Anlagenbau & Prozesstechnik

Schnittstelle in die Zukunft

Prozessbedienern und Wartungspersonal die tägliche Arbeit erleichtern dank Ethernet-Schnittstelle

10.03.2017 -

Die flexible Ethernet-Schnittstelle der Analysengeräte der Liquiline-Plattform von Endress+Hauser vereinfacht Prozessbedienern und Wartungspersonal die tägliche Arbeit.

Die Notwendigkeit zur Kosteneinsparung drängt den Anwender zum Einsatz einer möglichst kleinen Gerätevielfalt oder zur Verwendung von Geräteplattformen, bei denen mit wenigen Komponenten ein großes Funktionsspektrum abgedeckt werden kann. So reduzieren sich Lagerkosten und Ersatzteilhaltung. Des Weiteren können interne Prozesse für Inbetriebnahme, Schulung und Service optimiert werden.
Der Vorteil solcher Optimierungen gilt jedoch nicht nur für die Geräte und die Hardware, sondern auch für die eingesetzten Schnittstellen und Netzwerke. Wurden früher je nach Anwendung unterschiedliche Übertragungstechniken verwendet für bspw. Messsignale, Prozessdatenaustausch und Mitarbeiterkommunikation, so setzt sich seit Jahren immer mehr die Ethernet Vernetzung durch. Telefone und Überwachungskameras sind IP-basiert, Steuerungssysteme werden mit Visualisierungsterminals und ERP-Systemen über Ethernet verbunden. So ist es eine konsequente Forderung, bis auf die Feldebene der Sensorik und Aktorik mit Ethernet zu kommunizieren.

Ethernetfähige Geräte für einfache ­Infrastruktur und mehr Komfort
Die Liquiline-Plattform für Analysengeräte ist die umfänglichste Plattform, die mit einer Ethernet-Schnittstelle erhältlich ist. Sie reicht von Mehrkanalmess­umformern der Standardparameter pH, Leitfähigkeit, Sauerstoff, Trübung, SAK, Chlor und ISE über Prozessphotometer, nass-chemischen und kolorimetrische Analysatoren bis hin zu Probenehmern. Unterschiedliche Bauformen als Feldgerät oder zur Hutschienenmontage ermöglichen die Installation direkt beim Prozess oder den Einbau in Schalttafeln oder Skids. Die Liquiline-Geräte bieten mehrere Schnittstellen gleichzeitig. Dadurch hat der Anwender zwei Möglichkeiten der Ethernet-Integration in seine Anlage:
Der Anschluss an die Prozesssteuerung erfolgt über traditionelle analoge 4–20 mA Signale oder Feldbussysteme wie Hart oder Profibus. Die Liquiline Ethernet-Schnittstelle wird mit einer zusätzlichen Verkabelung für Wartung und Diagnosesysteme über Webbrowser verwendet.
Die Steuerungsanbindung des Liquiline erfolgt über Ethernet-basierte Feldbusprotokolle wie EtherNet/IP oder Modbus TCP und die Protokolle für Wartung und Diagnose verwenden dieselbe Verkabelung.
Die erste Lösung bietet sich für die schnelle Integration in bestehende Anlagen an. Es ist kein Prozessumbau notwendig und der Anwender profitiert schnell von den neuen Möglichkeiten der Ethernet-Verbindung. Die zweite Lösung reduziert durch die einfache Verkabelung Kosten bei Neuprojekten und bietet ein einfacheres Netzwerkmanagement und schnellere Verbindung mit höherer Datenrate z. B. für erweiterte Gerätediagnose.
Diese Reduktion auf wenige oder nur eine Schnittstelle spart dem Anwender Zeit und Kosten. Sei es bei der Installation oder bei der Schulung der Mitarbeiter auf nur eine Netzwerktechnik, oder sei es bei der eingesetzten Software für den Fernzugriff für die Wartung oder die Datenintegration in übergeordnete Systeme.

Was ist Ethernet eigentlich genau?
Ethernet ist nicht einfach ein Feldbusprotokoll mit speziellen Funktionen. Technisch gesprochen ist Ethernet die Spezifikation der physikalischen Verbindung zwischen Kommunika­tionspartnern einschließlich der Transport- und Netzwerkprotokolle TCP und IP. Der Datentransport durch ein beliebiges Netzwerk ist also verfügbar, aber das verwendete Protokoll der Anwendung ist nicht festgelegt. Vielmehr können verschiedene Anwendungsprotokolle gleichzeitig dasselbe Netzwerk verwenden, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Im Bürobereich verwenden wir diese Parallelität von Protokollen schon seit langem, ohne uns dessen bewusst zu sein. Am Computer kopieren wir Dateien, surfen im Internet, machen Downloads, Videotelefonie, E-Mail u.v.m. Alles über dasselbe Ethernet, obwohl die Programme ganz unterschiedliche Anforderungen an die Übertragungsprotokolle haben, was Datenmenge, Priorität oder Geschwindigkeit betrifft.
Diese Parallelität macht es möglich, die Prozesssteuerungsdaten vom Liquiline und die Browser-Seiten zur Gerätekonfiguration über ein einziges Kabel zu übertragen. Das heißt, Messwerte für die Steuerung mit Echtzeitanforderungen teilen sich die Bandbreite des Kabels mit großen Datenmengen für den Webbrowser. In dieser Flexibilität der Liquiline-Plattform liegt die Basis für die Optimierung mit Ethernet. Mit nur einer Installations- und Netzwerktechnik kann ein Prozess gesteuert und zeitgleich der Service für ein Feldgerät durchgeführt werden. Und das bei sehr unterschiedlichen Ausbildungsständen des Personals und Komplexität der verwendeten Software. Mit der Steuerungstechnik arbeiten Experten, aber einen Webbrowser kann jeder bedienen. Für Serviceaufgaben kann oft Standard-Software verwendet werden, ohne dass dafür zuvor an einer Schulung teilgenommen werden muss. Die Bedienung ist selbsterklärend und Kompatibilitätsprobleme zwischen Gerät und Software gibt es selten.
Ein weiterer Kostenvorteil entsteht durch den Einsatz von Standardkomponenten und Software aus dem IT-Bereich. Je nach Prozessumgebung kann ein normaler Laptop für den Service benutzt werden und der schon erwähnte Webbrowser ist kostenfrei installiert. Nach der Konfiguration der Netzwerkinfrastruktur und dem Setzen der Zugriffsberechtigung kann die Gerätewartung oder Ferndiagnose sogar von zu Hause erledigt werden. Das spart Zeit und Geld. Doch für die sichere Umsetzung müssen die IT-Abteilungen, die Prozessbetreiber und die Service-Abteilungen eng zusammenarbeiten.

Bereit für Industrie 4.0
Das Zusammenwachsen der Automatisierungstechnik mit der IT-Welt bietet neue Möglichkeiten für Prozessbetreiber und Planungsingenieure. Unter dem Stichwort ‚Industrie 4.0‘ werden Feldgeräte und übergeordnete Systeme enger miteinander vernetzt. Durchgängiger Datenaustausch über Hierarchieebenen der Automatisierung, den Lebenszyklus der Feldgeräte und über den Entstehungsprozess des Produktes ist der Grundbaustein, um Anforderungen an eine effiziente Produktion und eine effektive Wartung zu erfüllen. Die Liquiline Geräteplattform bietet heute schon diese Schnittstellen und ist somit bestens für die Zukunft aufgestellt.

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