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Aktuelles aus der Kommunikation

Bussystem, Ethernet, Profibus, Modbus, RFID, Internet of things, Industrie 4.0

hilscher0414Fachartikel

Profinet entwickelt sich zunehmend zum Standard in der Fabrik- und Prozessautomation. Doch heute haben noch längst nicht alle Feldgeräte die dafür notwendige Schnittstelle. Mit seinem „Netlink Proxy“ bietet Hilscher jedoch eine Lösung, mit der sich auch bestehende Profibus-Feldgeräte problemlos in die Profinet-Welt einbinden lassen.



Als offener Industrial Ethernet-Standard bietet Profinet eine ganze Reihe entscheidender Vorteile. Er nutzt TCP/IP und setzt auf gängige IT-Standards. Das Ethernet-basierte System ist nicht nur echtzeitfähig. Es ermöglicht auch die direkte Integration von Feldbus-Systemen. Auf diese Weise lässt sich zum Beispiel vom Feldgerät über die Leitebene bis hinauf zur Produktionssteuerung eine durchgängig transparente Ethernet-Infrastruktur realisieren.

Dazu kommt eine ganze Reihe praktischer Vorteile. So muss man sich zum Beispiel beim Profinet nicht mehr um lästige Dinge wie Adressschalter kümmern. Man braucht auch keine Abschlusswiderstände mehr. Und man kann die Netzwerk-Topologie gezielt den bestehenden Gegebenheiten und Anforderungen anpassen. Denn Profinet unterstützt auch die gemischte Nutzung von Stern-, Linien- und Ringstrukturen. Merkmale, die sich zu einer erheblichen Zeitersparnis bei der Inbetriebnahme summieren. Eine spürbar höhere Performanz im täglichen Betrieb gibt es inklusive.

Transparente Kommunikation über alle Ebenen

Es ist daher nachvollziehbar, dass sich immer mehr Unternehmen auf Feldebene vom herkömmlichen Profibus trennen und stattdessen bei einer Aktualisierung oder Neuinstallation ihres Automationssystems auf Profinet setzen. Wobei die damit verbundenen Vorteile ganz besonders für die Industriezweige interessant sind, in denen es auf eine lückenlose Qualitätssicherung ankommt und eine durchgängig nachvollziehbare Dokumentation jedes einzelnen Produktionsschritts gefordert wird. Ein Anspruch, der heute nicht nur auf die Produktion von Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten zutrifft sondern zunehmend auch die weltweite Automobilproduktion bestimmt. Gerade der Automotive-Bereich hat in Sachen Qualitätssicherung einen hohen Standard entwickelt und nutzt heute eine lückenlose Prozessdaten-Dokumentation, die sich über die gesamte Lieferkette erstreckt und von der Entstehung jeder einzelnen Komponente bis zu ihrer Endmontage reicht.

In der Praxis werden solche Prozesse zur Qualitätssicherung vor allem auf Leitsystem-Ebene verwaltet, wobei die darunter liegende Steuerungsebene die erforderlichen Prozessdaten liefert. Die daraus ermittelten Qualitätsdaten werden dann in speziellen Qualitäts-Datenbanken archiviert, wo sie oft über Jahre verfügbar bleiben. Es handelt sich also um einen fortlaufenden Kommunikationsprozess, der in Echtzeit abläuft und natürlich erheblich transparenter ist, wenn über alle Ebenen hinweg ein und dasselbe Kommunikationssystem eingesetzt wird.

Aktuelle Schnittstellenproblematik

Zwar ist Profinet auf dem besten Weg, sich zu einem neuen Standard in der Automatisierungstechnik zu entwickeln. Doch diese Entwicklung wird nicht von jedem Hersteller gleichermaßen unterstützt. Mit der Folge, dass es noch immer unzählige Feldgeräte gibt, die nach wie vor nur über eine Profibus-Schnittstelle verfügen. Besonders die Hersteller hochspezialisierter Feldgeräte, die eher in kleineren Stückzahlen verkauft werden, scheuen oftmals noch den relativ hohen Entwicklungsaufwand, den ein Upgrade auf Profinet mit sich bringt. Das erklärt auch, weshalb es zahlreiche Mess-, Codier- und Erfassungsgeräte gibt, die bisher nicht in einer Profinet-Version zur Verfügung stehen.

Geht es darum, eine bestehende Produktionsanlage zu modernisieren und bei der Gelegenheit auf Profinet umzustellen, kommt noch hinzu, dass es in jeder Branche zahlreiche Prozessschritte gibt, die schon seit vielen Jahren bestens eingespielt sind und reibungslos funktionieren. Anlagenbetreiber schrecken daher aus verständlichen Gründen vor einer grundlegenden Änderung zurück und belassen es lieber bei der bereits vorhandenen Kombination aus Feldgerät und Steuerung.

Die Folge ist, dass man selbst bei Profinet-Systemumgebungen immer wieder auf Situationen trifft, in denen nur wegen eines einzigen Feldgerätes ein eigener Profibus-Strang installiert und eine dazu passende -Steuerung verbaut wurde. Vor allem ist es ein immens hoher Aufwand, der eigentlich geradezu danach verlangt, eine intelligentere Lösung zu finden.

Vom Profibus zum Profinet

Ganz einfach von Profibus zum Profinet wechseln, das bietet Hilscher mit seiner Migrationstechnologie an. Als langjähriger Spezialist für Kommunikationslösungen im Bereich der Automatisierungstechnik hat das Unternehmen mit Sitz in Hattersheim in der Region Rhein-Neckar den Netlink Proxy entwickelt, mit dem es verblüffend einfach ist, herkömmliche Profibus-Geräte nahtlos in ein Profinet-Umfeld zu integrieren. Der kleine Adapterstecker ist ein intelligenter Konverter, der jeden Profibus-Slave innerhalb weniger Minuten in ein Profinet-Netzwerk integrieren kann. Aufwendige Installation ist nicht erforderlich. Vielmehr wird er einfach auf die Profibus-DP-Schnittstelle des Feldgeräts gesteckt und über eine RJ45-Buchse an das Profinet-Netzwerk angeschlossen. Aufgrund des kurzen Übertragungsweges am Profibus kann dabei sogar der Einsatz eines Busabschlusswiderstandes entfallen. Die Versorgungsspannung für den Netlink Proxy wird vom Slave abgegriffen und auf den Combicon Stecker geführt.

Gegenüber dem Profinet verhält sich der Netlink als gewöhnliches E/A-Gerät. Das heißt, die Prozessdaten des Slaves werden entsprechend der Richtlinie der PI-Nutzerorganisation als Modul im entsprechenden Profinet Slot/Subslot abgebildet. Die Inbetriebnahme ist fast genauso einfach wie die mechanische Verbindung des Netlink Proxy. Dafür muss lediglich ein Notebook an den Profinet-Port des Adapters oder einen beliebigen -Switch angeschlossen werden. Die Konfiguration erfolgt dann über die grafische Benutzeroberfläche des FDT/DTM basierende Planungs-, Konfigurations- und Diagnosewerkzeugs Sycon.net.

Zusammen mit der GSD-Datei des Slaves werden die Informationen zu seiner Identifikation über eine Scan-Funktion ermittelt. Sobald die Konfiguration abgeschlossen ist und die E/A Prozessdatenlänge festgelegt wurde, wandelt Sycon.net die Parameter automatisch in eine standardisierte GSDML-Datei um, die sich zur Inbetriebnahme mühelos in jedes Profinet-Controller Konfigurationswerkzeug importieren lässt.

Eine Frage des Investitionsschutzes

Für den Anlagenbetreiber machen die genannten Eigenschaften den Netlink Proxy auch aus Sicht des Investitionsschutzes zu einer interessanten Lösung. Schließlich stellt es einen ganz erheblichen Kostenaufwand dar, die vorhandene Basis an Feldgeräten komplett gegen Profinet-kompatible Modelle auszuwechseln. Mit dem Adapter können diese oftmals schon seit vielen Jahren bewährten Feldgeräte beibehalten werden, ohne deshalb auf den durchgängig transparenten Datenaustausch über Profinet verzichten zu müssen.

Eine sinnvolle Strategie besteht darin, ein Profbus-Feldgerät erst dann gegen ein Profibus-Modell auszutauschen, wenn es zum Beispiel aufgrund eines technischen Defektes ohnehin ersetzt werden muss. Oder man arbeitet einfach weiter mit dem vorhandenen Gerät, bis der Hersteller eine Profinet-Variante zur Verfügung stellen kann. Interessant ist in diesem Fall auch das Gateway „Nettap“, der große Bruder des Proxy-Steckers, welches nicht am Feldgerät selbst sondern im Schaltschrank auf der Hutschiene eingesetzt wird. Es integriert einen kompletten Profibus-Strang in Profinet für bis zu 125 DP-Slaves gleichzeitig.

Kosten sparende Interimslösung

Doch nicht nur Anlagenbetreiber profitieren von dieser einfachen und kostengünstigen Lösung. Auch Feldgeräte-Hersteller eröffnen sich damit interessante Möglichkeiten. Besonders hoch spezialisierte Profibus-Geräte für eine begrenzte Zielgruppe interessant sind lassen sich mit dem Netlink Proxy schnell und ohne nennenswerten Entwicklungsaufwand fit für die Profinet-Welt machen.
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