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Industrielle Automation 6/2018

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Industrielle Automation 6/2018

PROFINET: Wegbereiter

PROFINET: Wegbereiter für die Digitalisierung WASSER 4.0 LEICHT GEMACHT PROFINET ist in der Wasserbranche zunehmend auf dem Vormarsch. Hier bewähren sich die flexible Netzwerkstruktur, einfache Handhabung, Echtzeitfähigkeit und hohe Konnektivität. Vor allem ebnet PROFINET den Weg zu mehr Digitalisierung und Wasser 4.0. www.deutschmann.de RS422 MPI RS232 LOST IN COMMUNICATION? NICHT MIT DEUTSCHMANN – IHR PARTNER FÜR PROFINET Als in der Trinkwasseraufbereitungsanlage (TWA) Wehebachtalsperre die Erneuerung der Automatisierungstechnik für die zweite Filterstufe anstand, entschied man sich dafür, die elektrischen Stellantriebe erstmals unter PROFINET anzusteuern – mit dem Ziel, praktische Erfahrungen mit dieser zukunftsträchtigen Kommunikationstechnologie zu sammeln. Stellantriebe spielen eine wesentliche Rolle bei der zunehmenden intelligenten Vernetzung von Feldgeräten, insbesondere im Hinblick auf Wasser 4.0. Zum einen machen sie eine automatisierte Armaturensteuerung erst möglich und zum anderen ETHERNET TCP/IP 3964R stellen sie eine Fülle von Prozessdaten und gerätespezifischen Autodiagnosedaten zur Verfügung, die zu Prozessvisualisierung, Analyse und vorausschauender Wartung weiterverwendet werden können. Die TWA Wehebachtalsperre ist eine Anlage der WAG Wassergewinnungs- und aufbereitungsgesellschaft Nordeifel mbH; der Umbau der Anlage erfolgte durch die Enwor (energie und wasser vor ort GmbH) in Herzogenrath. Die TWA ist seit Anfang der 1980er Jahre in Betrieb und erzeugt etwa 9 Millionen m³ Trinkwasser pro Jahr für den Großraum Aachen. „Wir erhoffen uns von PROFINET insbesondere eine einfachere Inbetriebnahme und einen zuverlässigen Betrieb“, erklärt Thomas Hackenbroich, Sachgebietsleiter Steuerund Regelungstechnik bei der Enwor. Seit Sommer 2017 sind 42 Auma-Stellantriebe mit PROFINET-Schnittstelle in der zweiten Filterstufe im Einsatz. Diese Reinigungsstufe besteht aus sieben Filterbecken, die mit einer Schicht Quarzsand als Filtermaterial gefüllt sind. Zur Reinigung des Filtersands werden die Becken in regelmäßigen Abständen zunächst durch Luftzufuhr aufgelockert und anschließend mit Spülwasser gespült. An jedem der sieben Filterbecken sind jeweils sechs Stellantriebe installiert. Sie steuern die Klappen für den Zulauf aus der ersten Filterstufe, den Ablauf des Reinwassers, die Zufuhr für die Spülluft, die Zufuhr und Abfuhr des Spülwassers sowie die Filterbodenentleerung. MEHR PLATZ IM SCHALTSCHRANK n EMBEDDED MODULE, PROTOKOLLKONVERTER, GATEWAYS – wir haben die innovative Lösung • Einfach zu implementierende Embedded Module • Flexible Protokollkonverter – schnell zu konfigurieren • Leistungsstarke Gateways für die Kommunikation unterschiedlicher Busvarianten • Für komplexe Aufgabenstellungen sind alle UNIGATE Baureihen auch frei programmierbar Mehr innovative Lösungen auf der SPS IPC Drives 2018, Halle 5 - Stand 328 10 PI-Magazin 2/2018 PROFINET PROFIBUS UND ZERTIFIZIERT Die Mitarbeiter der Enwor erhielten im Vorfeld eine Schulung im Auma Service Center Köln zur Installation und Inbetriebnahme der Stellantriebe unter PROFINET. Die Stellantriebe wurden in Sterntopologie installiert, um so eine hohe Kommunikationssicherheit und Verfügbarkeit zu gewährleisten. Dazu wurden jeweils die sechs Stellantriebe eines Filterbeckens über Punkt-zu-Punkt-Stichleitungen mit einem zentralen Switch verbun-

damit welcher Antrieb, zu welchem Port gehört. Wird ein Stellantrieb durch ein Austauschgerät ersetzt, bekommt das neue Gerät die gleiche Rolle im Netzwerk und somit den gleichen Gerätenamen, die gleiche IP- Adresse und übernimmt damit umgehend die gleiche Aufgabe in der Applikation. den. Dieser übernimmt die Kommunikation mit den übergeordneten Steuerungen. Offensichtlicher Vorteil: „Wir haben jetzt deutlich mehr Platz im Schaltschrank“, berichtet Hackenbroich. „Bauteile zur Terminierung, Repeater, etc. sind bei PROFINET nicht notwendig. Wir benötigen nur die Netzversorgung für die Stellantriebe sowie einen intelligenten Switch für die Ansteuerung via PROFINET.“ Die Stellantriebe wurden über geschirmte CAT-6 Netzwerkkabel mit dem Switch verbunden. Die Kabel wurden dazu in den Elektroanschluss des Stellantriebs geführt und dann über feldkonfektionierbare RJ-45 Stecker an die Ethernet Ports auf der PROFINET Platine angeschlossen. Die Auma-PROFINET- Schnittstelle unterstützt die Funktionen Auto Polarity Exchange und Auto Crossover, die die Verkabelung deutlich vereinfachen. ZEITERSPARNIS BEI DER INBETRIEBNAHME Zur Inbetriebnahme der Stellantriebe nutzte der Betreiber die standardisierte Gerätebeschreibung (GSDML Datei), die Auma auf der Homepage zur Verfügung stellt, sowie die Engineeringsoftware des Leitsystemherstellers. Die Gerätekonfiguration erwies sich unter PROFINET als denkbar einfach. Der erste Schritt bestand in der „Gerätetaufe“. Dabei erhält der Stellantrieb einen Gerätenamen sowie eine IP-Adresse, anhand derer er jederzeit innerhalb des PROFINET-Systems eindeutig Über einen Quelltopf gelangt das Rohwasser aus der Talsperre in die Trinkwasseraufbereitung. identifizierbar ist. Anschließend wurden die für den Betrieb nötigen Parameter und Funktionsbausteine konfiguriert. „Die Inbetriebnahme der Stellantriebe unter PROFINET war sehr einfach, sie verlief reibungslos“, sagt Andreas Schwerz, Mitarbeiter im Sachgebiet Regel- und Steuerungstechnik bei der Enwor. „Für den ersten Filter brauchten wir noch etwas mehr Zeit, bis wir zunächst mal alles vorbereitet und konfiguriert hatten. Aber dann konnten wir die Konfiguration speichern und einfach auf die anderen Filter übertragen.“ PLUG & PLAY BEIM GERÄTETAUSCH Große Vorteile sehen Thomas Hackenbroich und sein Team auch in der einfachen Fehlerdiagnose und dem komfortablen Gerätetausch unter PROFINET. Durch die Nachbarschaftserkennung im PROFINET-Netzwerk weiß das System, welche IP-Adresse, und AUMA Drehantriebe mit PROFINET Schnittstelle sind in der zweiten Filterstufe der TWA Wehebachtalsperre im Einsatz. „Wir haben den Gerätetausch simuliert und die Stecker in einen neuen Stellantrieb umgesteckt. Das System hat dann das neue Gerät einwandfrei erkannt und die Konfiguration automatisch übernommen“, erklärt Schwerz. „Unsere Erwartungen haben sich voll erfüllt, PROFINET hat sich bei uns bewährt“, resümiert Thomas Hackenbroich. Auma-Stellantriebe mit Steuerung AC 01.2 und integrierter PROFINET-Schnittstelle erfüllen die PROFINET Spezifikation V 2.3 und unterstützen die Conformance Class B (CC-B). Baudraten von bis zu 100 Mbit/s sind möglich. Eine integrierte Switch-Funktion vereinfacht die Integration in Linien- und Ringtopologien. Die integrierte Medienredundanz über MRP (Media Redundancy Protocol) sorgt für zusätzliche Sicherheit in der Datenkommunikation. Geräteintegration und Inbetriebnahme erweisen sich dank einer standardisierten Gerätebeschreibung (GSD) und eines FDI (Field Device Integration) Package als besonders einfach und komfortabel. Die Stellantriebe verfügen zudem über einen integrierten Webserver, der Verbindungstests, Statusabfragen und Fehlerdiagnose schnell und einfach ermöglicht. Es steht der volle Funktionsumfang der Steuerung AC .2 aus dem Profibus DP Protokoll zur Verfügung. Fazit: Offene Industrial Ethernet Standards wie PROFINET vereinen die Vorteile und den Funktionsumfang weit verbreiteter Feldbusprotokolle wie PROFIBUS DP mit der Schnelligkeit und der Robustheit von Technologien, die sich in Ethernet-basierten Netzwerken schon lange durchgesetzt haben. Inbetriebnahme, Umgang mit den Feldgeräten und Fehlerdiagnose sind dank automatischer Adressenvergabe und weiterer unterstützender Funktionen besonders einfach und komfortabel. Werner Längin, AUMA, Mitglied im PI Arbeitskreis Marketing Process Automation PI-Magazin 2/2018 11

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