Profinet-Gateway zur Anbindung von Remote I/O-Systemen

Tor in die Zukunft

Für Anlagenbetreiber, die zukünftig auf Profinet setzen, bietet Pepperl+Fuchs das neue Remote I/O LB Profinet-Gateway an. Es erlaubt, die Feldebene mit traditioneller Messtechnik komplett zu erhalten und sie mit der neuesten Leitsystemtechnologie zu verbinden. Gerade bei großen Prozessanlagen bietet dies erhebliches Einsparpotenzial.


Prozessanlagen weltweit müssen in regelmäßigen Abständen umfassend modernisiert werden. Dabei geht es zumeist darum, ein veraltetes Leitsystem auszutauschen und erhöhte Anforderungen an die Technik zu realisieren. Im Zuge dieser Arbeiten ist es wichtig, die Anlagen durch den Einsatz neuer Technologien auch für die nächsten Jahre und Jahrzehnte zukunftssicher zu machen. Voraussetzung ist jedoch häufig, dass die in der Feldebene eingesetzten Geräte nicht kostenintensiv ersetzt werden müssen, sondern dass sie erhalten und weiter genutzt werden können. Genau hier kommt die Remote I/O Technologie ins Spiel, über die man klassische 4 bis 20mA-Geräte ebenso wie diskrete Sensoren perfekt an ein modernes Bus-Protokoll anbinden kann. Für Anlagenbetreiber, die bei solchen Modernisierungen künftig in puncto Leittechnik auf Profinet setzen wollen, bietet Pepperl+Fuchs ab Frühjahr 2019 das neue Remote I/O LB Profinet-Gateway. Es erlaubt, die Feldebene mit traditioneller Messtechnik komplett zu erhalten und sie mit der neuesten Leitsystemtechnologie zu verbinden. Gerade bei großen Prozessanlagen bietet diese Vorgehensweise erhebliches Einsparpotenzial.

HART-Kommunikation optimal nutzen

Mehr als 80 Prozent aller Feldgeräte unterstützen das Hart-Protokoll. Hier ermöglicht das neue Gateway neben der herkömmlichen Profinet-Funktionalität, den vollen Zugriff auf alle angeschlossenen Hart-Geräte. In der Praxis stehen dem Anwender daher zusätzlich zu den Prozessvariablen auch Hart-Nebenvariablen als Zweitmesswerte zur Verfügung. Das Gateway ermöglicht auf diese Weise neben den tatsächlichen Sensormessungen alle 500ms auch den zyklischen Zugriff auf die Nebenvariablen (bei einem voll belegten Remote-I/O-System sind das 160 Messages pro Sekunde). Der Datenaustausch bietet einen effizienten Nebeneffekt, da überall dort Sensoren eingespart werden können, wo Zweitmesswerte erfasst werden. Ein Druckmessumformer liefert z.B. einen Prozesswert in Abhängigkeit von der eingestellten Messart. Zusätzlich können die weiteren Messgrößen wie Sensor- bzw. Elektroniktemperatur sowie der Druck mit den Hart-Variablen übertragen werden. Auch eine Überprüfung der Genauigkeit des Analog-Messwertes und der Funktionsfähigkeit der Geräte ist über die Hart-Variable möglich. Bei Sensortypen, die eine zyklische Kalibrierung benötigen, konnte dies bisher nur nach Ausbau in einer Werkstatt erfolgen. Dank dem neuem Gateway ist dies nun auch online per Hart möglich.

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Gesamtdiagnose von Feldgeräten

Via Hart-IP kann aber nicht nur auf die Geräteparametrierung zugegriffen werden. Bei Bedarf kann man auch die Gesamtdiagnose des jeweiligen Feldgerätes auslesen. In jedem Hart-Kommando das versendet wird, ist auch eine Diagnose-Kurzinfo enthalten. Auf Basis dieser Information kann ein Asset Management System entscheiden, ob die Gesamtdiagnose ausgelesen werden soll, um eine detaillierte Diagnose des Sensors zu erhalten. Dadurch kann das Wartungspersonal Fehler schnell identifizieren. Außerdem bietet das Gateway maximale Flexibilität, da beide Protokolle (Profinet und Hart-IP) über dasselbe Verbindungskabel laufen. Und das hochperformant, denn an ein Remote-I/O-System können bis zu 80 Feldgeräte angeschlossen werden, die ohne Zeitverzögerung kommunizieren. Das LB Profinet-Gateway bietet aber nicht nur eine optimale Unterstützung bei der Modernisierung, sondern auch bei der Erweiterung bestehender Anlagen. Insbesondere bei beengten Umgebungsbedingungen ist es als schmalstes System auf dem Markt die ideale Wahl. Durch den Umstieg von konventioneller Verdrahtung auf Remote I/O ermöglicht das Gateway darüber hinaus eine deutlich schlankere Installation hinsichtlich Unterverdrahtung und Verteilerkästen. Die Gateways kommen aber auch beim Neubau von Anlagen zum Einsatz, z.B. dann, wenn die Kommunikation über Profinet läuft, aber nicht jede Messtechnik, die eingesetzt wird, als Profinet-Gerät verfügbar ist. Auch diese Daten können mittels Gateway über die Remote I/O eingesammelt werden.

Extra großes Display und NE107

Parallel zur Kommunikation in der klassischen Automatisierungspyramide sind die Gateways dank Hart-IP auch in der Lage, Diagnose-Daten über einen zweiten Kommunikationsweg in ein anderes System zu spielen. So können Daten in ein Cloudnetzwerk oder ein beliebiges Analysetool zur Prozessoptimierung und vorausschauenden Wartung kopiert werden. Die NOA-Architektur (Namur Open Architecture) wird auf diese Weise perfekt unterstützt. Bei der Entwicklung des Gateways stand auch das einfache Handling im Focus. Dank RGB-LEDs ist der Gerätezustand auf einen Blick ablesbar und die Farben entsprechend der NE107 gewählt. Als einziges System auf dem Markt verfügt das Gateway über ein extra großes Display. So ist eine vereinfachte vor Ort Inbetriebnahme möglich und Diagnosedaten bis hin zur Sensorebene werden angezeigt. Für eine einheitliche Darstellung der unterschiedlichen Meldungen wurde eine Zuordnung zur Diagnosedarstellung gemäß NE107-Symbolen vorgenommen. Auf einen Blick ist so ablesbar, ob die Kommunikation mit dem Leitsystem funktioniert, der interne Bus korrekt läuft, das Hart-Gerät erkannt wird oder es einen Fehler im Modul gibt.

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Intelligentes Redundanzkonzept

Ein weiteres Highlight ist das intelligente Redundanzkonzept, das Ausfallzeiten verhindert und höchste Netzwerkstabilität für kritische Anwendungen gewährleistet. Das Gerät verfügt über zwei Ethernet-Schnittstellen und einen integrierten Switch, der die Funktion des Netzwerks auf Grundlage des Medium Redundancy Protocol (MRP) sicherstellt. Fällt eine Leitung aus, werden die ausgesendeten Datenpakete nicht mehr empfangen. Das Ringnetzwerk wird dann neu konfiguriert. So wird der Ausfall auf das beschädigte Gerät oder den gestörten Teil der Leitung beschränkt und die Datenpakete über eine alternative Route geleitet. Dank des integrierten Switchs wird hierfür keine zusätzliche Hardware benötigt. Alle bereits existierenden LB E/A-Module sind mit dem neuen Profinet-Gateway kompatibel und können weiterhin genutzt werden. Für Anlagenbetreiber die das LB System bereits nutzen bedeutet dies, dass keine neuen Ex-Bewertungen notwendig sind. Vorhandene Musterberechnungen, wie sie üblicherweise für Konfigurationen erstellt werden, sind nach wie vor gültig. Da das Gateway über GSDML vom Profinet-Master in Betrieb genommen wird, ist kein DTM erforderlich. System und Module werden direkt über GSDML eingerichtet, so ist es möglich, Parameter zu setzen und z.B. die Leitungsfehlerüberwachung ein- oder auszuschalten. Für Feldgeräte, die in der Anlage unzugänglich verbaut sind, steht ein DTM zur Verfügung, der einen Kommunikationspfad von der Systemebene aus herstellt. Die Parametrierung kann so von einer Wartungsstation aus durchgeführt werden. Grundeinstellungen des Gateways selbst, wie z.B. die IP-Adresse, können direkt am Gerät vorgenommen werden. Das Profinet-Gateway erfüllt alle nötigen Security-Anforderungen, wie die IEC62443, um die Absicherung der Automatisierungskomponenten und -systeme zu gewährleisten. Dank internationaler Zulassungen ist es für den weltweiten Einsatz geeignet. Es ist verfügbar mit ATEX-, IECEx-, UL-, Inmetro- und EAC-Zertifikaten und für die Montage in Zone 2, Class I/Div. 2 zugelassen.

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