Moazzam Shamsi, Global Solutions Architect für Vernetzung, erklärt, wie moderne Kommunikationstechnologien und innovative Vernetzungslösungen dazu beitragen, den Bedarf nach mehr Daten aus mehr Quellen zu erfüllen.
Die Automatisierungsindustrie muss ihr Angebot an Vernetzungslösungen wegen des steigenden Datenbedarfs und der zunehmenden Anzahl von Datenquellen ausweiten. Deswegen werden Kommunikationslösungen gebraucht , die ein Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit, Stromverbrauch, Latenz, einfacher Integration und Sicherheit herstellen und gleichzeitig die Datentreue wahren. Die Art der Daten aus dem Feld und der Anlage ändert sich, und eine stabile Vernetzung ist für das effektive Management der Mengen und Arten von Daten unerlässlich. So kann das Diagnose- und Anwendungspotenzial von Feldgeräten erschlossen werden. Außerdem verbessert sich die Sicht auf die Maschinen, und Entscheidungsträger, die sich überall in der Anlage oder im Unternehmen befinden können, erhalten mehr Kontext. Um diese Herausforderung zu meistern, erleichtern neue und verbesserte Kommunikationstechnologien wie Ethernet-APL™ (Advanced Physical Layer) und Wireless- und Mobilfunknetzwerke die nahtlose Übertragung kontextbezogener, hochauflösender Daten aus allen Bereichen des Betriebs an jene Personen und Systeme, die sie benötigen – egal wo sie sich befinden. Dies schafft Möglichkeiten für neue Anwendungen und wertvolle betriebliche Erkenntnisse, die durch leistungsstarke Edge- und Cloud-basierte Software bereitgestellt werden.
Mit drahtlosen Feldnetzwerken können Unternehmen allgegenwärtige Sensortechnologien zu geringeren Kosten als in kabelgebundenen Installationen einsetzen. Und dies oft auch in Anwendungen, die mit kabelgebundenen Methoden bisher gar nicht zugänglich waren. Verbesserungen der Infrastrukturtechnologie ermöglichen dichtere Anwendungen und Übertragungen mit größerer Reichweite. Dazu gehört auch das Hinzufügen weiterer traditioneller Prozessmesspunkte und die Beseitigung anderer blinder Flecken im Betrieb. Die Einführung neuer Anwendungen wie Korrosions-, Ventil- und Schwingungsüberwachung sowie Gasleckerkennung kommt den Bereichen Zuverlässigkeit, Sicherheit und Nachhaltigkeit zugute.
Mobilfunknetze , die traditionell nur für die Anbindung von weiter entfernten Standorten genutzt wurden, werden immer schneller und stabiler, so dass sie sich für ein breiteres Spektrum von industriellen Anwendungen eignen. Durch die Nutzung öffentlicher Mobilfunknetze mit kostengünstigen Datentarifen können kostengünstige Sensoren in Fernüberwachungsanwendungen eingesetzt und die Daten zur zentralen Analyse direkt in die Cloud gesendet werden. So können neue Dienste für das „Management des Gerätebestands“ enstehen. Neue Geschäfts- und Dienstleistungsmöglichkeiten kommen auf. So können Lieferanten beispielsweise die Lagerbestände und den Zustand von Flüssigkeiten in entfernten und mobilen Lagertanks überwachen und so die Effizienz der Lieferkette und das Serviceniveau verbessern. Alternativ kann ein besserer Einblick in den Zustand der Pipeline-Infrastruktur und der Ausrüstungen manuelle Inspektionen minimieren und die Leistungsfähigkeit in puncto Umweltschutz und Sicherheit verbessern. Unternehmen, die ihre CO2-Bilanz überwachen, erhalten auf diese Weise neue Alternativen zur Messung des weltweiten Energieverbrauchs.
Ethernet-APL zielt darauf ab, die Ethernet-Kommunikation in die Feldinstrumentierung zu integrieren – auch in explosionsgefährdeten Bereichen. Durch den Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Ethernet im Feld werden Möglichkeiten für neue Sensortypen geschaffen, die eine größere Bandbreite benötigen. Außerdem werden Gerätekonfiguration und Wartungsaufgaben beschleunigt. Ethernet-APL wurde entwickelt, um die Übertragung großer Datenmengen zu ermöglichen, wie sie beispielsweise bei Analysen und Kamerasensorik auftreten. Viele bestehende datenintensive Geräte wie digitale Ventilsteuerungen und Coriolis-Durchflussmesser werden ebenfalls von den höheren Geschwindigkeiten profitieren. Anwender, die mit PROFIBUS vertraut sind, beginnen mit dem Einsatz von PROFINET over Ethernet-APL, während HART®- und WirelessHART®-Anwender aufgrund der neuen Sicherheitsfunktionen und ihrer Vertrautheit mit HART-Engineering-Werkzeugen wahrscheinlich HART-IP einsetzen werden.
Vernetzung ist entscheidend für moderne Architekturen
Um die Integration dieser neu aufkommenden Kommunikationsplattformen zu erleichtern, braucht man innovative Vernetzungslösungen. Erweiterbare und skalierbare Architekturen und die verfügbare Infrastruktur müssen dazu beitragen, die Kosten und die Komplexität der Implementierung zu verringern, das erforderliche Maß an Sicherheit zu bieten, die Zuverlässigkeit und Leistung aufrechtzuerhalten oder zu verbessern und die für die Unterstützung weiterer Anwendungen erforderliche Flexibilität zu bieten. Mit innovativen Vernetzungslösungen kann die Integration vereinfacht werden, die Installationskosten lassen sich reduzieren und neue Messpunkte können schneller hinzugefügt werden. Zum Beispiel:
Erweiterte WirelessHART-Gateways steigern die Anzahl der anschließbaren Geräte ohne die Kosten für zusätzliche Gateways. So können neue Anwendungen implementiert und gleichzeitig die bestehende Infrastruktur genutzt werden.
Intelligente Antennen, die eine vom Gateway entfernte Montage ermöglichen und auch in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden können, vereinfachen die Implementierung neuer Anwendungen wie beispielsweise zur Gasleckerkennung.
Mit CHARacterization Modules (CHARMs) kann die Feldverdrahtung überall abgeschlossen werden, sodass sich neue Geräte und intelligente Sensoren einfacher anschließen lassen.
DeltaV™ CHARMs, die Ethernet-APL-Anwendungen unterstützen, werden letztendlich die Integration von Ethernet-APL-Geräten und -Netzwerken in bestehende Automatisierungsarchitekturen vereinfachen und so die Projektkosten und die Komplexität reduzieren.
Die DeltaV PK-Steuereinheit integriert Ethernet-APL über Kommunikationsprotokolle wie PROFINET, Modbus TCP, OPC UA und Ethernet/IP, so dass Benutzer Gerätetypen in einer einzigen Steuerungsstrategie mischen und anpassen können. In Kombination mit Ethernet-APL-Switches beschleunigt die PK-Steuereinheit die Einführung von Hochgeschwindigkeitsgeräten in Prozessumgebungen.
Mit DeltaV IO.Connect-Software können E/A bei der Modernisierung von Steuerungssystemen erhalten werden. Dies ermöglicht inkrementelle Updates ohne Ausfallzeiten. Durch diese Flexibilität lassen sich die Zeitpläne um bis zu 90 % und die Gesamtkapitalkosten um bis zu 40 % kürzen, wobei künftige E/A-Änderungen in die Betriebskosten einfließen.
Netzwerksicherheit
Die verbesserte Vernetzung und Offenheit der Netzwerke, die zur Übertragung dieser Datenfülle an die entsprechenden Personen und Systeme erforderlich sind, führen zu neuen Sicherheitsanforderungen, um Risiken reduzieren und Schwachstellen verhindern zu können. Cybersicherheit ist daher ein entscheidendes Anliegen. Um die entsprechenden Bedenken auszuräumen und die Sicherheit zu erhöhen, setzen Automatisierungsunternehmen wie Emerson auf Zero Trust-Prinzipien. Bei Zero Trust wird davon ausgegangen, dass das Netz kompromittiert wurde oder künftig wird, und dass keinem Benutzer und keiner Maschine implizit vertraut werden kann. Statt Sicherheitskonzepte nachträglich zu entwickeln, ist das Zero Trust-Prinzip in Automatisierungssoftware und -anwendungen eingebaut.
Obwohl Endbenutzer sofort von den durch die neue Hochgeschwindigkeitskommunikation ermöglichten Vorteilen leistungsstarker Sensoren und anderer Feldgeräte profitieren möchten, dürfte die Einführung in vielen bestehenden Anlagen nur schrittweise erfolgen. Eine sorgfältige Integration alter und neuer Kommunikationslösungen wird von entscheidender Bedeutung sein, damit sie vertrauensvoll zusammenarbeiten können. Das Fachwissen, die bewährten Technologien und die Prozesse von Emerson können dazu beitragen, maximalen Nutzen bei geringstmöglichem Risiko zu erzielen.
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