Das Industrial-Ethernet-Protokoll PROFINET bietet für die Prozessautomation verschiedene standardisierte Funktionen, die eine hohe Anlagenverfügbarkeit ermöglichen. Dies betrifft die Infrastruktur, die Feldgeräte und die Steuerung, wobei durch die Standardisierung ein hohes Maß an Interoperabilität gewährleistet ist. Die flexible Netztopologie, intelligente Diagnosekonzepte und schnelle Datenübertragung der PROFINET-Technologien ermöglichen eine hohe Effizienz vom Engineering bis zur Instandhaltung. Mit PROFINET stellen Sie Ihre installierte Gerätebasis und Leittechnik für IIoT-Anwendungen auf. Die PROFINET-Gateways der LB- und FB-Remote-I/O-Systeme von Pepperl+Fuchs bieten vier relevante PROFINET-Funktionen für Anlagen, die eine hohe Verfügbarkeit erfordern. Erfahren Sie mehr über die Vorteile von PROFINET für Remote-I/O-Systeme.

Systemredundanz S2 – Prozesssicherheit durch Kommunikation mit redundanten Steuerungen

Systemredundanz S2 beschreibt die Kommunikation zwischen einem Gerät und zwei Controllern in redundanter Konfiguration. Dabei etablieren die Controller jeweils eine eigene logische Verbindung zum Gerät, die Application Relationship (AR) genannt wird. Durch das Losprinzip erhält ein Controller die aktive Rolle. Kommt es zur Umschaltung übernimmt der passive Controller mit seiner AR zum Feldgerät die Steuerung nahtlos – typischerweise in weniger als 200 Millisekunden.

Das PROFINET-Gateway der LB- oder FB-Remote-I/O-Systeme von Pepperl+Fuchs übernimmt in diesem Kontext die Rolle eines Feldgerätes und bildet alle angeschlossenen Sensoren und Aktoren in der Steuerung ab. Das bedeutet, dass die Prozesssteuerung auch im seltenen Fall eines Steuerungsausfalls in Betrieb bleibt und die Redundanzumschaltung einen ungewollten Anlagenstillstand verhindert.

Ringredundanz – hohe Verfügbarkeit durch redundante Kommunikationswege

Das Netzwerk kann in einer Ringtopologie konfiguriert sein, sodass jeder Teilnehmer im Ring über zwei Wege mit jedem weiteren Teilnehmer kommunizieren kann. Für PROFINET-Netzwerke kommt das standardisierte Media Redundancy Protocol (MRP) zum Einsatz, das alle Geräte als Ringteilnehmer beherrschen müssen. Diese Topologie ist eigentlich nicht zulässig, da das Ethernet-Protokoll Telegramme im Kreis senden und das Netzwerk sofort überlastet würde. Deswegen enthält der Ring rein logisch an einer Stelle eine Öffnung. Ein Ring Manager überprüft in regelmäßigen Abständen die Kommunikation zu allen Teilnehmern. Kommt es zu einer Unterbrechung im Ring schließt der Ring Manager, auch Ring Master genannt, die logische Öffnung und lenkt den Verkehr zu den sonst abgeschnittenen Teilnehmern um. Praktische Tests weisen eine Redundanzumschaltung in weniger als 200 Millisekunden nach. Im Rahmen des Engineerings legt der Planer fest, welcher Controller oder Switch, oder welches Gerät die Aufgabe des Ring Masters übernimmt.

Die PROFINET-Gateways der LB- und FB-Remote-I/O-Systeme beherrschen MRP und verfügen jeweils über die notwendigen zwei Ports. Der integrierte Switch spart hier erhebliche Kosten, denn es ist keine zusätzliche Hardware im explosionsgefährdeten Bereich erforderlich. Sie lassen sich damit einfach in eine beliebige Ringtopologie einbinden.

Shared-Device-Funktion – reduziert die Anzahl der Geräte im Feld

Ein Sensor kann über PROFINET seine Messdaten an mehrere Controller senden. Die Controller „abonnieren“ hierfür die gewünschten Messwerte beim Aufbau der AR (Application Relationship) im Feldgerät, und das Gerät „veröffentlicht“ die Messwerte danach unaufgefordert an alle registrierten Controller. Dieses Konzept heißt „Publisher/Subscriber“ oder kurz „Pub/Sub“ – was wörtlich mit Herausgeber und Abonnent übersetzt werden kann. Für Aktoren existiert ein ähnliches Konzept: Mehrere Controller können über ein Gateway Stell- oder Schaltvorgänge auslösen – dabei ist jeder Aktuator einem Controller konkret zugeordnet.

Das Remote I/O ist also ein Shared Device für mehrere Controller und Systeme. Über das Engineering lassen sich bis zu 184 Eingänge oder Ausgänge an einer LB- oder FB-Remote-I/O-Station konfigurieren und beliebigen Controllern zuordnen. Dies erspart beispielsweise eine doppelte Messwerterfassung, wie es bei Übergaben oder Differenzmessungen vorkommen kann. Anwender können so Instrumente, die Verrohrung, die Verkabelung und die Anzahl Schaltschränke minimieren.

Dynamische Rekonfiguration – ermöglicht Änderungen im laufenden Betrieb

Die dynamische Konfiguration, oder auch dynamische Rekonfiguration (engl: dynamic reconfiguration) genannt, definiert eine Methode mit der Geräte zu einem bestehenden PROFINET-System hinzugefügt oder entfernt werden können. Sie ermöglicht außerdem Änderungen an den Geräteeinstellungen, die sich dynamisch, also im laufenden Betrieb durchführen lassen, ohne dass der Controller in den Stopp-Modus gestellt werden muss.

Die PROFINET LB- und FB-Remote-I/O-Systeme von Pepperl+Fuchs ermöglichen mit Hilfe der dynamischen Rekonfiguration nicht nur die Änderung der Feldgeräte, sie erweitern dieses Konzept auf die steckbaren I/O-Module, die ebenfalls in Signalart und Anzahl frei konfiguriert werden können. Dies bietet maximale Flexibilität und reduziert Aufwand und Zeit etwa bei Produktwechseln. Beispielsweise kommt in kleineren Anlagen nur eine Remote I/O zur Steuerung mehrerer Reaktoren zum Einsatz. Hier kann ein Prozess neu konfiguriert werden während die benachbarten Prozesse ungestört weiter laufen. Anwender können Ihre Anlagen also mit maximaler Auslastung betreiben.

PROFINET-Gateways für Remote-I/O-Systeme von Pepperl+Fuchs

Die modularen Remote-I/O-Systeme verbinden Sensoren und Aktoren in explosionsgefährdeten Bereichen mit der Steuerung oder dem Prozessleitsystem. Ein PROFINET-Gateway ermöglicht die Verbindung mit Ethernet-Netzwerken und ebnet somit den Weg für IIoT-Anwendungen. Die PROFINET-Gateways für LB-Remote-I/O-Systeme (Zone 2, Class I/Div. 2) und FB-Remote-I/O-Systeme (Zone 1) von Pepperl+Fuchs bieten alle der vier oben genannten, für die Prozessautomation relevanten PROFINET-Funktionen und ermöglichen damit die volle Flexibilität in Bezug auf Kanalkonfiguration und Anlagenverfügbarkeit. Sie unterstützen HART/HART IP und ermöglichen die Übertragung von Prozessvariablen und zusätzlichen Statusinformationen von Feldgeräten mit hoher Geschwindigkeit. Die Remote-I/O-Systeme sind wahlweise im Edelstahl- oder GFK-Gehäuse erhältlich.

Weitere Informationen

• PROFINET-Gateway für LB Remote-I/O-System (Zone 2, Class I/Div. 2)
• PROFINET-Gateway für FB Remote-I/O-System (Zone 1)