Verbesserte Konnektivität liefert umsetzbare Erkenntnisse
Aufgrund der steigenden Nachfrage nach mehr Daten aus weiteren Quellen ist die Automatisierungsbranche dazu gezwungen, ihre Konnektivitätsoptionen zu erweitern. Dies erfordert Kommunikationslösungen, die Geschwindigkeit, Stromverbrauch, Latenz, einfache Integration und Sicherheit in Einklang bringen und gleichzeitig die Datenintegrität gewährleisten. Die Art der Daten aus dem Feld und aus der Produktion verändert sich, und für eine effektive Verwaltung der Datenmengen und -typen ist eines robuste Konnektivität unerlässlich. So wird das Diagnose- und Anwendungspotential von Feldgeräten erschlossen, die Transparenz der Anlagen verbessert und Entscheidungsträgern, die sich an beliebigen Stellen in der Anlage oder im Unternehmen befinden können, ein besserer Kontext geboten. Um dieser Herausforderung zu begegnen, ermöglichen neue und verbesserte Kommunikationstechnologien, wie z. B. Ethernet-APL™ (Advanced Physical Layer), kabellose und Mobilfunknetzwerke die nahtlose Übertragung kontextbezogener, hochauflösender Daten aus allen Bereichen des Betriebs an die Personen und Systeme, die diese benötigen, unabhängig davon, wo sie sich befinden. Dies eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten und liefert wertvolle betriebliche Erkenntnisse durch leistungsstarke Edge- und Cloud-basierte Software.
Kabellose Feldnetzwerke helfen Unternehmen dabei, allgegenwärtige Sensortechnologien zu geringeren Kosten als bei kabelgebundenen Installationen einzusetzen, häufig in Anwendungen, die zuvor mit kabelgebundenen Methoden nicht zugänglich waren. Verbesserungen in der Infrastrukturtechnologie ermöglichen dichtere Anwendungen und Übertragungen über größere Entfernungen. Dazu gehört das Hinzufügen weiterer herkömmlicher Prozessmesspunkte und die Beseitigung anderer operativer Blindstellen. Die Implementierung neuer Anwendungen wie Korrosions-, Ventil- und Vibrationsüberwachung sowie Gasleckerkennung unterstützt die Bereiche Zuverlässigkeit, Sicherheit und Nachhaltigkeit.
Mobilfunknetze, die traditionell nur für Backhaul-Anwendungen verwendet wurden, werden immer schneller und robuster, wodurch sie sich für ein breiteres Spektrum industrieller Anwendungen eignen. Durch die Nutzung öffentlicher Mobilfunknetzwerke mit günstigen Datentarifen können kostengünstige Sensoren in Fernüberwachungsanwendungen eingesetzt und Daten direkt zur zentralen Analyse in die Cloud gesendet werden. Das ermöglicht neue „Flottenmanagement“-Dienste. Es entstehen neue Geschäfts- und Servicekapazitäten. So können Lieferanten beispielsweise die Lagerbestände und den Zustand von Flüssigkeiten in abgelegenen und mobilen Lagertanks überwachen und damit zur Verbesserung der Effizienz der Lieferkette und der Servicequalität beitragen. Alternativ kann eine bessere Übersicht über den Zustand der Pipeline-Infrastruktur und der Ausrüstung manuelle Inspektionen minimieren und die Umwelt- und Sicherheitsleistung verbessern. Unternehmen, die ihre CO2-Bilanz erfassen, erhalten neue Alternativen für das Messen des Energieverbrauchs auf globaler Ebene.
Ethernet-APL zielt darauf ab, auch in Ex-Bereichen Ethernet-Kommunikation in Feldgeräte zu integrieren. Der Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Ethernet im Feld schafft Möglichkeiten für neue Sensortypen, die eine größere Bandbreite erfordern, und beschleunigt die Gerätekonfiguration und Wartungsaufgaben. Ethernet-APL wurde entwickelt, um die Übertragung großer Datenmengen wie Analysedaten und Kameras, die als Sensoren verwendet werden, zu unterstützen. Viele bereits vorhandene datenreiche Geräte wie digitale Stellungsregler und Coriolis-Durchflussmessgeräte profitieren ebenfalls von den schnelleren Geschwindigkeiten. Anwender, die mit PROFIBUS vertraut sind, beginnen mit der Implementierung von PROFINET über Ethernet-APL, während HART® und WirelessHART® Nutzer aufgrund der neuen Sicherheitsfunktionen und ihrer Vertrautheit mit HART Engineering-Werkzeuge wahrscheinlich HART-IP einsetzen werden.
Konnektivität ist entscheidend für moderne Architekturen
Die einfachere Integration dieser neuen Kommunikationsplattformen erfordert innovative Konnektivitätslösungen. Erweiterbare und skalierbare Architekturen und die verfügbare Infrastruktur müssen dazu beitragen, die Kosten und Komplexität der Implementierung zu reduzieren, das erforderliche Sicherheitsniveau zu gewährleisten, Zuverlässigkeit und Leistung aufrechtzuerhalten oder zu verbessern und die erforderliche Flexibilität zur Unterstützung von mehr Anwendungen zu liefern. Innovative Konnektivitätslösungen vereinfachen die Integration, senken die Installationskosten und erleichtern das schnelle Hinzufügen neuer Messpunkte. Beispiel:
Verbesserte WirelessHART Gateways erweitern die Anzahl der anschließbaren Geräte ohne Kosten für zusätzliche Gateways. So können neue Anwendungen unter Nutzung bestehender Infrastruktur implementiert werden.
Intelligente Antennen, die extern vom Gateway aus montiert werden können, auch in Ex-Bereichen, vereinfachen die Implementierung neuer Anwendungen, wie z. B. die Erkennung von Gaslecks.
CHARacterization Modules (CHARMs) ermöglichen den Anschluss von Feldverkabelungen an beliebigen Stellen und reduzieren so die Komplexität beim Anschluss neuer Geräte und intelligenter Sensoren.
DeltaV™ CHARMs, die Ethernet APL Anwendungen unterstützen, vereinfachen letztendlich die Integration von Ethernet APL Geräten und -Netzwerken in bestehende Automatisierungsarchitekturen und reduzieren somit die Projektkosten und -komplexität.
DeltaV PK Controller integriert Ethernet-APL über Kommunikationsprotokolle, einschließlich PROFINET, Modbus TCP, OPC UA und Ethernet/IP, sodass verschiedene Gerätetypen in einer Steuerungsstrategie kombiniert werden können. In Kombination mit Ethernet APL Switches beschleunigt der PK Controller die Einführung von Hochgeschwindigkeitsgeräten in Prozessumgebungen.
Mit der DeltaV IO.Connect Software kann die E/A während der Modernisierung des Steuerungssystems erhalten werden, was eine schrittweise Aktualisierungen ohne Ausfallzeiten ermöglicht. Diese Flexibilität reduziert die Zeitpläne um bis zu 90 % und die Investitionskosten um bis zu 40 %, wobei zukünftige E/A-Änderungen in die Betriebsausgaben fallen.
Netzwerksicherheit
Die verbesserte Konnektivität und Offenheit der Netzwerke, die für die Übertragung dieser Datenfülle an die entsprechenden Personen und Systeme erforderlich sind, bringt neue Sicherheitsanforderungen mit sich, um Risiken zu reduzieren und Schwachstellen zu vermeiden. Cybersicherheit ist daher ein kritisches Anliegen. Um diese Bedenken auszuräumen, setzen Automatisierungsunternehmen wie Emerson Zero-Trust-Prinzipien für mehr Sicherheit ein. „Zero Trust“ (Null Vertrauen) geht davon aus, dass das Netzwerk gefährdet wurde oder werden wird und dass keinem Benutzer oder Asset implizit vertraut werden kann. Anstelle einer nachträglichen Sicherheitsentwicklung sind Automatisierungssoftware und -anwendungen nach dem Zero-Trust-Prinzip konzipiert.
Obwohl Endanwender von den Vorteilen der leistungsstarken Sensoren und anderen Feldgeräten, die durch neue Hochgeschwindigkeitskommunikation ermöglicht werden, sofort profitieren möchten, wird die Einführung in vielen bestehenden Anlagen wahrscheinlich ein schrittweiser Prozess sein. Die sorgfältige Integration von alter und neuer Kommunikation wird unerlässlich sein, um ein sicheres Miteinander zu gewährleisten. Das Know-how, die bewährten Technologien und Prozesse von Emerson können dazu beitragen, maximalen Wert bei möglichst geringem Risiko zu erzielen.
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