Ab jetzt nur noch drahtlos! Das schwört sich K. und genießt. Die Übertragung klappt einwandfrei. Die Installation war im Handumdrehen geschehen. Einfach die neuen Geräte dort hin, wo er sie haben wollte, ohne Strippenziehen. Was hat K. nicht alles gespart – an Zeit, Nerven und Geld. Dabei bleibt er schön flexibel: Wenn in ein paar Wochen noch einige weitere Gimmicks benötigt werden – kein Problem. So schnell ging das bei seiner alten Anlage bei weitem nicht. Da stand vor dem Genuss das umständliche Kabelziehen und -verstecken, als Ästhet, der er ist. Dann hatte ein Anschluss doch nicht gepasst und zu allem Überfluss hatte sich über die Jahre immer wieder das ein oder andere Problem ergeben. So ein Steckkontakt hält eben doch nicht alles aus. Immerhin keine Probleme mit korrodierten Kabeln. Na, das kann ihm, so ganz ohne, diesmal ja auf keinen Fall passieren. Von ihm aus kann die neue Anlage auch gerne die nächsten 15 Jahre laufen. Er hat schließlich ins Feinste vom Feinen investiert.
Jeder Musikliebhaber, der seine Sinfonie noch nicht wireless im ganzen Haus genießen kann, mag K. beneiden oder es ihm bald gleichtun. Jeder Betreiber einer prozesstechnischen Anlage war bislang nicht in der luxuriösen Situation, Wireless-Technologie – so wie K. im Privat-Haushalt – beliebig einsetzen zu können. Doch was mit WLAN heute schon fast ein Kinderspiel ist, soll in absehbarer Zeit nun auch für die Feldebene in der Prozessindustrie selbstverständlich werden. WirelessHart-Gateway plus WirelessHart-Geräte oder WirelessHart-Adapter, um leitungsgebundene Hart/4….20-mA-Feldgeräte einzubinden – sie ermöglichen heute schon Wireless-Lösungen, die Installationskosten sparen, die Inbetriebnahme beschleunigen und vor allem viele Informationen erschließbar machen, die Betreibern dabei helfen, die Verfügbarkeit ihrer Anlage zu erhöhen. Und dies dank WirelessHart-Spezifikation mit der Sicherheit, kompatible Technologie von unterschiedlichen Herstellern kombinieren zu können. Denn die im Mai 2009 veröffentlichte Test-Spezifikation der Hart Foundation hat den Entwicklern zahlreicher Unternehmen, die nicht auf proprietäre Lösungen setzen wollten, einen Schub verliehen. So etwa bei Siemens: Zur SPS/IPC/Drives wird das Unternehmen, das mit Industrial WLAN bereits ein gut ausgebautes Wireless-Angebot für die industrielle Kommunikation vorhält, nun mit einer WirelessHart-Produktfamilie auch Lösungen für die Feldebene vorstellen und in Kürze auf den Markt bringen. Die Differenzierungsmerkmale? Kurt Polzer, Produktmanager der WirelessHart-Produkte bei Siemens schmunzelt: „Das Wichtigste ist wohl, dass wir den Standard einhalten – und uns hier gerade nicht differenzieren. Wohl aber bei den Produkteigenschaften.“ Zwei batteriebetriebene Feldgeräte – der Temperaturmessumfomer Sitrans TF280 und der Druckmessumformer Sitrans P280, ein Gateway zur Anbindung des drahtlosen Netzwerks an Prozessleit- oder Maintenance-Systeme, ein sich in der Vorbereitung befindender Adapter für bereits installierte oder betriebsbewährte Feldgeräte ohne Wireless-Schnittstelle sowie IE/WSN-PA Link – das alles ist strikt gemäß WirelessHart-Spezifikation ausgelegt.„Jetzt sind die Anwender am Zug“, so Polzer augenzwinkernd. „Uns ist bewusst, dass die Anlagenbetreiber mit ihrem umfassenden Prozess-Know-how viele weitere Anwendungsmöglichkeiten von Wireless-Technik im Feldbereich entdecken können. Daraus werden Impulse für Weiterentwicklungen unseres WirelessHart-Angebots resultieren.“ Im Idealfall läuft es wie bei IWLAN: Redundante Stromversorgung, damit höhere Verfügbarkeit, garantierte Nutzdaten pro Zeiteinheit, Rapid-Roaming für bewegte Objekte – all diese Errungenschaften haben IWLAN-Nutzer den ersten, experimentierfreudigen Anwendern zu verdanken, die ihre Vorstellungen für Weiterentwicklungen wieder dem Hersteller antrugen. Die möglichen Anwendungen klingen bereits jetzt vielversprechend. Polzer unterteilt in zwei Typen: „Zum einen kann man isolierte Informationen wireless verfügbar machen.“ Diagnosedaten aus installierten Hart-Geräten beispielsweise, bei denen man derzeit nur das analoge Signal nutzt, die wertvollen Diagnoseinformationen jedoch brach liegen. Bei Anwendungstyp 2 geht Polzer von einem Ersatz eines Teils der drahtgebundenen durch drahtlose Kommunikation aus: „Überall dort, wo es etwa Probleme mit der Produktionsqualität oder der Anlagensicherheit gibt, könnten zusätzliche Messwerte – wireless und damit ohne Verkabelungsaufwand – für Klarheit sorgen und ein bestehendes Verbesserungspotenzial erschließen helfen. Abgelegene Messpunkte könnten wesentlich kostengünstiger erschlossen werden.“ „Schon heute stoßen uns unsere Kunden auf Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der WirelessHart-Technik, an die wir ursprünglich nicht gedacht hatten“, freut sich Polzer. So die Bemerkung eines Kunden, dass er bei der Installation und Inbetriebnahme wireless viel Zeit sparen werde, da er nicht mehr darauf warten muss, bis die Kollegen aus der Installationstechnik das Kabel angebracht haben. Gerät gesetzt – und fünf Minuten später sind die Daten im Leitsystem. Wenn da nicht ein gewisser Genussfaktor mitschwingt. Dort, wo Kabel mehr als genug Probleme verursachen, überall wo es rüttelt, vibriert oder Korrosion den Kabeln zusetzt, wird Wireless-Technik wohl irgendwann erste Wahl werden, ist Polzer überzeugt. Auch in der Nachrüstung bestehender Maschinen und Anlagen sieht er großen Nutzen. Insbesondere das Potenzial, das aus der installierten Menge an Hart-Geräten resultiert: Nicht jedes ältere Leitsystem ist schließlich in der Lage, die Diagnose-Daten, die diese heute liefern könnten, für ein professionelles Asset-Management zu nutzen. Über einen WirelessHart-Adapter ließen sich diese Daten erschließen und etwa in einer Maintenance-Station auswerten. Polzer: „Bevor Daten verkümmern oder aber regelmäßig von einem Mitarbeiter mit Handheld oder Notebook abgeholt werden müssen, kann man eine Software-getriebene Lösung verwenden, die diese Daten zyklisch wireless liest.“ Etwa auf der Grundlage von Simatic PDM, das genutzt werden kann, um Diagnoseinformationen je nach Anwenderdefinition in einem festgelegten Rhythmus zu pollen. Dabei wird der Diagnosestatus je nach Bedarf im Stundenrhythmus, einmal am Tag oder einmal im Monat ermittelt, verarbeitet und übersichtlich dargestellt. In laufenden Produktionsprozess könnten temporäre Messungen mit Wireless-Geräten zu einem zusätzlichen Prozessverständnis führen und damit den Schlüssel zur Optimierung der Produktqualität oder auch der eingesetzten Ressourcen liefern. Bis zum breiten Einsatz sei jedoch noch einiges zu tun, so Polzer: „In Kundengesprächen dominieren zurzeit Fragen hinsichtlich der Einbindung von WirelessHart in die Leittechnik.“ Systemtechnisch sieht die Lösung einfach aus. Das Gateway wird über Kabel oder IWLAN mit dem Leitsystem oder der Maintenance-Station verbunden. Alle bisherigen drahtgebundenen Kommunikationsarten können weiterhin uneingeschränkt genutzt werden. Zudem ist die Koexistenz von IWLAN und WirelessHart sichergestellt. Eine hohe Verfügbarkeit und Sicherheit in der Datenübertragung stellt die sogenannte Meshed-Netzwerkstruktur sowie Mechanismen wie 128-Bit-Verschlüsselung und Authentifizierung der Datenpakete sicher. Jede WirelessHart-Komponente ist gleichzeitig ein sogenannter Router, der die Daten von anderen Netzwerkteilnehmern weiter transportiert. Dadurch werden redundante Kommunikationspfade aufgebaut, die deutlich zur Verfügbarkeit des Netzwerks beitragen. Bei der Integration in die bestehende Leittechnik schließlich verspricht Polzer „durchgängige Lösungen bis hin zu Function blocks zur Einbindung in die Control Strategy.“ Die Handhabung der Wireless-Technik soll schließlich so einfach wie möglich werden. Bei den WirelessHart-Messumformern von Siemens ermöglicht ein Local User-Interface mit vollgraphischem Display und Drei-Tasten-Bedienung die Einstellung der Geräte vor Ort. „Zudem haben wir diverse Mechanismen vorgesehen, um die Batterielebensdauer zu erhöhen“, erläutert Polzer. In der Zukunft könnte EnergyHarvesting zum Ersatz von Batterien und damit zu weiterer Reduzierung von Wartungsarbeiten führen. Hier sieht Polzer noch Entwicklungsbedarf, ebenso wie bei den Punkten Safety und Datendurchsatz. Doch er ist optimistisch: „Wo Bedarf auf Seiten der Anwender besteht, werden wir daran arbeiten und Lösungen anbieten.“ Überall dort, wo Wireless-Technik Vorteile bringe, werde sie sich – in Koexistenz zu drahtgebundenen Lösungen – durchsetzen, wagt Polzer die Prognose: „Zunächst für Monitoring und Diagnose im Rahmen des Asset-Managements, im nächsten Schritt – abhängig von den ersten Anwendungserfahrungen wohl relativ bald – in Closed-Loop-Anwendungen zur Prozessführung und auch in der Fabrikautomatisierung. IWLAN schließlich wird als Infrastruktur in weiterhin steigendem Maße verwendet werden, sogar unter SIL3-Bedingungen. Damit sind bereits heute sogenannte Class A-Anwendungen (nach NE 124: Funktionale Sicherheit/Safety) mit IWLAN möglich. Derartige Anwendungen auf Basis eines entsprechend ergänzten WirelessHart-Standards sind nicht ausgeschlossen. Weiterhin werden bereits heute Wireless Wide Area Network Technologien (WWAN-Technologien) beispielsweise auf Basis GPRS zur Datenübertragung über weite Strecken, etwa für Remote Control, erfolgreich eingesetzt.“
Willkommene Impulse aus dem Feldtest
Der nächste Schritt ist schon getan. Im Feldtest bei der BASF haben rund 50 WirelessHart-Geräte von sechs Herstellern ihre Interoperabilität in vier Anlagen unter Beweis gestellt. Die Ergebnisse waren positiv, zeigten aber auch Optimierungspotenziale auf (siehe dazu Beitrag auf Seite16). Ganz im Sinne von Kurt Polzer, der sich auf die Auseinandersetzung mit Kunden, die erste Anwendungserfahrung gesammelt haben, und Impulse für eigene Weiterentwicklung freut. Aus seiner Sicht hat WirelessHart die letzte Lücke der drahtlosen industriellen Kommunikation in der Prozessautomatisierung geschlossen. Der weitere Ausbau des Produkt- und Systemportfolios bei Siemens und anderen Herstellern muss nun schließlich noch dafür sorgen, dass Wireless-Technik für Anlagenbetreiber zum puren Genuss wird.
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