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Wie Sie mit Profinet die Herausforderung Digitalisierung meistern

| Autor/ Redakteur: Sabine Mühlenkamp / Dr. Jörg Kempf

Eine innovative Instandhaltung, eine engere Kundenbeziehung oder neue Diagnosekonzepte basieren meist auf Ethernet-Lösungen. In der Prozessindustrie basiert die Automatisierung jedoch meist auf proprietären Lösungen. Diese beiden Ansätze gilt es nun, intelligent zu verbinden. Profinet bietet hier ein einfaches und bewährtes Konzept, das zugleich offen für zukünftige Lösungen bleibt.

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Profinet in der Prozessautomatisierung: Bereits heute ist eine flexible Plattform verfügbar.
Profinet in der Prozessautomatisierung: Bereits heute ist eine flexible Plattform verfügbar.
(Bild: Profibus Nutzerorganisation/PROCESS)

Ohne Digitalisierung geht es selbst in der Prozessindustrie nicht mehr. Allerdings gelten – obwohl sich die Anforderungen im Markt drastisch geändert haben – in der Prozessautomatisierung immer noch die gleichen Regeln. So ist neben der hohen Verfügbarkeit (24/7) vor allem die Langlebigkeit vieler Anlagen eine Herausforderung. Flexibilität möchte die Branche dennoch, dies gilt insbesondere für den Austausch einzelner Feldgeräte, der auch im laufenden Betrieb möglich sein sollte. Schließlich bedeutet jede ungeplante Unterbrechung des Betriebs einen Verlust in der Produktion, der mit hohen Kosten verbunden ist. Und schon gar nicht darf der Ausfall eines einzelnen Gerätes die gesamte Produktion lahm legen. Daher spielen Redundanz und Skalierbarkeit eine entscheidende Rolle. Von den Herausforderungen, die der Explosionsschutz in dieser Branche mit sich bringt, ganz zu schweigen.

Um die Digitalisierung der Anlagen voranzutreiben, müssen daher vielfältige Aspekte beachtet werden. So unterstützen die in den Betrieben vorliegenden Leitsysteme die einfache Anbindung von ergänzenden Tools in der Regel nicht, z.B. zur Optimierung von Instandhaltungsmaßnahmen. Deren Einbindung würde einen aufwändigen Installations- und damit verbundenen Engineeringprozess in Gang setzen. Dieser wird gescheut, sodass ein solcher Eingriff – da man das lauffähige System nicht verändern möchte – wahrscheinlich erst gar nicht vorgenommen wird. In vielen Betrieben tritt man daher auf der Stelle.

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Mittlerweile zeichnet sich ein anderes Bild. Es wurde in den vergangenen Jahren viel Aufwand betrieben, um ein strukturiertes Ethernet-Netzwerk zu entwickeln, das den besonderen Anforderungen der Prozessindustrie genügt. So existieren Lösungen für explosionsgeschützte Bereiche und Kommunikations- und Bussysteme für die typischen Prozessautomatisierungs-Topologien.

Gleichzeitig gibt es für die Digitalisierung auf den letzten Metern vielversprechende Ansätze. So wurde mit dem PA-Profil 4.0 eine Profil-Spezifikation entwickelt, die unabhängig vom Kommunikationsprotokoll ist. Alle Parameter und Funktionen, die im PA-Profil spezifiziert sind, sind sowohl über Profinet als auch über Profibus verwendbar. Um die Handhabung von Feldgeräten noch weiter zu vereinfachen, lassen sich über die Profile GSDs alle für das Messprinzip spezifischen Diagnosen der Namur-Spezifikation NE107 (Selbstüberwachung und Diagnose von Feldgeräten) nutzen.

Auch werden die Standard-Geräteparameter der NE131 (Namur-Standardgerät, das für 80 Prozent der Einsatzfälle geeignet ist) unterstützt. Zu verdanken ist diese Entwicklung u.a. der engen Zusammenarbeit zwischen der PNO und den Anwendern (Namur), damit der Praxisblick nicht verloren geht.

Tatsache ist jedoch auch, dass immer noch in vielen Anlagen 4…20 mA und das Hart-Protokoll vorherrschen. Dies wirft einige Fragen auf: Wie lassen sich Industrie-4.0-Ansätze, Plant-Asset-Management-Lösungen oder Condition-Monitoring-Systeme mit dieser Welt verbinden? Wie kommen die Betriebe mit den daraus folgenden höheren Datenströmen in der Anlage zurecht? Und wie finden diese neuen Technologien schneller den Weg in die Betriebe?

Über Ethernet und das überlagerte Profinet-Protokoll lassen sich nicht nur andere Netzwerke einbinden – etwa um vor- und nachgelagerte Produktionsschritte, beispielsweise Verpackungslinien, zu integrieren – sondern eben auch Diagnosetools, Instandhaltungswerkzeuge oder einzelne zusätzliche Sensoren. Der Vorteil dabei ist, dass Profinet mit diesen unterschiedlichsten Netzwerken umgehen kann – im Gegenzug bedeutet dies für den Anwender, dass er nur noch ein einziges physikalisches Netzwerk kennen muss.

Die PNO hat dafür explizit für Anwendungen in der Prozessindustrie in Profinet wichtige Funktionen umgesetzt – welche, das lesen Sie auf der nächsten Seite ...

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