Revamp von 19" Controllern

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11.04.2008 In den Achtziger Jahren des letzten Jahrhunderts wurden 19“-Bauträger und -Einschubkarten zum Standard für die Trennerebene beim Ex-Schutz in Chemieunternehmen. Heute zwingt der stetig steigende Kostendruck die Betreiber, die Effizienz ihrer Anlage immer weiter zu erhöhen. Kaum ein Betrieb verzichtet daher noch auf eine Asset-Management-Lösung, auch wenn die Möglichkeiten dieser Technologie längst nicht ausgenutzt werden.

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Steht ein Betreiber vor der Aufgabe, einen älteren Anlagenteil modernisieren und für Asset Management erschließen zu wollen, muss er also Messwert- und Diagnoseinformationen aus dem Feld erfassen und verarbeiten können. Um die Erschließung zusätzlicher Daten aus diesem Anlagenteil zu realisieren, hat er drei Alternativen zur Auswahl: Punkt-zu-Punkt-Verbindung, Remote I/Os oder Feldbustechnik.

Punkt-zu-Punkt, Remote I/O oder Feldbus?

Die klassische Signalübertragungsvariante ist die Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung, also die Interfacetechnik. Die Signale werden dabei galvanisch getrennt, aufbereitet oder umgeformt, bevor sie vom Feld in die SPS beziehungsweise das Leitsystem gelangen. Bei der Punkt-zu-Bus-Verdrahtung – auch als Remote I/O bezeichnet – werden die Signale der Feldinstrumentierung an der I/O-Station in der Anlage gesammelt, in ein digitales Protokoll überführt und über ein Buskabel an die Steuerung geleitet.

Die modernste der drei Varianten ist die Bus-zu-Bus-Verbindung, also die Feldbustechnik. In dieser Variante wird die Feldinstrumentierung direkt über das Kommunikationsprotokoll – beispielsweise Profibus oder Foundation Fieldbus – an den Bus angekoppelt. Jedes Feldgerät ist damit ein eigenständiger Teilnehmer des zur Kommunikation eingesetzten Busses.
Wer über das passende Modernisierungskonzept für seine Anlage nachdenkt, sollte die Vor- und Nachteile der einzelnen Anschlusskonzepte hinterfragen. Welche Argumente sprechen unter Berücksichtigung von notwendigen Umbaumaßnahmen für die eine oder für die andere Methode? Wie viel der bereits existierenden Struktur kann weiterhin genutzt werden und wie viel zusätzliche Information aus dem Feld ist überhaupt erforderlich, um ein gutes Asset Management betreiben zu können?
Um die Asset-Management-Daten zu erschließen, muss im Fall der Feldbusvariante die Feldinstrumentierung und die Verkabelung des Physical Layers aufgerüstet werden. Bei der Punkt zu Bus-Verkabelung sind Feldgeräte häufig bereits in der Lage, zusätzliche Informationen über das Hart-Protokoll zu kommunizieren. Durchgängiges Asset Management erfordert daher eine Hart-Durchlässigkeit der installierten Verbindungstechnik, so dass eine Remote-I/O-Station eingehende Hart-Signale auf ein digitales Protokoll übersetzen können sollte. Die existierende Verkabelung kann bei einer Punkt-zu-Bus-Verdrahtung per Remote I/O nach einer Vor-Ort-Konfektionierung ohne großen Aufwand auf die Remote I/Os umgelegt werden. Die Buskabel von den I/O-Stationen zum Leitsystem müssen allerdings neu verlegt werden.

Alte Karte raus, neue Karte rein

Im klassischen Fall der Punkt zu Punkt-Verkabelung ist die Erneuerung der bestehenden 19″-Technik mit modernen Einschubkarten oder Interfacegeräten in anderen Bauformen für viele Anwendungen die günstigste Alternative zur Modernisierung einer Anlage. Der Vorteil gegenüber den anderen Verfahren ist die Tatsache, dass die bestehende Infrastruktur – also Verkabelung, Schaltschrank und Feldinstrumentierung – meist weiter genutzt werden kann.

Im Falle des Austauschs einer 19″-Karte kann die vorhandene Infrastruktur sogar gänzlich unangetastet bleiben, da die moderne Auswerteelektronik im Schaltschrank in den gleichen 19-Zoll-Slot eingeschoben wird. Im Vergleich zu den 19″-Karten von vor 20 Jahren werden heute alle relevanten Daten zu einer vorausschauenden Wartung bereitgestellt. Zusätzliche Funktionalitäten, beispielsweise eine ereignisgesteuerte Fangschaltung innerhalb eines Interfacemoduls, bieten dem Betreiber Funktionen, die häufig nicht einmal über einen digitalen Feldbus verfügbar sind. Hier kann der Betreiber rückwirkend ein Verlassen des vorab definierten Gutzustands diagnostizieren und somit die Ursachen für eine entstandene Störung ermitteln.
Ein weiterer Vorzug des Ersatzes alter 19″-Karten durch moderne Lösungen betrifft den Faktor Mensch: Das Betreuungspersonal findet sich in einer unveränderten Struktur der Signalübertragung sofort wieder. Lediglich die zusätzlich erschlossenen Daten müssen erläutert und interpretiert werden. Nach einer Festlegung, wie man anhand der hinzugewonnenen Daten beispielsweise ein vorausschauendes Wartungskonzept betreiben kann, kehrt man bei dieser Art der Modernisierung schnell wieder zu dem Betriebsalltag zurück.
Fazit: Um einen Teilbereich einer Anlage zu modernisieren und für Asset Management zu ertüchtigen, muss nicht unbedingt die bestehende Infrastruktur abgerissen und mit Feldbuskabeln versehen werden. Moderne Interfacetechnik auf FDT/DTM-Basis bietet hier eine günstige Alternative – meist unter Weiterverwendung der bestehenden Infrastuktur.

Heftausgabe: April 2008

Über den Autor

Ryan Kromhout ist Produktmanager Interfacetechnik bei Turck
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