WirelessHart wird sichtbar und transparent

Die Autorin: Irene Ruf Product Manager Remote Systems, Pepperl+Fuchs

Wer ein WirelessHart-Netzwerk einsetzten möchte, um verschiedenste Prozessvariablen drahtlos zu erfassen, kommt nicht um eine sorgfältige Planung herum. Im Gegenteil, es lohnt sich, Zeit zu investieren, denn wenn ein Netzwerk schon in der Planung konzeptionell gut durchdacht ist, verkürzt sich die Inbetriebnahmezeit erheblich. Stellt sich bei Inbetriebnahme heraus, dass die Reichweite von Teilnehmern falsch eingeschätzt wurde und verschiedenste Teilnehmer nicht im Mesh-Netzwerk aufgenommen sind, wird die Fehlersuche zeitaufwendig und schwierig.

Um mit diesem Szenario gar nicht konfrontiert zu werden, bietet Pepperl+Fuchs ein 3-D-Simulationstool, den Wireless Network Checker (WiNC), als eigenständig arbeitendes Software-Tool an. Mit WiNC können 3-D-Anlagedaten importiert werden oder Anlagen im Tool selbst erstellt werden. Dann werden je nach Bedarf die benötigten WirelessHart-Geräte platziert und anschließend wird das Netzwerk im Tool simuliert. Der Anwender sieht, welche Geräte miteinander kommunizieren können und wo keine Verbindung besteht. So bleiben ungewollte Überraschungen bei der Inbetriebnahme aus.

Nach der Simulation kann sich der Anwender sicher sein, dass das WirelessHart-Netzwerk als Mesh-Netzwerk funktionieren wird. Die Simulation basiert nicht allein auf Erfahrungswerten, ein mathematischer Race-Tracking-Algorithmus ermöglicht eine genaue Berechnung des geplanten Netzwerks. Was noch fehlt ist allerdings die Anbindung des WirelessHart-Netzwerks an das Leitsystem. Mit dem Gateway von Pepperl+Fuchs gibt es hierfür zwei unterschiedliche Möglichkeiten. Zum einen die Anbindung via Modbus oder die Anbindung an das Leitsystem via Ethernet/IP. In beiden Fällen existieren einfache Tools bzw. Wege, schnell und effektiv die Anbindung umzusetzen.

Bei Modbus ist das Modbus-Mapping der komplizierteste Schritt. Dem Leitsystem muss bekannt sein, an welcher Adresse das WirelessHart-Gateway die verschiedenen Daten zur Verfügung stellt. Dazu bietet das Gateway von Pepperl+Fuchs im integrierten Webserver ein flexibles Modbus-Mapping. Es ermöglicht ein einfaches Modbus-Mapping nach Variablen oder Teilnehmer zu sortieren und zu adressieren. Die so generierten Daten können auch per CSV-Datei exportiert werden. Das dient zum einen zu Dokumentationszwecken und zum andern können die Daten dann im Excel noch einmal bearbeitet werden. Die bearbeitete Datei kann dann wieder durch das Gateway importiert werden. Das Gateway zeigt dabei an, ob sich Fehler, beispielsweise eine Doppel-Adressierung, eingeschlichen haben. Damit hat man eine schnelle und einfache Kontrolle über das Modbus-Mapping.

Wird das Gateway via Ethernet/IP angebunden ist ein Modbus-Mapping hinfällig. Im Falle des Rockwell-Leitsystems LOGIX ist dieses WirelessHart-Gateway voll integriert. Dennoch muss dem Leitsystem die Adressierung der verschiedenen Teilnehmer bekannt sein. Dazu nutzt das Gateway den Hart-Deskriptor. Darin wird nach einem einfachen Schema die Ethernet/IP-Adresse im WirelessHart-Teilnehmer hinterlegt. Das erledigt man am besten bei der Konfiguration des WirelessHart-Gerätes mit Netzwerk-ID und Join Key gleich mit. Beim Gateway selbst ist eine Standard-Adresse voreingestellt. Anschließend muss dem Leitsystem nur noch die IP-Adresse des Gateways und die Anzahl der WirelessHart-Netzwerk-Teilnehmer mitgeteilt werden und schon ist das WirelessHart-Netzwerk an das Leitsystem angebunden. Einen einfacheren Weg, ein WirelessHart-Netzwerk an ein Leitsystem anzubinden, gibt es kaum.

Ist das Netzwerk erfolgreich angebunden, folgt die Inbetriebnahme. Im Normalfall baut sich das WirelessHart-Netzwerk selbst auf. Doch drahtlose Verbindungen sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen, was die Fehlersuche stark erschwert. Das Gateway von Pepperl+Fuchs hilft hier mit einer grafischen Netzwerkanalyse im Webserver. Damit kann der Anwender auf einen Blick sehen, ob und welche Verbindungen ein Gerät mit anderen Netzwerk-Teilnehmern besitzt. Gleichzeitig wird die Qualität über einen einfachen Farbcode angegeben. Rot bedeutet keine Verbindung, Gelb eine akzeptable und Grün eine sehr gute. Die Intensität des Datenverkehrs auf dem Pfad wird grafisch über die Breite des Pfads angegeben. Der Anwender kann die Daten aber auch als Liste im Webserver einsehen. Die Liste kann zu Dokumentationszwecken als CSV-Datei exportiert werden. Damit wird das WirelessHart-Netzwerk vollständig transparent und sichtbar.

Diese nützlichen Tools helfen nicht nur bei der Inbetriebnahme weiter, sondern können auch während des Betriebs zur Diagnose genutzt werden, zum Beispiel wenn der Anwender wissen will, ob sich etwas in seinem WirelessHart-Netzwerk geändert hat. Denn das Netzwerk optimiert sich selbst und sucht sich während des Betriebs die optimalen Pfade.

Die Diagnose-Tools im Webserver sind auch im Modbus- und Ethernet/IP-WirelessHart-Gateway enthalten. Zusammen mit dem Simulationstool WiNC macht Pepperl+Fuchs damit WirelessHart transparent für den Anwender, gleichgültig an welches Leitsystem das Netzwerk angebunden wird.

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