Digitales Plant Asset Management Konnektivität steigert Effizienz und Verfügbarkeit digitaler Feldgeräte

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Softing Industrial Automation GmbH

VEGA Grieshaber KG

Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG

Schneider Electric GmbH

Digitales Plant Asset Management ist eines der aktuell am häufigsten diskutierten Themen im prozesstechnischen Anlagenbau. Intelligente Feldgeräte sind heute oft schon der Standard, aber die Betreiber nutzen deren Potential bei weitem noch nicht aus. So stellt man die notwendige Konnektivität her.

Rohstoffmangel und hohe Energiekosten führen zu einem immer größeren Druck auf die Anwender, ihre Anlagen und Prozesse zu optimieren. Die Digitalisierung in den prozesstechnischen Anlagen bietet hier zahlreiche Möglichkeiten. Für die Betreiber steht vor allem eine hohe Produktivität bei niedrigen Kosten im Vordergrund. Dazu sind Effizienz und Verfügbarkeit die entscheidenden Faktoren.

Störungen der Produktion und ungeplante Anlagenstillstände sollen auf jeden Fall vermieden werden. Deswegen geht es nicht nur darum, bei Störungen schnell zu reagieren, sondern auch darum, potenzielle Störungen frühzeitig zu erkennen und präventive Maßnahmen zu ergreifen, um kostspielige Ausfallzeiten zu vermeiden.

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Den Anlagenzustand im Blick

Zentrales Werkzeug hierzu ist das Plant Asset Management, das dem Anlagenbetreiber umfassende Informationen über den Zustand der Anlage zur Verfügung stellen soll. Neben den Prozessdaten, mit denen die Steuerung arbeitet, sind das Diagnosedaten der einzelnen Komponenten sowie Asset-Daten, die Informationen über die installierten Komponenten und Aggregate enthalten.

Um aus all diesen Daten wertvolle Informationen zu gewinnen, müssen sie in übergeordneten Systemen, wie dem Plant Asset Management System verfügbar sein. Doch wie gelingt der transparente Zugriff auf alle Daten? Das ist die entscheidende Frage, die viele Anlagenbetreiber umtreibt.

Heterogene Strukturen sind die Regel

Eine der Herausforderungen besteht darin, dass in der Prozessindustrie oft eine sehr große Anzahl Feldgeräte im Einsatz ist. Erschwerend kommt hinzu, dass die Schnittstellen sehr heterogen sind. Häufig ist noch eine klassische Anbindung über 4…20 mA vorhanden. Eine digitale Anbindung geschieht dann oft über Remote-IO-Module mit Hart-Protokoll. Dazu kommen noch andere Protokolle, etwa Profibus PA oder Foundation Fieldbus, die in der Anlage gemischt vorkommen können.

Deswegen können Anwender in vielen Fällen bisher nur einen Teil der Feldgeräte an das Plant Asset Management anbinden. Diese Strukturen machen schon die Parametrierung der Feldgeräte kompliziert. Und auch während des Betriebs ist es nicht ohne weiteres möglich, die Daten im Plant Asset Management zu verwenden. Dies bedeutet dann auch, dass Wartungsaufgaben nicht bedarfsgerecht geplant werden können. Das Risiko eine ungeplanten Anlagenstillstands ist dadurch hoch.

Einfacher und schneller Zugriff auf Hart-Feldgeräte

Mit den Produkten der „smartLink“-Serie schafft Softing Industrial Automation hier Abhilfe. Mit „smartLink SW-HT“ steht ein softwarebasierter Hart-Multiplexer zu Verfügung, der mit einem integrierten Hart-IP-Server eine transparente Kommunikation über das offene Hart-IP-Protokoll ermöglicht. Über den Hart-IP-Server erhalten übergeordnete Hart-IP-fähige Anwendungen einen einfachen und sicheren Zugriff auf die Hart-Feldgeräte. Typische Beispiele sind Emerson AMS Device Manager, ABB Field Information Manager oder Endress+Hauser Netilion.

Als Docker Container kann Smartlink SW-HT auf Standard-Hardware eingesetzt und über handelsübliche Lösungen für Containermanagement verwaltet werden. Eine entsprechende Systemumgebung vorausgesetzt, eröffnet das Produkt damit Möglichkeiten für einen hocheffizienten und skalierbaren Betrieb. Alternativ kann der Software-Multiplexer auch als virtuelle Maschine bereitgestellt werden.

Der Software-Multiplexer nutzt die vorhandene Hardware Für den Zugriff auf die Daten der Hart-Feldgeräte wird die vorhandene Software genutzt und im Anlagennetzwerk zur Verfügung gestellt. Die Vorteile einer solchen schlanken Lösung liegen auf der Hand: Es entstehen keine zusätzlichen Hardware-Kosten, und auch der Aufwand für Installation und Wartung der Hardware kann entfallen. Weiterhin gibt es auch eine webbasierte Konfigurationsoberfläche. Damit ist die Inbetriebnahme sehr einfach möglich.

Um die angeschlossenen Feldgeräte zu parametrieren, werden die entsprechenden Hart-Befehle an den Hart-IP-Server gesendet. Dieser leitet sie dann direkt an die entsprechenden Feldgeräte weiter. Dabei gibt es keinerlei Einschränkungen bei den unterstützten Hart-Befehlen. Smartlink unterstützt viele Remote-IO-Module namhafter Hersteller, wie Allen-Bradley, Siemens, Schneider Electric oder R. Stahl. Die Lizenzkosten sind abhängig von der Anzahl der zu verbindenden Hart-Feldgeräte.

Gateway-Lösung für Hart und Profibus

Neben dem Softwareprodukt Smartlink SW-HT steht mit Smartlink HW-DP ein Hardwareprodukt zur Verfügung, das den Zugriff auf Feldgeräte ermöglicht. Das Gateway kann als Profibus-DP-Master arbeiten und bildet dann einen Zugangspunkt zu einem Profibus-DP-Segment.

Damit lassen sich bereits existierende Profibus-Segmente in einer digitalisierten Umgebung weiterbetreiben und in Industrie 4.0 Lösungen einbinden. Auch hier ist eine zentrale Parametrierung der Feldgeräte von der Leitwarte aus möglich. Der Anwender wird damit unabhängig von den jeweiligen Projektierungswerkzeugen. Plant Asset Management-Anwendungen erhalten Zugang zur Feldgerätekonfiguration auf Basis von FDT/DTM- und EDDL-Standards.

Smartlink HW-DP kann für den Einsatz als Hart-IP-Server, OPC-UA-Server oder MQTT-Publisher konfiguriert werden. Damit ermöglicht er einen zweiten, parallelen Kommunikationskanal, wie er in der Namur Open Architecture (NOA) spezifiziert ist. Dieser liefert die Daten an übergeordnete Industrie-4.0-Anwendungen, ohne dass dazu in die Steuerungsarchitektur eingegriffen werden müsste.

Softing hat mit Smartlink bereits zahlreiche Projekte erfolgreich umsetzen können. In Anwendungen in der Petrochemie wurden beispielsweise mehrere hundert Hart-Feldgeräte an ein Plant Asset Management angebunden. Die Installation von Smartlink SW-HT erfolgte dabei über VMware auf einem auch durch das Plant Asset Management-System genutzten IPC.

In einem Projekt in der Prozessindustrie wurden über 60 Smartlink HW-DP-Gateways eingesetzt, um dem Emerson AMS Device Manager Zugriff auf Hart-Feldgeräte zu ermöglichen, die über Remote-IO-Module von R. Stahl angebunden sind. Auch in der fertigenden Industrie gibt es zahlreiche Beispiele dafür, wie Anwender über die Lösungen der Smartlink-Produktfamilie den Zugriff für Plant Asset Management-Systeme auf Hart- und Profibus-Geräte ermöglichen.

Smartlink-Lösungen von Softing eröffnen den Zugang zu allen Informationen, die auf den installierten, intelligenten Feldgeräten zur Verfügung stehen. Dem Anwender wird dadurch eine datengetriebene Herangehensweise eröffnet, um fundierte Entscheidungen treffen zu können, die den Anlagenbetrieb optimieren und auf diese Weise sowohl die Effizienz als auch die Verfügbarkeit erhöhen.

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