Unterstützung für das Leitsystem

Automatisierung auf höchstem Niveau und Prozessparameter in engen Fenstern – damit wissen Unternehmen der Prozessindustrie jeden Tag umzugehen. Dass sich die Verfügbarkeit des Prozessleitsystemes direkt auf die Anlageneffizienz auswirkt, liegt auf der Hand. Fällt das System aus, steht die Anlage meist still. Um dem vorzubeugen, lassen sich Siemens-Leitsysteme vom Typ Simatic PCS 7 mit einem hierfür entwickelten Versiondog Add-on von Auvesy Daten- und Ausfallsicherheit noch einmal deutlich erweitern.

Bild: ©industrieblick/Fotolia.com

Verfahrenstechnische Anlagen müssen immer höhere Anforderungen an ihre Automatisierung erfüllen. Gesteuert werden sie von Prozessleitsystemen wie Simatic PCS 7 von Siemens. Das System des Münchener Technologiekonzerns ist darauf ausgelegt, selbst komplexe Fertigungsszenarien in den unterschiedlichen Industriezweigen abzubilden und dabei den gesamten Produktionslebenszyklus zu berücksichtigen. Mit Fokus auf Durchgängigkeit und Effizienz lassen sich mit dem System verfahrenstechnische Vorgänge in einem Prozess bedienen, beobachten und zentral steuern. Dabei bringt das Prozessleitsystem bereits zahlreiche Applikationen mit. Die Einbindung von Modulen für Zähler, Regler, Motoren, Ventile und Systeme zur Überwachung von analogen und digitalen Werten ist problemlos möglich. Nach der Inbetriebnahme gilt es meist, die Anlage rund um die Uhr am Laufen zu halten. Das Leitsystem ist hierbei ein kritischer Faktor. Fällt es aus, steht die Produktion und das kostet Geld. Gerade in Zeiten IT-getriebener Transformation in der Industrie unterstützt passgenaues Datenmanagement beim reibungslosen Betrieb einer Anlage.

Änderungen nachvollziehen

Änderungen am Leitsystem gehören in automatisierten Anlagen zum Alltag und einzelne Prozesse werden häufig im Schichtwechsel von mehreren Mitarbeitern optimiert. Die Dokumentation ist das wichtigste Werkzeug, um Kollegen über die Gründe für Änderungen zu informieren. Hinzu kommt, dass die Anlagen in der Regel dort im Einsatz sind, wo Audits und Zertifizierungen eine qualifizierte Dokumentation erfordern. Die Nachvollziehbarkeit von Änderungen zwischen zwei Softwareprojekten ist nicht nur beim Schichtwechsel, sondern auch bei der Fehlersuche oder beim Optimieren einer Anlage eine große Hilfe. Jede Änderung an der Anlage verursacht Arbeits- sowie Zeitaufwand und birgt ein gewisses Fehlerrisiko. Sobald die Änderung in einem Projekt gespeichert wird, geht der alte Stand verloren, falls im Vorfeld keine Sicherungskopie erstellt wurde. Das ist indessen dringend anzuraten, da sich andernfalls bei Fehlprogrammierungen der alte Zustand nicht mehr zurückspielen lässt. Jede Datensicherung markiert eine Version, mit der das Siemens-Leitsystem zu diesem Zeitpunkt die Anlage betreibt.

Sicherheitskopien mit Daten anreichern

Zur Interpretation jedes gespeicherten Versionsstandes sollten im Datenmanagementsystem eine Reihe von Informationen hinterlegt sein:

• Wer hat die Version erzeugt beziehungsweise ist für die Version verantwortlich?
• Wer hat die Version freigegeben?
• An welchem Baustein und Modul der Anlage wurden Änderungen vorgenommen?
• Wann wurde die Version erzeugt und ist es die aktuelle Version?
• Aus welchem Grund wurden Änderungen innerhalb der Version vorgenommen: Geht es um einen Wartungsturnus, soll ein Fehler ausgebessert werden oder dient sie der Produktionsoptimierung?
• Läuft die Version, die betrachtet wird, gerade in der Anlage?

Da Projekte für Prozessleitsysteme von der Datenmenge zu den großen Vorhaben zählen, können Lade- und Speichervorgänge auch einmal länger dauern. Ohne die richtige Strategie im Umgang mit diesen Daten laufen Anlagenbetreiber Gefahr, sich auf der Suche nach dem richtigen Softwarestand Ineffizienzen einzufangen.

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Hürden senken beim Disaster Recovery

Als Datensicherung oder Backup bezeichnet man die Sicherungskopie von Daten und Informationen, die für den Fall von Datenverlust als Grundlage zur Wiederherstellung der zuletzt gültigen Originaldaten dient. Das Backup eines Prozessleitsystemes hilft dabei, einen Fertigungsprozess möglichst verlustfrei wieder in Betrieb zu nehmen, nachdem etwa eine prozessbeteiligte Hardware ausgewechselt wurde oder die zuletzt gültige Softwareversion aufgespielt werden soll. Da Anlagenausfälle meist nicht vorhersehbar sind, muss die Datensicherung einerseits jederzeit verfügbar sein. Andererseits sollte die Version des Backups stets aktuell sein, um die neuen Anpassungen und Optimierungen im Fall einer Systemwiederherstellung zu enthalten. Nach jeder Änderung muss sie also neu gespeichert werden. Gerade im Hinblick auf die Größe und Vielfalt der anfallenden Datenvolumina hilft die passende Strategie und Technologie bei der systematischen Dokumentation und Ablage der Informationen.

Datensicherheit im gekapselten System

Der Erfolg einer kontinuierlichen Produktion steht und fällt mit der Einhaltung von Prozessparametern. Fallen Anlagen aufgrund von Fehlern aus, leidet die Wirtschaftlichkeit des Unternehmens. Aber auch Cyberangriffe verursachen Probleme. Spätestens der Stuxnet-Vorfall aus dem Jahr 2010 hat gezeigt, dass sich auch Prozessleitsysteme von außen manipulieren lassen. Um dem vorzubeugen, werden diese Systeme in der Regel abseits der öffentlichen Netzwerke in einem eigenen Produktionsnetz aufgesetzt. Der Datenaustausch zwischen den öffentlichen Netzen und diesen Insellösungen erfordert ein systematisches und abgesichertes Vorgehen, denn jede Datenübertragung birgt das Risiko einer Manipulation. Um dies zu reduzieren, lassen sich Datensicherungen und Versionsstände im Netzwerk des Prozessleitsystemes ablegen. Das erschwert allerdings die Analyse der Systemdaten von außerhalb, da diesen externen Netzwerkteilnehmern Zugriff auf die Daten eingerichtet werden muss.

Die Arbeit am Prozessleitsystem geht auch nach der Inbetriebnahme weiter. Der Umgang mit den anfallenden Daten lässt sich mit Versiondog von Auvesy steuern. Bild links: Fotolia, Industrieblick. Bilder rechts (2): Auvesy GmbH & Co. KG.

Add-on für das Prozessleitsystem

Um das Prozessleitsystem bei oben genannten Aspekten zu unterstützten, hat Auvesy, kurz für AUtomated VErsioning SYstems, für sein Datenmanagementsystem Versiondog ein spezielles PCS 7-Add-on entwickelt. Das Add-on des Siemens Solution Partners lässt sich nahtlos in die Simatic PCS 7-Architektur integrieren und bietet weitreichende Funktionen für das Datenmanagement. Mit der Software können Anwender jedoch nicht nur Simatic PCS 7-Projekte sichern, versionieren und dokumentieren, sondern auch die Softwarestände von allen anderen Automatisierungsgeräten in der Produktion. Das Datenmanagementsystem ist in der Regel auf einer virtuellen Maschine im lokalen Netzwerk eines Unternehmens installiert und steht Nutzern entsprechend der ihnen zugeteilten Rechte zur Verfügung. Wird die Lösung mit allen Funktionalitäten im Produktionsnetz einer Siemensanlage installiert, erfüllt sie folgende Anforderungen:

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• Sie sichert und verwaltet die Softwarestände im Lebenszyklus einer Anlage.
• Sie stellt durch automatisches Speichern der Automatisierungssysteme und den Vergleich der freigegebenen, abgelegten Version sicher, dass nur mit der validierten Version produziert wird. Durch zyklische Prüfungen lassen sich zudem Cyber-Angriffe erkennen.
• Das Programm erstellt ein Abbild der gesamten Projektierung des Leitsystemes von der Inbetriebnahme bis zum Betrieb der Anlage inklusive der Änderungshistorie.
• Die Bausteine SFC und CFC eines Simatic PCS 7-Projektes lassen sich ohne zusätzliche Treiber als Text oder grafisch mit der Smartcompare-Technologie vergleichen. Unterschiede werden farblich hervorgehoben und lassen sich ohne langwieriges Suchen anwählen.
• Die Dokumentation der Änderungen am Projekt bildet die Basis für spätere Audits, Validierungen und Zertifizierungen.
• Die Anwendung hilft nach dem Auftreten von Fehlern beim ‚Disaster Recovery‘, indem sie ständig die geprüften Softwarestände bereithält, die zur Wiederherstellung benötigt werden.

Dr. Tim Weckerle: „Zuverlässig und hochintegriert“

Bild: Auvesy

Dr. Tim Weckerle ist Director Of Software Production beim Software-Hersteller Auvesy. Im Interview spricht er über den Beitrag, den die Lösung Versiondog für den sicheren Betrieb von Prozessleitsystemen leisten kann.

Herr Dr. Weckerle, welchen Nutzen hat Ihre Lösung für Anwender des Siemens Leitsystemes Simatic PCS 7?

Dr. Tim Weckerle: Versiondog versioniert und verwaltet Daten aus der automatisierten Produktion. Als Solution Partner von Siemens entwickeln wir ergänzende Lösungen für das Datenmanagement von Siemens-Produkten. Das Besondere an unserer Lösung für PCS 7 ist ihre technische Umsetzung sowie ihre Versionskontrolle.

Was waren die Schwerpunkte bei der Entwicklung des Systemes?

Dr. Weckerle: Unsere Lösung ist darauf ausgelegt, unter den schwierigen Betriebsbedingungen eines Prozessleitsystems zuverlässig zu laufen und gleichzeitig hochintegriert zu sein. Siemens selbst hatte für seine PCS 7-Anlagen keine umfangreiche Lösung zum Versionieren sowie Dokumentieren von Softwareständen und waren sehr an der Lösung interessiert. Das zeigt sich auch daran, dass unsere Anwendung nun als offizielles und freigegebenes Add-On in der Industrial Mall von Siemens erhältlich ist.

Wie funktioniert das System?

Dr. Weckerle: In erster Linie läuft unsere Software Versiondog im Netzwerk der PCS 7-Anlage und kann etwa als Client/Server-Applikation eingesetzt werden oder auf einer Engineering Station als ‘Client-Only’-System ihren Dienst verrichten. Prozessleittechniker erlangen mit der Anwendung Zugriff auf die Softwareversionen ihrer Automatisierungssysteme und können im Team an Änderungen und Optimierungen arbeiten. Eine unserer Besonderheiten sind unsere grafischen Detailvergleiche für CFC-, SFC- und Kontaktpläne. Das System zeigt sehr schnell und ohne Editor die Unterschiede zwischen zwei Projektdateien grafisch auf.

IT-Sicherheit wird in der jüngsten Zeit öffentlich intensiv diskutiert. Leistet ihr System einen Beitrag für die Absicherung der Leitebene?

Dr. Weckerle: Sie dokumentiert alle Änderungen an Simatic PCS 7-Projekten und unterstützt zudem die Teamarbeit, insbesondere bei Audits im regulierten Umfeld nach GMP und FDA. Finden wir undokumentierte Änderungen, informieren wir zeitnah die Prozessleittechniker und liefern mit der Versionshistorie die Grundlage für das Disaster Recovery. Dazu muss eine sichere und freigegebene Version der Automatisierungssoftware aufgespielt werden. Es gilt: Wer seine Daten im Griff hat, kann sicher produzieren.