DIGITAL SCOUT SPS 2023

Neben der

Neben der Datenübertragung über Ethernet werden die Endgeräte über PoDL (Power over Data Line) mit Strom versorgt. Das spart Platz, da weniger Leitungen und Steckverbinder benötigt werden, zudem gelingt der Gerätetausch unkompliziert und schneller. Gleichzeitig ist eine protokollneutrale einheitliche Geräte- und Schalterimplementierung möglich. Komponenten und Schaltungen in den Geräten können vereinheitlicht werden. Ein gemeinsames Vorgehen bei Entwicklungen rund um Ethernet SPE bietet enorme Vorteile. Geräte, die zuerst im PA-Umfeld, d.h. mit Ethernet-APL, entwickelt wurden, ließen sich mit geringen Umstellungsaufwand auch in der Fertigungsautomatisierung oder in hybriden Industrien, wie in der Verpackungsindustrie einsetzen. Einige Hersteller haben bereits die Sensoren und Aktoren mit 10BASE-T1L für den Betrieb an der PoDL Power Class 10 mit 30V DC-Versorgung vorbereitet. Somit ist ein schneller Markteintritt möglich, wenn die entsprechenden Switches zur Verfügung stehen. Die Zusammenarbeit zwischen Switch-Hersteller und Sensor-/ Aktor-Hersteller wurde ebenfalls gestartet. KONZEPT ZUR SCHNELLEREN UMSETZUNG Nun geht es um die Entwicklung eines organisationsübergreifenden Konzepts für den Einsatz von PoDL unter Berücksichtigung der Speed (M…GBit/s) Ethernet Type 2,5/5/10 GBit/s … BASE-T1 1 GBit/s 1000 BASE-T1 100 MBit/s 100 BASE-T1 10 MBit/s 100 BASE-T1S 10 MBit/s 100 BASE-T1L Ethernet-APL basiert auf dem Single-Pair-Ethernet (SPE)-Standard IEEE802.3cg. Doch es gibt weitere Standards. Leistungsklassen 10, 11, 12. Die Ausarbeitung einer State Maschine zur Umsetzung ist bereits herstellerübergreifend erfolgt. Erste Ergebnisse werden in Ende 2023 veröffentlicht und sollen entsprechend in der SPE PROFINET-Spezifikation eingearbeitet werden. Außerdem wird noch ein SPE-Switch benötigt, der die Stromversorgung sowohl für SPE-Feldgeräte mit integriertem PoDL-Chip als auch für SPE-Feldgeräte ohne integrierten PoDL-Chip (dafür aber mit Unterstützung der PoDL-Klassen 10, 11, und 12) unterstützt. Hierfür muss ein Mechanismus für den automatischen und manuellen Stromversorgungsbetrieb implementiert werden. Erste Proof-of-Konzepte sind bereits erfolgreich abgeschlossen. Ergänzend sitzen bereits namhafte Switch-Hersteller an einem Tisch, um auch hier eine gemeinsame Lösung zu entwickeln und die Technologie voranzutreiben. Cable Type Shielded Unshielded Ethernet-APL based on 10BASE-1TL with provisions for process Industries defined in IEC Standards 10 15 40 100 1000 Cable Length (m) RICHTIGE AUFGABE FÜR PI Damit Installation und Anwendung möglichst einfach und vom Anwender akzeptiert werden, sind jedoch noch weitere – häufig unterschätzte – Arbeiten nötig. So müssen Richtlinien für die Installation und Konstruktion auf den Weg gebracht werden. Dazu gehören Topologien, Kabeltypen, Anschlüsse, technische Parameter, usw. aber auch Konformitätstest, um die Interoperabilität zu gewährleisten. Im Laufe des Prozesses folgen die Spezifikationen von Diagnose und Konfiguration, die Zertifizierung der Geräte sowie die Erstellung von Guidelines in Bezug auf Installation, Inbetriebnahme und Validierung. Alles Schritte, mit denen PI als Standardisierungsorganisation viel Erfahrung hat und bereits seit Jahrzehnten erfolgreich umsetzt. Harald Müller, Xaver Schmidt, Vorstände der PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. Grafik: Endress+Hauser netFIELD App PROFINET Tap Wertschöpfung durch passiven Abgriff der Geräteprozessdaten aus PROFINET-Netzwerken Die App analysiert in Echtzeit den Datenstrom eines PROFINETgesteuerten Netzwerkes und überträgt die herausgefilterten Prozessdaten der PROFINET-Geräte via IIoT-Protokoll MQTT an den MQTT-Broker. → Kontinuierliche oder Intervallbasierte Abtastung von PROFINET-Netzwerken → Dateneingabe-Protokoll: PROFINET → Datenausgabe-Protokoll: MQTT → Produkt Information info@hilscher.com / www.hilscher.com PI-Magazin 2/2023 11

IO-Link in Getränke-Abfüllanlagen ALLES AUF KLEINSTEM RAUM Bild: Elopak alle Komponenten in der Anlage perfekt aufeinander abgestimmt werden. Und dies geschieht auf engstem Raum, gerade mal elf Meter lang und vier Meter hoch misst eine typische Elopak-Anlage. Darin befinden sich verschiedenste Module, die vom Auffalten der Kartons über das Füllen bis zum Verschließen sowie der Stickstoffbeaufschlagung und die Sterilisierung alle Prozesse abbilden. IO-Link spielt beim Anschluss der dafür notwendigen Sensoren eine wichtige Rolle. Horst Klesse, Manager Hardware, Electrics & Controls bei Elopak GmbH am Standort Mönchengladbach, fand die Idee von IO-Link schon früh spannend. Vor allem die Möglichkeit, Kabel und Anschlüsse auf dem engen Raum einer Abfüllanlage zu reduzieren, war für ihn ein wichtiges Argument. Daher setzte man vor fünf Jahren bei der E-PS120 A, einer Anlage, die sowohl Low Acid- (z. B. Milch) oder High Acid-Produkte (z. B. Säfte) verarbeiten kann, bereits auf den IO-Link-Standard. Damals war das Angebot von IO-Link-fähigen Sensoren allerdings noch begrenzt. Zum Hintergrund: In einer komplexen Abfüllanlage kommt manchmal nur ein einziger Sensor eines Typs zum Einsatz. Und da eine solche Abfüllanlage auch nur in geringer Stückzahl pro Jahr hergestellt wird, lohnt sich die Entwicklung eines Sensors mit IO-Link für deren Sensorhersteller häufig nicht. In den vergangenen fünf Jahren hat IO-Link jedoch einen erheblichen Aufschwung erhalten. FLEXIBILITÄT IN JEDER BEZIEHUNG Abfüllanlagen für Getränke sind wahre Spezialisten auf kleinstem Raum. So müssen sie viele Technologien beherrschen, wie dosieren, abfüllen, verschließen und versiegeln, und dabei noch CIP-, FIP- oder SIP-fähig sein. Ohne die Hilfe von vielen Sensoren wäre dies nicht möglich. IO-Link reduziert dabei den Aufwand für deren Installation erheblich. Es sind nicht nur die unterschiedlichen Kartongrößen oder die verschiedenen Produkte, etwa Säfte oder Milchprodukte, die eine Abfüllanlage herausfordern. Eine Abfüllung geschieht meist auch in einer atemraubenden Geschwindigkeit. So lassen sich in den Anlagen von Elopak GmbH bis zu 12.000 Getränkekartons pro Stunde sauber und hygienisch einwandfrei abfüllen. Damit der Prozess nicht ins Stocken gerät, müssen Die Anzahl an Sensoren in einer Abfüllanlage ist hoch, die Verkabelung entsprechend aufwändig. Mit IO-Link lässt sich die Inbetriebnahmezeit um mehr als 50 Prozent verkürzen. Inzwischen entwickelte Elopak GmbH eine neue Plattform und damit einen neuen Typ an Abfüllanlage. Die Anlage ist flexibler als das Vorgängermodell, sie kann verschiedene Kartongrößen, etwa 1 oder 2 Liter-Kartons befüllen, und die Abfüllgeschwindigkeit lässt sich variieren. Damit lag der Entwicklungsschwerpunkt auf dem Thema Modularität, mit einer entscheidenden Einschränkung: Die Anlage sollte trotz der größeren Flexibilität von außen nicht größer sein als die bisherige. „Wir wollten eine höhere Modularität der Baugruppen in Bezug auf die Spezifikation der Maschine, ohne ein neues Design zu schaffen“, fasst es Klesse zusammen. „Damit sollten schnelle und einfache Umbauten möglich sein, etwa wenn Kunden spezielle Anforderungen haben.“ Gleichzeitig wollte man sich auch für zukünftige Funktionen, wie die vorausschauende und vorbeugende 12 PI-Magazin 2/2023