Dezentrale Intelligenz

Mehr Flexibilität für fluidische Systeme

Die technologische Umsetzung von Industrie 4.0, also der durchgängigen Digitalisierung industrieller Prozesse, hat begonnen. Die Zukunft verlangt eine intelligente Vernetzung bis in die Feldebene. Dazu brauchen Sensoren und Aktoren zweierlei: Intelligenz in Form von Mikrocontrollern und entsprechende Schnittstellen, um miteinander und mit den übergeordneten Prozessebenen zu kommunizieren. 

Bild 1: Kombination verschiedener Ventilfunktionen und Sensoren. Die Anzahl der Signale bzw. der Informationen/Daten wird deutlich größer. „Totalizer“ oder andere interne Steuerungsfunktionen wären wünschenswert. (Bild: Bürkert)

Feldbussysteme sind hier sicher die richtige Wahl. So mancher Anlagenbetreiber wünscht sich aber zusätzliche Möglichkeiten, die über die üblichen Standards hinausgehen. In vielen industriellen Anwendungen ist es beispielsweise sinnvoll, fluidische Systeme möglichst unkompliziert an aktuelle Prozessanforderungen anpassen zu können.

Ventile, Sensoren und Aktoren in prozesstechnischen Anlagen sind keine Einzelkämpfer. Erst wenn verschiedene Ventilfunktionen und Sensoren miteinander verknüpft werden, hat die Anlage eine Funktion. Klassisch übernimmt dies eine SPS. Während bei einer Kombination mehrerer Ventilfunktionen die Signalanzahl noch überschaubar ist, steigt die Informationsanzahl mit der Anbindung der Sensoren deutlich an (Bild 1). Dann ist es aber nicht mehr einfach, alle Möglichkeiten, die sich daraus ergeben, auch auszunutzen. Denn bei jeder noch so kleinen Änderung muss ins Programm der übergeordneten SPS eingegriffen werden, beispielsweise, wenn ein Online-Analyse-System für die Wasseraufbereitung oder Ähnliches an sich ändernde Betriebsbedingungen angepasst werden soll. 

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Proprietär oder doch nicht?
Basierend auf 70 Jahren Erfahrung mit Fluidik hat Bürkert mit der Geräteplattform EDIP (Efficient Device Integration Plattform) nun hierfür eine praxisgerechte Lösung geschaffen, die dem steigenden Marktbedarf nach elektrischen Integrationslösungen gerecht wird. Die Entwicklung stößt für alle intelligenten Bürkert-Geräte das Tor zur digitalen Vernetzung auf und bietet praxisgerechte Bedien- und Parametriermöglichkeiten. Online-Analyse-Systeme, Durchflussmessgeräte (FLOWave) und Massendurchflussmesser (MFC) des gleichen Herstellers lassen sich damit besonders schnell, einfach und flexibel miteinander vernetzen, Logik programmieren und an sich ändernde Prozesse und Betriebsbedingungen anpassen.

Bild 2: Kommunikation über EDIP. (Bild: Bürkert)

Dies ermöglicht anwendungsspezifische Lösungen für fluidische Aufgaben auf Basis der eigenen standardisierten Plattform. Dieses autarke Sub-System wird in das vorhandene Netzwerk bzw. an den jeweiligen übergeordneten Feldbuss an genau einer Stelle eingebunden. Das vereinfacht die Projektierung und minimiert Schnittstellen. 

Kommunikationsstandard basierend auf CANopen
Die EDIP-fähigen Geräte kommunizieren über ein Interface auf Basis des Industriestandards CANopen, der mit zusätzlichen Features erweitert wurde. So ist beispielsweise kein Master notwendig und die Teilnehmer werden automatisch adressiert (Bild 2). Zudem können sämtliche Sensoren und Aktoren mit analogen und digitalen Signalen über I/O-Module in ein EDIP-Netzwerk eingebunden werden. Auch der Betrieb aller Geräte im Modus „CANopen“-Standard ist möglich. Eingesetzt werden die I/O-Module heute bereits in einem Online-Analyse-System für die Wasseraufbereitung und bei unterschiedlichen Massendurchflussreglern und -messern. Für die Daten- und Energieübertragung sorgt ein vieradriges Kabel, das über einen M12-Stecker angeschlossen wird. Die Geräte werden in Linientopologie miteinander verbunden. Eine Integration von EDIP-Modulen in Anlagen auf Basis anderer Industriestandards (wie z.B. PROFINET, Ethernet/IP, Modbus TCP, Profibus usw.) ist durch das modulare Konzept jederzeit möglich.

Bild 3: Das auf Windows basierende Programm dient der Konfiguration bzw. Parametrierung aller „intelligenten“ Bürkert-Produkte mit elektrischen Komponenten und kann auf der Internetseite des Unternehmens kostenfrei bezogen werden. (Bild: Bürkert)

Ein wichtiger Baustein von EDIP ist die PC-Software „Communicator“ (Bild 3). Das Programm läuft unter Windows und dient der Konfiguration bzw. Parametrierung aller „intelligenten“ Bürkert-Produkte mit elektrischen Komponenten und kann auf der Internetseite des Unternehmens kostenfrei bezogen werden. Neben den Grundfunktionen Konfiguration und Parametrierung bietet die Software unter anderem auch Datenlogger, Oszillograph, grafische Programmieroberfläche und eine Lizenzverwaltung. Mit der Software vorgenommene Einstellungen lassen sich abspeichern, modifizieren, ausdrucken und auf andere Geräte übertragen. Ein Zugriff auf das Netzwerk, d.h. auf alle Teilnehmer am Bus, ist im laufenden Betrieb möglich. 

Der Aktor wird zur Steuerung
Vor allem die grafische Programmieroberfläche bietet einen hohen Praxisnutzen, da sich mit ihrer Hilfe jetzt beliebige Funktio-nen realisieren und applikationsspezifische Prozessabläufe regeln lassen, zum Beispiel Mischungsregelungen von Gasen, Zustandserfassungen oder eine Fehlerüberwachung. Programmiert wird entweder datenflussorientiert in Funktionsbausteinsprache oder steuerflussorientiert als Flowchart. Dabei ist es möglich, logische Verknüpfungen zu erstellen, analoge Werte miteinander zu verrechnen oder zeitliche Abläufe bzw. Schrittketten zu programmieren. Die Benutzeroberfläche ist leicht verständlich und die Bedienung intuitiv. Spezielle Bausteine ermöglichen außerdem die Online-Beobachtung von Signalen und Signalverläufen.

Bild 4: Einfache Bedienung über das grafische Programmier-Tool und minimierter Einarbeitungsaufwand. (Bild: Bürkert)

Für die individuelle Anpassung und Optimierung von Teil-Prozessen ist ein Eingriff ins Leitsystem somit nicht mehr zwingend notwendig, was die Anlageneffizienz steigert sowie Zeit und Kosten spart. Die zentrale Steuerung wird entlastet und die Buslast verringert, sodass Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit der Anlage profitieren. Auch Versuchsanlagen und Labore, bei denen Prozesse ständig optimiert werden, profitieren von den Möglichkeiten.

Dabei soll der Ansatz mit dezentraler Intelligenz nicht zwangsläufig das klassische Prozessleitsystem ersetzen, sondern ist durchaus als Teil eines Gesamtsystems sinnvoll. Zusätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, autarke dezentrale Systeme zu erstellen, um schnell, einfach und kostengünstig individuelle Lösungen umzusetzen. 

Werner Bennek, Bürkert GmbH & Co. KG

Sicherung von Gerätedaten
Anwender, die Flexibilität und Individualität brauchen, profitieren von dieser einheitlichen Schnittstelle, die eine Interoperabilität mit frei programmierbaren Funktionen gewährleistet. Der modulare Aufbau der Plattform erlaubt eine Anpassung der Geräte an individuelle Kundenwünsche und ermöglicht zudem kürzere Lieferzeiten.

Mit ihrem komfortablen Bedien- und Anzeigen-Konzept ermöglicht die Plattform eine schnellere und vereinfachte Inbetriebnahme sowie eine unkomplizierte Übertragung und Sicherung von Geräteeinstellungen, beispielsweise für den Austausch. Auch CANopen- fähige Feldgeräte anderer Hersteller lassen sich in die Kommunikationsplattform problemlos einbinden.

Werner Bennek

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