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Verfahrenstechnik 6/2021

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Verfahrenstechnik 6/2021

TOP-THEMA I ACHEMA PULSE

TOP-THEMA I ACHEMA PULSE Digitalisierung erreicht Prozessanlage Ethernet-APL ermöglicht durchgängige und transparente Kommunikation bis zum Feldgerät Wenn es um die Zukunft in der Prozessindustrie geht, fällt immer wieder ein Begriff: Ethernet-APL. Diese Schlüsseltechnologie bietet eine End-to-End-Ethernet-Lösung für den freien Informationsfluss mit der Feldinstrumentierung. Mit ihrer Einführung zur Achema Pulse 2021 geht die Branche den entscheidenden Schritt in Richtung Industrie 4.0. Prozesssteuerung auf der einen und Bürokommunikation auf der anderen Seite sind heute zwei völlig andere Welten, zwischen denen es nur eine begrenzte Interaktion gibt. Die Digitalisierung industrieller Prozesse erfordert jedoch einen nahtlosen und sicheren Datenfluss frei von Einschränkungen. Dafür bietet Endto-End-Ethernet die entscheidende Voraussetzung, und Ethernet-APL ist die neue Technologie, die alles möglich macht. Ethernet-APL ist eine neue physikalische Schicht für die rauen Umgebungsbedingungen im Prozessbereich. Damit entsteht eine nahtlose Kommunikation zwischen der Prozessautomation und der übrigen digitalen Welt, in der Ethernet der allgegenwärtige Standard ist. Bestehende Systemeinschränkungen werden beseitigt, Autor: Andreas Hennecke, Produkt Marketing Manager, Pepperl+Fuchs SE, Mannheim und es wird ein völlig neues Maß an Kontrolle, Effizienz und Flexibilität über den gesamten Lebenszyklus einer Prozessanlage ermöglicht. Das alles macht Ethernet- APL zu einem technologischen Meilenstein, der sowohl Anbietern von Automationssystemen als auch Anlagenbetreibern völlig neue Möglichkeiten eröffnet. Lutz Liebers, Präsident Prozessautomation bei Pepperl+Fuchs, ist sich daher sicher: „Ethernet-APL ist ein großer Schritt in die Zukunft. Wir sind sicher, dass bald alle Feldgeräte mit IP-basierter Kommunikation arbeiten werden. Sie werden Anwendungen unterstützen, die es heute noch gar nicht gibt.“ Bei Pepperl+Fuchs ist man überzeugt vom Ethernet-basierten Advanced Physical Layer (APL) und war schon von Anfang an ganz entscheidend an seiner Entwicklung beteiligt. End-to-End-Ethernet bis zum Feldgerät Ethernet-APL macht Schluss mit den Einschränkungen von Gateways und ermöglicht eine vollständig transparente Kommunikation aller Gerätedaten einer Anlage. Die Kommunikation mit Feldgeräten erfolgt datenbasiert, parallel und völlig unabhängig zum Steuerungssystem, was wiederum einen völlig neuen Automationsgrad ermöglicht. Manuelle Arbeitsschritte entfallen, das Systemdesign wird drastisch beschleunigt. Einer vorausschauenden Wartung steht nichts mehr im Weg. In der Summe ergeben sich damit entscheidende Voraussetzungen für die digitale Transformation von morgen und damit für Internet Everywhere, das industrielle Internet der Dinge (IIoT), Big Data und Cloud Computing. 01 Stromversorgung und Kommunikation mit optionalem eigensicherem Explosionsschutz auf der Zweidrahtleitung So ermöglicht zum Beispiel Ethernet-APL dem Asset-Management-System die automatische Erkennung jedes Feldgeräts sowohl während der Implementierung als auch nach dem Austausch. Die Gerätedaten lassen sich zentral speichern und für die automatische Konfiguration verwenden. Reparatur und Geräteaustausch erfolgen gezielt und bei minimalem Zeitaufwand. Der Monteur kann mit dem Tablet Status und Diagnose des Feldgeräts direkt vor Ort abfragen. Konfiguration und Dokumentation werden automatisch synchronisiert. „Ethernet-APL ist nicht einfach ein weiterer Feldbus. Es ist eine physische Schicht für bereits vorhandene Infrastrukturen und Ökosysteme. Es ermöglicht jede Art von Kommunikation über Ethernet. Ein Feldgerät kann sogar eine E-Mail senden“, erklärt Michael Kessler, Executive Vice President Komponententechnologie bei Pepperl+Fuchs. Ethernet-APL ist international anerkannt und einer von mehreren Ethernet-Standards. Die Technologie ist vollständig kompatibel mit der weltweit etablierten Ethernet-Kommunikation. 26 VERFAHRENSTECHNIK 06/2021 www.verfahrenstechnik.de

ACHEMA PULSE I TOP-THEMA Zweidraht-Lösung für Prozessanlagen Mit Single Pair Ethernet (SPE) gibt es bereits einen Standard zur Ethernet-Kommunikation über zweiadrige Kabel. SPE steht für eine Familie von Kommunikationsstandards. Das protokollunabhängige Ethernet-APL ist jedoch weit mehr. Es verwendet einen dieser Standards und definiert außerdem alle elektrischen Eigenschaften, die für ein hohes Maß an Einfachheit und Interoperabilität erforderlich sind. So vereinfacht zum Beispiel die Stromversorgung und Datenübertragung über ein- und dasselbe Kabel ganz erheblich die Planung, Installation und Implementierung eines Systems. Blitzschutz und hohe EMV-Standards tragen zu einem zuverlässigen Betrieb bei. Für die Prozessindustrie ist der eigensichere Explosionsschutz ein Erfordernis. Die robuste Verbindungstechnik über einfache Anschlussklemmen ist identisch zu der bekannten einfachen Installation. Alle vier Benutzerorganisationen wenden gemeinsame, standardisierte Testmethoden an, gewährleisten eine uneingeschränkte Konformität und damit einen zuverlässigen Betrieb. Außerdem wird Ethernet-APL nicht nur von allen führenden Standardisierungsgremien der Branche unterstützt, sondern ermöglicht auch Konzepte wie die Namur Open Architecture. Bei der Entwicklung von Ethernet-APL unterstützten Hardware-Hersteller wie Pepperl+Fuchs von Anfang an einen offenen Standard. Er kann von allen Geräteherstellern frei übernommen werden und findet die breite Anerkennung der Prozess industrie. Insgesamt zwölf Hersteller und führende Anwenderorganisationen bekennen sich zu Ethernet-APL und haben an der Standardisierung innerhalb der IEC mitgearbeitet. Migration zur digitalen Prozessanlage Lutz Liebers kommentiert die offene Strategie von Pepperl+Fuchs wie folgt: „Als Marktführer sind wir stolz auf unsere Bemühungen, Ethernet-APL als Kerntechnologie zu etablieren. Ethernet im Feld wird die hohen Erwartungen unserer Kunden erfüllen. Wir laden weitere Marktteilnehmer ein, Teil dieses technologischen Fortschritts zu werden, indem sie ihre eigenen Geräte entwickeln.“ In der gesamten Branche ist starke Zustimmung zu spüren. Nicht nur große Anwender wie die BASF haben die neue Technologie angenommen. Auch Marktteilnehmer im Bereich der Anlagentechnik zeigen Interesse und evaluieren bereits den Einsatz von Ethernet-APL bei der Planung neuer Anlagen. Vor allem für Erstanwender vermittelt ein umfassender Engineering-Leitfaden das vollständige Know-how und die Erfahrung von Geräteherstellern und Benutzerorganisationen. Es enthält wertvolle Regeln sowie Best-Practice-Richtlinien, die den Anlagenbetreibern helfen, die typischen Fallstricke zu vermeiden, die bei der Planung der digitalen Kommunikationsinfrastruktur für das Feld häufig auftreten. Eines der ersten Produkte, die mit der Achema Pulse 2021 bereits auf dem Markt erhältlich sind, ist der Fieldconnex APL Field Switch. Er funktioniert nicht nur nahtlos mit allen APL-Feldgeräten auf dem Markt, sondern unterstützt sogar den gleichzeitigen Betrieb von Standard Profibus-PA Feldgeräten und zukünftigen APLfähigen Profinet-Geräten. Ethernet-APL ermöglicht mehrere Migrationspfade, um ein vorhandenes Prozessleitsystem in eine durchgängig digitale Lösung verwandeln. Die Verwendung einer bereits vorhandenen Verkabelung schützt dabei Investitionen und minimiert den Installationsaufwand. Wenn die Anlage bereits Profibus PA verwendet, ist ein Upgrade für die Ethernet-APL-Kommunikation besonders einfach. In diesem Fall Vorstellung zur Achema Pulse 02 APL Field Switch verbindet acht, 16 oder 24 APL-Feldgeräte müssen lediglich vorhandene Feldbarrieren und Segmentprotektoren durch APL Field Switches ausgetauscht werden. Der APL Field Switch passt sich automatisch an das System an, erkennt vorhandene Feldbusgeräte mit Profibus PA-Protokoll und stellt eine nahtlose Kommunikation mit ihnen her. Ethernet-APL ist jetzt für reale Anwendungen bereit und hat das Potenzial, die alt gediente und wegen ihrer Zuverlässigkeit geschätzte 4–20-mA-Technologie durch eine umfassende und durchgängige digitale Infrastruktur zu ersetzen. „Der Lebenszyklus einer neuen Prozessanlage beginnt in der Regel nicht mit dem Kauf von Hardware, sondern mit einer umfassenden Planung“, sagt Lutz Liebers und fügt hinzu: „Wir sind bereit, eng mit Anwendern zusammenzuarbeiten, die bereits in der Planungsphase die Voraussetzungen für Ethernet-APL schaffen wollen.“ Die Zukunft ist digital, und Industry 4.0 nimmt immer konkretere Formen an. Das trifft mit Ethernet-APL auch auf die Prozessindustrie zu, denn die Zeit ist reif, und die technischen Voraussetzungen sind geschaffen. Anlagenbetreiber sind daher aufgerufen, den entscheidenden Schritt zu tun, ihre Prozessanlagen auf die nächste Entwicklungsstufe zu heben und den Weg für mehr Effizienz und unbegrenzte Transparenz zu ebnen. Eine Fülle innovativer digitaler Lösungen wartet bereits darauf, genutzt zu werden. Fotos: Pepperl+Fuchs www.pepperl-fuchs.de Ethernet-APL ist eine standardisierte und offene Technologie für die Prozessindustrie. Dahinter stehen neben führenden Hardware-Herstellern auch die Standardisierungsgremien und Benutzergruppen der Branche wie die Fieldcomm Group, ODVA, die OPC Foundation und Profibus/Profinet International. Die offizielle Vorstellung der Technologie findet zur Achema Pulse 2021 statt, wo das Fachpublikum mit zwölf speziellen Vorträgen und Workshops auf die digitale Zukunft der Prozessindustrie eingestimmt wird. Gleichzeitig werden alle damit verbundenen Standards veröffentlicht. www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 06/2021 27

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