Motormanagement-Geräte mit Profinet-Kommunikation

Was die Prozess- und Chemietechnik von anderen Branchen unterscheidet, ist die Tatsache, dass das kontinuierliche Überwachen der Prozesse und das stetige Beobachten der eingesetzten Technik ein hohes Qualitätslevel aufweisen müssen. Nur dadurch ist es möglich, eine einwandfreie Produktion, sehr gute Produktergebnisse und die Sicherheit der technischen Anlagen sowie der Mitarbeiter auf dem geforderten Niveau zu gewährleisten.

Profinet IO für die Echtzeitkommunikation

Entscheidenden Einfluss darauf haben vielseitige und zuverlässige Geräte, wie zum Beispiel das Motormanagement-System Simocode Pro. Es besitzt Schalt- und Steuerfunktionen für Motorabzweige, liefert detaillierte Betriebs-, Service- sowie Diagnosedaten und ermöglicht darüber hinaus das sichere Abschalten von Elektromotoren. Diese Motormanagement-Systeme werden sukzessive weiterentwickelt und orientieren sich stark an den Bedürfnissen der Industrie.

Die jüngste Entwicklung verkörpert das neue Grundgerät des Systems Simocode Pro V PN für Profinet IO-Anbindung. Das Process Field Network bildet den offenen Industrial-Ethernet-Standard, definiert von Profibus & Profinet International (PI) für den Automatisierungsbereich. TCP/IP und IT-Standards werden hierbei genutzt. Bei der Kommunikation zwischen Automatisierungssystem und Motormanagement-System mit Profinet IO wird auf einen industriellen Standard gesetzt, der die bewährten Eigenschaften von Profibus DP fortführt und neue Funktionen ergänzt.

Damit folgt der Hersteller dem Wunsch der Anwender sowie dem Trend der Zeit, moderne Anlagen, aufbauend auf Profibus DP, vielfach nun auch über Profinet IO vernetzen und steuern zu können. Hiermit ist eine Reihe von Verbesserungen verbunden, die Anlagenbauer und -betreiber gleichermaßen schätzen.

Medienredundanz erhöht die Verfügbarkeit

In erster Linie lassen sich Motormanagement-Geräte dank des integrierten Switches für Linien- und Ring-Bus-Topologien innerhalb eines Profinet-Netzwerks verwenden. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer Medienredundanz über das MRP-Protokoll (Medium
Redundancy Protocol). Kommt es in einer Anlage zu Einzelausfällen, etwa durch einen Leitungsbruch oder einen Geräteschaden, dann kann dieser Fehler in einer einfachen Ring-Topologie kompensiert werden.

Anders formuliert: Ist ein sogenannter Redundanzmanager in der Anlage vorhanden, der den Ring schließt, erkennt dieser den Fehler und leitet die Datenpakete auf anderen Wegen zu den Empfängeradressen. Er umgeht also das lokale Datenleck innerhalb des Netzwerks. Dadurch erhalten Anlagentechnik und Prozesse eine höhere Verfügbarkeit.

Vereinfachte Sicherheitstechnik über Profinet

Auch die fehlersichere Kommunikation kann mit Simocode Pro für Profinet realisiert werden. Das seit dem Jahr 2011 verfügbare Safety-Modul (DM-F) kann auch hier über konfektionierte Flachkabel an das Grundgerät Simocode Pro V PN angeschlossen werden. Dabei obliegt die Sicherheitsfunktion nur dem entsprechenden Digitalmodul und hat keine Rückwirkung auf das Basisgerät. Somit wird dieses auch nicht in seiner Leistungsfähigkeit beeinträchtigt.

Bisher wurde dieses DM-F direkt mit den Anschaltorganen wie Not-Halt-Taster und Lichtschranken verbunden beziehungsweise über die fehlersichere dezentrale Peripherie hardwaremäßig verdrahtet – oder aber über Profibus DP per Profisafe-Protokoll angesprochen. Seit 2012 kann dies nun auch über Profinet realisiert werden, was den Aufbau der Sicherheitstechnik innerhalb prozesstechnischer Anlagen noch weiter vereinfacht. Auch bei dieser Art der Kommunikation wird das Profisafe-Telegramm bis in das DM-F-Modul weitergeleitet und dort ausgewertet.

Sowohl für das hardwareseitig verdrahtete DM-F Local als auch für das busbasierte DM-F Profisafe gilt: Es können zwei fehlersichere Freigabekreise genutzt werden, und es gibt zwei Relais-Ausgänge zum betriebsmäßigen sicheren Schalten von Schützen oder ähnlichen Geräten. Dadurch wird die Sicherheitskategorie SIL 3 gemäß DIN EN 61508 beziehungsweise PL e nach EN ISO 13849 erreicht.

In diesem Zusammenhang dürfte für Anlagenbauer und -betreiber auch von besonderem Interesse sein, dass das Motormanagement-System die Shared-Device-Funktionalität von Profinet IO unterstützt. Das bedeutet, dass die Standardautomatisierung, die dem Basisgerät zugeordnet ist, unabhängig von der Sicherheitstechnik im DM-F läuft. Die miteinander verbundenen Geräte können also auch einzeln von Steuerungen beziehungsweise Controllern angesprochen werden.

Diagnosemöglichkeiten komfortabler

Durch die nunmehr mögliche Vernetzung der Motormanagement-Geräte über Profinet ergeben sich noch viele weitere Verbesserungen wie zum Beispiel die NTP-synchronisierte Uhrzeit (Network Time Protocol). Diagnose­ereignisse können also mit Datum und Uhrzeit im Fehlerspeicher des Geräts protokolliert werden.

Auch besitzen die Geräte eine sogenannte OPC-UA-Serverfunktion (Unified Architecture) sowie einen integrierten Webserver. Die erstgenannte Serverfunktion ist dadurch gekennzeichnet, dass Daten des Motorabzweigs, wie Steuerdaten, Prozess- oder Messwerte, unabhängig zur Verfügung gestellt werden sowie zusätzlich zur Kommunikation mit der übergeordneten Automatisierungsebene. Das vereinfacht die Informationsdarstellung innerhalb der Vor-Ort-Visualisierung beziehungsweise in Leitsystemen. Und in Verbindung mit dem Webserver können Anlagenwerte beziehungsweise Statusdaten von Antrieben sogar mithilfe eines Standardbrowsers ausgelesen werden.

Das erleichtert die Betriebsführung und auch die Arbeit der Instandhaltung. Denn mit einer Standardsoftware, die heute auf nahezu jedem Computer, Laptop, Tablet-PC, Smartphone etc. vorhanden ist, lassen sich alle wichtigen Informationen über den aktuellen Zustand von Motorabzweigen erfassen. Der gesamte Bereich des Fernservices erhält deshalb durch die Entwicklung der neuen Gerätegeneration des Simocode Pro neue Bedeutung.

Energiemanagement leicht gemacht

Einen weiteren wichtigen Anreiz, über Profinet IO zu kommunizieren, bietet das Profil Profienergy für das Energiemanagement in Produktionsanlagen. Der Grund: Motormanagement-Systeme überwachen per se schon wichtige elektrische Größen, wie Strom, Spannung, Wirk- und Scheinleistung sowie den Energieverbrauch und vieles mehr. Diese Informationen können nun mithilfe von Profienergy übergeordneten Energiemanagement-Systemen über eine standardisierte Schnittstelle zur Verfügung gestellt werden.

Innerhalb des Profienergy-Protokolls von Profinet gibt es dann definierte Funktionen, die das gezielte Abschalten von Verbrauchern in Ruhephasen übernehmen. Solche Szenarien werden als kurze, längere und ungeplante Pausen bezeichnet und orientieren sich an entsprechenden Anwendungsfällen in der Praxis. Auch das Messen und Visualisieren der Belastung gehört mit dazu. Dadurch können sich Energieeinsparpotenziale ergeben. Letztendlich wird damit eine Brücke geschlagen von der reinen Prozesstechnik zum energiebewussten Umgang mit Ressourcen. Mithilfe von Profienergy, kombiniert mit einem modernen Motormanagement, lassen sich Motorabzweige noch effizienter in Gesamtanlagen einbinden. Vor allen Dingen die Prozess- und Chemietechnik mit einer Vielzahl an eingesetzten Pumpen- und Schieberantrieben profitieren davon.

Durch den systematischen Einsatz von Profinet-basierten Motormanagement-Geräten wie Simocode Pro lassen sich Prozess- und Chemieanlagen in jeglicher Hinsicht auf Effizienz trimmen. Das Resultat: weniger Kosten für Betrieb und Service, weniger Energieverbrauch, höhere Verfügbarkeit.