gesponsertProzessautomatisierung Mit ASi-5 Lösungen zur Quadratur des Kreises

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Bihl + Wiedemann GmbH

Doch, es ist möglich: Mehrere tausend Ventile in der Pharmaindustrie über eine Vielzahl von Gateways in ein einfach zu bedienendes Automatisierungssystem integrieren, Diagnosedaten bereitstellen, Condition Monitoring ermöglichen und Dokumentationspflichten erfüllen. ASi-5 Lösungen von Bihl+Wiedemann in Verbindung mit ASi-5 Ventilansteuerungen verschiedener Hersteller sowie dem ABB Ability Field Information Manager schaffen das.

AS-Interface genießt als etablierte Feldbuslösung für die erste Automatisierungsebene auch in der Prozess- und Verfahrenstechnik seit langem einen ausgezeichneten Ruf. Mit seinem typischen gelben Profilkabel zur gleichzeitigen Übertragung von Energie sowie Safety- und Standarddaten – alternativ kann bei Bedarf auch ein Rundkabel verwendet werden – ist ASi dort etwa für die Automatisierung von Ventilen und Ventilinseln oder die binäre Erfassung von Endlagen zum Teil seit über 20 Jahren gesetzter Standard.

Flexibel und zuverlässig

Zu den Stärken des Systems gehören die einfache Planung, das unkomplizierte, flexible, zuverlässige und kostengünstige Anschlusskonzept mit weniger Steckern und ohne vorkonfektionierte Kabel sowie die einfache Integration beispielsweise von Ventilen am jeweils idealen Verdrahtungspunkt. Außerdem überzeugt ASi durch die große Freiheit in der Topologieauswahl, die zeitsparende Inbetriebnahme, die komfortable Diagnose sowie die einfache Erweiterbarkeit. Und: die hohe Zukunftssicherheit durch die Einführung von ASi-5. Denn überall dort, wo bereits mit ASi-3 und ASi Safety at Work gearbeitet wird, kann die vorhandene Infrastruktur auch in Verbindung mit ASi-5 und ASi-5 Safety weiterhin genutzt werden.

Und weil führende Hersteller wie Bürkert, Gemü, Sense, Sitomatic, SPX Flow oder Valmet bereits Ventilanschaltungen und prozesstechnische Komponenten mit ASi-5 Schnittstelle anbieten oder aktuell daran arbeiten, können Anlagen durch die Erweiterung direkt fit gemacht werden für die Integration in das IIoT.

Prozessdaten auslesen

Standard- und smarte Sensoren und Aktuatoren ebenso wie Safety- und Standard-Devices – sie alle können über ASi-5 jetzt vollständig in ein digitales Netzwerk integriert werden. Mit den Software-Suites und den ASi-5/ASi-3 Feldbus Gateways von Bihl+Wiedemann können Anwender aber nicht nur über das ASi Netzwerk Geräte parametrieren und deren Diagnosedaten erhalten, sondern zusätzlich auch Prozessdaten auslesen.

Da diese Gateways auch mit OPC UA, dem Kommunikationsstandard für Industrie 4.0 und das IIoT, sowie der Anwendungsprogrammierschnittstelle REST-API ausgestattet sind, können die Zusatzdaten – die für die eigentliche Maschinen- und Anlagensteuerung zumeist irrelevant sind – damit elegant an der OT vorbei direkt für IT-Applikationen wie dem Condition Monitoring bereitgestellt werden, etwa, um eine vorausschauende Wartung zu ermöglichen.

Kein zusätzlicher Verkabelungsaufwand

AS-Interface hat sich nicht zuletzt auch in der Prozessindustrie etabliert, weil damit die Installationskosten deutlich reduziert werden können. Es existiert keine Verdrahtungsalternative, die zugleich einfacher, flexibler und zuverlässiger ist. Und weil für die Erweiterung auf ASi-5 keine neue bzw. zusätzliche Infrastruktur verlegt werden muss und somit kein zusätzlicher Verkabelungsaufwand entsteht, ist auch die direkte Anschaltung von Sensoren und Aktuatoren an ASi-5, etwa im Ventilkopf, entsprechend wirtschaftlich.

Außerdem lassen sich mit entsprechenden ASi-5 Modulen auch analoge Ein- und Ausgänge, IO-Link Sensoren sowie serielle Protokolle (wie RS232, RS485 oder CAN) ganz einfach integrieren. Und auch aus Security-Sicht bietet eine Lösung mit ASi-5 deutliche Installations- und damit Kostenvorteile. So können an ein ASi-5/ASi-3 Gateway für zwei ASi Kreise von Bihl+Wiedemann mehr als 100 Feldgeräte, zum Beispiel Ventilanschaltungen unterschiedlicher Hersteller, angeschlossen werden. Das Gateway selbst benötigt nur eine einzige IP-Adresse im Netzwerk und kommuniziert über eine einzige – physikalisch getrennte – Schnittstelle per OPC UA oder REST-API mit der IT. Die geringere Anzahl an notwendigen IP-Adressen verbessert wiederum die IT-Security und reduziert gleichzeitig die Komplexität bei Planung und Betrieb von Netzwerken – und damit die Kosten der Digitalisierung.

Ventilsteuerungen mit AS-Interface

Aufgrund der beschriebenen Vorteile verwundert es nicht, dass zahlreiche Firmen zum Teil schon seit vielen Jahren bei der Ventilsteuerung auf AS-Interface setzen und zwischenzeitlich viele ihrer Produkte mit ASi als Standardgeräteschnittstelle ausgestattet haben. In der Prozesstechnik bestehen Anlagen häufig aus vielen Anlagenteilen für unterschiedliche Teilprozesse, die möglichst kompakt konzipiert und anschließend miteinander verbunden werden. Dabei kann es sein, dass viele, teilweise mehrere tausend, Ventile eingesetzt werden – traditionell vor allem Ventile mit einfacher Auf-Zu-Funktionalität, die über AS-Interface miteinander verbunden und gesteuert werden.

ASi, das auch in explosionsgefährdeten Bereichen verwendet werden kann, hat sich neben den bereits genannten Gründen auch aufgrund der Einfacheit des Systems durchgesetzt, die sich von der Planung über die Installation und Verdrahtung, die Inbetriebnahme sowie die Fehlersuche bis hin zur Erweiterung erstreckt und von der Anwender gerade in Servicefällen erheblich profitieren.

Digitalisierung in der Prozesstechnik

Wie in vielen anderen Bereichen haben in den letzten Jahren aber auch in der Prozesstechnik Industrie 4.0 und damit verbundene Digitalisierungsthemen Einzug gehalten und in kurzer Zeit stark an Bedeutung gewonnen – Stichworte: Condition Monitoring und Predictive Maintenance. Immer mehr Anwender möchten aus ihren Anlagen jetzt auch zusätzliche Daten gewinnen, um sie unter verschiedenen Aspekten analysieren und daraus konkrete Maßnahmen ableiten zu können. Hierfür ist ASi-5 die perfekte Lösung, denn mit der jüngsten abwärtskompatiblen AS-Interface-Generation ist jetzt eben nicht mehr nur ein einfaches, bewährtes und etabliertes Verdrahtungssystem zur Steuerung von Ventilen verfügbar, sondern auch ein geeignetes Kommunikationssystem zum Managen und Übertragen von erweiterten Gerätefunktionen, die sich auf ein leistungsfähiges Condition Monitoring beziehen.

Durch seine hohe Datenbandbreite und die kurzen Zykluszeiten können mit ASi-5 jetzt erheblich mehr Daten übertragen werden, was in der Prozesstechnik die Möglichkeiten für die Parametrierung von Ventilen und für Diagnosen deutlich erweitert. Denn mithilfe der ASi-5 Technologie lassen sich nicht mehr nur Endlagen von Ventilen abfragen, sondern auch Informationen wie die tatsächliche Position oder der genaue Druck.

Ready für Predictive Maintenance

Über Parameter können nun auch die Elektronik oder die LED-Darstellung für unterschiedliche Ventiltypen festgelegt sowie Warnungen definiert werden, etwa dann, wenn der Luftdruck, die Temperatur oder die Luftfeuchte im Gerät einen definierten Schwellenwert über- beziehungsweise unterschreitet. Und – gerade im Hinblick auf Predictive Maintenance, also eine vorausschauende Wartung, die am Ende für eine deutlich erhöhten Anlagenverfügbarkeit sorgen soll – können jetzt auch Daten zum Beispiel über die Beschleunigung, den Ventilweg, die Anzahl an Schaltspielen und Betriebsstunden, die Stromaufnahme und Versorgungsspannung, die Temperatur oder die Luftfeuchtigkeit über größere Zeiträume aufgezeichnet und im Rahmen des Condition Monitoring ausgewertet werden, um Veränderungen zu erkennen.

Vor dem Hintergrund der Möglichkeiten, die ASi-5 für die Prozesstechnik in Hinblick auf Codition Monitoring und Predictive Maintenance bietet, überrascht es deshalb nicht, dass Ventilhersteller wie Bürkert, Gemü, Sense, Sitomatic, SPX Flow und Valmet bereits erste Ventilköpfe mit der neuesten AS-Interface Technologie ausgerüstet haben oder gerade ausrüsten, um diese auch für ihre Kunden nutzbar zu machen.

ABB Ability Field Information Manager

Immer mehr Daten von immer intelligenteren Feldgeräten in Anlagen, die durchaus auch aus mehreren tausend Sensoren und Aktuatoren bestehen können, sowie Herausforderungen wie Predictive Maintenance oder Dokumentationspflichten sorgen auch in der Prozessindustrie dafür, dass das Verwalten der anfallenden Daten und damit auch das Device Management immer komplexer wird. ABB hat mit dem Ability Field Information Manager deshalb eine intuitive, effiziente und zukunftssichere Softwarelösung für die Konfiguration, Inbetriebnahme, Diagnose und Wartung entwickelt, die Anlagentechniker und Ingenieure bei ihren spezifischen Aufgaben und Arbeitsabläufen unterstützt.

Der ABB Ability Field Information Manager (FIM), der sowohl auf Rechnern mit Microsoft Windows Betriebssystem wie auch auf Tablets installiert und damit auch direkt in der Anlage genutzt werden kann, lädt automatisch die Topologie angeschlossener Feldgeräte in der Anlage sowie deren Informationen herunter und visualisiert diese einheitlich. Das Servicepersonal hat nun die Möglichkeit, sich mit diesen zu verbinden, um zum Beispiel auf die Gerätekonfigurationen und Diagnosedaten zuzugreifen oder Tests sowie Anlagendokumentationen durchzuführen.

Neue Schnittstelle programmiert

Weil der Einsatz von AS-Interface, wie bereits erwähnt, in ganz vielen Anlagen in der Prozessautomation seit vielen Jahren etablierter Standard ist, war es wichtig, auch die Daten von den in Anlagen verbauten ASi-5/ASi-3 Gateways und Ventilanschaltungen mit ASi-5 Schnittstelle für den ABB Ability Field Information Manager nutzbar zu machen. Deshalb hat Bihl+Wiedemann zusammen mit ABB dafür eine Schnittstelle, ein sogenanntes FIMlet, programmiert.

Über diese Schnittstelle kann der FIM in definierten Abständen Parameter auslesen, diese speichern, visualisieren, prüfen, vergleichen und dokumentieren – und bei auffälligen Änderungen warnen. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass Ventilköpfe bei Anzeichen von beginnendem Verschleiß frühzeitig neu parametriert oder ausgetauscht werden. Denn gerade in der Pharmabranche, wo schon kleinste Veränderungen zu Fehlern in der Produktion und damit zu Gefahren für Dritte führen können, sind die Kriterien für eine regelmäßige Kontrolle und deren Dokumentation sowie der Umsetzung daraus resultierender Konsequenzen sehr hoch gesetzt.

Hohe Anlagenverfügbarkeit und damit Zukunftssicherheit in der Prozesstechnik – mit dem ASi-5 Portfolio von führenden Anbietern von Ventilsteuerungen, den ASi-5 Lösungen von Bihl+Wiedemann und dem Ability Field Information Manager von ABB lässt sich das schon heute trotz ständig wachsender Anforderungen auch in großen Applikationen einfach, durchgängig und kosteneffizient realisieren.

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