Anlagenbau & Prozesstechnik

So einfach wie möglich

Schnelle und kostengünstige Kommunikation mit Hart on Ethernet

21.02.2011 -

Anwender wünschen sich Strukturen, die die Komplexität ihrer Anlagen vereinfachen und dazu kostengünstig in Anschaffung und Betrieb sind. Diesen Wunsch erfüllen die  Auswertegeräte des Schiltacher Sensorspezialisten Vega. Sie können Daten aus dem Feld direkt auf Ethernet umsetzen, ohne zusätzliche Bausteine und Bussysteme.

Ethernet, jeder kennt es und nutzt es seit Jahren ganz selbstverständlich - Zuhause und im Büro. Viele Kunden würden diese Schlüsseltechnologie gerne auch im industriellen Umfeld einsetzen und von den Vorteilen profitieren, die sie bereits aus der Office-Welt kennen. Denn die etablierte und bewährte Technik ist sicher, einfach und man weiß, dass sie zuverlässig funktioniert. Ethernet und der De-facto-Standard Modbus über TCP/IP sind ein eingespieltes Team, das an der einen oder anderen Stelle in vielen Anlagen zum Einsatz kommt und von nahezu allen Herstellern unterstützt wird. In fast allen SPSen und Leitsystemen ist eine Ethernet-Eingangskarte vorhanden, die in der Lage ist, mit Modbus zu kommunizieren.
Um heute Informationen in prozesstechnischen Anlagen von ganz unten bis ganz nach oben zu bringen, sind normalerweise viele Zwischenbausteine wie Koppler, Repeater, Trenner, Remote I/Os und Bussysteme notwendig. Anders bei Vega. Die Schwarzwälder, immer auf der Suche nach einfachen Lösungen für ihre Kunden, haben vor Jahren Auswertgeräte „erfunden", die es ermöglichen 4...20 mA-Signale sowie Hart-Informationen direkt ins Ethernet zu übertragen. Eine Lösung, die vor allem für kleine und mittlere Applikationen interessant ist und das Tor zum Industrial Ethernet öffnet.

Ohne Umwege zum Ziel
Auch diese Lösung des Sensorspezialisten spiegelt den Gedanken der Einfachheit wider, den sich Vega auch bei ihrem Gerätekonzept plics auf die Fahnen geschrieben hat. Die Auswertgeräte binden den Sensor im Feld auf Basis der bestehenden Standards 4...20 mA oder Hart an und koppeln direkt an Ethernet an. Das große Plus dieser Lösung: Ein einziger Baustein übernimmt die Kommunikation, die galvanische, bei Bedarf auch die Ex-Trennung, und sogar die Speisung der angeschlossenen Zweileitersensoren. Mit Hilfe des Auswertgerätes lässt sich ein direkter Durchgriff von Hart auf Ethernet realisieren. Der Anwender muss sich weder mit Remote I/Os, Feldbussen noch Koppelbausteinen beschäftigen. Jedes Bussystem bedeutet mehr Aufwand bei Inbetriebnahme, Pflege und Wartung, verschiedene Ansprechpartner und höhere Kosten.
Und warum legt man das Industrial Ethernet nicht gleich bis zu den Sensoren und spart sich auch noch die wenige verbliebene Peripherie? Dafür gibt es im Wesentlichen drei Gründe:

1. Es fehlen geeignete und standardisierte Lösungen für „Power over Ethernet", eine wichtige Forderung der Anwender speziell in der Prozessautomation. Die Industrie hat reagiert und Speisungen definiert. Hier tut sich momentan einiges.

2. Die Ex-Thematik ist noch nicht richtig geklärt, d. h. ca. 1/3 der Applikationen in der Prozessautomatisierung können noch nicht direkt an Industrial Ethernet angekoppelt werden.

3. Für das Industrial Ethernet existiert auch nach über 35 Jahren kein Standard. Nach Ansicht von Vega würde sich das Protokoll Modbus TCP/IP durchaus dafür eignen, Sensoren anzubinden.

Bis zu einem „echten" Industrial Ethernet, das bis an die Sensoren heranreicht, bietet „Hart on Ethernet" von Vega, eine einfache und übersichtliche Alternative, die eine schnelle und effiziente Problemlösung ermöglicht. Ein weiterer unschätzbarer Vorteil: Physik, Topologie, Kabel und die dazugehörigen Komponenten sind bestens bekannt und gängiger Standard. Nicht zuletzt lässt sich mit dieser Ausführung die komplette installierte Basis ohne großen Aufwand einbinden. Ob Neuanlage oder Modernisierung einer bestehenden Anlage: eine einfache Lösung.

Zukunftsmarkt Ethernet
Die Lösung haben die Schwarzwälder für kleinere oder mittelgroße Projekte optimiert, bei denen sich eine Feldbusinstallation nicht rechnet. Die Ethernet-Schnittstelle mit all ihrem Komfort und ihren Möglichkeiten bietet das Unternehmen für alle Auswertgeräte optional an. Seine Ethernetlösungen baut das mittelständische Familienunternehmen seit Jahren konsequent aus. Ein Zukunftsmarkt, der jedes Jahr eine steigende Zahl an Applikationen verzeichnen kann.
So ermöglicht es die moderne und offene Kommunikationslösung z. B. kompakte und relativ autarke Anlagen wie Tankfarmen direkt an Ethernet anzubinden. Das intelligente Pumpenmanagement macht die Auswertegeräte aber auch für Kläranlagen in der chemischen Industrie überaus interessant.
Die Auswertgeräte übernehmen einfache Regelungs- und Steuerungsaufgaben und entlasten die SPS. Mit Vegamet (1- oder 2- kanalig), Vegascan (5-...15-kanalig), Plicsradio (wireless) bietet das Unternehmen eine komplette Produktfamilie an.
Alternativ zur Ethernetschnittstelle können Anwender auch eine serielle Schnittstelle zur Anbindung von Standardmodems (z. B. GSM/GPRS) verwenden. Vega hat für jeden die richtige Technik in petto - verdrahtet für den Nahbereich sowie drahtlos für Fernbereiche über GSM/GPRS.
Jedes Auswertegerät ist mit einem hintergrundbeleuchteten Display sowie einer ­Vor-Ort-Bedienung, ähnlich der von der plics-Sensorfamilie bekannten Plicscom-Bedienung, ausgestattet. Im Hart-Multidropbetrieb lassen sich in Kombination mit Vegascan bis zu 15 Zweileitersensoren, ähnlich wie bei einem Feldbus 15, Geräte parallel am Zweileiter anschließen. Ein kleines Manko ist die Geschwindigkeit (0,5 Sekunden pro Teilnehmer). Für zeitunkritische Anwendungen wie typische Füllstand-, Temperatur- und viele Druckanwendungen ist Hart-Multidrop jedoch ideal. Wer ein Geschwindigkeitsproblem hat, wechselt von Vegascan, einfach auf das 2-kanalige Vegamet 625. Wer noch schneller sein muss, z. B. bei Durchflussapplikationen, kann das 1-kanalige Auswertegerät Vegamet 624 einsetzen. Ein weiterer kleiner Unterschied zu echten Feldbussen: sie liefern den Status automatisch mit. Bei Hart muss der Anwender gezielt danach fragen. Verschiedene Protokolle übertragen die Informationen ins Ethernet. Am häufigsten kommt dabei der De-facto-Standard Modbus über TCP/IP zum Einsatz.

Ausgeklügelte Funktionen
Durch die rein digitale Signalübertragung können Genauigkeitsverluste, verursacht von Digital-/Analogwandler, vermieden werden. So geht bei der Umwandlung keine Messgenauigkeit verloren, d. h. mehr Sicherheit für den Anwender. Da die Lösung auf gängigen Standards basiert, lassen sich Geräte jedes Herstellers anschließen. Fast überflüssig zu erwähnen, dass sich die Auswertgeräte, wie alle Produkte aus dem Hause Vega, als zentrale Komponenten ohne Einschränkung durchgängig mittels FDT-Technologie, beispielsweise mit Pactware, parametrieren lassen.
Ein integrierter Web-Browser ermöglicht den einfachen Zugang via Standard Internet Browser. Die Anwender können von jeder beliebigen Stelle aus, der Messwarte oder dem Büro, auf die Geräte zugreifen und Messwerte, Diagnose- und Statusinformationen abfragen. Das Ethernet erlaubt es sogar, den Messwertspeicher mit bis zu 200.000 Punkten innerhalb kürzester Zeit auszulesen. Die Auswertgeräte bieten die Daten zudem in verschiedenen Formaten an: XML, http, TXT und CSV [Excel]. E-Mail und SMS lassen sich zeit- (regelmäßig zu bestimmten Zeiten) oder ereignisgesteuert (z. B. das Erreichen eines bestimmten Füllstandes) oder durch Fehlermeldungen auslösen. Eine Integration in das Visualisierungstool WEB-VV ist ebenfalls möglich.
Mit dem Vegamet 391 kam dieses Jahr ein Gerät auf den Markt, das nach Anforderungen des Marktes speziell für Anwendungen in der Wasser- und Abwasserwirtschaft entwickelt wurde. In der „Mini-SPS", die auch als SIL 2 zertifizierte Ausführung verfügbar ist, stecken 10 Jahre Erfahrung und geballtes Anforderungswissen der Branche. So verfügt es z. B. über die Funktionen Durchfluss- und Durchflussmengenmessung sowie ein intelligentes Pumpenmanagement. Über den Messwertspeicher lassen sich Messwerte über einen längeren Zeitraum aufzeichnen.

Vorteil Ethernet: Schnell, effizient und kostengünstig
Mit „Hart on Ethernet" von Vega können Anwender mit kleinen und mittleren Applikationen Signale aus dem Feld schnell, effizient und kostengünstig ins Ethernet übertragen und alle damit verbundenen Vorteile nutzen. Clevere Auswertgeräte vereinfachen die Strukturen, erleichtern den Anwendern das Leben und sparen bares Geld. Die pfiffige Kommunikationslösung hat sich bereits in vielen Anwendungen im automatisierten Bestandsmanagement, in Tankfarmen und in der Wasser-/Abwasser-Branche bewährt.