Feldgeräteintegration Profibus PA-Profil 3.02 erleichtert die nachhaltige Integration von Feldgeräten

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Sabine Mühlenkamp / Dr. Jörg Kempf

Ohne intelligente Feldgeräte werden sich die Aufgaben der Zukunft nicht lösen lassen. Ungeklärt ist jedoch noch die Frage, wie sich die Innovationsgeschwindigkeiten von Software und lange Lebenszeiten von Anlagen unter einen Hut bekommen lassen. Das Profibus PA-Profil 3.02 bietet einen neuen Ansatz, wie die nachhaltige Feldgeräteintegration funktionieren kann.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Eine wesentliche Barriere beim Einsatz von Feldbussen mit intelligenten Feldgeräten liegt in der Interoperabilität der Geräteintegration von unterschiedlichen Herstellern. Fest steht jedoch auch, dass intelligente Feldgeräte mehr denn je notwendig sind, wie Dr. Thomas Tauchnitz von Sanofi-Aventis im Rahmen einer Podiumsdiskussion der Profibus-Nutzerorganisation (PNO) Mitte März bekräftigte: „Wenn wir mit immer weniger Mitarbeitern immer komplexere Anlagen immer besser betreiben und Produkte mit immer kleineren Qualitätsschwankungen herstellen wollen, dann können wir das nicht mehr mit analogen Geräten. Wir brauchen die Diagnosemöglichkeiten eines intelligenten Feldgerätes.“

Die Schwierigkeit liegt in der Unvereinbarkeit einer Prozesswelt mit Anlagen, die 20 Jahre und länger laufen, und der IT-Welt, die monatlich ein Update verlangt. „Während der zwanzigjährigen Lebensdauer einer Anlage muss ich als Betreiber viermal das Leitsystem tauschen, dazu gehört jedes Jahr ein Servicepack und pro Monat ein neues Patch. Das heißt, im Laufe des Lebens dieser Anlage habe ich 240 Änderungen allein am Leitsystem“, formuliert Tauchnitz drastisch die zu bewerkstelligende Situation. Und die ist äußerst prekär, denn die Zahl der Kombinationen aus möglichen Feldgeräten und Treibern, Leitsystemen und Asset Management-Systemen ist so hoch, dass sich die Kompatibilität der Geräte vor der Inbetriebnahme einer Anlage gar nicht mehr testen lässt. Und damit lautet das Fazit von Tauchnitz: „Aus Sicht der Anwender ist Lifecylemanagement nicht nur ein, sondern das Problem der Kombination von intelligenten Feldgeräten und Automatisierungssystemen.“

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Die zentrale Frage ist, wie integriere ich die Geräte so, dass sie auch noch in zwanzig Jahren zuverlässig arbeiten? Ein Weg ist das Profibus PA Profil V3.02. Dieses Applikationsprofil für Profibus-PA-Geräte definiert für verschiedenste Gerätetypen herstellerunabhängige Geräteparameter und -funktionen. Ein grundlegender Anspruch an die Feldgeräteintegration ist, dass sie keine Pflegeaufwendungen verursacht. Dies erfordert eine geeignete Versionspolitik von Geräten, Gerätedateien und Software-Plattformen, die zu einer Minimierung von Pflegeaufwendungen der Geräteintegration über den Lebenszyklus einer Produktionsanlage führt.

„Der Standardisierung der automatischen Übernahme der Funktionen von Vorgängermodellen kommt hierbei eine Schüsselrolle zu. Diese Festlegungen vereinfachen die Geräteintegration beim Gerätetausch wesentlich“, so Dr. Peter Wenzel, Geschäftsführer der PNO. „Bei einem solchen Gerätetausch stellt sich das Ersatzgerät automatisch auf die gewünschte Variante ein, so dass im ersten Schritt keine Neukonfiguration bei stillgelegter Anlage erfolgen muss.“

Weiter gehören dazu einheitliche Kompatibilitätsregeln für die Software-Entwicklung von Geräten und die einheitliche Kennzeichnung der Softwareversion und der Version der Beschreibungsdatei am Gerätegehäuse. „Die herstellerübergreifenden Regeln zur Überprüfung der Kompatibilität von Beschreibungsdateien und Gerät durch ein leittechnisches System sowie die Optimierung der Übertragungszeiten beim Up/Download von Geräteparametern, z.B. beim Gerätetausch, sind weitere entscheidende Elemente“, zählt Dr. Jochen Müller, Marketing Manager Digital Communication Systems bei Endress + Hauser (E+H) Process Solutions auf.

Anwender begrüßen Entwicklung

Die ersten Reaktionen sind positiv, so Dr. Wenzel: „Das PA-Profil V3.02 kommt insbesondere bei den Endanwendern hervorragend an. Das hohe Maß an positiver Reaktion der Prozessindustrie liegt in der Umsetzung von einigen Anforderungen begründet, die die chemische Industrie über die Namur an die PNO gerichtet hat. „Die Funktionserweiterungen und Verbesserungen des neuen Profibus PA Profils V3.02 decken sich mit den zukünftigen Anwenderanforderungen nach einer einfacheren und nachhaltigeren Technologie“, befindet Michael Pelz, Leiter des Arbeitskreises 2.6 ‚Feldbus‘ bei der Namur und Electrical Engineer HPP bei Clariant Produkte, der die im PA Profil V3.02 spezifizierten Maßnahmen zur Vereinfachung des Life Cycle Managements für die Feldgeräteintegration genau so wie die verpflichtend gewordene Status- und Diagnoseinformationen nach der Namur-Empfehlung 107 „Selbstüberwachung und Diagnose von Feldgeräten“ begrüßt.

„Auch die Überprüfung von Kompatibilitätsregeln durch die Profibus-Zertifizierung und die Verkürzung der Lade- und Auslesezeiten von Geräteparametersätzen, ist als Schritt in die richtige Richtung zu werten“, so Pelz. Mit diesen Maßnahmen erhofft man sich u.a. geringere Betriebskosten und Engineeringaufwand beim Umgang mit der Feldbustechnologie. In Verbindung mit einer noch schnelleren Inbetriebnahme sowie schnellerem Gerätetausch sowie beschleunigten Diagnose- und Wartungsarbeiten sollen so die Lebenszykluskosten minimiert werden.

Angesichts des bisherigen Vorab-Lobs der Anwender sollte die Umsetzung des Profils im Markt rasch voran gehen – so wird Endress + Hauser mit Levelflex M das erste Produkt mit dem Profibus PA-Profil 3.02 auf den Markt bringen. „Im Zeitraum bis 2011 werden weiterhin Deltabar M, Cerabar M und Deltapilot M sowie Liquiline CM44 folgen. Andere Gerätetypen werden zusätzlich in dieser Zeit mit dem Profil 3.02 im Markt verfügbar sein“, erklärt Dr. Müller. „Zukünftig sollen alle neuen Profibus-Gerätetypen mit Funktionalität nach Profil 3.02 ausgerüstet werden.“

Zusätzlich wird Endress+Hauser einen einheitlichen und einfachen Webzugang zu den Beschreibungsdateien schaffen. In einer Datenbank können Anwender über das Internet ganz leicht die passenden Treiber für das jeweilige Feldgerät finden. „Der „Device Driver Viewer“ ist eine Web-basierte Applikation, die auf Basis der Seriennummer eines individuellen Feldgerätes das für ein bestimmtes Leitsystem optimale Integrationsobjekt (Dokumente, Treiber etc.) bereitstellt“, erklärt Dr. Müller. 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.

Damit die Qualität von Beginn an stimmt, hat die PNO bereits im vergangenen Jahr die entsprechenden Aktivitäten für die Etablierung der Zertifizierung der neuen Funktionen des PA-Profils V3.02 angestoßen. „Der Zertifizierungsdienst wird mit dem Erscheinen der ersten Produkte zur Verfügung stehen“, berichtet Dr. Wenzel. Die für diesen Bereich akkreditierten Prüflabore arbeiten derzeit an der Umsetzung der Testfälle in ihre Testsysteme.

Weitere Untersuchungen

„Bevor weitere Schritte angedacht werden, sollte die praktische Umsetzung des neuen Profibus PA Profil V3.02 nachgewiesen werden“, mahnt Pelz und schlägt vor, dass im ersten Schritt in einem herstellerneutralen Testaufbau die neuen Funktionserweiterungen und Verbesserungen tief greifender als in einer wirklichen Produktionsanlage untersucht werden. „Anhand solcher Untersuchungsergebnisse lassen sich dann, vielleicht wieder in einer guten Zusammenarbeit zwischen Herstellern und Anwendern, weitere Schritte definieren.“

Die PNO stellt ebenfalls weitere Tools bereit. So hat die PNO zur Verbreitung der auf EDDL basierenden Gerätebeschreibungen kürzlich ihren Mitgliedern zwei Tools bereit gestellt. Diese sind die EDD Import Library zur Unterstützung der Entwicklung von EDDs für Profibus PA-Geräte und eine Kern-Interpreter-Software für EDDs für den Einsatz in PC-basierenden Tools. Zu diesen Maßnahmen gehört aber auch die im Rahmen der ECT stattfindenden Aktivitäten zur Spezifikation von FDI – einer neuen Generation für Geräteschreibungen. Experten der PNO arbeiten bei diesem Thema führend mit.

Ausblick

„Von Herstellerseite müssen nun die neuen Funktionalitäten zügig in Geräte umgesetzt werden“, fordert Dr. Müller. „Weiterhin werden Standardisierungsaktivitäten in den Feldbusorganisationen folgen, die den generellen Fokus ‚Einfacher Umgang mit der Feldbustechnologie‘ haben. Auch dies wird wie bei der Entwicklung von 3.02 in enger Abstimmung mit den Anwendern der Profibus-Technologie erfolgen.“

Dabei sind die Bemühungen nicht auf Profibus PA beschränkt. „Auch in Bereichen wie z.B. Hart, Fieldbus Foundation, Profibus-DP, oder auch Profinet wird es in Zukunft immer wichtiger werden, die Komplexität zu minimieren“, so Pelz. Das neue Profibus PA Profil V3.02 ist ein Schritt in diese Richtung. Nur eine einfachere und nachhaltigere Technologie wird zukünftig die Akzeptanz steigern können und langfristig Anwendern wie auch Herstellern von Nutzen sein. Schließlich steht die nächste Herausforderung bereits vor der Tür – Wireless- oder Ethernet-Komponenten wollen ebenfalls ohne größeren Aufwand eingebunden werden.

Die Autorin ist freie Mitarbeiterin bei PROCESS.

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