In prozess- und verfahrenstechnischen Anlagen müssen viele Fluidikkomponenten zuverlässig arbeiten, damit automatisierte Abläufe reibungslos funktionieren und die gewünschte Produktqualität sichergestellt ist. So finden hier Ventilinseln, Prozessventile, Sensoren und Massendurchflussregler (MFC) ihren Einsatz: über Fermentierungsprozesse und das Herstellen pharmazeutischer Produkte bis hin zur Wasseraufbereitung sowie in Brauereien. Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 genügt es nicht mehr, wenn diese Komponenten ihre Kernfunktion erfüllen. Flexibilität bei den Vernetzungsmöglichkeiten ist ebenso wichtig. Die Komponenten müssen über passende Protokolle mit den übergeordneten Steuerungen Daten austauschen können, zum Beispiel im laufenden Betrieb, aber auch für intelligente Wartungskonzepte.

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Prozess- und verfahrenstechnische Anlagen sind sehr unterschiedlich aufgebaut. Je nach Branche bevorzugen die Anwender etwa bestimmte Steuerungen oder spezielle Bussysteme. Von den Komponentenherstellern erwarten sie daher, dass die Produkte die ›richtige Sprache sprechen‹, damit diese sich nahtlos in ihren Kommunikationsverbund integrieren lassen. Somit steigen die Anforderungen an die Flexibilität der Geräte und es werden immer mehr Schnittstellen und Protokolle gefordert.

Der Fluidikexperte Bürkert Fluid Control Systems setzt sowohl bei der Hardware als auch bei der Software auf eine modulare Geräteplattform. Das Ziel ist, dass alle intelligenten Fluidikkomponenten das gleiche Spektrum an Kommunikationsmöglichkeiten haben und so auf vielfältige Weise miteinander und mit Fremdgeräten vernetzt werden und kommunizieren können.

Individuelle Anforderungen im Blick

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Für intelligente Komponenten, wie Prozess- oder Proportionalventile, Ventilinseln, MFC und Online-Analyse-Systeme, kann der Anwender seine Schnittstelle oder sein Protokoll vorgeben und bekommt die für seine Applikation passenden Lösungen geliefert, wie der Hersteller ausführt. Hinzu komme die Beratung durch Applikationsingenieure, die neben dem Verkauf der Produkte auch die Anwendungsanforderungen verstünden.

Basis für die Flexibilität bildet die Geräteplattform EDIP (Efficient Device Integration Platform). Sie vereint und standardisiert Hardware, Software und Kommunikation der intelligenten Bürkert-Geräte. Ihr modularer Aufbau erlaubt laut Hersteller eine schnelle Anpassung der Geräte an individuelle Kundenwünsche. Die Plattform ermöglicht eine intelligente Vernetzung bis in die Sensor- und Aktor-Ebene. Sie bietet zudem – basierend auf CANopen – eine einheitliche Parametrier- und Service-Schnittstelle, die auch über den Bürkert-Systembus (büS) verfügbar ist. Weitere Funktionen und Protokolle für neue Technologien lassen sich ergänzen. Drahtlose Kommunikation und Bedienung über Mobile Devices per App könnten etwa künftig realisiert werden. Für die Integration gibt es meist mehrere Möglichkeiten: Bietet das Gerät die gewünschte Schnittstelle direkt on board, lässt es sich direkt in die Prozessleitebene einbinden. Das Spektrum der angebotenen Schnittstellen reicht vom klassisch-analogen Ausgangssignal wie 4 ... 20 Milliampere oder 0 ... 10 Volt bis zu Geräten mit eingebauten Ethernet-Switch und gängigen Protokollen.

Beim Einsatz mehrerer Geräte auf Basis der Plattform können diese auch untereinander über den büS verbunden werden und kommunizieren. Um die Geräte in die Prozessleitebene der jeweiligen Anwendung einzubinden, kann der Anwender auf das Gateway ME43 zurückgreifen, das wahlweise über Profinet, Ethernet/IP, Profibus DP, Modbus TCP oder EtherCAT kommuniziert. Es überträgt jeweils bis zu 128 Ein- und Ausgangsvariablen, dient als zentrale Steuereinheit für beliebige EDIP-Geräte und kann als dezentrale Intelligenz die Kommunikation zwischen den Geräten übernehmen.

Auch beliebige andere Sensoren und Aktoren lassen sich an ein büS-System anbinden, erläutert der Fluidikexperte. Dafür eignen sich die I/O-Module ME44 in Kombination mit dem Gateway ME43. Sie verarbeiten binäre Eingangssignale oder Standard-Normsignale. Der Anwender kann sie zum Beispiel für 2- und 3-Leiter-Sensoren sowie für mechanische Endschalter nutzen. Einzelne Kanäle sind wahlweise auch als Frequenzeingänge konfigurierbar, so lassen sie sich an individuelle Bedürfnisse anpassen. Die Module werden zur Erweiterung über eine Dreier-Backplane ohne Werkzeug zusammengesteckt. Einfach abnehmbare Anschlussklemmen ermöglichen die schnelle Montage. Für den Wartungsfall ist eine LED-Anzeige hilfreich, über die sich Kurzschlüsse und Kabelbrüche erkennen lassen. Außerdem kann es sinnvoll sein, direkt vor Ort die Automatisierung zu optimieren, so Bürkert. Die individuelle Anpassung von Teil-Prozessen, ohne zwingend ins Leitsystem einzugreifen, könne die Anlageneffizienz steigern sowie Zeit und Kosten sparen. EDIP schaffe dafür ebenfalls Voraussetzungen: Der Anwender kann ohne zusätzliche Steuerung die Logik der EDIP-Geräte programmieren und an veränderte Prozesse und Betriebsbedingungen anpassen. Hierfür gibt es die Software ›Communicator‹.

Das für Kunden kostenlose Programm dient der Konfiguration und Parametrierung, der Diagnose und dem Service aller EDIP-Produkte. Es bietet zudem eine grafische Ansicht zur Anzeige der Prozesswerte. Mithilfe der grafischen Programmieroberfläche lassen sich lokale, spezifische Benutzeroberflächen erzeugen. Ein optionales Softwaremodul erlaubt es, beliebige Funktionen zu realisieren und applikationsspezifische Prozessabläufe zu regeln, etwa Mischungsregelungen von Gasen, Zustandserfassungen oder eine Fehlerüberwachung zu erstellen.