Ein Netzwerk für alle

Wie Sie mit Profinet die Herausforderung Digitalisierung meistern

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Dazu gehören die skalierbare Netzwerk-Redundanz, die System-Redundanz oder die dynamische Rekonfiguration. Weiter ist der Austausch zyklischer und azyklischer Daten, die Integration von Feldbussystemen über Proxies, Zeitsynchronisation und Zeitstempelung sowie die Anlagen-Konfiguration während des laufenden Betriebs möglich. Zudem sind Controller und Remote-IOs verfügbar. Die Stromversorgung und Kommunikation erfolgt über die Profibus PA-Verkabelung. Die automatische Systemintegration geschieht via GSDML-Generator und/oder Gateway Driver.

Dank des schon immer offenen TCP/IP-Kanals bei Profinet-Netzen kann der OPC-UA-Zugriff über die Steuerungen, Gateways oder auch direkt auf unterlagerte Geräte erfolgen. Auch bei FDI (Field Device Integration) ist man einen Schritt weiter. FDI 1.2, das dieser Tage erscheint, spezifiziert ein einheitliches OPC UA basiertes Device Information Model, das vollständig aus der Gerätebeschreibung generiert wird. Damit haben FDI-Host-Systeme bereits heute in Brownfield-Applikationen Zugriff auf die Daten der Feldgeräte.

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Schlussendlich stehen auch die Systemkomponenten bereit. So sind bereits heute zahlreiche Feldgeräte mit Profinet verfügbar, wie Coriolis-Durchflussmesser oder MIDs, Hart-Multiplexer, Netzwerk-Infrastruktur oder Stellgeräte. Damit steht aus technologischer Sicht dem Einstieg in Profinet nichts mehr im Weg.

Den Anwender mitnehmen

Angesichts der breiten installierten Basis an PA-Geräten ist es wichtig, dass der Übergang zu Profinet möglichst reibungslos geschieht, bzw. dass die Feldgeräte nicht ausgetauscht werden müssen. In den PI-Guidelines wird auf einfache Weise erklärt, wie der Wechsel von Profibus PA auf Profinet gelingt. Ebenso wichtig für den Anwender: Auch sind alle Geräte durch unabhängige Zertifizierungsstellen (PITLs) zertifiziert. In den akkreditierten PI-Testlaboren werden automatisierte Testdurchläufe durchgeführt, die sowohl die Konformität der Schnittstellenfunktionalität mit der Norm und die Interoperabilität zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller prüfen. Dank dieser Maßnahmen ist Profinet bereit für die Prozessautomatisierung – ob kleines Klärwerk oder große Chemieanlage.

Letzter Schritt – APL

Jetzt fehlt nur noch der letzte Schritt: Um auch Branchen wie Öl&Gas oder die Chemie zu bedienen, müssen weitere technische Voraussetzungen für Ethernet im Feldbereich geschaffen werden. Das fängt mit dem Kabel an, so sind in der Prozessautomatisierung längere Verkabelungsdistanzen bis zu 1000 Metern gefordert. Gleichzeitig wird die 2-Leitertechnik mit dem bekannten Feldbuskabel (verpolungssicher und dem Anschluss von Loop-Powered-Feldgeräten) sehr geschätzt. Aber die Stromversorgung über den Bus und Eigensicherheit sind mit heutigem Ethernet noch nicht standardisiert realisierbar.

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Und hier kommt das APL-Konzept ins Spiel. Dies wurde vor zwei Jahren vorgestellt und ist nun ein gutes Stück vorangekommen. Abgesehen von den technischen Voraussetzungen ist es gelungen, alle Hersteller, sei es von Feldgeräten oder Leitsystemen, sowie verschiedene Nutzerorganisationen, wie die Fieldcomm Group, ODVA und PI, zusammenzubringen.

Das Konzept aus einem Guss wurde inzwischen zur Standardisierung in die IEEE eingebracht. Für die 10-Mbps-Lösung liegt das technische Konzept als Basis für IEEE 802.3cg Working Group vor. Dabei wurde der Nachweis der Umsetzbarkeit durch Simulation sowie weiterführende praktische Untersuchungen mittels Evaluation Bords erbracht. Hier wird es keine Änderungen aus technischer Sicht geben. So stehen erste Physical Layer, genauso wie Feldgeräte als Prototypen für technische Evaluierungen zur Verfügung.

Bereits im nächsten Jahr werden Industrial-Ethernet-Spezifikationen bei den Nutzerorganisationen eingearbeitet, damit man die prozessspezifischen Eigenheiten abdeckt. Mit den ersten Infrastruktur-Komponenten und Feldgeräten wird dann 2021 gerechnet. Zudem wird gerade ein technisches Konzept für die 100-Mbps-Lösung in Kooperation mit der Fachhochschule Nord-West Schweiz erarbeitet.

Die wichtigsten Anforderungen für Ethernet im Feld seitens der Prozessindustrie sind damit erfüllt. Jetzt gilt es nur noch, die Standardisierung des APL-Konzeptes durch die IEEE voranzutreiben. Doch auch hier ist man auf einem guten Weg. APL unterstützt alle IP-basierten Protokolle und ist kompatibel zu allen gängigen Architekturen, wie Namur Open Architecture oder Industrie 4.0.

„Der Anwender kann jetzt in die Profinet-Technologie einsteigen!“ Dr. Jörg Hähniche zeigt sich sehr optimistisch, dass Profinet schnell den Weg in die Prozessindustrie findet. Lesen Sie auf der nächsten Seite ein Exklusiv-Interview mit dem Vorstandsmitglied der Profibus Nutzerorganisation.

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Über den Autor

 Sabine Mühlenkamp

Sabine Mühlenkamp

freie Journalistin, Pressebüro Mühlenkamp