Mit Schnittstellen für Feldbus, OPC UA und MQTT E-T-A bietet intelligentes Stromverteilungssystem - wirautomatisierer

Mit Schnittstellen für Feldbus, OPC UA und MQTT

E-T-A bietet intelligentes Stromverteilungssystem

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Die Anforderungen der Anlagenbetreiber an die Produktionsanlagen nehmen weiter zu und die Maschinenverfügbarkeit ist ein immer wichtigerer Faktor in der Kalkulation. Condition Monitoring und Predictive Maintenance können die Verfügbarkeit signifikant steigern. Dabei sorgt die kontinuierliche Datenerfassung für vollkommene Transparenz. Die erfassten Daten liegen auf Servern und sind weltweit verfügbar. So kann das Servicepersonal auf diese Daten zugreifen, diese analysieren und gegebenenfalls Gegenmaßnahmen ergreifen.

Thomas Kramer, Geschäftsfeldmanager Chemie, Pharma, Food, Oil & Gas, bei E-T-A in Altdorf

Daraus resultiert eine deutlich effektivere Fehlersuche. Wurde eine Maschine bzw. Anlage bisher aufgrund eines Fehlers abgeschaltet, stoppte die Produktion. Die Fehlerursache ließ sich in der Regel über die Visualisierung der Anlage nachvollziehen und vor Ort vom Bediener überprüfen. Bei schwerwiegenderen Problemen versuchte der Service in Deutschland mittels Fernwartung auf die Anlage zuzugreifen. Oftmals blieb das allerdings erfolglos, da entweder die Verbindung gestört war oder Probleme mit dem Modem auftraten. Somit konnten oftmals Tage vergehen, bis der Zugriff auf die Anlage möglich wurde. Dann konnten Ersatzteile bestellt oder ein Serviceeinsatz vor Ort veranlasst werden. Auch heute reduzieren noch immer Produktionsausfälle und Servicetätigkeiten die Verfügbarkeit von Produktionsanlagen.

Remote-Zugriff – neue
Geschäftsmodelle und geringere Kosten

Der Zugriff auf die Anlage und die permanente Datenerfassung führen zu einer neuen Transparenz im Fertigungsprozess. Dafür muss eine stabile Verbindung zur Anlage vorhanden sein. Dies ist mit Hilfe gängiger Softwarelösungen problemlos realisierbar. Die Datenerfassung und die Auswertung dieser Informationen ermöglichen dem Servicemitarbeiter eine genaue Analyse des aktuellen Fertigungsprozesses. So lassen sich Fehlentwicklungen im Fertigungsprozess wie der Verschleiß von Maschinenteilen frühzeitig erkennen und vor dem Auftreten einer Störung beheben.

So ist es möglich, Ersatzteile bereits frühzeitig zu versenden und einen Service im Vorfeld des Maschinenstillstands zu planen. Dies kann z.B. während eines planmäßigen Maschinenstillstands oder während einer Wartung geschehen. Musste früher im Störungsfall auf den Monteur bzw. das Ersatzteil gewartet werden, so lässt sich die Wartung heute im Vorfeld planen. Das sorgt für eine deutliche Steigerung der Maschinenverfügbarkeit.

Die intensive Zusammenarbeit von Maschinenbauer und Anlagenbetreiber hat einen starken Einfluss auf das bestehende Geschäftsverhältnis. Der Maschinenbauer verkauft nicht nur seine Maschine, sondern ergänzt dies konkret durch Maschinenverfügbarkeit – auf Basis der Maschinendaten. Es kommt somit zu einer tieferen Geschäftsbeziehung, deutlich über den jetzigen Stand hinaus. Die zusätzlichen Serviceleistungen bringen einen hohen Nutzen für den Anlagenbetreiber, für den er letztendlich auch bereit ist zu zahlen. Die Folge sind neue Geschäftsmodellen im Bereich Service und Analyse.

Datenübertragung mit Hilfe von OPC UA

Die permanente Erfassung, Übertragung und Speicherung der Maschinendaten stellt hohe Ansprüche an die verwendete Hardware. Zur Speicherung stehen interne und externe Serverlösungen zur Verfügung. Die Datenübertragung erfolgte bisher einzig über die gängigen Feldbussysteme. Oftmals erscheint aber der zusätzliche Datenverkehr auf dem Bussystem als wenig sinnvoll. Bei der Vielzahl der Messwerte, die es zu erfassen und übertragen gilt, hat dies Einfluss auf die Performance der Kommunikation. Daher ist neben der Steuerung der Anlage über das Bussystem ein zweiter Kanal zur Datenübertragung eine sinnvolle Alternative. Vor diesem Hintergrund findet OPC UA eine wachsende Verbreitung. Dieser Interoperabilitätsstandard ermöglicht den Datentransfer vom Sensor bis hin in die IT-Ebene. Er bewältigt große Datenmengen und erfüllt darüber hinaus alle Voraussetzungen für die Datenkommunikation im Sinne von Industrie 4.0. E-T-A hat sich deshalb dazu entschlossen, auch die Produkte im Bereich des ControlPlex-Portfolios mit dieser Schnittstelle auszurüsten.

Transparenz in der 24-VDC-Stromversorgung

Bei der 24-VDC-Stromversorgung ist die Transparenz bisher begrenzt. Sie beschränkte sich zumeist auf eine Sammelmeldung für den Fehlerfall oder auf eine Einzelsignalisierung. Dies hatte jedoch eine Vielzahl notwendiger binärer Eingänge auf den Steuerungsbaugruppen zur Folge. Mit der Einführung des ControlPlex-Systems ändert sich dieses grundlegend.

Das System besteht aus einem Controller, der die Kommunikationsfunktionalität zu den übergeordneten Systemen realisiert. Hinzu kommen die modular sowie anreihbaren und flexiblen Stromverteilungsmodulen sowie die kommunikationsfähigen elektronischen Sicherungsautomaten. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Daten der Sicherungsautomaten über den Buscontroller mit Hilfe unterschiedlicher Kommunikationskanäle weiterzuleiten. Dabei kann der Nutzer wählen, ob er die Daten über die Feldbusschnittstelle, über OPC UA oder das offene Nachrichtenprotokoll MQTT (Message Queue Telemetry Transport) übertragen möchte.

Dieses gibt dem Anwender einen großen Freiheitsgrad bei der Konfiguration seiner Anwendung. So ist es z.B. möglich, die Status- und Warnmeldungen auf der Feldbusschnittstelle zu übertragen und anschließend in der Steuerung zu bearbeiten. Parallel dazu kann eine Vielzahl von Messwerte über OPC UA weitergeleitet und auf anderen Computern analysiert werden. Der Feldbus und seine Performance bleiben dadurch unberührt vom Sammeln der Daten aus den elektronischen Sicherungsautomaten. Dies ermöglicht die Auswertung der unterschiedlichen Lastströme und deren Analyse. So lassen sich Veränderungen im Verhalten der Verbraucher frühzeitig erkennen und Gegenmaßnahmen einleiten. Das Servicepersonal bekommt genaue Informationen zu möglichen Fehlerentwicklungen und kann frühzeitig eingreifen.

Zudem erfolgt eine detaillierte Ermittlung und Darstellung des Auslösefalls. Durch die Information, ob es sich um einen Kurzschluss oder ein Überlastereignis handelt, kann das Servicepersonal zielgerichtet mit der Fehlersuche beginnen und auf diesem Wege die Stillstandszeiten der Anlage minimieren. Ebenso besteht durch den Fernzugriff jederzeit die Möglichkeit, aus der Ferne die elektronischen Sicherungsautomaten anzusteuern. Dazu gehört neben dem Ein- und Ausschalten auch die Reset-Funktion. So wird der Sicherungsautomat auch zum digitalen Ausgang und ermöglicht das schnelle Wiedereinschalten nach einem Überlastereignis.

Transparenz in der Anlage

Die Messwerte gehen über den angeschlossenen Buscontroller des ControlPlex-Systems an die unterschiedlichen Schnittstellen wie über Feldbus, OPC UA oder MQTT. Das bietet eine hohe Flexibilität bei der Auswertung der Daten. Der Fernzugriff auf die 24-VDC-Stromversorgung hilft, sich abzeichnende Störungen frühzeitig zu erkennen und durch gezieltes Eingreifen zu verhindern. Dadurch erhöhen sich die Anlagenverfügbarkeit und die Stabilität des Produktionsprozesses. ge

Weitere Informationen zum intelligenten Stromverteilungssystem ControlPlex:

http://hier.pro/EnFVX

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