IIoT-Lösungen für industrielle Kommunikation in der Prozessindustrie

Auch hier leistet Pepperl+Fuchs mit unterschiedlichen Technologien wieder einen wesentlichen Beitrag, dies aufgrund seiner hohen und langjährigen Expertise im Explosionsschutz insbesondere für die Prozessindustrie. Anlagenlayouts mit teils enormen räumlichen Ausdehnungen (und Kabelwegen) und bestimmten Anforderungen an den Explosionsschutz stellen für den Transfer großer Datenmengen besondere Rahmenbedingungen dar. Einige Praxisbeispiele zeigen, wie diese Aufgabe auf Basis intelligenter Explosionsschutz-Technologien und der Anbindung smarter mobiler Endgeräte inklusive IIoT-Anwendung gelöst werden kann.

Intelligente explosionsgeschützte Technologie im Feld von Prozessanlagen

Ein Feldgerät, das mit einem FieldConnex® Ethernet-APL Rail Field Switch verbunden ist, meldet über die Cloud einen Fehler in das von Neoception entwickelte Asset Management System der Anlage. Da der Fehler nicht per Fernbedienung behoben werden kann, macht sich ein Techniker, ausgestattet mit dem eigensicherem Smartphone Smart-Ex® 03 und CPU Pocket Unit, auf den Weg ins Feld der Prozessanlage. Während des gesamten Vorgangs ist er über das werkseigene 5G Campusnetzwerk permanent mit einem Experten-Team in der Ferne verbunden, das ihn nicht nur bei Fehlersuche und Reparatur anleitet, sondern auch den Alleinarbeiterschutz sicherstellt.

Bedarfsorientierte Wartung mit HART und smarten mobilen Endgeräten

Ein Ventil meldet dessen Abnutzung und muss demnächst ausgetauscht werden. Aktuelle Gerätedaten zum Zustand werden über das HART Communication Protocol ausgegeben. Bei einem geplantem Anlagenstillstand wird das Ventil dann per Work Order Management von einem Techniker ausgetauscht. Der Techniker kann den Einbau effektiv in seine Route einplanen. Eine Bilddokumentation des Einbaus wird mit dem Smartphone erstellt.

Anlagenerweiterung leicht gemacht mit Ethernet-APL und Tab-Ex® 03

Der Techniker erhält eine Push Nachricht auf sein Tablet Tab-Ex® 03: Ein bestelltes Ventil ist eingetroffen. Er holt es ab und baut es in der Anlage ein. Das Kabel vom Ethernet-APL Switch zum Gerät wird gezogen, der Anschluss erfolgt. Das Feldgerät wird automatisch erkannt, verbucht und kann eingerichtet werden. Die Grundeinstellungen können übernommen oder Voreinstellungen vom Gerätehersteller abgerufen werden.

Das digitale Typenschild – der Zugang zu allen verfügbaren Informationen   

Alle drei im Video gezeigten Ventile sind mit einem Unique Identifier ausgestattet, der Zugang zu allen Informationen und Dokumentationen erlaubt. Dabei handelt es sich um einen gemäß IEC 61406 standardisierten eindeutigen Identifikator für jede einzelne Seriennummer in Form eines QR-Codes. Der Techniker scannt mit dem Smart-Ex® 03 den QR-Code eines der drei Ventile und liest damit das digitale Typenschild dieses Gerätes aus: so hat er Zugriff auf die Verwaltungsschale exakt dieses Feldgerätes. Es zeigt sich, dass der Fehler in einem der anderen Ventile liegen muss. Also scannt er das digitale Typenschild des zweiten Ventils – jetzt zeigt das Smart-Ex die Fehlermeldung. Über die Verwaltungsschale werden nun Daten und Ersatzteilliste des defekten Ventils bereitgestellt. Der Techniker hat das nötige Ersatzteil dabei, tauscht es aus und bestellt es mit einem Klick sofort nach.    

Der Demonstrator zeigt, dass mit den geeigneten Technologien die durchgängige digitale Anbindung bis in die Cloud hinein auch im Ex-Bereich einfach realisiert werden kann.

Das zentrale Element eines solchen Szenarios ist die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell, kurz AAS) – der branchenneutrale Standard gemäß IEC 61360 zur Bereitstellung von Informationen eines Gerätes (Asset) sowie zur einheitlichen Kommunikation. Jedes Asset hat seine eigene AAS, die ab Beginn der Produktentwicklung Informationen über seine Eigenschaften und Fähigkeiten wie Baupläne, Produktdaten, Zustandsänderungen etc. über den gesamten Lebenszyklus hinweg speichert – die AAS stellt somit den digitalen Zwilling des meist physischen Gegenstandes oder Assets dar. Über seine AAS kann jedes Asset weltweit identifiziert und angesprochen werden. Über genormte Schnittstellen und eine einheitliche Sprache können Menschen oder Maschinen alle gewünschten Daten und Informationen zu einem bestimmten Asset finden, austauschen und ablegen – damit ist eine weltweite Interoperabilität sichergestellt und der Weg zu digitalen Wertschöpfungsnetzwerken geebnet.

Auf Basis des in der Norm IEC 61406 standardisierten Unique Identifiers kann automatisch auf die Verwaltungsschalen von physischen Gegenständen zugegriffen werden. Das digitale Typenschild ist ein vereinheitlichtes Teilmodell der Verwaltungsschale und stellt alle relevanten Informationen digital zur Verfügung. Zusätzlich stehen in der Verwaltungsschale auch Zertifikate und Dokumentationen digital bereit. Gegenüber den klassischen analogen Typenschildern entsteht mit Verwaltungsschale und digitalem Typenschild ein erheblicher Mehrwert.

Gestartet wurde die Initiative zum Unique Identifier als Projekt „Auto-ID“ übrigens von Herstellern prozesstechnischer Betriebsmittel und Betreibern von Prozessanlagen. Ziele waren, die immer umfangreichere Kennzeichnung auf Betriebsmitteln für den Explosionsschutz unterzubringen sowie die entsprechenden Informationen der Betriebsmittel elektronisch verwalten und sie auch im Feld digital nutzen zu können.

Highlights

• Pepperl+Fuchs: Pionier und Mitgestalter der Plattform Industrie 4.0
• Technologieführer mit mehr als 70 Jahren Erfahrung im elektrischen Explosionsschutz
• Zukunftstechnologie Ethernet-APL bringt Ethernet ins Feld der Prozessanlage
• Explosionsgeschützte Mobilgeräte der Pepperl+Fuchs Marke ecom erlauben Datentransfer, Fernzugriff und Remote Support im Feld
• Vielfältiges, hoch leistungsfähiges Portfolio sowie Software- und Integrations-Know-how ermöglichen die durchgängige digitale Anbindung bis in die Cloud