Die zwei vollausgestatteten Tunnel der Forschungsanlage Zentrum am Berg (ZaB) erlauben vielfältige Tests unter realis-tischen Bedingungen, wie beispielsweise die Erprobung neuer Komponenten zur Erhöhung der Sicherheit von Tunnelanlagen. (Bild: Siemens)
Unter den typischen Terrassen eines Tagebaus entstand am steirischen Erzberg eine einzigartige Forschungsanlage für den Bau und Betrieb von modernen Straßen- und Bahntunneln.
Unter der Leitung des Departments ZaB (Zentrum am Berg der Montanuniversität Leoben) wurden jeweils zwei parallel verlaufende 400 m lange und vollausgebaute Straßen- und Bahntunnel mit originalgetreuen Querschlägen in den Berg getrieben. Finanziert wurde das Projekt vom Land Steiermark, dem Verkehrsministerium, dem Wissenschaftsministerium und der Montanuniversität Leoben. Die Abwicklung der Finanzierung dieses Vorhabens erfolgte über die Forschungs-Förderungs-Gesellschaft.
Das skalierbare Peripheriesystem Simatic ET 200SP beherrscht mit dem MultiFeldbus-Interfacemodul die global wesentlichen Ethernet-basierenden Feldbusprotokolle: Profinet, EtherNet/IP und Modbus TCP. Siemens
Die Tunnelanlagen stehen interessierten Firmen, Universitäten und Einrichtungen des Katastrophenschutzes für vielfältige Tests und Prüfungen zur Verfügung. Insgesamt bietet die gesamte Anlage etwa 4 km untertägige Versuchs- und Trainingsflächen, wo sich Betriebsabläufe, Lüftungsanlagen, Sicherheitstechnik, Brandschutz, Verkehrsleittechnik, etc. unter realistischen Bedingungen testen lassen. Ziele dieser Tests sind:
- Erreichen höherer Sicherheit bei Tunnelanlagen
- Tests und Entwicklung von Lüftungsvarianten, auch unter Einbeziehung der Feuerwehr
- Untersuchungen zur Ausbreitung von Gasen
- Eignungstests neuer Komponenten und Materialien
Die komplette elektrotechnische und maschinelle Ausrüstung des ZaB, wurde von Dürr Austria geplant und realisiert. Als Prozessleitsystem, von der Betriebsleitebene bis zur Feldebene, entschied sich das auf Tunnelbau und Verkehrstechnik spezialisierte Unternehmen für die Leittechnik XAM Control. Der Datenaustausch zwischen Steuerungs- und Feldebene findet über das MultiFeldbus-Interfacemodul ET200SP auf Basis des Kommunikationsprotokolls Modbus-TCP statt, das als standardisiertes Industrieprotokoll oft Anwendung in Tunnelanlagen findet.
Mit Einsatz des betriebsbewährten und langzeitverfügbaren Peripheriesystems
Das skalierbare Peripheriesystem Simatic ET 200SP beherrscht mit dem MultiFeldbus-Interfacemodul die global wesentlichen Ethernet-basierenden Feldbusprotokolle: Profinet, EtherNet/IP und Modbus TCP. Siemens
ET 200SP können dessen vielfältige Funktions- und Systemvorteile, beispielsweise der skalierbare Aufbau, die umfangreichen Diagnosen sowie das große Baugruppenspektrum für die Anbindung der Sensorik und Aktorik an die Steuerungsebene genutzt werden. Damit kann die redundant ausgeführte Steuerungsebene nun alle Betriebsparameter präzise über das Remote-I/O erfassen und verarbeiten. Intelligent implementierte Mess-, Steuer- und Regelsysteme gewährleisten dabei den hohen Sicherheitsstandard der Anlage zum Betrieb von Verkehrsleittechnik, Luftgütemessung, Brandschutz, Beleuchtung und Niederspannungstechnik. Aufgrund des modularen Aufbaus des ET 200SP-Systems können zusätzlich benötigte Signale durch weitere Peripheriemodule bei Bedarf eingebunden werden. Die vom Peripheriesystem bereitgestellten aussagekräftigen Diagnosemeldungen sowie die stehende Verdrahtung mit Hot-Swapping-Funktionalität erlauben auch im Fehlerfall eine schnelle Ursachenanalyse und Fehlerlokalisierung – und damit minimale Unterbrechungszeiten.
Grenzenlose Kommunikation für global agierende Maschinen- und Anlagenbauer
Dürr Austria erstellte die komplette elektrotechnische und maschinelle Ausrüstung für die Tunnelanlagen. Das MultiFeldbus Interfacemodul des Peripherie-systems ET 200SP kommuniziert hier mit der Steuerungsebene über Modbus TCP. Siemens
Die Entwicklung des Ende 2019 in den Markt eingeführten MultiFeldbus-Interfacemoduls für die ET 200SP-Baureihe erfolgte unter frühzeitiger Einbindung ausgewählter Kunden aus verschiedenen Branchen und Weltregionen. Dürr Austria war gemeinsam mit der Firma Evon ein wesentlicher Partner des MultiFeldbus-Entwicklungsprojektes. Durch die enge Zusammenarbeit und den stetigen Informationsaustausch konnten bereits zum Serienstart die gesetzten Ziele einer einfachen Projektierung und Inbetriebnahme, umfangreiche Diagnoseinformationen sowie eine hohe Entwicklungsqualität erreicht werden.
Ein wesentliches Ziel des MultiFeldbus-Projekts war auch die Realisierung einer benutzerfreundlichen und fehlervermeidenden Projektierung der Peripheriestationen, wie dies viele ET 200SP Kunden bei Profinet in Verbindung mit dem TIA Portal schätzen gelernt haben. Deswegen wurde eigens für die Projektierung der MultiFeldbus-Geräte das MultiFieldbus Configuration Tool, kurz MFCT, entwickelt. Mit diesem kostenlosen und intuitiv zu bedienenden Tool lässt sich ein MultiFeldbus-Gerät in vier einfachen Schritten für den Einsatz an Ethernet/IP oder Modbus TCP projektieren.
Zuerst erfolgt die Auswahl der zu konfigurierenden MultiFeldbus-Komponente aus der Geräteliste eines Netzwerksegments. Anschließend platziert der Projekteur die für die jeweilige Aufgabe gewünschten Peripheriemodule an der gewünschten Stelle innerhalb der ET 200SP-Station. Dabei unterstützt ihn ein Auswahlkatalog, der ihm immer die für den jeweiligen Steckplatz zulässigen Module anzeigt. Im dritten Schritt werden alle Module parametriert, das heißt die wählbaren Eigenschaften und Betriebsmodi eingestellt. Eine übersichtliche Tabelle mit Klartextanzeigen erleichtert diese Aufgabe und gibt dem Automatisierer einen guten Überblick über die gewählten Einstellungen. Beim vierten und letzten Schritt wird die Projektierung auf die Station übertragen und dort nullspannungssicher abgelegt. Damit ist die Projektierung einer Station im MFCT auch schon abgeschlossen.
Zum Schluss müssen jetzt nur noch die Ein-und Ausgangsadressen im Engineeringtool der verwendeten Steuerung zugewiesen werden. Zur Unterstützung liefert das MFCT hierfür EDS/UDT-Dateien sowie eine CSV-Datei mit den Informationen zur Projektierung der Station. Das Gesamtprojekt lässt sich somit für spätere Änderungen speichern und bei Bedarf ergänzen beziehungsweise anpassen.
Datenaustausch über Profinet, EtherNet/IP und Modbus TCP
Über 20 MultiFeldbus-Stationen tauschen in der Tunnelanlage im Zentrum am Berg ihre Daten mit der überlagerten Steuerung über Modbus TCP aus. Siemens
Mit dem MultiFeldbus-Modul hat Siemens erstmals eine Kommunikationsschnittstelle entwickelt, die den Datenaustausch über die drei Ethernet-Feldbusprotokolle Profinet, EtherNet/IP und Modbus TCP unterstützt. Damit ist es dem Maschinen- und Anlagenbauer möglich, die Branchen-spezifischen oder regional unterschiedlichen Anforderungen ohne aufwendigen Systemwechsel zu realisieren beziehungsweise neue Märkte für sich zu erschließen.
Umgekehrt erweitert das MultiFeldbus-Interfacemodul das Einsatzspektrum des Peripheriesystems ET 200SP. Das parallel entwickelte MultiFieldbus Configuration Tool sorgt für eine schnelle und intuitive Projektierung im Look and Feel des TIA Portal. Die Entwicklung der MultiFeldbus-Schnittstelle fand unter Einbeziehung vieler Pilotkunden in allen Weltregionen statt, womit schon zum Liefereinsatz eine eng am Bedarf orientierte Funktionalität gewährleistet werden konnte sowie auch großer Wert auf eine hohe Benutzerfreundlichkeit gelegt wurde. Eines der ersten realisierten Projekte, eine Tunnelautomatisierung der Firma Dürr Austria, stellt dabei die Praxistauglichkeit und Leistungsfähigkeit der MultiFeldbus-Schnittstelle unter Beweis.
Stefan Dausend
(sk)
