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Die Zukunft im Blick

Effizientes Life Cycle Management mit Profibus PA
Die Zukunft im Blick

Jede Technologie ist nur so gut wie ihre Handhabung. Das weiß auch die Profibus Nutzerorganisation. Daher hat sie das Profibus-PA-Profil 3.02 mit vielen Neuerungen ausgerüstet, die den Anwendern das Leben über den gesamten Lebenszyklus ihrer Anlagen erleichtern. Dies betrifft vor allem zwei Themen: Standardisierte Diagnoseinformationen und vor allem die Geräteintegration.

Dr. Jochen Müller

Die Profibus Nutzerorganisation (PNO) feiert in diesem Jahr ihren 20. Geburtstag. Auch Profibus PA hat sich seit nunmehr 13 Jahren in der industriellen Praxis bewährt und immer weiterentwickelt. Seit Anfang an ist eine Stärke von Profibus PA, dass Anforderungen und Rückmeldungen aus der Praxis konsequent und schnell in die Spezifikation eingearbeitet werden. Das war auch im Vorfeld des Profils 3.02 nicht anders. Die PNO führte intensive Gespräche mit den Anwendern, stellte sich der Diskussion über wesentliche Neuerungen und hatte immer ein offenes Ohr für die Wünsche der Nutzer. Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Dies bestätigt auch der Namur AK 2.6 Feldbus: „Profibus PA setzt mit dem Profil 3.02 neue Maßstäbe bei der Umsetzung von Anwenderanforderungen.“ Es trägt wesentlich dazu bei, Engineering- und Betriebskosten von Feldbusanlagen zu reduzieren und Lebenszykluskosten proaktiv zu minimieren.
Eine Eigenschaft ist allen Verbesserungen gemeinsam: Die einfache Handhabung. Dies betrifft zwei Themen, die die Anwender in der Prozessindustrie momentan besonders bewegen: Standardisierte Diagnoseinformationen und vor allem die Geräteintegration.
Für Gerätehersteller bedeutet Profil 3.02, dass jedes Profibus-PA-Gerät die standardisierte Diagnose beherrschen muss. Alle Lieferanten sind dazu verpflichtet, die spezifischen Diagnoseinformationen ihrer intelligenten Feldgeräte einheitlich in den standardisierten Kategorien gemäß Namur-Empfehlung NE107 „Selbstüberwachung und Diagnose von Feldgeräten“ abzubilden – aussagekräftig, herstellerübergreifend und beschränkt auf vier Kategorien (Ausfall, Funktionskontrolle, Außerhalb der Spezifikation, Wartungsbedarf). Kein Vergleich zu den vielen unterschiedlichen Informationen vergangener Tage. Weil die Abbildung der herstellerspezifischen Diagnoseinformationen im Feldgerät selbst erfolgt, müssen nur die standardisierten Informationen in das übergeordnete PLS oder Instandhaltungssystem integriert werden. Der Aufwand bei einem eventuellen Gerätetausch sinkt damit erheblich.
Vereinfachte Geräteintegration
Die Geräteintegration ist aktuell der Knackpunkt überhaupt bei der Feldbustechnologie. Bei der Integration in übergeordnete Systeme wie Leitsystem oder Engineeringsystem schneidet der Feldbus zwangsläufig schlechter ab als die konventionelle Technik. Da mit 4…20 mA nur ein einziger Wert übertragen werden kann (der Mess- oder Stellwert), ist die Integration entsprechend einfach. Eine Beschreibung der Gerätefunktionalität in einer Datei (GSD, EDD bzw. DTM) und deren Integration in ein System ist dort nicht notwendig. Aber: Profibus-PA-Geräte bieten ganz andere Möglichkeiten. Bessere Mess- oder Stelleigenschaften, standardisierte Diagnosefunktionalitäten, Informationen zum Gerätemanagement, einheitliche Bedienung, eine leistungsfähige Kommunikation sowie eine komfortable Parametrierung der Geräte sind nur einige der Vorteile. Und eines steht fest: Nur mithilfe intelligenter Geräte lassen sich die immer höheren Anforderungen an die Prozessleittechnik zukünftig bewältigen.
Anwender haben konkrete Anforderungen und Regeln für die Geräteintegration bei Feldbussystemen aufgestellt (Namur-Empfehlungen NE105 und NE121). Die erste lautet, dass die Geräteintegration keine Pflegeaufwendungen verursachen darf. Die zweite hängt mit Lebenszyklus bzw. Investitionssicherheit zusammen. Hier wird die Qualitätssicherung und das Veralterungsmanagement von industrieller Leittechnik über den Lebenszyklus der Produktionsanlage immer wichtiger. Konkret bedeutet dies z. B. bei dem Ersatz von Altgeräten nach 10 Jahren durch technisch weiterentwickelte Varianten, dass geeignete Standards die bestehende Geräteintegration sichern müssen.
Bild 2 zeigt verschiedene Standpunkte bei der Integration von Geräten in Leitsysteme oder anlagennahe Asset Management Systeme (PAM). Einer stabilen Geräteintegration steht über die langen Lebensdauern von Anlagen in der Prozessindustrie die technische Weiterentwicklung der Geräte gegenüber. Gründe für Weiterentwicklungen sind Innovationen, Wettbewerb im Markt, grundlegende Technologieänderungen, die Abkündigung von Bauteilen, die Verfügbarkeit von Software-Komponenten etc. Die Herausforderung besteht nun darin, eine Weiterentwicklung der Gerätetechnologie so zu gestalten, dass eine stabile Geräteintegration nicht beeinträchtigt wird.
Die Intelligenz liegt im Gerät
Eine automatische Übernahme der Funktionen der Vorgängermodelle vereinfacht den Gerätetausch bei Profibus PA ab dem Profil 3.02 deutlich. Der Standardmechanismus im Ersatzgerät identifiziert den Vorgänger und stellt sich dann automatisch auf die gewünschte Variante ein (Bild 3). Wesentlich ist die Unabhängigkeit dieses Mechanismus vom Leitsystem: Die gesamte Intelligenz steckt im Feldgerät. Die Unabhängigkeit bedeutet insbesondere, dass zur Sicherung der Geräteintegration keine Aufrüstungen von bestehenden Systemen erfolgen müssen.
Das Ersatzgerät präsentiert sich dem Leitsystem also als sein Vorgänger, obwohl es vom technischen Standpunkt evtl. 10 Jahre weiterentwickelte Technologie innehat. Bei einem späteren geplanten Stillstand lassen sich bei Bedarf neue Funktionalitäten durch ein Update der Beschreibungsdatei integrieren. Hierdurch partizipieren Anwender über den Lebenszyklus an weiterentwickelten Geräten, ohne den laufenden Betrieb einer Anlage zu stören.
Mit der Planung des Gerätetauschs 10 bis 20 Jahre im voraus, gewährleistet die PNO die Geräteintegration über den Lebenszyklus einer Produktionsanlage. Der proaktive Umgang mit weiterentwickelten Varianten ist ein echtes Herausstellungsmerkmal von Profibus PA.
Ein weiteres Plus von Profibus PA sind die optimierten Übertragungszeiten für den Up/Download von Parametern. In jeder Phase seines Lebenszyklus überträgt ein Feldgerät verschiedene Mengen von Daten. Bei der Inbetriebnahme muss der Anwender den größten Teil der Parameter anpassen, genauso bei einem eventuellen Gerätetausch, auch bei Wartungsmaßnahmen ist dies z. T. erforderlich – je nach Funktionalität der Geräte immerhin bis zu 300 Parameter. D. h. aber auch, dass die Bedeutung der Übertragungszeit wächst. Profibus-PA-Geräte nach Profil 3.02 beschleunigen die Übertragung dramatisch: Je nach Datenmenge sind sie bis zu 5-mal schneller.
Geprüfte Qualität
Um die Qualität der Geräteintegration über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage sicherzustellen, sind Zertifizierungen unabdingbar. Die Einhaltung von Standards bildet die Basis für eine nachhaltige Geräte-integration. Für die Entwicklung eines Profibus-PA-Gerätetyps gelten herstellerübergreifende Richtlinien, die gleichzeitig als Grundlage für die Zertifizierung dienen. Profil 3.02 etabliert das proaktive Life Cycle Management als einen integralen Bestandteil der Produktentwicklung. Alle Aspekte des Life Cycle Managements der Profibus-Technologie werden während der Zertifizierung validiert.
Die Zertifizierung von Profibus-PA-Geräten erfolgt bei ihrerseits zertifizierten Prüflaboren und natürlich beim Hersteller selbst. Die „Profibus-Zertifizierung“ bei Prüflaboren stellt den zyklischen Verkehr zwischen Gerät und übergeordnetem System sicher und überprüft, ob die Profilfunktionalität erfüllt wird. Zusatzfunktionen und Tests in verschiedene Systeme der Leitebene (z. B. Steuerungen, Leitsysteme, Plant Asset Management Systeme) werden von den Herstellern ausgeführt. Immer mehr Anbieter lassen auch ihre Gerätebeschreibungen (EDD, DTM) zertifizieren. So sind neben den Integrationstests der Hersteller auch unabhängige Qualitätssiegel für Gerätefunktionalität verfügbar.
Für den Anlagenalltag wünschten sich die Anwender Maßnahmen, die den Umgang mit Beschreibungsdateien und Gerätevarianten unkomplizierter machen. So gibt es nun klare Vorschriften zur Kennzeichnung der Software-Variante (als Parameter im Gerät und auf dem Gerätegehäuse) und der kompatiblen Beschreibungsdatei. Sie ermöglichen einen automatischen Konsistenzcheck und verhindern Fehlbedienungen.
Auch andere Verbesserungen machen dem Anwender das Leben leichter. So kommt man z. B. in Zukunft auf der Internetseite unter www.profibus.com schnell und einfach zu verschiedenen Treibern und Unterlagen zu jedem Profibus-PA-Gerät.
Online-Info www.cav.de/1209400
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