IIoT-Lösungen von Pepperl+Fuchs für industrielle Kommunikation in der Prozessindustrie

Industrielle Kommunikation in Prozessanlagen – eine besondere Herausforderung. Auch hier leistet Pepperl+Fuchs mit unterschiedlichen Technologien wieder einen wesentlichen Beitrag.

Unter dem Begriff „Manufacturing-X“ streben die Akteure der Plattform Industrie 4.0 nun das nächste Level an. Ziel dieser Initiative, nicht zuletzt eine „Lessons Learned“ aus den Lieferengpässen während der Pandemiejahre, ist laut BMWK die Digitalisierung der Lieferketten in der Industrie: „Unternehmen sollen Daten über die gesamte Fertigungs- und Lieferkette souverän und gemeinsam nutzen können. Das macht digitale Innovationen für mehr Resilienz, Nachhaltigkeit und Wettbewerbsstärke möglich.“

Visor-Ex® – Smart Glasses für IIoT-Anwendungen in industrieller Kommunikation.

Industrielle Kommunikation in Prozessanlagen – eine besondere Herausforderung

Auch hier leistet Pepperl+Fuchs mit unterschiedlichen Technologien wieder einen wesentlichen Beitrag, dies aufgrund seiner hohen und langjährigen Expertise im Explosionsschutz insbesondere für die Prozessindustrie. Anlagenlayouts mit teils enormen räumlichen Ausdehnungen (und Kabelwegen) und bestimmten Anforderungen an den Explosionsschutz stellen für den Transfer großer Datenmengen besondere Rahmenbedingungen dar.

Ethernet-APL Rail Field Switch in einem GR-Gehäuse.

Intelligente explosionsgeschützte Technologie im Feld von Prozessanlagen

Ein Feldgerät, das mit einem FieldConnex® Ethernet-APL Rail Field Switch verbunden ist, meldet über die Cloud einen Fehler in das Asset Management System der Anlage. Da der Fehler nicht per Fernbedienung behoben werden kann, macht sich ein Techniker, ausgestattet mit Visor-Ex®, bestehend aus Smart Glasses, eigensicherem Smartphone Smart-Ex® 03 und CPU Pocket Unit, auf den Weg ins Feld der Prozessanlage. Während des gesamten Vorgangs ist er über das werkseigene 5G Campusnetzwerk permanent mit einem Experten-Team in der Ferne verbunden, das ihn nicht nur bei Fehlersuche und Reparatur anleitet, sondern auch den Alleinarbeiterschutz sicherstellt. Dabei sehen die Experten dank der Smart Glasses genau das, was der Techniker vor Ort sieht.

Das digitale Typenschild – der Zugang zu allen verfügbaren Informationen

Der Fehler liegt an einem von drei Ventilen, die alle mit einem „Unique Identifier“ ausgestattet sind. Das ist ein gemäß IEC 61406 standardisierter eindeutiger Identifikator für jede einzelne Seriennummer in Form eines QR-Codes. Der Techniker scannt mit dem Smart-Ex® 03 den QR-Code eines der drei Ventile und liest damit das digitale Typenschild dieses Gerätes aus: So hat er Zugriff auf die Verwaltungsschale exakt dieses Feldgerätes. Es zeigt sich, dass der Fehler in einem der anderen Ventile liegen muss. Also scannt er das digitale Typenschild des zweiten Ventils – jetzt zeigt das Smart-Ex die Fehlermeldung. Über die Verwaltungsschale werden nun Daten und Ersatzteilliste des defekten Ventils bereitgestellt. Der Techniker hat das nötige Ersatzteil dabei, tauscht es aus und bestellt es mit einem Klick sofort nach.

Der Demonstrator zeigt, dass mit den geeigneten Technologien die durchgängige digitale Anbindung bis in die Cloud hinein auch im Ex-Bereich einfach realisiert werden kann.

Die Verwaltungsschale: das Rückgrat von Industrie 4.0

Das zentrale Element eines solchen Szenarios ist die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell, kurz AAS) – der branchenneutrale Standard gemäß IEC 61360 zur Bereitstellung von Informationen eines Gerätes (Asset) sowie zur einheitlichen Kommunikation. Jedes Asset hat seine eigene AAS, die ab Beginn der Produktentwicklung Informationen über seine Eigenschaften und Fähigkeiten wie Baupläne, Produktdaten, Zustandsänderungen etc. über den gesamten Lebenszyklus hinweg speichert – die AAS stellt somit den digitalen Zwilling des meist physischen Gegenstandes oder Assets dar. Über seine AAS kann jedes Asset weltweit identifiziert und angesprochen werden. Über genormte Schnittstellen und eine einheitliche Sprache können Menschen oder Maschinen alle gewünschten Daten und Informationen zu einem bestimmten Asset finden, austauschen und ablegen – damit ist eine weltweite Interoperabilität sichergestellt und der Weg zu digitalen Wertschöpfungsnetzwerken geebnet.

Unique Identifier: Schlüssel zu Verwaltungsschale und digitalem Typenschild

Auf Basis des in der Norm IEC 61406 standardisierten Unique Identifiers kann automatisch auf die Verwaltungsschalen von physischen Gegenständen zugegriffen werden. Das digitale Typenschild ist ein vereinheitlichtes Teilmodell der Verwaltungsschale und stellt alle relevanten Informationen digital zur Verfügung. Zusätzlich stehen in der Verwaltungsschale auch Zertifikate und Dokumentationen digital bereit. Gegenüber den klassischen analogen Typenschildern entsteht mit Verwaltungsschale und digitalem Typenschild ein erheblicher Mehrwert. Gestartet wurde die Initiative zum Unique Identifier als Projekt „Auto-ID“ übrigens von Herstellern prozesstechnischer Betriebsmittel und Betreibern von Prozessanlagen. Ziele waren, die immer umfangreichere Kennzeichnung auf Betriebsmitteln für den Explosionsschutz unterzubringen sowie die entsprechenden Informationen der Betriebsmittel elektronisch verwalten und sie auch im Feld digital nutzen zu können.