Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 03/2018, 16.03.2018

Zukunftsfähige – Druckluftversorgung

Industrie 4.0 stellt generell bei industriellen Anwendungen besondere Anforderungen an die Kommunikation – auch bei der Druckluftversorgung. Die Herausforderung: Es existieren noch keine gültigen Standards. Deshalb sind anpassungsfähige Netzwerke unabdingbar, um heute eine optimale Überwachung und Steuerung zu ermöglichen und darüber hinaus gewappnet zu sein für das, was morgen kommt.

Soll eine Druckluftstation effizient überwacht und gesteuert werden, braucht es Sensoren, deren Daten den Prozess im System so genau wie möglich abbilden. Diese Daten müssen ins Leitsystem übermittelt werden. Dreh- und Angelpunkt einer erfolgreichen Datenübermittlung sind deshalb netzwerkfähige Schnittstellen und die anschliessenden Netzwerke. Genau hier besteht noch Unsicherheit, da die Standardisierung der Schnittstellen in der Automatisierung von Prozessanlagen noch in Arbeit ist. Deshalb haben viele Betreiber von Druckluftstationen abgewartet, um die Entwicklung zu beobachten, anstatt sinnvolle Schritte zu unternehmen in Richtung einer effizienten, zeitgemässen Druckluftversorgung, die zudem Industrie-4.0- und damit zukunftsfähig ist. Solcher Stillstand ist unnötig, da es bereits Systeme gibt, die alle kommenden Entwicklungen mittragen.

Die federführende Organisation, die Namur e.V., hat im September 2016 bereits den Einsatz von Ethernet erörtert. Ethernet und die damit verbundenen digitalen Bussysteme sind der analogen Kommunikation in Bezug auf Qualität, Kosten und Geschwindigkeit deutlich überlegen. Digitale Bussysteme sind zudem die technologische Voraussetzung für Industrie 4.0. Einer sofortigen Nutzung moderner Netzwerke steht damit nichts im Weg.

Ein solches Netzwerk ist das auf Ethernet basierende «Kaeser Sigma Network». Das System ist protokolloffen und kann künftige Entwicklungen in der Vernetzung prozesstechnischer Anlagen abdecken, solange sie IP-basiert sind. Zunächst einmal ist das Sigma Network aber ein lokales Netzwerk innerhalb der Druckluftstation, das über den Protokollstandard TCP/IP eine Integration der Komponenten ermöglicht. Im Unterschied zu gängigen, relativ langsamen Feldbuslösungen wie Profibus oder CAN ist dieses Fast-Ethernet-Netzwerk mit seiner Übertragungsgeschwindigkeit von 100 Mbit/s enorm schnell. Es bietet eine Bandbreite für Prozessdaten, die dem künftigen Datenaufkommen gewachsen ist.

Zusammen mit der übergeordneten Steuerung «Sigma Air Manager 4.0» bildet das Netzwerk eine aufeinander abgestimmte Infrastruktur. Wenn vom Betreiber gewünscht, können die Betriebsdaten der Druckluftstation über eine Breitbandverbindung an das Datencenter des Systemanbieters übertragen werden, etwa für die Ferndiagnose und künftige Services wie vorausschauende Wartung. Und natürlich können sie in die Leittechnik eines Unternehmens eingebunden werden. Flexible Schnittstellenmodule mit den gängigen Protokollen ermöglichen die Plug-and-Play-Anbindung vor Ort. Die Daten der Station sind auch vom PC oder Laptop aus abrufbar. Mittels moderner Webtechnologien (HTML 5, Javascript, CSS 3) wird der browserbasierte Zugang über die entsprechende Webadresse ermöglicht. Da über das Netzwerk konstant alle Daten ermittelt werden, ist ein exaktes Energiemanagement nach ISO 500001 möglich.

Eine hundertprozentige Datensicherheit gibt es zwar nicht, aber das System lässt sich so gestalten, dass ein hoher Grad an Sicherheit zustande kommt. Intern arbeitet das Sigma Network mit spezifischen Adressen. Es bildet ein abgeschlossenes, betriebssicheres Netzwerksegment entsprechend den Empfehlungen für industrielle Steuerungssysteme (ICS). Die übergeordnete Steuerung «Sigma Air Manager 4.0» (SAM 4.0) ist zentrale Komponente dieses Kommunikationsverbundes.

Hier findet eine datentechnische Isolation zwischen dem stationsinternen Sigma Network und den extern verbundenen Netzen statt. Ein definierter Übergangspunkt ermöglicht es, Daten aus der Station sicher weiterzugeben. Durch diese trennende Instanz wird ein Durchgriff auf das stationsinterne Netzwerk verhindert, die Richtung der Daten geht stets von Innen nach Aussen. Diese «Datendiode» verhindert, dass Daten von aussen den sicheren Betrieb stören könnten.

Obwohl ein Standard in der Prozessindustrie noch nicht steht, zeichnet sich Ethernet als Basis ab. Moderne Netzwerke in der Druckluftversorgung basieren bereits darauf und sind zukunftsfähig im Hinblick auf kommende Kommunikationsstandards, auf Erweiterbarkeit, technische Entwicklung, Kapazität und Übertragungsgeschwindigkeit.(msc)


Kaeser Kompressoren AG
8105 Regensdorf, Tel. 044 871 63 63
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Das Sigma Netzwerk bietet Integration der Komponenten einer Druckluftstation und ermöglicht eine effiziente externe Abfrage und Nutzung der gewonnen Daten. (Bilder: Kaeser)


Dank Echtzeitzugriff und schneller Übertragungsrate lassen sich die Daten bequem abfragen und auswerten.