Hersteller von Messgeräten müssen seit jeher ihre Komponenten an die Vielfalt von Protokollen und Schnittstellen anpassen. Der Aufwand ist beträchtlich und steigt von Jahr zu Jahr. Schließlich geht es dabei nicht nur um die Implementierung eines bestimmten Protokolls, sondern auch um die Prüfung, Zertifizierung und Dokumentation – und dies ist weltweit ganz unterschiedlich. So wollen Betreiber in einigen Ländern den Modbus RTU, in anderen setzen sie auf Fieldbus Foundation und in wiederum anderen auf Profibus – und nicht zu vergessen: das HART-Protokoll, das dem 4- bis 20-mA-Signal überlagert ist.

Für mittelständische Unternehmen wie Vega ist dies immer eine Gratwanderung. Einerseits sollen die Wünsche der Kunden erfüllt werden, andererseits steigt mit jeder implementierten Schnittstelle der Aufwand. „Im Zuge von Industrie 4.0 steigen die Anfragen und Wünsche der Anwender in Bezug auf geräteinterne Schnittstellen noch einmal. Hier ist es wichtig, eine lang­lebige Lösung anzubieten“, verdeutlicht Ralf Höll, Produkt­manager Systemkomponenten und Kommunikation bei Vega. Den pragmatischen Umgang des Unternehmens mit dem Thema Industrie 4.0 belegen drei Beispiele:
 

Sichere Datenübertragung

Um Daten aus dem Prozess zu bekommen, bietet 'Plicscom' mit Bluetooth eine drahtlose Lösung, mit der sich auch die installierte Basis an Sensoren umrüsten lässt.

© Vega

Bei der Einführung der Bluetooth-Schnittstelle für Messgeräte des Unternehmens vor zwei Jahren dachte dabei niemand an das Schlagwort Industrie 4.0. Ziel war vielmehr eine Lösung, mit der es möglich sein sollte, Messdaten direkt zum Anwender zu bringen: Denn da zum Beispiel Füllstandsensoren häufig in explosionsgefährdeten Bereichen, in Behältern mit toxischen oder abrasiven Medien oder in schwindelerregender Höhe auf Silos angebracht sind, ist ein direktes Ablesen des Messwertes oder eine Diagnose schwierig. Über Bluetooth gelingt dies drahtlos mittels Smartphone, Tablet oder Laptop. Für die Implementierung genügt es, den Deckel des Messgerätes abzuschrauben, das Anzeige- und Bedienmodul ‚Plicscom‘ aufzusetzen und den Deckel wieder festzuschrauben – alles ohne Software-Update des Sensors. Im Vorfeld wurde festgelegt, dass die Bluetooth-Lösung abwärtskompatibel und mit allen kontinuierlich messenden Vega-Sensoren kompa­tibel sein sollte, da im Feld über 1,5 Mio. Vega-Sensoren installiert sind, die von dieser Lösung profitieren sollten. Darüber hinaus musste der Zugang zu den Sensoren mit individuellen Codes geschützt und die Datenübertragung verschlüsselt werden, um eine sichere Kommunikation sicherzustellen.

Inzwischen lassen sich über 80 verschiedene Sensoren mit Bluetooth ausstatten. In Zukunft sollen auch Tools für das Management der Zugangscodes angeboten werden. Zudem könnte die Bluetooth-Lösung nicht nur zur Anzeige und Diagnose oder Inbetriebnahme genutzt werden, sondern auch als Gateway dienen, da sie einen zweiten Datenkanal bietet.

Ethernet für Feldgeräte

Schnittstellen und Standardisierung beschäftigen den Messgeräte-Hersteller auch in anderer Hinsicht. Die Idee einer leistungsfähigen Ethernet-Lösung im Feld finden viele Anwender der Prozessindustrie zwar verlockend, doch bisher scheiterte ein flächen­deckender Einstieg immer an einem tragfähigen Konzept für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen. Nun kommt Bewegung in das Thema: Derzeit entsteht unter der Bezeichnung ‚APL‘ (Advanced Physical Layer) im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts namhafter Industrieunternehmen und Organisationen ein entsprechender ‚Physical Layer‘ für die Ethernet-basierte Kommunikation im Feld prozesstechnischer Anlagen. Basierend auf dem von der Arbeitsgruppe IEEE 802.3cg in Spezifizierung befindlichen neuen Ethernet-Standard für 10 Mbit/s über die 2-Draht-Leitung und für eine Entfernung bis zu 1000 m wird derzeit ein neuer Standard entwickelt, der auch in explosionsgefährdeten Bereichen Einsatz findet. Darüber hinaus soll die Lösung im Rahmen von Referenzdesigns und Pilot-Implementierungen erprobt werden.

Vega ist Industriepartner im APL-Projekt und begleitet die Entwicklung und Standardisierung. Auf der Achema werden weitere Prototypen vorgestellt, die APL enthalten. Geplant ist, dass 2022 die ersten Geräte am Markt sind. Bei Vega können zukünftig die kontinuierlich messenden Sensoren mit der APL-Schnittstelle ausgestattet werden. „Für uns ist die Messgeräte-Welt für Füllstand- und Druckmessung seit vielen Jahren digital, sei es mit der Anbindung an die Feldbus-Welt oder über 4 bis 20 mA mit HART-Anbindung. Mit APL wird es noch einmal einen Sprung geben“, ist Ralf Höll überzeugt. Derzeit sind zwar viele Messgeräte digital, aber eben nicht permanent: So kann ein Leitsystem den Status eines Feldgerätes abfragen, wenn es nach der NE 107 gestaltet wurde, weitere digitale Daten werden aber nicht durchgängig gespeichert. Dagegen lässt sich mit Ethernet-basierten Systemen eine größere Datenmenge schneller transportieren. Und genau dies ist bei Industrie-4.0-Anwendungen gefordert, um zusätzlichen Nutzen für Kunden zu generieren.

Vorausschauendes Bestandsmanagement

Welches Medium ist inwelchen Mengen wo zu finden? Ein vorausschauendes, ­lieferantengesteuertes Bestandsmanagement im Sinne von Industrie 4.0 lässt sich durch die 'VMI'-Lösung von Vega realisieren.

© Vega

Bereits real ist die Umsetzung eines vorausschauenden Bestandsmanagements für eine ‚Auf-den-Punkt-Produktion‘. Die ‚VMI‘-Lösung (Vendor Managed Inven­tory) von Vega – die Bestandssteuerung durch die Lieferanten – wurde ebenfalls schon vor Industrie 4.0 auf den Weg gebracht. Das Prinzip ist bis heute gleich geblieben, allerdings hat sich die Art der Datenübertragung geändert. Wurden damals Daten über Modem versandt, können diese heute direkt aus dem Sensor in die Cloud transportiert und dort vom Lieferanten bearbeitet werden, der beispielsweise die Belieferung mit einem Medium anstößt. Dabei ist nicht nur ein Bestandsmanagement denkbar; die Daten lassen sich auch weiterverarbeiten und beispielsweise in ERP-Systemen nutzen. Typische Anwendungen sind Belieferungen von Großbäckereien mit unterschiedlichsten Mehlsorten, Tankstellenbelieferungen mit Zusatzstoffen wie Adblue, interne Produktbelieferungen in Chemieparks oder der Einsatz mobiler Silos in der Baustoff­industrie. „Für die letztgenannte Anwendung mussten wir weitere Entwicklungen anstoßen, zum Beispiel die Kommunika­tionseinheit ‚Plicsmobile‘ mit robusten und langlebigen Akkus ausstatten, um einen sicheren Betrieb auf Baustellen zu ermöglichen“, erklärt Höll. „Diese Dinge scheinen erst einmal nebensächlich, müssen aber genauso zuverlässig funktionieren wie die Sensoren.“

Letztlich eröffnen Schnittstellen wie APL oder Lösungen für das Bestands­management zusätzliche Möglichkeiten für Kunden und Unternehmen. So lassen sich mit APL Gerätebeschreibungen, Handbücher oder auch Videos direkt im Gerät speichern. Dank Bluetooth werden sich Service-Einsätze mittelfristig verändern. Entscheidend sei laut Höll, dass Dinge zu Ende gedacht werden. Jede Entwicklung müsse einen deutlichen Mehrwert für den Kunden bringen und einfach in der Anwendung sein. Dabei spielen Standardisierung und Sicherheit eine große Rolle.

Autorin: 
Sabine Mühlenkamp ist Fachjournalistin für Chemie und Technik in Karlsruhe.