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AUMA-Stellantriebe mit Profinet-Schnittstelle mit integrierter Switch-Funktion

Stellantriebe in der Wasserwirtschaft mit Profinet und Modbus TCP/IP steuern

Nicht nur bei Stellantrieben, auch bei den integrierten Steuerungen ist im Hinblick auf Neuentwicklungen einiges in Bewegung. In prozesstechnischen Anlagen kommt modernen Stellantriebssteuerungen eine Schlüsselrolle in der Kommunikation zwischen Armatur und Leitsystem zu. Mit der neuen Profinet-Schnittstelle unterstützt der Stellantrieb- und Armaturengetriebehersteller AUMA jetzt – neben Modbus TCP/IP – ein weiteres Industrial Ethernet Protokoll.

In der Prozessautomatisierung ist derzeit ein starker Trend weg vom klassischen Feldbus hin zu robusten und vielseitigen Industrial Ethernet Standards zu beobachten. Dieser Trend zeichnet sich auch in der Wasserwirtschaft ab, sowohl im Neubau als auch bei der Modernisierung von Bestandsanlagen. „In den offenen Industrial Ethernet Standards wie Profinet oder Modbus TCP/IP sehe ich die Zukunft“, sagt Werner Längin, Senior Product Manager für digitale Kommunikation bei AUMA. „Sie vereinen die Vorteile und den Funktionsumfang weit verbreiteter Feldbusprotokolle mit der Schnelligkeit und der Robustheit von Technologien, die sich schon lange in Ethernet-basierten Netzwerken bewähren“, so Längin weiter.

Vorteile für die Prozessautomatisierung bestehen vor allem in der harten Echtzeitfähigkeit und in der Flexibilität beim Aufbau hybrider Netzwerke. Eine bereits bestehende Infrastruktur kann bei Bedarf mit genutzt werden; unterschiedliche Feldgeräte lassen sich mithilfe einheitlicher Technologien integrieren. Auch Kombinationen verschiedener Übertragungsmedien wie Kupferkabel, Lichtwellenleiter und Funk (IWLAN, UMTS) sind ohne weiteres möglich. Durch die Übertragung von Echtzeitund IT-Daten über ein gemeinsames Netzwerk wird die Durchgängigkeit innerhalb einer Anlage erheblich erhöht. Industrial Ethernet Netzwerke profitieren zudem von einer Vielzahl an Komponenten und Sicherheitstechnologien, die bereits in IT-Netzen erprobt wurden. Inbetriebnahme, Umgang mit den Feldgeräten und Fehlerdiagnose sind dank automatischer Adressenvergabe und weiterer unterstützender Funktionen besonders einfach und komfortabel. Die Stellantriebe von AUMA mit Profinet und Modbus TCP/IP-Schnittstelle verfügen über einen integrierten Webserver, der Verbindungstests, Statusabfragen und Fehlerdiagnose schnell und einfach ermöglicht. Somit steht der volle Funktionsumfang der Steuerung AC .2 aus dem Profibus DP beziehungsweise dem Modbus RTU Protokoll zur Verfügung. Redundante Kommunikationswege lassen sich in Profinet über das Media Redundancy Protocol (MRP) realisieren. Die Profinet Schnittstelle im AUMA-Stellantrieb verfügt dazu über eine integrierte Switch-Funktion mit zwei physikalisch getrennten Kommunikationswegen. Fällt der erste Weg aus, zum Beispiel weil die Kabelverbindung unterbrochen ist, wird automatisch auf den zweiten Kommunikationsweg umgeschaltet. So bleibt die Kommunikation zu allen Feldgeräten im Ring gewährleistet, die Anlagenverfügbarkeit wird erhöht.

Anwendungsbeispiel „Stadtentwässerung”: Automatisierung entfernter Armaturen über Modbus TCP/IP

Gerade im Bereich der Stadtentwässerung sind häufig einzelne Armaturen über das Stadtgebiet verteilt in verschiedenen Bauwerken wie Regenüberlaufbecken oder Hochwasserrückhaltebehältern installiert. Diese über Kabel an eine zentrale Leitwarte anzubinden wäre aufgrund der weiten Entfernungen oft sehr kostenintensiv. Hier kommen die Vorteile der flexiblen Ethernet-Technologie voll zum Tragen. So plant zum Beispiel die Kreisstadt Dietzenbach bei Frankfurt die Remote-Anbindung eines mehrere Kilometer entfernten Schiebers über das Mobilfunknetz. Dazu wird ein mit Modbus TCP/IP Schnittstelle ausgestatteter AUMA-Stellantrieb mit einem VPN-Router verbunden. Dieser sendet die Daten dann über die schnelle HSPA-Erweiterung des Mobilfunkstandards UMTS an einen entsprechenden Router im IT-Netzwerk der Stadt. Damit stehen Prozessdaten, Rückmeldungen und Diagnoseinformationen des Antriebs zentral im Netzwerk zur Verfügung.

Kommunikation über Modbus TCP/IP

Anwendungsbeispiel „Kläranlage“: Einheitliche Integration und Redundanz über Profinet

Der Wupperverband setzt in seinen Kläranlagen bereits Profinet zur Kommunikation auf Leitebene ein. Die Möglichkeit, Profinet auch auf Feldebene zur direkten Kommunikation mit Feldgeräten zu verwenden, ohne dass ein Konvertieren der Daten und Befehle erforderlich ist, bewog den Betreiber dazu, eine Testinstallation mit AUMA-Stellantrieben und Profinet-Schnittstelle zu planen. Gefördert wurde die Entscheidung für das robuste Profinet zudem durch häufige Probleme mit traditionellen Kommunikationssystemen. Eine hohe Anlagenverfügbarkeit gehörte dabei zu den Kernforderungen des Betreibers. Dass eine Medienredundanz über die integrierte Switch-Funktion im AUMA-Stellantrieb direkt verfügbare ist, war ein weiteres wichtiges Argument für Profinet.

Kommunikation über einen Profinet-Ring
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