Profibus-Nutzerorganisation (PNO) - Endress+Hauser Process Solutions Profibus PA optimiert Lebenszyklus der Feldgeräte

Autor / Redakteur: Dr. Jochen Müller, Endress+Hauser Process Solutions / Ines Stotz

Profibus PA ermöglicht im Vergleich zur 4-20mA-Technologie deutlich leistungsfähigere Lösungen für die zuverlässige Erfüllung von Aufgaben der Prozessleittechnik. Neben innovativen funktionalen Erweiterungen standardisiert das neue PA-Profil 3.02 jetzt auch eine neue Qualität zur Vereinfachung der Geräteintegration und die Standards für ein proaktives Lebenszyklusmanagement von Feldgeräten.

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Ziel ist es für Profibus eine Handhabung zu gewährleisten, die den gewohnten Komfort im Umgang mit der 4-20 mA-Technologie bietet – bei gleichzeitiger Bereitstellung der vielen zusätzlichen Nutzenaspekte der Feldbustechnologie. Hierbei ist die Umsetzung von Marktanforderungen zur Geräteintegration in standardisierter Form ein grundlegender Schlüssel zur Akzeptanz der Feldbustechnologie.

Profibus PA hat im Profil 3.02 hierfür die Standards geschaffen. Wesentliche neue Elemente des Profils standardisieren Funktionalitäten zur automatischen Übernahme der Aufgaben von älteren Gerätemodellen beim Gerätetausch, der Konsistenzcheck von Beschreibungsdateien (GSD, EDD und FDT/DTM) und Gerätevarianten, die verpflichtende Implementierung von Diagnose-Kategorien (NE107) sowie die drastische Reduzierung der Up/Downloadzeiten für Geräte. Dies wird insbesondere zu einer weiteren Vereinfachung des Gerätetauschs führen.

Marktanforderungen an die Geräteintegration

Ein grundlegender Anspruch an die Geräteintegration bei Profibus ist, dass sie die Funktionalität von Feldgeräten in leittechnischen Systemen optimal bereitstellt und keine Pflegeaufwendungen über den Lebenszyklus einer Anlage verursacht. Dieser Anspruch beruht auf einer geeigneten Versionspolitik von Geräten, Gerätedateien und Software-Plattformen, die eine Minimierung von Pflegeaufwendungen über den Lebenszyklus einer Produktionsanlage realisiert. Dies wird von Anwenderseite in der NAMUR Empfehlung NE105 beschrieben.

Zunehmend gewinnt die Qualitätssicherung und das Management industrieller Leittechnik über den Lebenszyklus der Produktionsanlage an Bedeutung (NAMUR Empfehlung NE121). Insbesondere bedeutet dies hier, dass bei einem Ersatz von Feldgeräten durch technisch weiterentwickelte Varianten (z.B. nach zehn Jahren) geeignete Standards zur Sicherstellung der bestehenden Geräteintegration verfügbar sind. Die heutige Planung des Gerätetauschs in zehn bis 20 Jahren ist daher der Ausdruck einer proaktiven Gestaltung und zukünftiger Sicherstellung der Geräteintegration über den Lebenszyklus einer Produktionsanlage.

PA-Profil 3.02: Vereinfachung der Geräteintegration

Die Vereinfachung der Geräteintegration im Profil 3.02 besteht aus einem Paket an Maßnahmen: herstellerübergreifende Regeln zur Überprüfung der Kompatibilität bei der Zertifizierung von Profibus-Geräten, verpflichtende Abbildung von Diagnoseinformationen auf Diagnosekategorien, der automatischen Anpassung des Geräts an Vorgängermodelle oder –varianten, der einheitlichen Kennzeichnung der Software-Version und der Beschreibungsdatei am Gerätegehäuse und der optimierten Übertragung von Parameterdaten.

Zu Entwicklungszeiten eines Profibus PA-Gerätetyps leiten herstellerübergreifende Richtlinien die Entwicklung der Gerätesoftware, welche Änderungen der Gerätesoftware und deren Auswirkung auf die Kompatibilität zu Vorgängermodellen beschreiben. Diese Richtlinien bilden eine Grundlage für die Zertifizierung von Geräten. Die konsequente Zertifizierung von Profibus PA-Geräten besteht zum einen aus der „Profibus-Zertifizierung“, die die Etablierung des zyklischen Verkehrs zwischen Gerät und einer Steuerung/Leitsystem sowie die Erfüllung der Profilfunktionalität eines Geräts sicherstellt. Des Weiteren werden zunehmend Gerätebeschreibungen (EDD, DTM) zertifiziert, so dass neben den Integrationstests von Herstellern auch unabhängige Qualitätssiegel für Gerätefunktionalität verfügbar sind. Im Betrieb sichern verschiedene Maßnahmen den einfachen Umgang von Beschreibungsdateien und Gerätevarianten. Zum einen sind klare Vorschriften zur Kennzeichnung der Software-Variante und kompatibler Beschreibungsdatei verfügbar, die einen automatischen Konsistenzcheck ermöglichen und somit Fehlbedienungen verhindern.

Beim Gerätetausch ist mit Profil 3.02 eine automatische Übernahme der Funktionen von Vorgängermodellen standardisiert. Der Standardmechanismus besteht einerseits in der automatischen Identifikation der erwarteten Vorgängerversion und andererseits die automatische Umschaltung auf dessen Funktionalitäten. Bei einem solchem Gerätetausch stellt sich das Ersatzgerät auf die gewünschte Variante um. Bei einem späteren geplanten Stillstand können bei Bedarf durch ein Update der Beschreibungsdatei die neuen Funktionalitäten des Ersatzgerätes integriert werden.

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Hiermit bereitet das PA-Profil 3.02 eine neue Qualität zur Vereinfachung der Geräteintegration. Die herstellerübergreifende Implementierung eines proaktiven Umgangs mit weiterentwickelten Gerätevarianten zeichnet Profibus PA als einzige Kommunikationstechnologie aus, die diese wichtige Anforderung des Marktes standardisiert.

Abbildung spezifischer Diagnoseinformation auf herstellerunabhängige Kategorien (NE107) (Archiv: Vogel Business Media)

Eine Vereinfachung der Geräteintegration ergibt sich auch durch die verpflichtende Abbildung der Diagnoseinformationen eines PA-Feldgeräts auf die herstellerübergreifenden Kategorien der NE107. Dies ist eigentlich schon ein „alter Hut“ für PA (2005), wird jedoch durch die verpflichtende Implementierung in 3.02 die Marktdurchdringung in Produkten noch beschleunigen. Hierbei erfolgt die Abbildung der herstellerspezifischen Diagnoseinformationen durch den Hersteller bereits im Feldgerät, so dass lediglich die standardisierten Informationen in das übergeordnete System (z.B. PLS, Instandhaltungssystem) integriert werden müssen. Bei einem Gerätetausch ergeben sich somit keine Aufwendungen durch Änderungen der integrierten Diagnoseinformationen.

Übertragungszeit der Parameter optimiert

Ein weiteres Herausstellungsmerkmal von Profibus PA gegenüber gängigen Feldbussen der Prozessautomatisierung ist die Optimierung der Übertragungszeit für den Up/Download von Parametern: Je nach Phase im Lebenszyklus eines Feldgerätes müssen verschiedene Mengen von Daten übertragen werden. So muss bei der Inbetriebnahme der größte Teil der Parameter angepasst werden, ein Teil bei evtl. Wartungsmaßnahmen und wiederum ein Großteil bei einem Gerätetausch. Je nach Funktionalität der Geräte sind 300 Parameter keine Seltenheit, so dass die Übertragungszeit der Parameter an Bedeutung wächst.

Das neue PA-Profil 3.02 optimiert die Übertragung durch die Gruppierung von Parametern und einen vereinfachten und effizienten Zugriff. Hierdurch lassen sich die Übertragungszeiten um ein Vielfaches (je nach Datenmenge fünf bis zehnfach) verringern. Der standardisierte Übertragungsmechanismus hat auch den Vorteil eines verbesserten Konsistenzchecks bzgl. Abhängigkeiten von Parametern untereinander (z.B. Maßeinheit, Grenzwerte von Parametern).

Zertifizierte Geräte – übersichtlich dargestellt

Die übersichtliche Darstellung von zertifizierten Geräten und der vereinfachte Zugang zu deren Beschreibungsdateien ist ein weiteres Mittel zur Vereinfachung der Geräteintegration. Hier bietet die Profibus Nutzerorganisation (PNO) auf ihrer Webseite eine übersichtliche Darstellung von Geräten, die den strengen Qualitätsrichtlinien der Zertifizierungslabore genügen.

Prinzip des Device Driver Viewers: Durch Browsen oder direkte Eingabe der Seriennummer kann die optimale Gerätebeschreibung ermittelt werden (Archiv: Vogel Business Media)

Auch von Herstellerseite sind einfache Zugangsmöglichkeiten zu Gerätebeschreibungsdateien verfügbar. So ist z.B. der „Device Driver Viewer“ von Endress+Hauser eine Web-basierte Applikation, die auf Basis der Seriennummer eines individuellen Feldgerätes das für ein bestimmtes Leitsystem optimale Integrationsobjekt (Dokumente, Treiber etc.) bereitstellt.

Basis hierfür ist die Endress+Hauser Datenbank w@m (web enabled asset management), in der für alle produzierten Geräte u.a. alle integrationsrelevanten Objekte eines Feldgerätes (Eigenschaften, Dokumente, Treiber etc.) abgelegt und über des Lebenszyklus des Gerätes aktuell gehalten werden.

Im Vorfeld der Spezifikationsarbeiten zu PA 3.02 wurden intensive Gespräche mit Anwendern in der Prozessautomatisierung geführt, wesentliche Neuerungen begleitend diskutiert und zusätzliche Anforderungen aufgenommen. Profibus PA setzt mit Profil 3.02 neue Maßstäbe für die Umsetzung von Anwenderanforderungen zur Geräteintegration. Relevant für die industrielle Praxis ist insbesondere die Verfügbarkeit von Produkten. Hier erfolgt eine Umsetzung des Profils sehr schnell: erste Produkte auf Basis von Profil 3.02 werden bereits 2009 im Markt erwartet.

Der Zugang zu Gerätebeschreibungsdateien ist ein weiterer Schlüssel zu einer vereinfachten Geräteintegration. Auch hier belegen die Maßnahmen der PI und der Gerätehersteller die konsequente Umsetzung von Anwenderanforderungen an die Geräteintegration für die Feldbustechnologie.

Halle 10.2, Stand K44-N45

Dr. Jochen Müller, Endress+Hauser Process Solutions AG

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