{"id":2765,"date":"2018-07-28T00:00:00","date_gmt":"2018-07-28T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/amplify.webservices.de\/2018\/07\/28\/neue-wege-in-prozessanlagen\/"},"modified":"2025-01-09T14:42:23","modified_gmt":"2025-01-09T14:42:23","slug":"neue-wege-in-prozessanlagen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/amplify-test.pepperl-fuchs.com\/de\/2018\/neue-wege-in-prozessanlagen\/","title":{"rendered":"Neue Wege in Prozessanlagen"},"content":{"rendered":"

28. Juli 2018<\/p>\n<\/div>

Neue Wege in Prozessanlagen<\/h1><\/div>

W\u00e4hrend Ethernet in B\u00fcros und in der Fabrikautomation heute so selbstverst\u00e4ndlich ist wie eine Stromleitung, ist es im Feld der Prozessautomation noch nicht etabliert. Dabei ist Ethernet die ideale Technologie f\u00fcr die \u00dcbertragung gro\u00dfer Datenmengen. Gemeinsam mit weiteren Unternehmen und Nutzerorganisationen arbeitet Pepperl+Fuchs daran, Ethernet-APL f\u00fcr die Prozessindustrie nutzbar zu machen.<\/p>\n<\/div>

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Daten sind das neue Gold, so h\u00f6rt und liest man immer wieder: \u201eBig Data\u201c, der Schl\u00fcssel f\u00fcr Gesch\u00e4ftsmodelle der Zukunft, und jeder von uns ist bereits ein Teil davon, wenn auch nicht unbedingt bewusst. So wie wir Smartphone-Besitzer die Daten liefern, die zum Beispiel auf einen Stau schlie\u00dfen lassen, liefern Feldger\u00e4te und Sensoren in Prozessanlagen ebenso eine Vielzahl an Daten. Deren Verarbeitung, Analyse und daraus resultierende Ma\u00dfnahmen k\u00f6nnen jedoch viel weitreichendere Folgen haben als die Vorhersage eines Staus \u2014 und zwar im positiven Sinn. So k\u00f6nnen Anlagenbetreiber mit den Konzepten der Zustands\u00fcberwachung und einer vorausschauenden Wartung zum Beispiel fr\u00fchzeitig erkennen, ob Wartungsbedarfe bestehen und so rechtzeitig reagieren, bevor die Anlage ungeplant still steht. Au\u00dferdem erm\u00f6glichen die Daten, den Betrieb von Anlagen zu optimieren und effizienter zu machen, was wiederum ein gro\u00dfes Einsparpotenzial f\u00fcr Anlagenbetreiber bedeutet.<\/p>\n

Damit all diese Daten in Echtzeit bereitgestellt und entsprechend genutzt werden k\u00f6nnen, braucht es die richtigen Technologien. In der Fabrikautomation hat sich Ethernet l\u00e4ngst zum Kommunikationsstandard entwickelt. Die Technik ist ideal, um gro\u00dfe Datenmengen schnell zu \u00fcbertragen und Voraussetzung f\u00fcr eine durchg\u00e4ngige Kommunikation vom Feldger\u00e4t in das Prozessleitsystem und in die Cloud. Doch in Anlagen in der Prozessautomation ist Ethernet heute kaum nutzbar. Zu kurz sind die Ethernet-Leitungen, dazu ohne Speisung f\u00fcr die angeschlossenen Ger\u00e4te und nicht robust genug f\u00fcr die rauen Bedingungen in prozessnahen Umgebungen. Es fehlen au\u00dferdem Konzepte f\u00fcr den Explosionsschutz. Um Ethernet auch in der Prozessindustrie nutzen zu k\u00f6nnen und eine effiziente Kommunikation in weitl\u00e4ufigen Anlagen zu erm\u00f6glichen, m\u00fcssen diese physikalischen H\u00fcrden \u00fcberwunden und ein neuer Standard geschaffen werden.<\/p>\n<\/div>

Zusammen zum neuen Standard<\/h2>\n

Gemeinsam mit den Unternehmen ABB, Endress+Hauser, Krohne, Phoenix Contact, Rockwell Automation, SAMSON, Siemens, Stahl, Vega und Yokogawa sowie den Organisationen FieldComm Group, ODVA und PROFIBUS und PROFINET International (PI) arbeitet Pepperl+Fuchs an der Entwicklung eines Advanced Physical Layers (APL) f\u00fcr den Einsatz von Ethernet in der Prozessautomation. Bereits 2011 begannen einige L\u00f6sungsanbieter gemeinsame technische Untersuchungen zu APL. Nach f\u00fcnf Jahren sind die Forschungen so weit voran geschritten, dass die IEEE Standards Association 2016 ein Entwicklungsprojekt zur Erweiterung des Ethernet-Standards f\u00fcr ein gespeistes Zweidraht-Ethernet, genannt 10BASE-T1L, genehmigt, das zum Ziel hat, Ethernet in der Prozessautomation bis 2019 als IEEE 802.3cg zu standardisieren. Voraussetzung daf\u00fcr ist zum einen, die Reichweite von Ethernet so zu erh\u00f6hen, dass die langen Wege in Prozessanlagen \u00fcberwunden werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

Das APL-Projekt fokussiert au\u00dferdem parallel dazu die Erweiterung des 10BASE-T1L im Rahmen des IEC-Standards f\u00fcr den Einsatz in explosionsgef\u00e4hrdeten Bereichen bis Zone 0\/Class\u00a01,\u00a0Div.\u00a01. Pepperl+Fuchs treibt diese Entwicklungen als Mitglied des APL-Projekts und Experte im Explosionsschutz aktiv mit voran. Bereits 2015 zeigte ein eigener Demonstrator die APL-Architektur einer Prozessanlage im Miniatur-Format.<\/p>\n<\/div>

Im Detail: der Advanced Physical Layer<\/h2>\n

Mit APL k\u00f6nnen Feldger\u00e4te in Zukunft direkt an Ethernet-basierte Systeme angebunden werden \u2014 Netzwerk\u00fcberg\u00e4nge, die bis dato immer einen aufw\u00e4ndig zu konfigurierenden Engpass darstellen, werden damit nicht mehr ben\u00f6tigt. Die APL-Architektur basiert auf der Verwendung von Switches, die die Kompatibilit\u00e4t zu allen g\u00e4ngigen Ethernet-Protokollen wie zum Beispiel PROFINET und EtherNet\/IP sicherstellen. Im Kontrollraum oder in einem Vorort-Verteiler wird der sogenannte Power Switch installiert. Er stellt die Verbindung zwischen Feld und Standard-Ethernet-Physik her. Durch die bis zu 1\u00a0000 m lange Zweidrahtleitung flie\u00dfen nicht nur Daten, sondern auch Strom, sodass die angeschlossenen Feldger\u00e4te gleichzeitig mit Energie versorgt werden. Auf der Feldebene befindet sich der Field-Switch, \u00fcber den Feldger\u00e4te im explosionsgef\u00e4hrdeten Bereich eigensicher \u00fcber bis zu 200 m lange Zweidrahtleitungen angeschlossen werden. So wird eine durchg\u00e4ngige, direkte Ethernet-Kommunikation von der Leitwarte bis auf die Feldebene und umgekehrt m\u00f6glich.<\/p>\n<\/div>

\"Der<\/span>
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Schneller, h\u00f6her, weiter<\/h2>\n

Mit APL kommt Ethernet dank der erweiterten Kabell\u00e4ngen nicht nur in den letzten Winkel einer Anlage. Mit einer \u00dcbertragungsrate von 10 Mbit\/s ist Ethernet auch fast 10\u00a0000 Mal schneller als HART und kann so deutlich gr\u00f6\u00dfere Datenmengen bew\u00e4ltigen, die vor allem in Industrie-4.0-Anwendungen anfallen. Neben Auswertungen von Daten von Feldger\u00e4ten und Sensoren im Sinne einer vorausschauenden Wartung vereinfacht Ethernet in der Prozessautomation aber auch Engineering, Installation und Betrieb von Feldger\u00e4ten. In unserem Demonstrator bringt ein Ethernet-Feldger\u00e4t alles mit, was zur Projektierung und zum Betrieb notwendig ist: Die Konfiguration kann \u00fcber einen Webbrowser erfolgen, Betriebsanleitungen und Zertifikate sind im Ger\u00e4t gespeichert und direkt per Download verf\u00fcgbar. Mit einem Scan kann ein Asset-Management-System alle angeschlossenen Ger\u00e4te erkennen und das FDI-Device-Package direkt aus dem Ger\u00e4t laden. Das Ger\u00e4t ist zudem in der Lage, \u00fcber einen integrierten OPC\/UA Server direkt mit der Cloud zu kommunizieren. So lassen sich alle Assets einer Anlage in Echtzeit darstellen.<\/p>\n<\/div>

Aus alt mach neu<\/h2>\n

Ein gro\u00dfer Vorteil von APL ist, dass vorhandene Installationen und Infrastrukturen bestehen bleiben k\u00f6nnen, worauf die Prozessindustrie mit ihren typischerweise langen Anlagenlaufzeiten angewiesen ist. So unterst\u00fctzt APL die in der Prozessautomation etablierte Trunk-and-Spur-Technologie. APL spezifiziert Standard-Feldbuskabel, Typ A, sodass Anlagenbetreiber ihre bestehende Verkabelung verwenden k\u00f6nnen und sich eine Migration einfach gestaltet. Der Field-Switch im Demonstrator von Pepperl+Fuchs unterst\u00fctzt au\u00dferdem sowohl Feldger\u00e4te mit einer APL-Schnittstelle als auch konventionelle Feldbus-Ger\u00e4te. Er erkennt automatisch, wenn anstelle eines Ethernet-Feldger\u00e4ts ein PROFIBUS-PA-Ger\u00e4t angeschlossen ist. Baudrate und Protokoll kann der Switch dann am entsprechenden Port anpassen und die Daten auf Ethernet umsetzen. Eine schrittweise Migration ist damit bereits ein Teil des APL-Konzepts, wie Pepperl+Fuchs es im Demonstrator zeigt. Das erm\u00f6glicht Anlagenbetreibern, die Vorteile der Ethernet-Kommunikation und die F\u00fclle an Informationen aus Feldger\u00e4ten und Sensoren zu nutzen, ohne ihre Anlagen komplett umzubauen.<\/p>\n<\/div>

Nachgefragt<\/h3><\/div>

Wir haben Lutz Liebers, President Division Process Automation bei Pepperl+Fuchs, und Michael Kessler, Executive Vice President Components & Technology, zur Bedeutung von Ethernet f\u00fcr die Prozessautomation befragt.<\/p>\n<\/div>

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