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TwinCAT MTP

TwinCAT für die Prozessindustrie

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TwinCAT MTP

Durch eine cyberphysikalische Modularisierung lassen sich prozesstechnische Anlagen mit geringem Aufwand flexibel realisieren und anpassen. Starre Automatisierungssysteme, die jahrelang unverändert betrieben werden, gehören damit zunehmend der Vergangenheit an: Individualität und Flexibilität sind die Zukunft der Prozessindustrie.

Eine der aufkommenden Herausforderungen für viele Branchen der Prozessindustrie, wie z. B. die Pharmaindustrie, sind zunehmende Schwankungen der Absatzmärkte. Damit einhergehend ergibt sich die Anforderung an eine kürzere Time-to-Market durch beschleunigte Entwicklungszyklen. Besonders die ebenso verkürzten Produktlebenszyklen erfordern eine wirtschaftlich rentable und gleichzeitig individuelle Produktion kleiner Chargen.

Ein vermehrt eingesetzter Lösungsansatz hierfür ist der modulare Aufbau von Anlagen und die dadurch entstehende Möglichkeit der Wiederverwendung. Dabei wird der Gesamtprozess der Anlage in einzelne Teilprozesse zerlegt und durch Module abgebildet. Mit einer separaten dezentralen Steuerung pro Modul wird eine vollständige Modularisierung der Anlage erreicht. Abschließend kann durch die Anbindung der einzelnen Module an eine übergeordnete Steuerung (z. B. ein DCS) wieder der Gesamtprozess abgebildet werden. Als Resultat verlagert sich der Entwicklungsaufwand vom Anlagen- zum Modul-Engineering, sodass die Anlage je nach aktuellen Anforderungen mit geringem Aufwand flexibel verändert werden kann. Dazu können der Anlage weitere Module hinzugefügt und die bereits integrierten neu angeordnet oder entfernt werden. Eine komplette Neuprogrammierung ist dabei nicht nötig, da sich der Großteil der Logik in den einzelnen Modulen befindet. Die übergeordnete Steuerung übernimmt lediglich die Orchestrierung der Module und ihrer angebotenen Dienste und wird daher als Process Orchestration Layer (POL) bezeichnet. In der Praxis wird das Konzept durch einen herstellerunabhängigen Standard zur Beschreibung von Prozessmodulen realisiert: das NAMUR Module Type Package (MTP). Das gemäß VDI/VDE/NAMUR 2658 definierte MTP enthält alle erforderlichen Informationen, wie die Funktionalitäten in Form von Diensten, die Kommunikation und eine HMI-Vorlage, um ein Prozessmodul in eine modulare Anlage integrieren zu können. In der MTP-Richtlinie definierte Schnittstellen ermöglichen ein Plug-and-Produce-Verhalten, wodurch ein Mehraufwand beim Wiederverwerten einer Anlage entfällt. So werden Module nur einmal entwickelt und können dann – unabhängig von Steuerungshersteller und POL – in andere Anlagen eingebunden werden.

Das MTP bildet ein Konzept, welches in allen Phasen von der Planung bis zum Betrieb einer prozesstechnischen Anlage zur Ausschöpfung von Optimierungspotentialen beitragen kann. Somit stellt MTP einen entscheidenden Baustein für die Entwicklung zukunftsfähiger Automatisierungssysteme dar.

Vorteile MTP

  • kurze Time-to-Market durch minimiertes Anlagen-Engineering
  • kurze Time-to-Repair durch einheitliche Modulschnittstellen
  • individuelle Produktion kleiner Chargen durch Wiederverwendbarkeit der Module
  • Numbering-Up ersetzt aufwändiges Scale-Up
  • einheitliches Look-and-Feel des HMI-Systems

Vorteile TwinCAT MTP

  • automatische Codegenerierung konform der Richtlinie VDI/VDE/NAMUR 2658
  • hoher Individualisierungsgrad für ideale Anpassung an bestehende Prozesse
  • richtlinienkonforme IEC-61131-Funktionsbaustein-Bibliothek
  • einfacher MTP/P&ID-Import
  • nahtlose Integration in TwinCAT Engineering

Standardisierte Schnittstellen für modulare Anlagen durch das Module Type Package mit TwinCAT
Standardisierte Schnittstellen für modulare Anlagen durch das Module Type Package mit TwinCAT

Highlights TwinCAT MTP

  • Integration ins Engineering
  • Codegenerierung eines PLC-Templates zur Vorbereitung für die Zustandsprogrammierung
  • automatische Generierung und Export des MTPs
  • nutzt TwinCAT OPC UA im Zielsystem
  • kombinierbar mit TwinCAT XCAD Interface

Modul-Engineering mit TwinCAT MTP

Das MTP-Konzept ist in TwinCAT durch die Produkte TwinCAT MTP Runtime und TwinCAT MTP Engineering integriert. Das TwinCAT Engineering enthält eine Projektverwaltung in die sich das TwinCAT MTP Engineering als eigener Projekttyp integriert. In diesem Projekttyp ist eine Sourcecode-Generierung für SPS-Projekte enthalten, die auf Basis der TwinCAT MTP Runtime die Realisierung einer richtlinienkonformen Schnittstelle in einem Anlagenmodul ermöglicht.

Durch die optionale Einbindung des TwinCAT XCAD Interface kann die Codegenerierung individualisiert und die Informationen für eine Weiterverarbeitung nutzbar gemacht werden. Nachträgliche Änderungen in der MTP-Projektverwaltung werden durch einen automatischen Projektabgleich integriert.

Abschließend kann das Projekt aktiviert werden, wodurch die Variablen der definierten Schnittstellen automatisch über TwinCAT OPC UA dem POL zur Verfügung gestellt werden.

Produkte

Ex-Panel-PCs

Ex-Panel-PCs

Multitouch-Technologie und Multicore-Performance bieten die Panel-PC-Serien CPX27xx und CPX37xx für den Einsatz in Zone 2/22.

Ex-Control-Panels

Ex-Control-Panels

Multitouch-Technologie für Distanzen bis 100 Meter bieten die Control-Panel-Serien CPX29xx und CPX39xx für den Einsatz in den Zone 2/22.

Embedded-PC-Serie CX5100

Embedded-PC-Serie CX5100

Die hutschienenmontierbaren, lüfterlosen Embedded-PCs der Serie CX5100 sind mit Intel-Atom®-Multicore-Prozessoren ausgestattet.

ELX-EtherCAT-Klemmen (Ex i)

ELX-EtherCAT-Klemmen (Ex i)

Die EtherCAT-Klemmen der ELX-Serie, mit eigensicheren Ein-/Ausgängen, erlauben den Anschluss von Feldgeräten bis in Zone 0/20.

TF6100

OPC UA ist eine plattformunabhängige, service-orientierte Kommunikationsarchitektur für den zuverlässigen, sicheren und herstellerneutralen Datentransport von der Fertigungsebene bis in das Produktionsplanungs- und ERP-System oder in die Cloud.

TE1120

TC3 XCAD Interface ist die neueste Version der Schnittstelle zwischen ECAD-Werkzeugen und TwinCAT 3. Mithilfe des standardisierten Formats AutomationML (AML) können in ECAD-Werkzeugen erstellte E/A-Topologien einfach in TwinCAT importiert und automatisch angelegt werden. Dies spart den Aufwand für die manuelle Übernahme in TwinCAT, beugt der möglichen Fehlerquelle der manuellen Übernahme vor und erhöht daher die Effizienz im Engineering-Prozess.