Steuerungsebene

Die Automatisierungspyramide dient der Einordnung von Techniken und Systemen in der Leittechnik und stellt die verschiedene Ebenen in der industriellen Fertigung dar.

Beispiel einer Automatisierungspyramide

Jeder Ebene kommt eine eigene Aufgabe in der Produktion zu, wobei es je nach betrieblicher Situation fließende Grenzen gibt. Entsprechend der Aufgabe der Ebene haben sich spezifische Techniken der analogen als auch digitalen Datenübertragung und -verarbeitung entwickelt.

Geschichte

Der Begriff Automatisierungspyramide kam mit der zunehmenden Automatisierung von Produktions- und Fertigungsbetrieben in den achtziger Jahren auf und umfasste anfangs die unteren drei Ebenen: Ein-Ausgabeebene, Automatisierung und Mensch-Maschine-Schnittstelle.

Daneben entstand der heute kaum noch benutzte Begriff CIM-Pyramide, der die oberen drei Ebenen enthielt.

Durch das Zusammenwachsen der verschiedenen Systeme werden seit den neunziger Jahren alle Ebenen in der Automatisierungspyramide dargestellt.

Ebenen in Automatisierungspyramide

Die Pyramidendarstellung betont die Hierarchie der Ebenen.

Die zunehmende Verteilung der eingesetzten Systeme von oben nach unten wird visualisiert. Beispiel: ein ERP-System, mehr als ein Leitsystem, einige Steuerungen (SPS) und tausende Ein- und Ausgangssignale.

Ebene	Eingesetzte Systeme	Typische Aufgaben
Unternehmensebene	ERP	Produktionsgrobplanung, Bestellabwicklung
Betriebsleitebene	MES, MIS, LIMS	Produktionsfeinplanung, Produktionsdatenerfassung, KPI Ermittlung; Material-Management, Qualitätsmanagement
(Prozess)leitebene	Prozessleitsystem/HMI/SCADA	Bedienen und Beobachten, Rezeptsverwaltung und Ausführung, Messwertarchivierung
Steuerungsebene	SPS	Steuerung, Regelung
Feldebene	Prozesssignale, Ein-/Ausgabemodule, Feldbus	Schnittstelle zum technischen Produktionsprozess über Ein- und Ausgangssignale
Sensor-/Aktuatorebene	Parallelverdrahtung oder intelligente Systeme wie z.B.:AS-Interface,	Einfache und schnelle Datensammlung, meist binärer Signale

Varianten und Synonyme

Die oberen oder unteren Ebenen entfallen teilweise, falls diese im jeweiligen Kontext unwichtig sind.

Manchmal wird die Unternehmensebene und Betriebsleitebene als Managementebene zusammengefasst.

Die Leitebene hat in bestimmten Branchen spezielle Namen, Beispiele: Prozessleitebene, Verkehrsleitebene, Gebäudeleitebene.

Manche Autoren verstehen unter Leitebene die Zusammenfassung von Prozessleiteebene und MES.

Teilweise werden zusätzliche Ebenen aufgeführt; Beispiel: Zellenebene zwischen Steuerungsebene und Leitebene.

Die Steuerungsebene wird auch als Automationsebene, Automatisierungsebene oder Prozessebene bezeichnet.

Die Feldebene wird manchmal auch als Aktor-/Sensorebene oder Ein-/Ausgabeebene bezeichnet, der Fachmann unterscheidet jedoch zwischen Feldebene und E/A Ebene bzw. Aktor-/Sensorebene.

Normen

• IEC 62264 führt die Bezeichnungen Level 0 bis 4 ein und beschäftigt sich mit der Integration Ebenen 2,3 und 4.
• ISA-88.01 und ISA-95 und definieren ein physisches Modell.

Weblinks

• Messtechnik für Prozessanlagen I, Universität Cottbus (PDF-Datei; 1,8 MB)
• Vorlesung Gebäudesystemtechnik, FH Dortmund (PPT-Datei; 6,4 MB)
• Internet – eine Datenautobahn verändert die Automatisierungstechnik, Namur (PDF-Datei; 0,2 MB)
• Ebenen in der Feldbushierarchie, AS-International Ass.