Vernetzung von Druckluftanlagen: Ethernet wird zum Standard

Um eine Druckluftstation möglichst effizient überwachen und steuern zu können, ist es nötig, so viel wie möglich über den Prozess, der in dem System abläuft, zu wissen. Sensoren sind die Fühler dieses Prozesses, die das von ihnen „Gesehene“ an Steuerung, übergeordnete Steuerungen und eventuell die Leittechnik weitergeben, damit dann der Mensch die gewonnen Daten sinnvoll nutzen kann. Dreh- und Angelpunkt einer erfolgreichen Datenübermittlung sind die Schnittstellen, die netzwerkfähig sein müssen, und das an sie anschließende Netzwerk, welches die Daten übermittelt. Genau hier liegt noch die Unsicherheit. Denn soweit die Schnittstellen betroffen sind, ist in der Automatisierung von Prozessanlagen die Standardisierung noch in Arbeit. Starke Tendenzen zeigen sich aber bereits ab.

Wie im November 2016 verlautbart, werden die ODVA, eine internationale Organisation führender Automatisierungsunternehmen, und Namur, der internationale Verband der Anwender von Automatisierungsindustrie in der Prozessindustrie, zusammen arbeiten, um die Verwendung des industriellen Ethernet in der Prozessindustrie voranzubringen. Die ODVA verfolgt dabei den Ansatz eines „Standard unmodified Ethernet“. Aktuelle Standardisierungsinitiativen wie IEEE 802.3cg, auch als 10SPE bekannt, gehen in Richtung einer einfachen Zweidraht-Technologie, welche für die Anbindung von Sensoren und intelligenten Endgeräten im Feld geeignet ist und weite Verkabelungsstrecken abdecken kann. Der Einsatz von Ethernet liefert den Schlüssel zur Integration in moderne Industrie-4.0-Infrastrukturen im prozesstechnischen Umfeld.

Ethernet und die damit verbundenen digitalen Bussysteme erfüllen in jeder Phase des Lebenszyklus einer Anlage wichtige Anforderungen der Anwender und sind der analogen Kommunikation in Bezug auf Qualität, Kosten und Geschwindigkeit deutlich überlegen. Somit steht einer sofortigen Investition und Nutzung moderner Netzwerke nichts mehr im Weg.

Ethernet-basierte Netzwerke, die ein Einsteigen und Losfahren ermöglichen, sind bereits erhältlich – zum Beispiel das Kaeser Sigma Network. Ethernet ist die Basis-Technologie in der Industrie, welche grundsätzlich geeignet ist, IP-fähige Kommunikation zu betreiben. Das Sigma Network hat zusätzlich auch noch Innovationsreserven eingebaut, die kommende Entwicklungen in der Industrie berücksichtigen. Das System ist protokolloffen und kann gängige Standards der Prozesstechnik, wie etwa Modbus-TCP bereits abdecken. Unter der Voraussetzung, dass sie IP-basiert sind, können künftige Entwicklungen in der Vernetzung prozesstechnischer Anlagen abgedeckt werden. Dies kommt dem Betreiber bei eventuellen Erweiterungen oder Neuinstallationen in der Zukunft zugute, weil es Investitionssicherheit mit sich bringt. Ein bedeutsamer Aspekt für den Betrieb langlebiger Anlagen.

Doch zunächst einmal ist das Kaeser Sigma Network ein lokales Netzwerk innerhalb der Druckluftstation, welches eine optimale Integration der Komponenten einer Druckluftstation ermöglicht. Der weit verbreitete Protokollstandard TCP/IP bildet die Grundlage des Datenverkehrs im Sigma Network. Im Unterschied zu gängigen Feldbuslösungen wie Profibus, CAN oder ähnlichem, die relativ langsam arbeiten, ist dieses Fast-Ethernet-Netzwerk mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 100 Mbit/s enorm schnell. Diese Datenautobahn bietet eine enorme Bandbreite für Prozessdaten, welche dem künftigen Datenaufkommen im Zuge der Digitalisierung gewachsen ist.

Sigma Network bildet zusammen mit der übergeordneten Steuerung Sigma Air Manager 4.0 eine aufeinander abgestimmte Infrastruktur und stellt Daten für künftige Services wie vorausschauende Wartung oder Energiemanagement zur Verfügung.

Wenn vom Betreiber gewünscht, können die Betriebsdaten der Druckluftstation über eine Breitbandverbindung an das Rechenzentrum von Kaeser übertragen werden. Dies ermöglicht eine Ferndiagnose der Druckluftversorgung durch Spezialisten und künftige Services wie vorausschauende und bedarfsorientierte Wartung. In der Kombination bietet dies dem Betreiber der Druckluftstation nicht nur höchste Versorgungssicherheit, sondern auch geringste Life-Cycle-Kosten, da die Fachleute das energetische Verhalten der Druckluftstation konstant im Auge behalten und bei Bedarf so anpassen können, dass die Station immer am energetischen Optimum betrieben wird.

Zusätzlich können die Betriebsdaten ohne weiteres in die vorhandene eigene Leittechnik eines Unternehmens eingebunden werden. Flexible Schnittstellenmodule mit den gängigen Protokollen und Technologien, wie EtherNet/IP, Modbus-TCP, Profinet, usw. ermöglichen die Plug & Play Anbindung vor Ort.

Die Daten der Station sind jederzeit auch zum Beispiel vom eigenen PC oder Laptop aus abruf- und einsehbar. Mit Hilfe moderner Webtechnologien wird der browserbasierte Zugang ermöglicht.

Dadurch, dass über das Netzwerk konstant alle Daten ermittelt werden, ist für den Betreiber ein exaktes Energiemanagement nach ISO 50001 auf komfortable Weise möglich. Durch einen Klick auf die entsprechende Taste auf dem Datenbildschirm, werden automatisch alle notwendigen, vorher ausgewählten Daten generiert und, wenn gewünscht, weitergeleitet. Auch eine automatische Zusendung entsprechender Berichte per E-Mail in vorausgewählten Zyklen ist unter anderem möglich. Auf Wunsch lassen sich Vergleiche, Diagnosen und Analysen des Druckluftverbrauchs erstellen. Die Daten der Station werden mehr als ein Jahr intern gespeichert und können zu Auswertungszwecken herangezogen werden.