Daten sicher übertragen

Dipl.-Ing. Holger Blaak

Moderne Prozessgeräte übernehmen heute Funktionen, die früher im Leitsystem realisiert wurden. Das schließt auch Elemente der Prozessüberwachung oder Funktionen zur Geräteüberwachung und -diagnose ein. Damit Feldgeräte unterschiedlicher Hersteller in einer Anlage reibungslos zusammenarbeiten und die intelligenten Funktionen kommunizieren können, werden ihre Eigenschaften in einheitlichen Profilen beschrieben. Zur Definition von Profilen hat sich das Blockmodell sehr gut bewährt. Inhaltlich verwandte Parameter und Funktionen werden in Blöcken zusammengefasst (Abb. 1). Die Struktur der Geräte muss dem Blockmodell entsprechen.

Während sich Profibus-Kommunikation für einfache Mess- und Steuerungsaufgaben bereits in vielen Industriezweigen durchgesetzt hat, war die Einbindung von komplexen Analysengeräten bislang nur eingeschränkt möglich. Die Verabschiedung eines detaillierten Profils für Analysengeräte ermöglicht nun, diese Geräte in ihrer vollen Funktionalität über den Bus anzusteuern und abzufragen. Durch die Wahl des Profibus-PA sind auch Anwendungen im Ex-Bereich erlaubt. Die Kommunikation auf dem Bus erfolgt gemäß einem Protokoll, über dessen Dienste die digitalen Informationen übertragen werden. Mit zyklischen Diensten lassen sich zeitkritische Informationen wie Messwerte, Stellbefehle und Statusmeldungen periodisch übermitteln. Azyklische Dienste erlauben es, während des Betriebes detaillierte Informationen mit den Busteilnehmern auszutauschen, zum Beispiel die Geräteparameter oder Statusmeldungen.

Die Analysenmessgeräte der Stratos Serie (Abb. 2) setzen das Profibus-Profil Version 3.0 um. Die Gerätereihe ist eine der ersten, die gemäß dem Profil für Analysengeräte und dem enthaltenen Blockmodell entwickelt wurde. Sie umfasst die drei Gerätetypen Stratos Profibus 2221 X pH für die Messung von pH-Wert, Redoxpotential und Temperatur, Stratos Profibus 2221 X Cond zur Bestimmung von Leitfähigkeit, spezifischem Widerstand, Salinität und Temperatur sowie Stratos Profibus 2221 X CondI für die Leitfähigkeit-, Konzentration-, Salinität- und Temperaturmessung. In der Tabelle sind alle Parameter und Funktionen aufgelistet, die über den Bus angesprochen werden können.

Neben der Schnittstelle für Profibus-PA besitzen die Stratos Analysenmessgeräte auch eine Ex-Zulassung für Zone 1. Gemäß dem Fisco-Modell ist für die Inbetriebsetzung des Profibus-PA-Netzes keine zusätzliche Systembescheinigung mehr erforderlich. Die Zweileiter-Speisung der Geräte über den Bus gewährleistet eine einfache Installation, auch im Ex-Bereich. Zyklische Dienste übertragen alle Messwerte und Gerätezustände an die Leit- oder Wartungsstation. Azyklische Dienste ermöglichen die unkomplizierte, zentrale Abfrage und Einstellung sämtlicher Geräteparameter über ein Bedientool. Die Parametrierung erfolgt auch durch Kopieren gespeicherter Parametersätze durch das Bedientool. Grenzwertblöcke im Gerät entlasten das Leitsystem und garantieren dennoch eine einheitliche Behandlung inklusive Hysterese. Ein im Gerät gespeichertes Logbuch erweitert die Diagnosemöglichkeiten.

Die Struktur der Analysenmessgeräte Stratos entspricht dem definierten Blockmodell. Der Physical Block enthält die Funktion Global Status als höchste Hierarchiestufe aller Statusmeldungen. Nach Erkennen anstehender Meldungen im zyklisch übertragenen Messwertstatus lassen sich die Meldungen des Physical Block azyklisch auslesen. Die Sensoren für pH-Wert oder Leitfähigkeit und Temperatur speisen ihre Messsignale in Transducer Blöcke ein. Der Temperaturmesswert wird dann sowohl über einen Funktionsblock Analog Input zyklisch auf den Bus geleitet als auch dem Transducer Übertragungsblock zur Korrektur des dort ebenfalls eingespeisten pH- oder Leitfähigkeits-Rohwertes übergeben. Der temperaturkompensierte pH/Leitfähigkeits-Wert erreicht zyklisch den Bus über einen weiteren Funktionsblock Analog Input.

Zwei Transducer Grenzwertblöcke überwachen die Messparameter auf Erreichen vorgegebener Grenzen. Das Ergebnis wird zyklisch über den Funktionsblock Discrete Input dem Bus übermittelt und kann zum Beispiel zur Regelung einer Dosiereinrichtung eingesetzt werden. Der Funktionsblock Alarm enthält klassifizierte, binäre Meldungen und Statusinformationen. Sie lassen sich azyklisch vom Bus her auslesen und mit frei wählbaren Textmeldungen verknüpfen. Das Logbuch zeichnet binäre Meldungen auf, soweit ihre Klasse zur Aufzeichnung ausgewählt wurde.

Die für die Kommunikation relevanten spezifischen Gerätemerkmale werden in der Gerätestammdatei (GSD) beschrieben und mit jedem Gerät geliefert. Das standardisierte Format erlaubt eine einfache Einbindung in das Bussystem. Profibus-Geräte können mit Bedientools (Abb.3) über den Bus angesprochen werden, beispielsweise bei Inbetriebnahme. Die Softwareoberfläche ist für unterschiedliche Feldgeräte einheitlich gestaltet. Im Falle des Stratos Profibus ist auch eine Bedienung am Feldgerät möglich.

Halle 9.1, Stand D25-E28

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