Brownfield-Anlagen digitalisieren – so funktioniert es!

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Werden Prozessanlagen neu gebaut, lassen sich cloudbasierte Industrie 4.0-Konzepte vergleichsweise einfach umsetzen. Bei Bestands- oder Brownfield-Anlagen, die noch über analoge 4…20-mA-Signale kommunizieren, scheitert dies jedoch meist am Aufwand. Ein nachrüstbares Kommunikationsmodul für Hart-fähige Messgeräte soll nun die Brücke zur digitalen Signalübertragung schlagen, ohne die bestehenden Kommunikationskanäle zu belasten oder in die Systemarchitektur einzugreifen.

Brownfield-Anlagen: Daten sind die Grundlage von Industrie 4.0. Für deren Verfügbarkeit ist die Konnektivität eine Grundvoraussetzung. Anlagenbetreiber in Deutschland stehen dabei vor der Herausforderung, dass die meisten Anlagen seit Jahren oder gar Jahrzehnten bestehen: sie stecken in Brownfield-Szenarien fest.

Der Weg der Brownfield-Anlage in die Industrie 4.0

Aus diesem Grund hat die Namur, in der sich die Anwender von Automatisierungstechnik und Digitalisierung der Prozessindustrie organisieren, die sogenannte „Namur Open Architecture“ (NOA) entwickelt und aktuell die entsprechende Namur-Empfehlung NE 175 verabschiedet. Die Grundidee der NOA ist so einfach wie bestechend: Digitale Daten aus der Feldebene werden parallel zur Messwertübertragung über einen zweiten Kommunikationskanal übertragen. Zusätzlicher Datenverkehr und Eingriffe in bestehende Systemarchitekturen werden minimiert.

Die NOA ist eine Brückentechnologie von den streng hierarchischen Strukturen der Industrie 3.0 zur voll-vernetzten digitalen Industrie 4.0. Die parallele Datenübertragung als Erweiterung macht sie ideal für Bestandsanlagen. Heute werden 97 Prozent der Daten aus Feldgeräten nicht genutzt. Das ist ein riesiges Datenpotential in bestehenden Anlagen, welches durch die Digitalisierung erschlossen werden könnte. Sie bietet dem Anwender Chancen auf ein permanentes Asset-Monitoring. Geräte können eindeutig identifiziert, Einstellparameter und die korrekte Auslegung am „Digitalen Zwilling“ gespiegelt werden. Im laufenden Betrieb lässt sich der Zustand „smarter Sensoren“ dank moderner Diagnosefunktionen permanent überwachen.

Kernprozesse der Brownfield-Anlagen werden nicht beeinflusst

Der „zweite Kanal“ des NOA-Konzeptes bietet dem Wartungspersonal den direkten Zugriff auf das Condition-Monitoring und reduziert gleichzeitig das Datenvolumen in den Kernprozessen. Die Digitalisierung ermöglicht zudem ein umfassendes Asset-Management und Prozessoptimierung durch zusätzliche Auswertung von Monitoring-Daten. Mit der NOA kann dies auch für bestehenden Anlagen genutzt werden. Um das Konzept in der Praxis zu realisieren, sowohl in Neuanlagen (Greenfield), als auch in Bestandsanlagen (Brownfield), bietet Endress+Hauser mit dem neuen Fieldport SWA50 nun eine clevere und einfache Lösung.

Auch für Fremdhersteller nachrüstbar

90 Prozent der installierten Feldgeräte von Endress+Hauser verfügen bereits über eine digitale Schnittstelle. Das sind Feldbusse wie Profibus oder Foundation Fieldbus und am häufigsten Hart. In der Praxis aber wird das Hart-Signal meist nicht genutzt. Mit dem neuen drahtlosen Adapter Fieldport SWA50 lassen sich nun sämtliche Hart-Signale von Feldgeräten parallel zum Messwert übertragen, auch die von Fremdherstellern. Der Fieldport SWA50 ist Ex-ia-eigensicher, schleifenstromgespeist und kann für Hart-Geräte aller Hersteller einfach nachgerüstet werden.

Kabellose Übertragung der Hart-Signale

Die Hart-Signale können wahlweise via Wireless-Hart oder Bluetooth in die Cloud übertragen werden. Bei Letzterem erfolgt die Übertragung über das Fieldedge SGC200 direkt in die Netilion Cloud von Endress+Hauser. Das eröffnet den Anwendern Zugang zu sämtlichen Netilion Services wie Netilion Analytics, Netilion Health oder Netilion Value. Mit ihnen ist unter anderem das Condition-Monitoring und eine Messwert-Fernanzeige möglich. Zudem lässt sich mit der Smartblue-App die Fernparametrierung von Feldgeräten durchführen. In einem weiteren Schritt kann auch über eine Programmierschnittstelle (Netilion Connect) die Datenübertragung in kundenspezifische Clouds oder ERP-Lösungen erfolgen. Bei Wireless-Hart erfolgt die Anbindung über das Fieldgate SWG70 und das FieldEdge SGC500 des Anbieters.

Fazit: Mit wenig Aufwand Industrie-4.0-fähig

Bisher waren fehlende Übertragungsmöglichkeiten für Daten aus Feldgeräten ein Hemmschuh für die Umsetzung von Industrie-4.0-Konzepten, wodurch die Digi­talisierung von Brownfield-Anlagen in Deutschland regelrecht stagnierte. Mit dem nun verfügbaren Fieldport SWA50 ist die Nachrüstung von Kommunikationsmodulen und somit die sichere Nutzung der in den Messgeräten vorliegenden Daten in Cloud-Anwendungen wie Endress+Hauser Netilion mit vertretbarem Aufwand möglich, weil die Kommunikation über den von der Namur geforderten zweiten Kommunikationskanal erfolgt. Da die Technologie Ex-ia-eigensicher aufgebaut ist, kann sie in den meisten Anlagen ohne Einschränkung zum Einsatz kommen und ebnet somit den Weg in die Industrie 4.0.

Der Autor Peter Dietrich ist Abteilungsleiter Automatisierung und Digitalisierung bei Endress+Hauser Deutschland.

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