Referenz 11. Juli 2019
Mit offenen Schnittstellen die Digitalisierung in der Prozessindustrie vorantreiben

Eine Demonstrations- und Testanlage für Industrie 4.0 im Industriepark Höchst bietet Unternehmen optimale Möglichkeiten, neue Ansätze zu testen. Denn Prozessdaten werden hier nach dem Konzept der „NAMUR Open Architecture“ über einen zweiten Kanal für Monitoring- und Optimierungsaufgaben frei zur Verfügung gestellt.

Daten sind für Innovationen in der Prozessindustrie essentiell. Wer über sie verfügt, kann alle Vorteile der Digitalisierung nutzen, neue Ansätze fahren, Prozesse optimieren und effizienter werden. Bisher fehlt Unternehmen diese Möglichkeit, weil Prozessinformationen in der Regel schwer zugänglich in herstellerspezifischen Systemen eingeschlossen sind. Eine Industrie-4.0-Demonstrations- und Testanlage im Industriepark Höchst löst das Problem. Daten werden hier durch eine offene Schnittstelle in die Systemwelt exportiert, sodass sie frei für Monitoring- und Optimierungsaufgaben genutzt werden können.

Ihre Vorteile mit WAGO:

Wir brauchen die Konnektivität nach draußen, wir müssen runter von der Insel.

Ronny Becker, Prüfingenieur bei Bilfinger Maintenance

WAGO Controller PFC200 XTR mit Schlüsselfunktion

„Die Zukunft der Prozessindustrie ist ganz klar eine offene Lösung. Wir brauchen die Konnektivität nach draußen, wir müssen runter von der Insel, um neue Möglichkeiten und neue Potentiale zu erschließen“, sagt Ronny Becker, Prüfingenieur bei der Firma Bilfinger Maintenance, die die Anlage im Auftrag der Interessengemeinschaft Regelwerke Technik (IGR) gebaut hat. Sie besteht aus zwei Behältern, Pumpen, Ventilen und Sensoren und ist an zwei Cloud-Systeme angebunden, mit denen Prozessdaten verwaltet, strukturiert und analysiert werden können. Dadurch können die IGR-Mitglieder aktuelle Gerätetechnik, Cyber-Security-Maßnahmen, einheitliche Standards zur Übertragung von Gerätedaten sowie die Datenverarbeitung und -analyse innerhalb einer Cloud optimal testen.

„Kavitation, Pumpenverspannung oder Gasblasen in Rohrleitungen – in der IGR-Demonstrationsanlage haben sich die meisten Gerätehersteller mittlerweile eingefunden, ihre Geräte zur Verfügung gestellt und arbeiten aktiv in Projekten mit“, sagt Elisabeth Wächter-Schäper, Leiterin des Kompetenzcenters Elektro-, Mess- und Regeltechnik bei der IGR. Das WAGO-I/O-SYSTEM 750 übernimmt in der Anlage eine Schlüsselfunktion. Zwölf an das System angebundene HART-Sensoren messen wichtige Prozessgrößen wie Durchfluss, Temperatur und Druck. Der WAGO Controller PFC200 XTR des WAGO-I/O-SYSTEMs sammelt die HART-Daten der verdrahteten HART-Sensoren ein und gibt sie sowohl an das Prozessleitsystem Delta-V von Emerson als auch über einen Hilscher-Switch an die Cloud weiter.

Wir sind völlig begeistert, weil der Controller von WAGO den erforderlichen zweiten Kanal wirklich durchgängig und vernünftig bereitstellt.

Ronny Becker, Prüfingenieur bei Bilfinger Maintenance

Perfektes Zusammenspiel von WAGO, HART und Hilscher

Der WAGO Controller übergibt die Messwerte der HART-Sensoren via OPC-UA an das Hilscher-Gateway, das als Schnittstelle aller gesammelten Daten zwischengeschaltet ist. Von dort werden die Informationen per MQTT an die Cloud-Plattformen Microsoft Azure und Amazon Web Services (AWS) gesendet und in Datenbanken abgelegt. Parallel sendet der WAGO Controller die Daten über PROFIBUS-DP an das Prozessleitsystem. Dazu können die digitalen und analogen Ausgänge des WAGO-I/O-SYSTEMs 750 wahlweise über PROFIBUS-DP oder OPC-UA angesteuert werden.

WAGO bedient sich CMD-Befehlen für die Integration der HART-Sensoren. Der WAGO Controller sammelt dabei die Signale über den CMD3- und CMD13-Befehl ein. Über den CMD18-Befehl kann jeder Sensor „getaggt“ werden. Dateneingabe und Konfiguration erfolgen über die interne HTML5-Webvisualisierung. Mit den CMD-Daten werden neben dem Prozessmesswert vier Zusatzvariablen inklusive Einheit und Beschreibung übertragen. Beispielsweise kann ein Coreolis-Massemesser als multivariables Messgerät neben dem Massedurchfluss auch weitere Informationen wie Dichte und Temperatur liefern. Diese Werte können einfach über die HART-Kommunikation aus dem Gerät ausgelesen werden.

Ein Controller, viele Funktionen, wichtiger Mehrwert

Ein weiterer Vorteil des WAGO Systems: die Konfiguration von HART-Sensoren über „HART Tool Routing“ mit einem FDT-Tool. Um den Zugriff über das FDT-Tool auf den Sensor einzurichten, stellt WAGO das entsprechende Geräte- und Kommunikations-DTM bereit. Die Kommunikation zwischen FDT-Tool und dem WAGO Controller PFC200 XTR erfolgt über Modbus TCP. Der Sensor muss dadurch weder abgeklemmt noch ein Adapter zwischengeschaltet werden. Mit „HART Tool Routing“ kann der Anwender direkt vom FDT-Tool über die IP des Controllers auf die Sensorik zugreifen.

Mit dem PFC200 XTR von WAGO steht in einem Controller HART-, PROFIBUS-DP-, Modbus®- und OPC-UA-Kommunikation zur Verfügung sowie zusätzlich ein Webserver, der eine Webvisualisierung in HTML5 für das Administrieren und Engineering ermöglicht, so Becker: „Wir sind völlig begeistert, weil der Controller von WAGO den erforderlichen zweiten Kanal wirklich durchgängig und vernünftig bereitstellt. Wir nutzen diese Funktionalität und haben zusätzlich die vier HART-Variablen als Zusatzinformationen. Das ist ein wichtiger Mehrwert, den uns der WAGO Controller bietet.“

Fazit

Wenn die Prozessindustrie die Vorteile der Digitalisierung nutzen will, muss sie Prozessinformationen leichter nutzen können als bisher. Eine offene Automatisierung gemäß dem NOA-Konzept bietet eine Lösung. Die Testanlage in Höchst beweist, dass sich das Konzept mit vertretbarem Aufwand umsetzen lässt. Mit dem WAGO-I/O-SYSTEM 750 lassen sich Sensordaten unabhängig vom Prozesskanal für die Prozesssteuerung über OPC-UA auslesen. So bringt bewährte Technik den Unternehmen echten Mehrwert.

Mehr aus dem Bereich Prozesstechnik

Ganz gleich, ob modulare Prozessautomation, Explosionsschutz, Cyber-Security oder Prozess 4.0 – WAGO bietet Lösungen für jede Herausforderung der Branche.

Mit Cloud-Connectivity sicher vernetzt

It’s all about data: In der Vergangenheit gelangten die technischen Daten aus dem Feld allenfalls bis in die Steuerungs- und Leitebene – mittlerweile ist das anders. Dank moderner Informationstechnologie sind die wichtigen Informationen aus der Produktion nicht mehr nur auf die klassische Automatisierungspyramide beschränkt, sondern stehen immer und überall zur Verfügung. Einzig: Die technischen Voraussetzungen dafür müssen stimmen. Die PFC-Controller und Control Panels von WAGO sind mit Cloud-Connectivity ausgestattet und übermitteln Daten bis in die WAGO Cloud – oder an jeden anderen MQTT-Broker.

Prozess 4.0 – digital in die Zukunft

Anlagen in der Prozessindustrie werden oft jahrzehntelang betrieben und dabei permanent umgebaut, erweitert und modernisiert. Bestrebungen, Prozesse effizienter zu machen, sind fast so alt wie die Branche selbst. Die digitale Transformation der Wirtschaft eröffnet nun durch zahlreiche innovative Ansätze und Technologien ganz neue Möglichkeiten, um Prozesse vorteilhafter zu gestalten. So ist es mittlerweile Konsens, dass Maschinen miteinander kommunizieren müssen, um maximal effizient zu arbeiten. Das „Internet of Things“ ist damit längst Realität – auch wenn es bisweilen unterschiedlich interpretiert und umgesetzt wird. Daten werden an verschiedene Ebenen geliefert, gesammelt, ausgewertet und genutzt. Doch welchen konkreten Vorteile ergeben sich daraus für Unternehmen?