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Industrielle Kommunikation

Meilenstein der Automation: Weitsichtige Vernetzung mit PI-Technologien

| Autor / Redakteur: Sabine Mühlenkamp* / Matthias Back

Seitdem steht das Innovationskarussell bei Profinet nicht still. Dank Fast Forwarding, Dynamic Frame Packing und Fragmentation wurden Zykluszeiten von bis zu 31,25 µs zusammen mit einer hochgenauen Taktsynchronität möglich. Eine solche Zykluszeit benötigen hochdynamische Messtechnikanwendungen, z.B. zur Aufzeichnung von Drehmomentverläufen in Prüfständen. Und auch schon, bevor Industrie 4.0 in aller Munde war, stand das Lifecycle-Management von Anlagen und Maschinen weit oben in der Prioritätenliste der Betreiber. Daher wurden bei Profinet mehrere Mechanismen für die Diagnose integriert, um eine standardisierte vorbeugende Wartung (Preventive Maintenance) zu unterstützen.

Entscheidend ist zudem ein freier Zugriff auf die Diagnosedaten bei kaskadierten Automatisierungssystemen. In größeren Anlagen wie Fertigungszellen im Bodyshop einer Automobilfertigung steuern lokale Steuerungen (z.B. Roboter) unterlagerte I/O-Geräte. Auftretende Fehler müssen von der lokalen Steuerung erfasst und im Ablauf dieser Einheit berücksichtigt werden. Der Betreiber dieser Anlage will aber zusätzlich an einer zentralen Stelle alle Fehler auch von den unterschiedlichen, unterlagerten I/O-Geräten schnell und einfach erkennen. Auch hierfür stellt Profinet die entsprechende Funktionalität bereit.

Lese-Tipp der Redaktion Die Digitalisierungswelle hat uns in (fast) allen Lebensbereichen erreicht und verändert unsere Sichtweisen und Handlungsfelder. Damit in Zeiten dieser großen Dynamik und heftigen Wandels keine Unsicherheiten aufkommen, ist Kommunikation gefragter denn je. Vor diesen Hintergrund ordnet die Publikation „Vernetzte Welten“ anhand von Beispielen Entwicklungen und Innovationen in den unterschiedlichsten Branchen und Technologien ein. Hochkarätige Fachautoren und Fachjournalisten zeigen, welche Veränderungen auf uns zukommen und wie wir sie meistern können.

Feldbussysteme unterstützen IO-Link

Mit der IO-Link Spezifikation wurde der „letzte Meter“ – sprich die Strecke zwischen der I/O-Baugruppe und Sensor bzw. Aktuator – für die Kommunikation geöffnet, wodurch z.B. Parameter- und Diagnosedaten aus intelligenten Sensoren abgegriffen werden können. Mittlerweile unterstützen mehr als zehn Feldbussysteme IO-Link und ein Großteil der Sensor- und Aktuatorhersteller hat in seinen Komponenten IO-Link bereits integriert. Die heute umgesetzten Applikationen zeigen, dass IO-Link quer durch alle Branchen große Einsparpotentiale heben kann. Wie richtungsweisend diese Entwicklung war, zeigen die heutigen Diskussionen rund um Industrie 4.0. Sensordaten gelten als der wichtigste Rohstoff für die vielfach genannten neuen Geschäftsprozesse.

Daher arbeiten die Arbeitsgruppen innerhalb der IO-Link Community kontinuierlich weiter. Die kürzlich aktualisierte Guideline „IO-Link on Profinet“ adressiert die nahtlose Integration von IO-Link Systemen in Profinet ohne hinderliche Systembrüche. Zudem wurde im April 2017 die Spezifikation „IO-Link Safety System Extensions“ freigegeben, der eine erfolgreiche Konzeptprüfung des TÜV vorausgegangen war. Mit der Bereitstellung von IO-Link Safety werden Lösungen bis zu SIL 3 ermöglicht. Zudem erarbeitete die IO-Link Community vor kurzem das Spezifikations-Dokument für die IO-Link Wireless-Technologie.

Lange Zeit beherrschte das Thema Geräteintegration die Diskussionen in der Prozessautomatisierung. Mit der Freigabe der FDI (Field Device Integration) Spezifikation vor vier Jahren und der Übergabe an die IEC war endlich der Weg für die einfachere Integration von Feldgeräten frei. Auch Profinet wurde so ertüchtigt, dass es in Anwendungen der Prozessindustrie zum Einsatz kommen kann. Bisher abgearbeitete Punkte betreffen den Austausch zyklischer und azyklischer Daten, die Integration von Feldbussystemen über Proxies, Zeitsynchronisation und Zeitstempelung, Diagnose und Redundanz sowie die Anlagen-Konfigurierung während des Betriebs.

Nächstes Ziel ist es, das PA-Profil für Feldgräte mit Profinet-Schnittstelle für (zunächst) nicht-explosionsgeschützte Bereiche zugänglich zu machen. Derzeit entsteht im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts, an dem Profibus & Profinet International (PI) federführend teilnimmt, unter der Bezeichnung APL (Advanced Physical Layer) ein entsprechender Physical Layer für die Ethernet-basierte Kommunikation für den Einsatz im Feld prozesstechnischer Anlagen.

PI-Technologien als Backbone für Industrie 4.0

In den vergangenen zwei Jahren hat sich die Welt der Kommunikation fulminant geändert, weniger in der Praxis – dort setzt man nach wie vor auf robuste, zuverlässige und nachhaltige PI-Technologien. Aber es werden an PI immer häufiger Themen aus der IoT und Industrie 4.0 heran getragen, die von der Informationstechnologie oder der Basis-Ethernet-Technologie getrieben werden. PI sieht es als ureigene Aufgabe an, neue Funktionen und Themen so in die bewährten PI-Technologien zu integrieren, dass sie nahtlos mit den vorhandenen und bewährten Systemen zusammen arbeiten. Dies stellt eine große Herausforderung dar. Die Working Group „I4.0@PI“ ist daher international (Mitglieder aus China, Japan, USA und Europa) aufgestellt, besetzt unterschiedlichste Branchen und steht in Kontakt mit zahlreichen Anwenderverbänden, u.a. AIDA und Namur. Selbstverständlich sind System-, Geräte- und Basistechnologiehersteller vertreten. Der Arbeitskreis hat seine Schwerpunkte auf die Anwendbarkeit (also Use Cases), Technologie und Standardisierung gelegt und konzentriert sich auf die Themenschwerpunkte IPv6, OPC UA, Security, Semantik und TSN.

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