Alle Macht dem Feld - 2020 Das ePaper für Prozessautomatisierer - Chemie Technik
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2020
Das ePaper für
Prozessautomatisierer
PROZESSAUTOMATISIERUNG
SAMSON UND KROHNE GRÜNDEN JOINT VENTURE
Alle Macht dem Feld
Lösungen für die
Industrie
Actemium ist ein kompetenter Anbieter von elektro- und
automatisierungstechnischen Lösungen und Services.
www.actemium.de
EDITORIAL
Revolution von unten
und von oben
So viel Veränderung war selten bis nie: Die Prozess- erhalten, werden zukünftig von einem Gerät erledigt
automation wird derzeit vom Kopf auf die Füße und von werden – und dieses trägt seinen für Optimierungs- und
den Füßen auf den Kopf gestellt. Denn: Die Revolution Verifikationszwecke genutzten digitalen Zwilling gleich
hat gleich mehrere Treiber. Einerseits die Digitalisie- in sich. Wer so weit zu denken bereit ist, für den ist auch
rung, die auch von den Unternehmenslenkern in Che- die autonome, sich selbst optimierende Prozessanlage
mie, Pharma-, Lebensmittel- und anderen Prozessindus- kein Tabu mehr.
trien angestrebt wird, um die Basis für künftige Ge-
schäftsmodelle zu schaffen. Die Stichworte lauten hier Wie breit die revolutionäre Bewegung in der Prozessau-
Individualisierung der Produkte, Plattformen für das tomatisierung inzwischen ist, finden Sie in dieser Ausga-
Geschäft mit den Kunden und Optimierung der Prozes- be eindrücklich dargestellt: Unsere Artikelsammlung in
se. Andererseits wachsen aus der Produktionsbasis (Au- diesem ePaper reicht von klassischen Automatisierungs-
tomatisierungs-)Technologien zusammen, die isoliert themen über das aktuelle Namur-Thema Connectivity
betrachtet zunächst keinen Durchbruch brachten (Asset bis hin zu Aspekten der Cybersecurity. Und im Schwer-
Management, Predictive Maintenance...) und nun, ein- punkt Digitalisierung zeigen wir auch, wie sich Herstel-
gebettet in das Gesamtbild einer digitalisierten Anlage, ler von Pumpen und Anlagen für die Verarbeitung von
plötzlich enormen Mehrwert schaffen können. Nutzbar Schüttgütern die Digitalisierung vorstellen. Auch einem
werden diese durch neue Automatisierungsstrukturen Lieblingsthema aller Smartphone-, Tablet- und Compu-
wie die Namur Open Architecture und die Vernetzung. ternutzer – dem Softwareupdate – haben wir uns in der
beliebten Glosse „Spotlight“ gewidmet. Ich wünsche Ih-
Enorme Rechenleistung auf kleinstem Raum erlaubt es, nen viel Spaß beim ganz analogen Lesen.
Funktionen in Feldgeräte zu integrieren, die bislang gro-
ßen Leitsystemen und Ingenieurkonsolen vorbehalten
waren. Zu hören war das bereits auf der Namur-Haupt-
sitzung im November 2018: Das smarte Feld übernimmt
die Macht, König Leitsystem ist tot – so mein damaliges,
zugegeben etwas zugespitztes Fazit. Die Entwicklung ei-
nes Prozessknotens, wie er in der Titelstory dieses ePa-
pers beschrieben wird, ist da nur konsequent: Komplexe Was meinen Sie?
Regelkreise, die vom Leitsystem nur noch einen Sollwert armin.scheuermann@chemietechnik.de
Wie sich die Namur die Zukunft der Leit- und Der Anschluss an die neue NOA-Welt erfor- Cyberattacken nehmen auch in der Prozess-
Feldgerätetechnik in der Prozessindustrie vor- dert mehr als nur eine Kabelklemme. Was da- industrie zu. Abschotten alleine hilft nicht,
stellt, erfahren Sie ab Seite 11 zugehört, finden Sie ab Seite 14 weiß Experte Erwin Kruschitz. Seite 33
CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020 3
INHALT
Alle Macht dem Feld Anschluss an die Zukunft
Der Messtechnik-Anbieter Krohne hat gemeinsam mit „Enhanced Connectivity“ lautet die Devise des diesjährigen Namur-Sitzungs
dem Ventilspezialisten Samson für die Regelung von sponsors Phoenix Contact, der neben dem physikalischen Anschluss künftig vor
Flüssigkeitsströmungen eine Lösung entwickelt, die allem auch die Logik einbringen will, damit die Namur Open Architecture Reali
nicht nur das zentrale Leitsystem entlastet, sondern der tät werden kann. Seite 14
Digitalisierung insgesamt Vorschub leisten soll. Seite 8
Editorial3 Cybersecurity
Sicherheit der Produktionsinfrastruktur erfordert
Markt Systembetrachtung – OT-Security im Fadenkreuz 18
CT exklusiv CT Interview
PCD Preisindex für Chemieanlagen – Preisrückgang Erwin Kruschitz, Anapur, zu Cybersecurity –
bei Leittechnik und Rohrleitungen 6 „Geh davon aus, dass es bereits passiert ist“ 21
Automatisierung Digitalisierung
Titelstory Benchmarkstudie im Anlagenbau –
Krohne und Samson stellen Digitale Services verdrängen Technologie 32
neuen Prozessknoten vor – Alle Macht dem Feld 8
CT Trendbericht
Namur definiert Rolle der Sensoren Digitalisierung der Schüttguttechnik 34
in Prozessanlagen 11
CT Umfrage
Konnektivität als Grundlage der Digitalisierung 14 Schüttguttechnik –
2020 An der Schwelle zum digitalen Zeitalter 37
Das ePaper für
Prozessautomatisierer
Mobile Konfiguration von Feldgeräten der Prozess
PROZESSAUTOMATISIERUNG
industrie 18 Pumpe wird zur Industrie-4.0-Komponente 44
Siemens stellt Konzept Erstes Pumpenmodul mit Treibersoftware MTP –
für Namur Open Architecture vor 20 Pumpenintegration per Knopfdruck 47
SAMSON UND KROHNE GRÜNDEN JOINT VENTURE
Alle Macht dem Feld
Automatisierung von Prozessventilen im Vergleich – Digitalisierungskonzepte beim Pumpenhersteller
Welches Konzept macht das Rennen? 24 Grundfos – Transformation statt Revolution 48
Sicherer Einsatz von Glasfasern im Ex-Bereich 30 CT Interview
Titelmotiv gespon- Götz Erhardt, Accenture –
sert von Samson.
„Der digitale Zwilling lohnt sich fast immer“ 51
Bild: Samson
4 CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020
„Geh davon aus, dass es bereits passiert ist“ CT Produktfokus Gasmesstechnik
Im Schatten der Digitalisierung wächst auch in der Pro Eine ganze Armada von Modellen und Messprinzipien stellt den Anwender von
zessindustrie die Bedrohung durch Cyberattacken. Im Durchflussmessern vor die Qual der Wahl. Unsere Auswahl gibt einen Überblick
CT-Gespräch erläutert Erwin Kruschitz, Vorstand von über die jüngsten Entwicklungen für die Durchflussmessung von Flüssigkeiten,
Anapur, warum es keine hundertprozentige Sicherheit Gasen und Schüttgütern. Seite 61
geben kann. Seite 21
Funktionale Sicherheit Spotlight
Wenn der Schwanz mit dem Hund wackelt –
CT Marktübersichten
Software-Update 84
Geräte für PLT-Schutzfunktionen/SIL-Kreise 66
Messtechnik Service
CT Produktfokus Impressum43
Gasmessgeräte – Sicherheit für Mensch,
CT Hotspots
Umwelt und Prozess 54
Energieeffizienz – An den richtigen Stellen gespart82
Füllstandradar sorgt für Überlaufschutz
in Laugenbehältern 58
CT Produktfokus
Durchflussmessgeräte –
Eine Frage des Messprinzips 61
CT Hotspots Energieeffizienz
Unternehmen in der Chemiebranche investie
ren immer mehr in ihre Energieeffizienz. Das
trägt nicht nur zu einer gelingenden Energie
wende bei, sondern kann auch bares Geld spa
ren. Unsere Hotspots zeigen, an welchen Stellen
sich nach Einschätzung der Deutschen Energie-
Agentur und der Bundesregierung das betriebli
che Energiesparen besonders lohnt. Seite 82
CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020 5
Markt
Profi-Guide
Branche
Anlagenbau ● ● ●
Chemie ●
Pharma
Ausrüster ●●●
Funktion
Planer ●●
Betreiber ●●●
Einkäufer ●
Manager ●●●
Bild: mmmx – AdobeStock
PCD Preisindex für Chemieanlagen
Preisrückgang bei
Leittechnik und Rohrleitungen
Nach drei Jahren des stürmischen Anstiegs der Preise für Rohrleitungen hat sich die
Entwicklung zuletzt umgekehrt. Und auch Prozessleittechnik verliert an Boden. Signale
für eine Trendwende im Chemieanlagen-Boom?
N
ach einer deutlichen Aufwärtsbewegung bei Statistische Bundesamt in zwei Gewerken sogar rückläu-
Autor
den Preisen für Chemieanlagen im ersten fige Preise dokumentiert hat. Lediglich Maschinen und
Quartal 2019 hat die Entwicklung zur Jahres- Apparate legten mit 0,89 % in etwa gleich stark zu wie in
mitte hin deutlich an Dynamik verloren. Stand Ende den Quartalen zuvor. Erstmals im Minus (-0,28 %) wa-
März noch ein Plus von 1,03 % zu Buche, legten Che- ren dagegen Rohrleitungen, bei denen in den vergange-
mieanlagen insgesamt zwischen April und Juni lediglich nen Jahren von Quartal zu Quartal relativ hohe Zuschlä-
Armin Scheuermann um 0,34 % zu. Die Ursache dafür ist, dass in fast allen für ge zu verzeichnen waren. So legten diese beispielsweise
ist Chefredakteur der Chemieanlagen relevanten Gewerken nur moderate im ersten Quartal 2018 um 2,42 % zu und verteuerten
CHEMIE TECHNIK Preissteigerungen zu verzeichnen waren, während das sich seit 2016 ununterbrochen. Das Gewerk umfasst ne-
6 CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020
Markt
115 Bautechnik (Mat. & Mont.) Elektrische Energieversorgung Indexbasis: 2015 = 100
Rohrleitungen H, I Ingenieurleistungen
Montageleistungen Maschinen und Apparate
Prozessleittechnik
ben Rohrleitungen aus Stahl und Edelstahl auch Arma- & Beschichtung
Dämmung
110 PCD
turen aus diesen Materialien. 115 Bautechnik (Mat. & Mont.) Elektrische Energieversorgung Indexbasis: 2015 = 100
Rohrleitungen H, I Ingenieurleistungen
Montageleistungen Maschinen und Apparate
Prozessleittechnik verliert 105 Dämmung & Beschichtung Prozessleittechnik
110 PCD
Im Gewerk Prozessleittechnik sind die Preisentwicklun-
gen für Mess- und regeltechnische Geräte sowie für Au-
100
tomatisierungssysteme und PLT-Montagematerial zu- 105
sammengefasst. Die Feldinstrumentierung bildet dabei
mit fast zwei Drittel Anteil den größten Block.
95 Während
100
die Preise für Messgeräte im vergangenen Quartal nach
einem Plus von zuletzt 0,9 Indexpunkten stagnierten,
90
verloren Automatisierungssysteme über 2 % (2,5 Index- 95
2015Q3 2016Q4
2017Q3 2018Q4
2016Q2
2018Q1 2019Q2
2015Q2 2016Q3
2017Q1 2018Q2
2015Q4
2017Q2 2018Q3
2016Q3 2017Q4
2015Q2
2016Q1 2017Q2
2015Q3
2016Q1
2017Q4 2019Q1
2016Q2 2017Q3
2016Q4 2018Q1
punkte).
2015Q1
2015Q4 2017Q1
Im Indexschwergewicht „Maschinen und Apparate“
lassen sich die Kostensteigerungen im Wesentlichen auf 90
2018Q4
2019Q2
2018Q2
2018Q3
2019Q1
steigende Preise für Apparate zurückführen. So legten
2015Q1
Behälter und Kolonnen um rund 1 % zu, während bei
Maschinen wie Verdichtern und Pumpen lediglich ein
moderates Plus von je rund einem halben Prozent zu
verzeichnen war. Preisentwicklung der im PCD-Index zusammengefassten Gewerke des Chemieanla-
Bei der Bautechnik, die sich in den vergangenen genbaus. Bild:CHEMIE TECHNIK
Quartalen deutlich verteuert hat, hat sich die Dynamik
im 2. Quartal 2019 abgeschwächt. Das Plus lag zuletzt
bei 0,47 % – nach einem Zuwachs von 1,36 % im ersten
Quartal. PCD insgesamt Q2 - 19 vs Q1 -19
Tendenz nach unten, Ingenieurleistungen
aber kein einheitliches Bild Montageleistungen PCD insgesamt Q2 - 19 vs Q1 -19
Ob sich das Projektgeschäft in der Chemie ähnlich wie
Prozess- Ingenieurleistungen
die Gesamtkonjunktur eintrübt, lässt sich anhand der leittechnik
Preisentwicklung in den für Anlagenprojekte wesentli- Montageleistungen
Elektrische Energieversorgung
chen Gewerke noch nicht eindeutig sagen. Lediglich In-
Prozess-
dizien für eine Tendenz nach unten sind insgesamt er- Rohrleitungen H, I leittechnik
kennbar. Der Preisrückgang bei Automatisierungssyste-
Elektrische
Maschinen und ApparateEnergieversorgung
men reflektiert nicht nur die Entwicklung bei Prozess-
steuerungssystemen, sondern im Wesentlichen auch die Dämmung & Beschichtung
Rohrleitungen H, I
Preise für Systeme zur Fertigungsautomatisierung. Und
speziell im Gewerk Rohrleitungen können Großprojekte Maschinen und Apparate
Bautechnik (Mat. & Mont.)
wie Pipelines (z. B. Nordstream II) das Bild prägen. Die Dämmung & Beschichtung
Beobachtung bestätigt sich auch bei einem Blick auf die -0,60% -0,40% -0,20% 0,00% 0,20% 0,40% 0,60% 0,80% 1,00%
Details: Rohrleitungsmaterialien verloren im Quartals- Bautechnik (Mat. & Mont.)
vergleich 0,7 Indexpunkte, während Armaturen um 0,4
Indexpunkte zulegten. Veränderungen der Preise für Leistungen
-0,60% und
-0,40% Gewerke
-0,20% im Bau
0,00% von Chemieanlagen
0,20% 0,40% 0,60% 0,80% 1,0
Deshalb bleibt es spannend abzuwarten, wie sich die im Quartalsvergleich (Q2-2019 gegenüber Q1-2019). Bild:CHEMIE TECHNIK
Preise für Ingenieurleistungen im zweiten Quartal ent-
wickelt haben. Denn einerseits bilden Ingenieurleistun-
gen im PCD mit einem Anteil von 27 % das größte net, dessen Basis das Jahr 2015 (=100) bildet. Aus der
Schwergewicht, andererseits laufen die vom Statistischen Gewichtung der Einzelgewerke resultiert ein Index für
Bundesamt veröffentlichten Zahlen für Ingenieurleis- die Preisentwicklung von Chemieanlagen.
tungen immer ein Quartal nach. D. h., der aktuelle PCD Die detaillierten Daten senden wir Ihnen per E-Mail
für das 2. Quartal gibt bei Ingenieurleistungen lediglich gegen Rechnung gerne zu. Anfragen an: susanne.ber-
den Index für das 1. Quartal wider. Die Aktualisierung ger@huethig.de. ●
erfolgt dann erst Ende September.
Der Preisindex für Chemieanlagen in Deutschland www.chemietechnik.de/1908ct605
(PCD) wird vierteljährlich aktualisiert. Er dient als
Trendbarometer für Planer von Chemieanlagen sowie
Betreiber, die die Kosten von Projekten näherungsweise Entscheider-Facts
abschätzen wollen. Im PCD werden nach einer vom ●● Die Preise für Chemieanlagen sind im 2. Quartal 2019 um
Arbeitskreis Cost Engineering in der Dechema / Process 0,34 % gestiegen.
Net entwickelten Methode die Gewerke Apparate und ●● Bei Rohrleitungen und Prozessleittechnik waren erstmals ne-
Maschinen, Rohrleitungen und Armaturen, MSR-Ein- gative Preisentwicklungen zu verzeichnen.
richtungen, Isolierung und Anstrich, elektrotechnische ●● Im Gewerk Maschinen und Apparate haben sich vor allem
Ausrüstung sowie Bauteilkosten zu einem Index berech- Apparate verteuert.
CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020 7
Titelthema
Profi-Guide
Branche
Anlagenbau ● ● ●
Chemie ●●●
Pharma ●
Ausrüster ●●●
Funktion
Planer ●●●
Betreiber ●●●
Einkäufer ●●●
Manager ●
Autoren
Armin Scheuermann
ist Chefredakteur der
CHEMIE TECHNIK
8 CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020
Titelthema
S.8: Der neue Pro-
zessknoten beinhal-
Krohne und Samson stellen neuen Prozessknoten vor tet ein Regelventil,
Alle Macht dem Feld
eine Ultraschall-
Durchflussmessung,
eine Differenzdruck-
messung und die
Zentralistische Leittechnik steht einer autonomen und flexiblen Fabrik im Wege. Dieser Temperaturmes-
sung.
Überzeugung folgend, hat der Messtechnik-Anbieter Krohne gemeinsam mit dem Ven-
tilspezialisten Samson für die Regelung von Flüssigkeitsströmungen eine Lösung entwi- André Boer und Kav-
ckelt, die nicht nur das zentrale Leitsystem entlastet, sondern der Digitalisierung insge- reet Bhangu (oben
links) leiten das
samt Vorschub leisten soll. neue Unternehmen
mit Sitz im nieder-
ländischen
Dordrecht.
M
it einem neuen, intelligenten Prozessknoten, ses, bestehend aus einer Durchflussmessung und einem
der gleichzeitig Durchfluss, Druck und Tem- Ventil, entwickelte die KI in 2.000 Lernzyklen einen Al- Stephan Neuburger,
peratur misst und als autonomes Regelgerät gorithmus zur Abfüllung von PET-Flaschen, der mit ei- CEO von Krohne
agiert, beschreiten Krohne und Samson gemeinsam ner völlig neuen Fahrweise schneller und genauer ab- (oben rechts) und Dr.
Neuland. „Bei der Umsetzung der Namur Open Ar- füllt, als konventionelle Systeme. Andreas Widl, Vor-
standsvorsitzender
chitecture und einer offenen Plattform für die Prozess- Im 50:50-Joint Venture mit dem Namen Focus-On
von Samson, erklär-
automatisierung laufen wir immer wieder gegen die haben die Hersteller die Idee nun zu einem Produkt ten die Kooperation
gleiche Mauer: Wir haben Sensoren und Aktoren, aber umgesetzt: Das Gerät beinhaltet nicht nur ein Ventil, auf einer Pressekon-
deren Daten bekommen wir nicht durch die Leittechnik- sondern auch ein Ultraschall-Durchflussmessgerät, eine ferenz im September
Architektur, um entsprechende Dienste und Services für Differenzdruckmessung sowie die Temperatursensorik. 2019.
die Optimierung bereitzustellen“, sagt Dr. Thomas Ste- Doch der neue Ventilknoten zielt nicht nur darauf, die Bilder: Redaktion
ckenreiter, CTO von Samson. Regelgüte in Prozessen zu verbessern. „Dadurch, dass
wir vier Geräte durch eines ersetzen, spart der Anwen-
Sensorik in den Aktor integriert der rund ein Drittel der Investitions- und Installations-
Schon im Hauptvortrag zur Namur-Hauptsitzung im kosten“, sagt André Boer, einer der beiden Geschäftsfüh-
November 2015 hatte Krohne gezeigt, wie sich der Ge- rer des neuen Unternehmens, das seinen Sitz im nieder-
rätehersteller die Integration von Sensorik und Aktorik ländischen Dordrecht hat.
vorstellt: „Wir sind sogar so weit gegangen, dass wir die Zudem rechnet der Hersteller damit, dass sich das
zentrale Steuerung und das Durchflussmessgerät integ- Engineering deutlich vereinfacht: Weil lediglich eine
riert haben. Das Leitsystem muss nur noch einen Soll- Sensor-Aktor-Stelle geplant werden muss, sinkt die
wert vorgeben“, beschreibt Dr. Attila Bilgic, CTO von Zahl der Engineering- und Einkaufsspezifikationen
Krohne, die Vision. Das Potenzial eines solchen dezent- von vier auf eine. Auch die Zahl der Prozessanschlüsse
ralen Regelgeräts verdeutlicht Bilgic anhand des Bei- und der damit notwendigen Flansche reduziert sich auf
spiels einer Abfüllsteuerung: Mithilfe künstlicher Intelli- zwei Anschlüsse. Zudem sinkt das Risiko von Lecka-
genz und unter Einsatz eines geschlossenen Regelkrei- gen, und auch die Verkabelung ist deutlich einfacher,
CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020 9
Titelthema
wodurch Installation und Inbetriebnahme vereinfacht eine Geräte- und Prozessdiagnose. „In der Praxis lassen
werden. sich so präzise Vorhersagen zu Kavitationszuständen
„Wir schätzen, dass wir durch das Einsparen von machen“, berichtet Steckenreiter. Weitere Überlegungen
Flanschen und Verkabelung, aber auch im Engineering gehen dahin, die Ultraschallmessung für Analytik-Auf-
und der Inbetriebnahme gegenüber klassischen Regel- gaben zu nutzen: beispielsweise um Viskosität und Dich-
kreisen bis zu 50 Prozent Kosten sparen“, rechnet Kav- te zu bestimmen, Feststoffpartikel zu identifizieren und
reet Bhangu, ebenfalls Geschäftsführer von Focus-On: Verschleiß in der Anlage zu überwachen.
„Im Betrieb profitieren die Anwender von einer höheren Um die neue Technik auch für existierende Anlagen
Regelgüte und höheren Regelgeschwindigkeit. Dort nachrüsten zu können, haben die Entwickler nicht nur
spielt es eine Rolle, wie schnell ein vorgesehener Prozess konventionelle elektrische Anschlüsse wie beispielsweise
punkt erreicht wird.“ Zusätzlich lassen sich durch die 4 bis 20 mA und Hart vorgesehen, sondern die Geräte
permanente Optimierung des Regelkreises Betriebskos- auch so dimensioniert, dass sie sich einfach in bestehen-
ten sparen. „Wir stehen noch ganz am Anfang, und de Anlagen integrieren lassen. „Anwender können die
können die neuen Möglichkeiten noch gar nicht alle Technik dadurch einfach in bestehenden Anlagen aus-
abschätzen“, so Bhangu. probieren“, sagt Stefan Neuburger, CEO von Krohne.
Doch bei allem Enthusiasmus wissen die Manager Gleichzeitig können nach der Namur Open Architecture
aber auch, dass für die Umsetzung des neuen Ansatzes NOA aufgebaute, rückwirkungsfreie Kommunikations-
erst einmal organisatorische Hürden zu nehmen sind. kanäle für Diagnosefunktionen genutzt werden. Dies
Denn bislang werden Rohrleitungen, Ventile und Mess- geschieht entweder per WLAN oder Bluetooth.
instrumentierung getrennt voneinander geplant. Dazu Einen ersten Kundenkreis sieht Neuburger in den
sind Änderungen an den Fließbildern notwendig, wel- Herstellern von Skids, die als Module in Prozessanlagen
che die Grundlage für den Engineering-Prozess bilden. beispielsweise der Lebensmittelindustrie, aber auch der
„Wir müssen den Planungsprozess überarbeiten, wenn Öl und Gasindustrie eingesetzt werden: „Für diese spie-
wir den Nutzen der Digitalisierung heben wollen“, sagt len der Platzbedarf und das Gewicht eine entscheidende
Steckenreiter, und Bilgic ergänzt: „Wenn die Planungs- Rolle. Skid-Hersteller werden sich diese Vorteile sehr
prozesse so bleiben, dann wird man die Vorteile nicht schnell zunutze machen wollen.“
heben können. Aber irgendjemand auf der Welt wird das
tun, und sich dadurch einen Wettbewerbsvorteil ver- Flexible Hard- und Softwarearchitektur
schaffen“, ist Bilgic überzeugt. Um offen für zukünftige Entwicklungen zu sein, hat das
Entwicklungsteam eine mehrstufige Hard- und Soft-
Digitaler Zwilling im Ventilknoten warearchitektur entwickelt. „Unser Ansatz beruht ähn-
Im Betrieb zeichnet sich der neue Ventilknoten gegen- lich wie bei der Entwicklung von Mobiltelefonen auf drei
über dem klassischen Aufbau auch aufgrund der kurzen Schichten: Einem Application Layer, in dem Cloud-
Wege und der Abstimmung von Sensorik und Aktorik Dienste abgebildet werden, und ganz unten einem Phy-
durch eine bessere Regelgüte aus. Die Kooperationspart- sical Layer, der das Produkt selbst darstellt. Dazwischen
ner haben in das Gerät nicht nur einen Mikroprozessor schafft der Orchestration Layer die Verbindung. Über
mit hoher Rechenleistung integriert, sondern legen auch diese Architektur sind wir in der Lage, jedem Gerät be-
die Betriebsdaten im Gerätespeicher ab. Dadurch kann liebige Funktionen anzudienen“, beschreibt Dr. Andreas
der autonome Ventilknoten eigenständige Optimierun- Widl, Vorstandsvorsitzender von Samson, die Überle-
gen vornehmen und den aktuellen Betriebszustand mit gungen und ist überzeugt: „Bei Focus-On geht es um
einem im Gerät hinterlegten Modell ständig abgleichen. mehr als die Integration von Sensorik und Aktorik – wir
„Aus meiner Sicht ist die Anlagensteuerung heutzutage gehen hier den Schritt von der analogen in die digitale
alles andere als optimal. Häufig stellen die Ingenieure die Welt.“ ●
Messgenauigkeit über die Regelgüte. Dadurch kommt es
oft zu unsinnigen Prozessführungskonzepten“, sagt Tho- www.chemietechnik.de/1910ct650
mas Steckenreiter. Oft führe dies dazu, dass zusätzliche
Sensoren und Aktoren verbaut werden, mit denen eine Entscheider-Facts
sichere Fahrweise erreicht werden soll: „Das geht zu ●● Der neue Prozessknoten misst gleichzeitig Durchfluss, Druck
Lasten der Prozesseffizienz.“ und Temperatur und agiert als autonomes Regelgerät.
Ein im Gerät abgelegter digitaler Zwilling des Regel- ●● Neben einer besseren Regelgüte sollen vor allem auch gerin-
kreises vergleicht die Messwerte mit den aus dem Pro- gere Investitions- und Installationskosten erreicht werden.
zessmodell berechneten. So können die aktuellen Mess- ●● Das Gerät wird im 50:50-Joint Venture Focus-On entwickelt,
werte verifiziert werden und entsteht die Grundlage für produziert und vermarktet.
Eigenschaften des Prozessknotens
Der neue Prozessknoten beinhaltet ein Re- fährdeten Bereichen in den Zündschutzar- Durchflussmessung gibt der Hersteller mit
gelventil, eine Ultraschall-Durchflussmes- ten Ex d und Ex e angeboten werden und besser als ein Prozent vom Messwert an,
sung, eine Differenzdruckmessung und die sollen ab dem ersten Quartal 2020 in der damit wird eine exzellente Regelgüte er-
Temperaturmessung. Die Geräte sollen Nennweite DN 80 und Druckstufe PN reicht.
künftig für den Einsatz in explosionsge- 16/40 verfügbar sein. Die Genauigkeit der
10 CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020Automatisierung
Profi-Guide
Branche
Anlagenbau ● ● ●
Chemie ●
Pharma
Ausrüster ●●●
Funktion
Planer ●●
Betreiber ●●●
Einkäufer ●
Manager ●●●
Namur definiert Rolle der Sensoren in Prozessanlagen
Das Feld gewinnt
E
s war Paukenschlag und Weckruf zugleich, als der stand Dr. Wilhelm Otten damals gleich zu Beginn vor
damalige Noch-Vorstandschef der Anwenderver- dem mit 650 Automatisierungsexperten voll besetzten
einigung Namur im November 2018 seine Sicht Saal einen Pflock ein. „Feldgeräte werden dagegen über-
auf die zukünftige Rolle smarter Sensoren in der Prozes- leben“, so Otten. Denn diese haben als Augen und Oh-
sautomatisierung formulierte: „Ich glaube, das eine oder ren der Prozesse eine Zukunft. Allerdings zeichnen sich
andere System der Automatisierung wird von der Digi- auch hier Veränderungen ab: Längst wünschen sich die
talisierung weggewischt werden“, rammte Namur-Vor- Automatisierungsanwender, dass Feldgeräte nicht mehr
Bild: Markus Herrmann – AdobeStock
CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020 11Automatisierung
Wir verstehen uns als Treiber und Gestalter der Feldgeräte ein sicherer Bestandteil der OT- und IT-Welt
werden, denn es geht darum, Wissen überall dort ver-
digitalen Transformation. Mit unseren Kernthe-
fügbar zu machen, wo dieses benötigt wird“, erläutert
men Modularisierung und Namur Open Ar- CEO Matthias Altendorf. Das erfordert allerdings eine
chitecture und dem einheitlichen Datenmodell neue Kommunikationsstruktur, denn die für smarte
haben wir die wichtigsten Themen angespro- Feldgeräte benötigten Bandbreiten sind in den vorhan-
chen, um die Digitalisierung voranzubringen. denen klassischen Leitsystemen nicht vorhanden. „Pro-
zessleitsysteme sind der Flaschenhals, deshalb wollen
Dr. Felix Hanisch, Bayer, ist Vorstandsvorsitzender
wir das Feld stärken“, erklärt Dr. Andreas Mayr,
der Namur
Endress+Hauser. An entsprechenden Kommunikati-
onstechniken, welche die benötigte Bandbreite bieten,
arbeiten die Hersteller bereits. So soll im Projekt Ad-
Ich glaube, das eine oder andere System der Au- vanced Physical Layer (APL) eine 2-Draht-Ethernet-
tomatisierung wird von der Digitalisierung verbindung entstehen, mit der Feldgeräte künftig auch
weggewischt werden. Feldgeräte werden aber im Ex-Bereich angebunden werden können. Daneben
entstehen neue Lösungen zur Nachrüstung von Wirel-
überleben.
ess-Hart-Drahtloskommunikation, die auch die Funk-
Dr. Wilhelm Otten, Evonik, ist Vorstandsmitglied tion der rückwirkungsfreien Kommunikation (Namur-
der Namur Diode) unterstützen sollen. „Allerdings wird sich APL
nur dann durchsetzen, wenn die Integration in die
Anlagen einfach ist – denn das war der Grund, weshalb
sich der digitale Feldbus bislang nicht durchgesetzt
hat“, so Mayr.
allein Messungen wie Druck und Temperatur liefern, „Es sind die einfachen Lösungen die sich durchset-
die lediglich indirekt Rückschlüsse auf die Produktei- zen“, zeigt sich auch Ulrich Schünemann, BASF, über-
genschaften und den Prozesszustand zulassen, sondern zeugt und definiert gemeinsam mit Frank Grümbel,
direkte Aussagen zu Massenströmen, Konzentrationen Lanxess, die Faktoren, die für eine erfolgreiche Digita-
und Produktqualität. Und natürlich sollen die Feldinst- lisierung der Prozessanalysentechnik wichtig sind:
rumente auch die digitale Transformation der Branche ●● Komplexität ist gekapselt.
unterstützen. Wie dies geschehen kann, dafür wurden ●● Hoher Grad an Standardisierung.
in Bad Neuenahr sowohl praktische Beispiele als auch ●● Infrastruktur im Feld vorhanden.
Visionen gezeigt. Schon seit vier Jahren arbeitet die ●● Mindset der Anwender.
Namur beispielsweise intensiv an der Frage, wie Gerä- ●● Anwender hat von der Digitalisierung einen unmit-
te- und Prozessinformationen über einen zweiten In- telbaren Nutzen.
formationskanal aus der Anlage in moderne Auswer- Vor allem der letzte Punkt wurde in vielen Beiträgen
tungssysteme übertragen werden können, ohne die der Anwender betont: Nur wenn die Anwender einen
klassischen Regelkreise zu belasten. Dazu unmittelbaren Vorteil für ihr eigenes Auf-
wird fieberhaft an der Namur Open Ar- gabengebiet haben, werden sie auch bereit
chitecture gearbeitet. „Wir erwarten, dass Es sind die einfa- sein, zusätzlichen Aufwand, beispielsweise
NOA 2019 reif für konkrete Produkte sein zur elektronischen Dokumentation von
chen Lösungen
wird“, meldete Jan De Caigny, BASF in Veränderungen, zu leisten. So setzt die
seinem Statusbericht zur NOA. die sich durchset- Beschleunigung von Optimierungen und
„Wir verstehen uns als Treiber und Ge- zen – deshalb Erweiterungen, aber auch die vorbeugen-
stalter der digitalen Transformation. Mit muss Komplexi- de Wartung und Instandhaltung eine kon-
unseren Kernthemen Modularisierung tät gekapselt sistente Anlagendokumentation über den
und Namur Open Architecture und dem gesamten Lebenszyklus voraus. Ein Mehr-
werden.
einheitlichen Datenmodell haben wir die aufwand, der vom Betriebspersonal nur
wichtigsten Themen angesprochen, um dann geleistet wird, wenn daraus unmittel-
die Digitalisierung gemeinsam mit den Herstellern vo- barer Nutzen entsteht. Mit Anwendungsbeispielen –
ranzubringen“, erklärte Dr. Felix Hanisch, Bayer, der sogenannten „use cases“ – will die Anwendervereini-
den Vorstandsvorsitz der Namur inzwischen von Dr. gung den Betreibern Lust auf Digitalisierung machen
Wilhelm Otten übernommen hat. und den Nutzen zusätzlicher Sensoren in den Anlagen
rechtfertigen. „Wir wollen mehr Daten schneller und
Prozessanalysentechnik hat Potenzial einfacher nutzen. Das Feldgerät muss von Anfang an in
Aus Sicht der Anwendervereinigung hat insbesondere die Überwachung eingebunden werden, und über den
Autor
die Prozessanalysentechnik noch sehr viel Potenzial. gesamten Asset Lifecycle müssen alle Informationen
„Wenn wir in der Lage sind, Konzentrationen und Stoff- zur Verfügung stehen“, erklärt Thomas Schwerwietes,
eigenschaften im Prozess zu messen, dann haben wir in Evonik.
Verbindung mit APC die Möglichkeit, unsere Prozesse Dass sich die Digitalisierung allerdings nicht nur in
am absoluten Optimum zu fahren“, so Otten. der Betriebsphase auszahlt, sieht Endress+ Hauser-
Armin Scheuermann Eine Kerbe, in die auch Hauptsitzungssponsor Manager Nikolaus Krüger: „Auch bei den vor- und
ist Chefredakteur der Endress+Hauser mit dem selbst gewählten Motto „em- nachgelagerten Prozessen lässt sich viel Geld sparen. So
CHEMIE TECHNIK power the field“ schlug: „Wir wollen, dass die smarten ermöglichen es digitale Abläufe in der Beschaffung, die
12 CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020Automatisierung
Prozesskosten massiv zu reduzieren. Wir müssen mit
Kunden häufig über Rabatte im Promillebereich disku- Wir wollen, dass die smarten Feldgeräte
tieren, dabei werden Prozesskosten in Millionenhöhe ein sicherer Bestandteil der OT- und IT-Welt
vergeigt.“ werden, denn es geht darum, Wissen überall
dort verfügbar zu machen, wo dieses
Module kapseln die Komplexität benötigt wird.
von Geräten und Anlagenteilen
Das Verringern von Komplexität sehen die Anwender Matthias Altendorf, CEO von Endress+Hauser
als Schlüssel, um die digitale Transformation zum Erfolg
zu führen. Dies soll beispielsweise durch die Modulari-
sierung von Anlagen und Automatisierungssystemen
erreicht werden. „Weil in Modulen verfahrenstechnische
Funktionen gekapselt werden, sinkt die Komplexität im
Modularisierung und Kapselung kann dazu füh-
Engineering, bei der Inbetriebnahme und in der In-
standhaltung“, ist Dr. Michael Maiwald von der Bundes- ren, dass Prozessautomatisierung nur noch aus
anstalt für Materialforschung überzeugt. Konsequent zu intelligenten Feldgeräten besteht.
Ende gedacht, könnte die Modularisierung und Kapse- Dr. Michael Maiwald, BAM
lung dazu führen, dass Prozessautomatisierung irgend-
wann nur noch aus intelligenten Feldgeräten besteht, so
Maiwald.
Eine Vision mit ähnlicher Automatisierungsstruktur
verfolgt beispielsweise auch eine Gruppe von Anwen-
dern um den Energieriesen Exxon-Mobil mit der Open
Process Automation. Dass The Open Group mit „OPA“ Digitale Abläufe in der Beschaffung ermögli-
ernst macht, wurde im Workshop-Beitrag von Don chen es, die Prozesskosten massiv zu reduzieren.
Bartusiak deutlich: Mit für die Verhältnisse der Prozes-
Nikolaus Krüger, Vertriebsvorstand Endress+Hauser
sindustrie schwindelerregender Geschwindigkeit
Bilder: Redaktion
stampfen die Amerikaner eine neue Automatisierungs-
struktur aus dem Boden, in der das klassische Prozess-
leitsystem ausgedient hat und künftig Hard- und Soft-
ware beliebiger Hersteller kombiniert werden sollen.
Konkret arbeitet die Gruppe bereits an Prototypen für
Feldtests.
Ebenfalls bereits sehr konkret ist die von der Namur zugetraut. „Allerdings gibt es nicht die eine Connectivi-
bereits vor sechs Jahren angestoßene Modulautomation ty-Lösung für alle Anwendungsfälle“, verdeutlicht Mar-
– Stichwort „Module Type Package“, MTP: Auch hier tin Schwibach, BASF. Vielmehr muss für jeden Anwen-
kommt die Intelligenz aus dem Feld. „Mit modularen dungsfall unter den verfügbaren Systemen wie 5G, Lora,
Prozesseinheiten ändert sich der Engineering-Prozess Bluetooth oder Wifi die Lösung mit dem besten Kosten-
– das ist einen neue Art zu denken und zu planen“, er- Nutzen-Verhältnis ausgewählt werden. Dazu will die
klärt Dr. Frank Stenger, Evonik. Statt Anlagen jedes Mal Namur ein Connectivity-Portfolio für verschiedene An-
wieder komplett auszulegen, so die Vision, sollen künf- wendungsfälle definieren. „Wenn Daten das Erdöl des
tig lediglich verfahrenstechnische Einheiten konfigu- 21. Jahrhunderts sind, dann ist Connectivity die Tank-
riert werden. Langfristig ist auf diese Weise sogar eine stelle“, verdeutlicht Schwibach. Um das Thema vertieft
neue Definition des Anlagenbetreibers denkbar: „War- zu behandeln, wird die Namur-Hauptsitzung 2019 des-
um sollen Betreiber noch selbst in Anlagen investieren halb unter dem Motto „Enhanced connectivity for smart
und diese nicht einfach leasen und für deren Nutzung production“ stehen. ●
bezahlen“, so Stenger.
Namur will Connectivity-Portfolio für
verschiedene Anwendungsfälle definieren
Auch wenn die bisherigen Ergebnisse ermutigend sind
und zeigen, dass „Plug & Produce“ Realität werden wird,
für die Digitalisierung der Prozessindustrie ist noch viel Entscheider-Facts
zu tun. Ein wesentliches Arbeitsfeld bleibt die Kommu- ●● Feldinstrumente sollen die digitale Transformation
nikation. Neben dem erwähnten ex-fähigen 2-Draht der Prozessindustrie unterstützen. Wie dies gesche-
Ethernet (APL) und der Drahtloskommunikation arbei- hen kann, dafür wurden in Bad Neuenahr sowohl
tet die Namur gemeinsam mit anderen Industrieorgani- praktische Beispiele als auch Visionen gezeigt.
sationen daran, dass der Industrie im künftigen Mobil- ●● Damit sich neue Lösungen zur Digitalisierung durch-
funkstandard 5G eigene Frequenzen reserviert werden. setzen, müssen diese für den Anwender einfach sein
Ermutigt von Erfahrungen mit einem eigenen 4G-Netz, – Komplexität muss gekapselt werden.
das beispielsweise die BASF bereits am Standort Lud- ●● Ein Mehraufwand zur Digitalisierung wird vom Be-
wigshafen für autonome Transportsysteme betreibt, triebspersonal nur dann akzeptiert werden, wenn da-
wird der leistungsfähigen 5G-Technik großes Potenzial raus unmittelbarer Nutzen entsteht.
CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020 13Automatisierung
Profi-Guide
Branche
Anlagenbau ● ●
Chemie ●●●
Pharma ●●●
Ausrüster ●●
Funktion
Planer ●●
Betreiber ●●●
Einkäufer ●
Manager ●●
Konnektivität als Grundlage der Digitalisierung
Anschluss mit Kontext
Ohne Kontext sind Daten nichts wert. Diese Feststellung gilt insbesondere in Anlagen
der Prozessindustrie. „Enhanced Connectivity“ lautet deshalb die Devise des diesjähri-
gen Namur-Sitzungssponsors Phoenix Contact, der neben dem physikalischen
Anschluss künftig vor allem auch die Logik einbringen will, damit die Namur Open
Architecture Realität werden kann.
M
ehr Effizienz in der Produktion, weniger Aussagen über Prozesszusammenhänge zu erlangen?
Energieeinsatz und eine vorausschauende Der Schlüssel dazu liegt in den Feldgeräten, die in den
Wartung bei geringerem Engineering-Auf- bestehenden Anlagen bereits verbaut sind. Denn obwohl
wand: Diese drei Wünsche sind nur einige Beispiele da- es schon seit vielen Jahren digitale Bussysteme wie Foun-
für, welchen Nutzen sich die Prozessbetreiber von der dation Fieldbus oder Profibus PA gibt, beherrscht aktuell
Digitalisierung erhoffen. Mit der Namur Open Architec- nach wie vor analoge Technik die Szene. „In 80 % der
ture hat die Interessengemeinschaft Automatisierungs- Anlagen wird auch heute noch das 4…20-mA-Signal
Autor
technik in der Prozessindustrie – kurz „Namur“ – einen genutzt. Die Geräte verfügen in der Regel über Hart-
Weg skizziert, wie in Zukunft schnelllebige Technik der Funktionen, doch diese sind in den Sensoren und Akto-
IT-Welt dazu genutzt werden kann, ohne die leittechni- ren meist gestrandet und werden nicht verwendet“, be-
sche Struktur einer Anlage zu überfrachten. Doch wie richtet Wilfried Grote, Global Industry Manager Chemi-
können Informationen rückwirkungsfrei aus bestehen- cals and Pharmaceuticals bei Phoenix Contact.
Armin Scheuermann den Anlagen gewonnen werden? Wie lassen sich vor- Erschwerend kommt hinzu, dass die einzelnen per
ist Chefredakteur der handene Feldgeräte dafür verwenden, um beispielsweise Hart-Protokoll verschlüsselten Parameter zum Teil un-
CHEMIE TECHNIK Wartungsinformationen zu Geräten oder zusätzliche terschiedlich und auch herstellerspezifisch sind. „Darin
14 CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020Automatisierung
Mit einer offenen Architektur werden
die über ein Prozess-Interface ausgele-
senen Felddaten kontextualisiert.
stecken sehr interessante Informationen für die Diagno- die in einer zentralen Datenbank existierende Gerätebe-
se von Geräten, aber ebenso von Anlagen, die man für schreibung mit den Geräteeigenschaften verglichen. Die
eine vorausschauende Wartung einsetzen könnte“, ist ebenfalls per Hart-Kommunikation übertragene TAG-
Grote überzeugt: „Wir wollen auf der Namur-Hauptsit- Nummer eines Geräts ermöglicht es, die angereicherten
zung zeigen, dass sich Hart-Daten auslesen lassen und Informationen zu einem Gerät der im CAE-Werkzeug
kontextualisiert bereitgestellt werden können.“ Kontext hinterlegten Messstelle zuzuordnen.
bedeutet in diesem Zusammenhang, dass beispielsweise Für die lesende Kommunikation wird einerseits ein
Informationen der Messstelle, wie die Seriennummer Hart-Gateway, andererseits ein Edge Device genutzt.
des Gerätes, verknüpft werden mit externen Datenban- „Wir sehen Enhanced Connectivity als ein System, das
Zur Digitalisierung ken, in denen Informationen abgelegt sind, wie die aus einer Architektur von drei Schritten besteht: dem
von existierenden
Hart-Signale eines spezifischen Gerätes zu interpretie- Prozess-Interface, über das Daten rückwirkungsfrei aus-
Anlagen sollen
ren sind. Erst dieses „Mapping“ erlaubt es, Prozess- und gelesen werden, der Kontextualisierung, bei der Daten
weitgehend Daten
dienen, die in den Diagnosedaten für weiterführende Auswertungen zu aggregiert und strukturiert bereitgestellt werden, und
Feldgeräten bereits nutzen. der Informationsverarbeitungsebene, in der Informatio-
vorhanden sind. Das In der Praxis ist dies bislang auch deshalb nicht mög- nen aufbereitet werden, um sie beispielsweise für die
erfordert sowohl lich, weil die As-Built-Dokumentation in der Regel un- vorausschauende Wartung zu verwenden“, erklärt Wil-
Hardware- als auch vollständig ist, wenn sie nach der Inbetriebnahme einer fried Grote.
logische Verbindun- Anlage nicht lückenlos weitergeführt wird – zum Bei- Wo die Informationsebene realisiert wird, wird der-
gen. spiel dann, wenn defekte Geräte ausgetauscht wurden, zeit zum Teil kontrovers diskutiert: Cloud-Lösungen
die zwar Messwerte liefern, aber nicht exakt den zuvor werden von Unternehmen der Großchemie vor dem
eingebauten entsprechen. „Es gibt in der Praxis wenig Hintergrund der IT-Sicherheit und des Know-how-
Transparenz über den Anlagenzustand und die Assets. Schutzes kritisch betrachtet. Komplexe Algorithmen
Um den Nutzen der Digitalisierung zu heben, ist die sollen daher künftig nicht nur in Cloud-Systemen, son-
Transparenz der Assets über deren Zustand jedoch un- dern auch direkt im Edge- oder Connectivity-Gateway
verzichtbar“, ist Grote überzeugt. verarbeitet werden. Dazu will der Hersteller sein aktuel-
les PLCnext-System nutzen. Applikationen, wie zum
Abgleich zwischen Planungswerkzeug Beispiel eine Motor- oder Pumpenüberwachung, wer-
und Datenbank mit Gerätebeschreibungen den über einen App-Store zur Verfügung gestellt und
Der Schlüssel dazu liegt in den Gerätebeschreibungen, können entweder in Cloud-Systeme oder in das Edge-
die heute entweder als EDD, als FDT-DTM oder FDI- Gateway gelangen und mit niedrigem Engineering-Auf-
Package zur Verfügung gestellt werden. Den Abgleich wand verwendet werden.
zwischen „As Planned“ und „As Built“ stellen sich die Neu an diesem Ansatz ist nicht nur, dass Informatio-
Automatisierungsspezialisten aus Blomberg wie folgt nen aus der Feldebene zugänglich werden, ohne die
vor: Zwischen dem Planungs- bzw. CAE-Werkzeugen leittechnische Struktur zu belasten, sondern ebenfalls
und den in der Anlage vorhandenen Geräten findet ein die Verknüpfung mit externen Datenbanken und die
automatischer Abgleich statt. Die per Hart-Kommunika- Möglichkeit, diese Informationen beispielsweise in
tion übermittelte Seriennummer eines Geräts wird über Cloud-Applikationen zu nutzen. Zudem erlaubt der
CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020 15Automatisierung
weise für die Überwachung von Motoren und Pumpen
(Rotating Equipment): Längst verwenden beispielsweise
Insellösungen zur Überwachung von Pumpen und
Kompressoren Informationen wie die Stromaufnahme,
die Wirkleistung und Phasenverschiebung, um Aussa-
gen über den Zustand der Maschine zu gewinnen.
Tiefere Einblicke in den Zustand der Anlage
mit weniger Aufwand gewinnen
Dies könnte zwar theoretisch ebenso mit Leitsystemen
oder Wartungskonsolen umgesetzt werden, doch die
Integration in die Leittechnik sowie die Installation zu-
sätzlicher Sensoren scheitert oft an dem dafür entstehen-
den Aufwand: Neben den Anforderungen an die Hard-
ware geht es auch um die Einbindung in das Leitsystem
und die notwendige Dokumentation. „Die Namur Open
Architecture ermöglicht es uns, diesen Aufwand deut-
lich zu reduzieren“, ist Grote überzeugt und sieht darin
ebenfalls eine Option, mit weiteren Low-Cost-Sensoren
tiefere Einblicke in den Zustand von Maschinen und
Anlagen zu erhalten.
Die neue Offenheit erlaubt es dem Verbindungstech-
nik-Spezialisten aus Blomberg, eigene Monitoring-Lö-
sungen für unterschiedliche Anwendungsfälle zu entwi-
ckeln. „Wir verstehen uns nicht als künftige Systeminte-
gratoren für Großanlagen, sondern wollen verschiedene
Das Enhanced Applikationen und Lösungen gemeinsam mit den An-
Connectivity System
NOA-Ansatz offene Prozessschnittstellen, die nicht wendern erarbeiten, die den Betrieb von Prozessanlagen
besteht aus den
drei Ebenen Prozess- mehr herstellerspezifisch sind. Das Datenmodell für erleichtern helfen“, so Grote. Die Apps sind dabei nicht
Interface, Kontextu- NOA, „PA DIM“ genannt, wird von den Anwendern nur neue Software-Funktionen, sondern sollen gleich-
alisierung der Daten selbst gemeinsam mit den Herstellern erarbeitet und zeitig dabei unterstützen, die Komplexität der erweiter-
und der Informati- basiert auf dem existierenden Profil Profibus PA 3.0. ten Konnektivität zu kapseln. Der Anbieter arbeitet
onsverarbeitungs- Eingesetzt werden soll die neue Konnektivität beispiels- derzeit an drei Pilotprojekten, in denen NOA und der
ebene.
So lassen sich Hart-
Daten rückwirkungs-
frei sowie NOA-kon-
form für Monito-
ring- und Optimie-
rungszwecke ohne
Programmierauf-
wand nutzbar ma-
chen.
Bilder: Phoenix Contact
16 CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020Automatisierung
Kontextualisierung durch Geräteinformationen führt zu
semantischen Daten, aus denen Spezialisten Anwendun-
gen für die vorausschauende Wartung entwickeln können.
Wilfried Grote, Global Industry Manager Chemicals and Pharmaceuti-
cals bei Phoenix Contact
„Enhanced Connectivity“ genannte Ecosystem-Ansatz werden können. Das Edge-Gerät übermittelt zudem In-
Realität werden sollen: In einer Testanlage der IGR bei formationen via OPC UA in die Cloud oder an ein beste-
Bilfinger im Industriepark Höchst wird der Einsatz einer hendes Monitoring- und Überwachungssystem. In der
generischen Hart-Diode untersucht: Hart-Diagnoseda- dritten Ausbaustufe wird ein IIOT-Server von Code-
ten aus dem Feld werden NOA-konform ausgelesen und wrightseingesetzt, um den Abgleich der „As Built“- mit
per Edge-Computing aggregiert. Dabei wird auch die den „As Planned“-Informationen zu bewerkstelligen.
Verwendung weiterer Apps für Cloud-Lösungen ergrün- „Durch Enhanced Connectivity wird NOA anwend-
det. In einem anderen Pilotprojekt wird analysiert, wie bar und können Daten aus dem Feld einfach für die
die Nutzung des MTP-Konzepts sowie der erweiterten Prozessoptimierung und vorausschauende Wartung ver-
Konnektivität helfen kann, den Engineering-Aufwand wendet werden“, resümiert Wilfried Grote „Das Enhan-
zu reduzieren. Und schließlich geht es in einem Pilotpro- ced Connectivity-System sammelt Daten ein, bringt
jekt bei der BASF um die Umsetzung der Open Process diese in einen Kontext und stellt sie auf der Informati-
Automation, OPAF – einem von Exxonmobil initiierten onsebene bereit. Dort können dann weitere Analysen
Ansatz, bei dem Prozessautomation in Zukunft auf kom- sowie komplexere Algorithmen – auch durch Drittan-
plett offenen Standards basieren soll und proprietäre bieter – ausgewertet werden.“ ●
Leittechnik vermieden wird.
Für das Enhanced Connectivity-Projekt plant der www.chemietechnik.de/1910ct600
Automatisierungs- und Verbindungstechnikhersteller
drei Ausbaustufen. Zunächst wird das Hart-Signal zwi-
schen Feldgerät und Leitsystem abgegriffen. Dazu setzt
der Hersteller eine eigene Schneidklemme ein, mit der Entscheider-Facts
die 4…20-mA-Leitung „angezapft“ wird, ohne die Ver- ●● Daten aus Feldgeräten lassen sich nur dann zur Digitalisie-
fügbarkeit des Feldgeräts zu beeinträchtigen. In der ers- rung nutzen, wenn sie mit Kontext angereichert werden.
ten Ausbaustufe wird ein Hart-IP-Gateway verwendet, ●● Neben der Verbindungstechnik geht es deshalb um die se-
um Diagnoseinformationen auszulesen und in Cloud- mantische Verknüpfung von Daten und Informationen.
Applikationen zu nutzen. In der zweiten Ausbaustufe ●● Mit einem dreistufigen Ansatz will Phoenix Contact dazu
wird dem Hart-IP-Gateway das Edge-Gateway nachge- beitragen, dass die Namur Open Architecture anwendbar
schaltet, das Daten aggregiert und in das Apps geladen wird.
Feldgeräteanbindung –
smart und flexibel
Der systemübergreifende Austausch von
Produktions- und Anlagendaten bildet die
Basis für höhere Effizienz und Flexibilität in
der Prozessautomatisierung.
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Profi-Guide
Branche
Anlagenbau ● ●
Chemie ●●●
Pharma ●●●
Ausrüster ●●●
Funktion
Planer ●●
Betreiber ●●●
Einkäufer ●
Manager ●
Bild: dusanpetkovic1 – AdobeStock
Mobile Konfiguration von Feldgeräten der Prozessindustrie
Anschluss an die Moderne
Intelligente Feldgeräte liefern deutlich mehr als nur Messwerte. Über verschiedene In-
tegrationstechnologien werden Informationen zugänglich, die zur Prozessoptimierung
genutzt werden können. Doch erst geeignete Asset-Management-Tools und geeignete
Schnittstellen ermöglichen vor Ort einen mobilen Zugriff auf die Feldgeräte.
I
ntelligente Feldgeräte bieten unzählige konfigurier- nicht auf eine allgemein gültige Lösung einigen. Aktuell
bare Parameter. Bei einem Radarfüllstandsensor stehen dem Endnutzer die folgenden Integrationstech-
zum Beispiel liegt die Zahl der zu konfigurierenden nologien mit unterschiedlichen Ansätzen zur Verfü-
Parameter in der Regel bei mehr als 500. Hinzu kommt, gung:
dass in typischen Installationen der Prozessindustrien ●● EDD (Electronical Device Descriptions) – eine textu-
sowie in explosionsgeschützten Bereichen Feldgeräte elle Gerätebeschreibungsdatei,
mit unterschiedlichen Protokollen im Einsatz sind. Die ●● FDT/DTM (Field Device Tool, Device Type Mana-
gängigsten Protokolle sind dabei Hart, Foundation ger) – Gerätetreiber mit integrierter Bedienober
Fieldbus und Profibus PA. Es ist keine Seltenheit, dass in fläche,
Prozessanlagen mehrere Hundert oder sogar mehr als ●● FDI (Field Device Integration) – eine Kombination
Tausend Feldgeräte verschiedener Hersteller mit unter- aus FDT und EDD.
schiedlichen Protokollen im Betrieb sind. Die unter-
schiedlichen Gerätehersteller liefern meist noch unter- Mobile Enterprise-Lösungen
schiedliche Schnittstellen zur Gerätekonfiguration. Das Digitale, mobile, vernetzte und standardisierte Lösun-
erhöht die Investitionskosten und macht das Sammeln gen sind gefragt, welche Daten von Anlagen, Maschinen
und Auswerten von Daten unnötig kompliziert und w und Feldgeräten einfach zugänglich machen und War-
Autor enig effizient. tungsabläufe für die Konfiguration, Inbetriebnahme und
Anfänglich schien es unmöglich, bei der Vielzahl Fehlerbehebung der Geräte verbessern und rationalisie-
Shkelqim Shala,
unterschiedlicher Technologien den Überblick zu behal- ren. Hier bieten sich tabletgebundene Asset Manage-
Product Manager,
Softing Industrial
ten, um den anfallenden Aufgaben gewachsen zu sein. ment Tools an, die es dem Wartungspersonal erlauben,
Automation Verschiedene Organisationen und Institutionen erkann- vor Ort den gesamten Lebenszyklus der Feldgeräte zu
ten schon früh die Notwendigkeit der Standardisierung verwalten und über standardisierte Integrationstechno-
Erstveröffentlichung
in CT 7/2019. Die
und entwickelten Integrationstechnologien und Techno- logien zu konfigurieren. Durch die Vernetzung des Tab-
Zweitveröffentli- logien zur Datenbereitstellung, die auf offenen, proto- lets mit einem Gesamtsystem sind die Daten an jedem
chung in dieser Aus- koll- und herstellerunabhängigen Architekturen basie- Ort jederzeit verfügbar. Solche Komplettlösungen wer-
gabe wurde von ren und eine nahtlose Interoperabilität sowie Flexibilität den durch Schnittstellen ergänzt, die einen mobilen
Softing gesponsert. bei der Integration bieten. Allerdings konnte man sich Zugriff auf die Feldgeräte über die entsprechenden Inte-
18 CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020Automatisierung
grationstechnologien und Protokolle vor Ort ermögli- Damit Daten
chen. aus Feldgeräten an
Im Sinne der präventiven und vorausschauenden jedem Ort und zu
Wartungsstrategie werden Feldgeräte, noch bevor sie jeder Zeit genutzt
werden können,
ausfallen, ausgetauscht. Bevor es jedoch für das War-
sind Schnittstellen
tungspersonal in die Anlage geht, wird das Ersatzgerät notwendig.
schon auf der Werkbank vorkonfiguriert. Auch hier
kommt das vernetzte Tablet in Kombination mit der
Schnittstelle zum Einsatz, um einen schnellen und einfa-
chen Geräteaustausch mit möglichst geringer Ausfallzeit
zu ermöglichen. Es lässt sich auch eine Offline-Konfigu-
ration der Geräte vorab durchführen, ohne dass das
Gerät physikalisch vorhanden ist. Anhand der Beschrei-
bungsdateien der Integrationstechnologien werden Pa-
rameter in der Applikation hinterlegt und bei der Inbe-
triebnahme des Gerätes geladen, was Zeit und Aufwand Profibus PA über eine einzige Schnittstelle. Die Verbin-
spart. dung zum mobilen Endgerät kann über USB oder Blue-
Ein ineinander verzahntes, kompatibles Lösungs- tooth erfolgen, dabei ist das Gerät mit Windows-, And-
portfolio aus Tablet, mobilen Schnittstellen und profes- roid- sowie iOS-Betriebssystemen kompatibel. Treiber
sionellen Applikationen ermöglicht den Technikern vor zur Anbindung von Feldgeräten über FDT/DTM sowie
Ort, Prozesse umfassend zu überwachen und zu steuern, FDI-Technologie sind im Lieferumfang enthalten. Über
trägt zu mehr Flexibilität bei und steigert die Produktivi- die zusätzlich erhältliche Devcomdroid-App von
tät der Mitarbeiter. Mit mobilen Lösungen sind Informa- Procomsol, einem in den USA ansässigen führenden
tionen zu Assets über die gesamte Prozesskette perma- Anbieter von Kommunikationslösungen für den Hart-
nent in Echtzeit verfügbar. Mensch, Prozesse und Syste- Markt, ist sogar die Konfiguration von Feldgeräten über
me sind somit im Sinne der Industrie 4.0 vernetzt. EDD einfach und intuitiv möglich. Das Interface scannt Entscheider-Facts
automatisch den Bus und meldet die gefundenen Geräte ●● Durch die Vernet-
Flexible Konfigurationsschnittstelle einschließlich Gerätestatus und grundlegenden Geräte- zung des Tablets mit
Die Anforderungen an Schnittstellen zwischen mobilen parametern und öffnet die richtige Gerätebeschrei- einem Gesamtsys-
Endgeräten wie Tablets oder Smartphones und Feldgerä- bungsdatei. Von dort aus kann der Benutzer intuitiv zu tem sind die Daten
ten sind sehr spezifisch. Je nach Use-Case und verwen- den Gerätedetails navigieren, wie z. B. Diagnose, Zu- an jedem Ort zu je-
detem Endgerät sollte die Schnittstelle mit verschiede- standsüberwachung, Parametrierung und Konfigurati- der Zeit verfügbar.
nen Technologien kompatibel sein. Häufig decken die on. Anwender, die Schnittstellen für mehrere Protokolle ●● Schnittstellen erlau-
verfügbaren Schnittstellen aber nur einen definierten benötigen, sparen durch den Einsatz von Mobilink ben den mobilen Zu-
Bedarf ab und sind nicht flexibel für verschiedene Ein- Kosten bei der Anschaffung, da sie nur ein Interface griff auf die Feldge-
satzszenarien in den oft komplexen Anlagen verwend- benötigen. Außerdem haben sie durch den Einsatz nur räte über Integrati-
bar. Oft ist das Wartungspersonal gezwungen, mehrere einer Schnittstelle deutlich weniger Aufwand bei Inbe- onstechnologien wie
verschiedene Schnittstellen zu verwenden, um den viel- triebnahme und Wartung ihrer Feldgeräte. Aufgrund EDD, FDT oder FDI.
fältigen Aufgaben in der Anlage gerecht zu werden. seiner Atex-Zulassung für Zone 1, seinem robusten De- ●● Ein mobiles Inter-
Für Anwender, die nach einer Multiprotokoll-Lösung sign und der Anschlussmöglichkeit an eigensichere face ermöglicht den
suchen, bietet Softing Industrial sein mobiles Interface Schaltkreise eignet sich das Mobilink für den Einsatz in Zugriff auf Hart-,
Mobilink an. Das Interface ermöglicht den Zugriff auf explosionsgefährdeten Bereichen. ● Foundation-Field-
die drei wichtigsten Kommunikationsprotokolle in der bus- und Profibus-
Prozessautomatisierung Hart, Foundation Fieldbus und www.chemietechnik.de/1907ct609 PA-Geräte.
Das mobile Interface
ermöglicht den Zu-
griff auf Hart-, Foun-
dation Fieldbus- und
Profibus-PA-Geräte.
Die Verbindung zum
mobilen Endgerät
kann über USB oder
Bluetooth erfolgen.
Bilder: Softing
CHEMIE TECHNIK · Special Prozessautomation 2020 19Sie können auch lesen
