genau zur jeweiligen Anwendung passen.

Wie gehen wir bei CTE vor, um herauszufinden, welches Prozessleitsystem das richtige ist? Wir vergleichen nach vordefinierten Kriterien. Dabei geht es immer um Struktur und Design, um ausreichende Flexibilität für jede Anforderung, um gute Schnittstellen oder die Unterstützung von Branchenstandards wie zum Beispiel ISA88/MTP, ProfiNet, OPC-UA, MQTT usw.

Wir achten auf den Support des Herstellers ebenso wie auf Lizenzmodelle oder die Skalierbarkeit bei der Installation. Wir haben sowohl die Capex-Aufwände der Grundinstallation im Blick als auch die voraussichtliche Skalierung und entsprechend aufkommende Opex-Aufwände. So vermeiden wir böse Überraschungen und unvorhergesehen hohe Folgekosten.

Ebenso wichtig ist die übersichtliche Darstellung der Systemkomponenten (Bibliotheken, Soft- und Hardware-Voraussetzungen). Ein besonderes Augenmerk richten wir dabei auch auf die Kundenanforderungen hinsichtlich der Modularisierung. Ein zentrales Ziel ist es, Software so granular zu designen, dass einerseits mehrere Programmierer parallel und unabhängig voneinander engineeren und Kopiereffekte mittels Instanziierung effizient ausgenutzt werden können – initial, wie auch bei grossflächigen Softwareanpassungen. Dies wird nicht in allen Systemen gleichermassen gehandhabt.

Keine grossen Kosten für kleine Installationen

Wenn wir die oben erwähnten Kriterien gemeinsam mit unseren Kunden evaluiert haben, gilt es nach möglichen Lösungen zu suchen. Dabei fokussieren wir auf gängige Prozessleitsysteme, die wir bei uns mit der nötigen Expertise im Einsatz haben. Folgende drei Systeme möchten wir in diesem Fachartikel genauer unter die Lupe nehmen: Emerson’s DeltaV, PCS 7 von Siemens und zenon von Copa-Data.

DeltaV

DeltaV ist ein vollwertiges DCS (Distributed Control System) mit Fokus auf Durchgängigkeit, Online-Änderbarkeit und Batch/S88-Support. Sehr gut geeignet um gross zu Skalieren und deterministische Online-Änderungen durchzuführen.

PCS 7

PCS 7 ist ein sehr etabliertes DCS der Siemens-Welt, modular aufgebaut, flexibel konfigurierbar und mit hohen PLC-Geschwindigkeiten auf der Steuerungsebene, mit zentralem Engineering (Simatic Manager) und durchgängig getesteten Komponenten.

zenon

Zenon kommt aus der sehr anspruchsvollen SCADA Welt, aber bereits mit virtueller soft-PLC. Bewusst flexibel, kollaborativ und hardwareunabhängig, also weniger ein klassisches, eher offenes DCS. Ideal in heterogeneren Feldebenen und zur modularen Automatisierung.

Drei Prozessleitsysteme im Vergleich

In einem Kurzvergleich zeigen wir, was mit den drei Leitsystemen möglich ist. Die übersichtliche Vergleichstabelle ist auf die wichtigsten Punkte reduziert. Selbstverständlich ist die Auswahl um einiges komplexer und die Details in viel mehr Kriterien eingeteilt. Doch für einen ersten Überblick hilft die Übersicht:

Kriterium DeltaV (Emerson) PCS 7 (Siemens) zenon (COPA-DATA)
Mass-/Bulk-Engineering Library-basierte CM/EM/Bausteine; Template-Duplizierung; DeltaV XML/Import; OPC UA-Adressraum für generisches Mapping. COMOS ↔ PAA ↔ PCS 7 (bidirektional); Listen-/Bulk-Engineering; automatische Projektableitung. Smart Objects (SO) als wiederverwendbare Module; Multi-User-Engineering; Variablen-Mapping mit Wildcards.
Modularität (ISA-88/MTP) MTP-Ansatz verfügbar über Emerson-MTP-Lösungen zur Modulintegration. MTP-Engineering & Laufzeit-Integration (VDI/VDE/NAMUR 2658) in PCS 7/Open OS; Services/Parameter verbinden. zenon MTP Suite für End-to-End modulare Produktion.
Standards & Konnektivität OPC UA Server/Client (App Station, Pro+; PK-Controller); DA/A&E/HDA-Profile. PCS 7 Treiber + OPC UA; MTP-Services aus SFC/CFC/Batch koppelbar. >300 Treiber; OPC UA, MQTT/IIoT; M2M-Kommunikation.
Simulation / Virtual Commissioning Software bereits lauffähig auf Engineering Stationen und virtuellen Controllern SIMIT-Kopplung (HW-Export, VC) für FAT/PoC; Datenfluss PAA↔PCS 7↔SIMIT. Auf DCS Ebene Simulation in softPLC, auf Feldebene Herstellerunabhängig, z.B. mit SIMIT, LabView etc.
Batch/Rezepte DeltaV Batch (ISA-88) – modular per Unit/Phase; über OPC UA/MTP koppelbar. SIMATIC Batch; MTP-Services aus Batch anbindbar. zenon Batch & Rezeptverwaltung; Smart-Object-basiert. MTP und klassisch im selben Batchsystem
Daten-/Projektfluss Versionierte Libraries & Templates; Export/Import Workflows. Zentrales Datenmodell in COMOS/PAA; Ableiten/Sync nach PCS 7 Projektweit wiederverwendbare Smart Objects; Team-Engineering.
MES/IIoT-Integration OPC UA; volle Syncade-Integration; MTP-basierte Modul-Einbindung. OPC UA/MTP-Signalkopplung Richtung MOM/MES. Native Treiber, OPC UA & MQTT/IIoT-Konnektoren. PasX MSI Interface.

Mit der Auswertung der Vergleichstabelle zeigen wir unsere Erfahrung in der Automatisierung produzierender Unternehmen. Die Tabelle versteht sich als Funktionsüberblick und unterstützt die Auswahl je nach Projektanforderung.

  • DeltaV: Ausgerichtet auf ISA-88/Batch mit standardisierten Libraries und einem skalierbaren Unit-/Phase-Modell. Starke Integration für Betrieb und Rezeptführung. Geeignet, wenn ein durchgängig standardisiertes Batch-Vorgehen im Vordergrund steht.

  • PCS 7: DCS mit durchgängiger Engineering-Kette (z. B. COMOS/PAA für Mass Engineering, SIMIT für Virtual Commissioning) und SIMATIC Batch. Passend für Anlagen mit hohem Standardisierungsgrad und enger Kopplung zwischen Planung, Engineering und Betrieb.

  • zenon: Modularer SCADA/Soft-PLC-Ansatz mit Smart Objects breiter Konnektivität (u. a. OPC UA, MQTT) und fortgeschrittener MTP-Orchestration. Eignet sich für modulare, schnell anpassbare Lösungen.

Alle drei Plattformen unterstützen gängige Standards und Protokolle und lassen sich in übergeordnete Systeme integrieren. Welche Lösung am besten passt, ergibt sich aus den Zielen des jeweiligen Projekts - etwa Batch-Fokus, Engineering-Durchgängigkeit oder modulare Skalierbarkeit.

Unser Fazit: Es gibt nicht das beste System – sondern das richtige für Ihre Anwendung.

Bild von Andreas Langer, COO bei ControlTech Engineering AG.

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Was ist ein DCS (Distributed Control System)? 

Ein DCS ist wie das Gehirn und Nervensystem einer Industrieanlage: Es steuert, überwacht und automatisiert Prozesse – z. B. in:

  • Chemieanlagen

  • Kraftwerken

  • Pharma-Produktionslinien

  • Wasser-/Abwasseranlagen

  • Lebensmittelindustrie

Dabei ist es nicht «zentral», sondern dezentral, möglichst unabhängig verteilt (Controller, I/O-Module, Bedienstationen, Historian etc.) – daher auch der Name. Mehrere Prozessstationen arbeiten parallel, aber koordiniert. Die Engineering-Plattform ist stark integriert. Nicht jede Steuerung wird einzeln programmiert, sondern über eine zentrale Softwareumgebung. Im Gegensatz zu SCADA vereint ein DCS typischerweise Steuerungs- und Leitebene.