Besondere Herausforderungen löst man am besten gemeinsam. Zusammen mit vier Unternehmen aus der IT-Branche, der System- und der Prozessautomation entwickelte Pepperl+Fuchs eine Gesamtlösung, die das Internet der Dinge und die Vorteile digitaler Industrie-4.0-Technologien in die Prozessindustrie bringt.

Temperaturen, Füllstände, Durchflussraten – typische Informationen, wie sie Feldgeräte in prozesstechnischen Anlagen im Sekundentakt generieren. Dass sie daneben unzählige zusätzliche Daten, etwa über ihre Umgebung oder ihren eigenen Zustand, erzeugen, macht sich bis heute kaum jemand zunutze. Denn bisher erlaubt die meist eingesetzte Schnittstellentechnik nicht, solche Zusatzinformationen bis in die Leitwarte zu übertragen. Wie hilfreich wäre es, wenn in Zukunft nicht nur all diese Daten zentral verfügbar wären, sondern gleichzeitig Feldgeräte und deren Zustände automatisch überwacht und die Instandhaltung zustandsabhängig und vorausschauend geplant würden? Dieses Szenario setzt Pepperl+Fuchs in Zusammenarbeit mit vier weiteren Unternehmen in die Praxis um. Gemeinsam mit SAP, Hilscher, Endress+Hauser und Samson öffnet das Unternehmen der Prozessindustrie den Weg ins Internet of Things (IoT), um mit „Predictive Maintenance“ und „Condition Monitoring“ die Verfügbarkeit von Anlagen zu erhöhen.

Mit dem Internet der Dinge zu mehr ­Anlagenverfügbarkeit
„Die Überwachung von Anlagen ist gerade in der Prozessindustrie, die ja in sich schon komplex ist, mit hohen Anforderungen verbunden“, erklärt Benedikt Rauscher, Leiter Globale IoT-Projekte bei Pepperl+Fuchs. „Man denke zum Beispiel an explosionsgefährdete Bereiche oder nicht unterbrechbare Produktionsprozesse. Ungeplante Ausfälle können fatal sein.“ Mit der gemeinsamen Entwicklung wirken die fünf Unternehmen dem entgegen: Durch das Zusammenspiel der Komponenten und Systeme sind Defekte und drohende Ausfälle bereits zu erkennen, bevor sie überhaupt eintreten; die Notwendigkeit vorbeugender Maßnahmen wird automatisch signalisiert. Grundlage der Lösung ist die durchgehende Vernetzung innerhalb der Anlage, aber auch über deren Grenzen hinaus.

Über allem schwebt die Cloud
Den zentralen Knotenpunkt bildet das SAP Asset Intelligence Network (AIN) aus SAP Leo­nardo. Zu jeder Komponente werden hier alle relevanten Daten und Informationen abgelegt. So entsteht ein digitales Abbild der gesamten Anlage, das mit allen wichtigen Informationen an zentraler Stelle verfügbar ist. Regelmäßig gleicht das AIN die gespeicherten Strukturen mit dem tatsächlichen Zustand ab, sodass Fehler und Abweichungen sofort zu erkennen sind.
Für eine solche Zustandsüberwachung und die vorausschauende Instandhaltung sind die zusätzlichen Betriebsdaten der Feldgeräte erforderlich. Durchflussmessgeräte von Endress+Hauser und Regelventile von Samson liefern bspw. kontinuierlich wertvolle Zusatzinformationen, die Rückschlüsse etwa auf Belagsbildung, Korrosion oder mechanischen Verschleiß zulassen. Die herkömmliche 4...20-mA-Schnittstellentechnik lässt jedoch nur das Übertragen eines einzigen Wertes von oder zu einem Feldgerät zu. Es bedarf also eines zusätzlichen Kommunikationsweges, der erlaubt, weitere Informationen zu übertragen.

Mehr Werte, mehr Wege, Mehrwert
Pepperl+Fuchs stattet die Feldgeräte deshalb mit dem WirelessHart-Adapter Bullet aus und ermöglicht dadurch eine drahtlose Kommunikation parallel zur 4...20-mA-Stromschleife. Der Vorteil für die Prozessindustrie: Der Bullet im robusten Ex-d-Gehäuse ist auch für explosionsgefährdete Bereiche geeignet und erlaubt daher eine durchgängige Kommunikation bis in den Gefahrenbereich. Der Adapter überträgt die erfassten Daten drahtlos an ein WirelessHart-­Gateway, welches wiederum über ein MQTT-Protokoll direkt mit der SAP-Cloud kommuniziert. So gelangen auch die wertvollen Zusatzdaten der Feldgeräte zuverlässig ins AIN und stehen dort zentral zur Verfügung. Alternativ können die Daten drahtgebunden über das netIoT Edge Gateway der Firma Hilscher in die Cloud übertragen werden. Das Asset Intelligence Network bereitet alle Informationen übersichtlich auf und signalisiert dem Nutzer mögliche Handlungsbedarfe. Darauf basierend können je nach Anforderung weitere Anwendungen hinzuprogrammiert werden, welche die Daten für zusätzliche, individuelle Zwecke verarbeiten.

Grenzenlos vernetzt
Der Vorteil bei der entwickelten Lösung ist neben der durchgängigen Kommunikation von der Feldebene bis in die Cloud insbesondere die Vernetzung über Firmengrenzen hinweg. Denn nicht nur Anlagenbetreiber selbst, sondern auch Hersteller oder Dienstleister können auf bestimmte Bereiche des AIN zugreifen. So sind neue Servicemodelle möglich, mit denen etwa Wartungs- und Inspektionstermine besser geplant oder Lieferzeitpunkte optimiert werden können. Gleichzeitig sind Hersteller in der Lage, sämtliche für den Betreiber relevante Informationen zu den einzelnen Komponenten im Netzwerk zur Verfügung zu stellen.

Geringer Aufwand, großer Nutzen
Die gemeinsame Lösung fügt sich nahtlos in die Prozesse ein, denn der Installationsaufwand ist sehr gering. Bestehende Anlagen können mit dem WirelessHart-Adapter Bullet einfach nachgerüstet werden, ohne dass das System komplett heruntergefahren werden muss. Der besondere Nutzen für Kunden der Prozess­industrie liegt klar auf der Hand: „Der Einsatz innovativer Industrial IoT-Technologien wie dieser ermöglicht eine vorausschauende Wartung und Zustandsüberwachung, sodass drohende Ausfälle rechtzeitig erkannt und entsprechend vorbeugende Maßnahmen ergriffen werden können“, fasst Rauscher zusammen. „Das erhöht nicht nur die Anlagenverfügbarkeit, sondern spart letztlich Kosten.“ Die Gesamtlösung von SAP, Endress+Hauser, Samson, Hilscher und Pepperl+Fuchs macht so Daten durchgehend verfügbar und trägt dazu bei, die Effizienz in prozesstechnischen Anlagen zu steigern.