Pepperl+Fuchs zeigt Kommunikation 4.0 für Sensordaten

Die Lösungen beruhen auf intelligenten Sensoren, deren Signale die Auflösung im Erfassen der Realität auf neue Ebenen befördern und die mit einfachen Mitteln in neue Kommunikationswege geschleust werden. So wird ohne Rückwirkung auf die Automatisierungshierarchie und ohne große Investition Zusatznutzen generiert.

Die technische Dokumentation sollte jederzeit den aktuellen Bestand einer Anlage widergeben. In der Praxis werden jedoch nicht immer alle Informationen über Serviceeinsätze, Gerätetausch oder Softwareupdates nachgetragen. Kleinere und größere Abweichungen der Dokumentation vom tatsächlichen Bestand sind deshalb keine Seltenheit. Sie können bei nachfolgenden Serviceeinsätzen erheblichen zusätzlichen Aufwand verursachen. Außerdem entstehen so im Hinblick auf Gewährleistung und Zertifizierung unwägbare Risiken.

Dieses Dilemma lässt sich mit einer automatisierten Bestandsverwaltung (Automatic Asset Administration) auflösen. Dabei wird beim Austausch von Komponenten deren Kompatibilität automatisch geprüft, und die neue Komponente wird ebenfalls automatisch in die Dokumentation aufgenommen. Ist ein neu angeschlossenes Gerät oder dessen Firmware nicht kompatibel, erhält der Techniker eine entsprechende Warnung und kann die notwendige Anpassung vornehmen. Im Exponat Automatic Asset Administration simuliert eine einfache Maschine einen Produktionsprozess: Ein Würfel fährt auf einem Förderband von einem Zielpunkt zum anderen hin und her. Optosensoren der Baureihe R100 im Bereich der Zielpunkte erfassen die Position des Würfels und lösen die Richtungsumkehr des Bandes aus. Neben den beiden Sensoren sind jeweils äußerlich geleichartige Austauschgeräte montiert. Der Serviceeinsatz „Austausch der Sensoren“ wird durch Umstecken der Anschlüsse simuliert.

Die Sensoren kommunizieren per digitalem IO-Link-Protokoll mit der Maschinensteuerung. Auf deren Ebene greift ein Edge-Gateway von Hilscher per Profinet auf die Sensordaten zu und transferiert sie über das Internet an das Asset Intelligence Network (AIN) von SAP. Bei der Inbetriebnahme der Anlage oder ihrem Anschluss an dieses System werden die Identifikationsdaten der Feldgeräte automatisch zur Registrierung genutzt. Wenn später eine Komponente ausgetauscht wird, vergleicht das AIN die beim Neuanschluss ausgelesenen Daten des Austauschproduktes mit den Solldaten des Originals. Es kann dabei nicht nur baureihengleiche Typdaten, sondern auch Abweichungen in den produktindividuellen Instanzdaten analysieren und anzeigen.

Im Exponat wird auf einer Seite des Förderbandes der Austausch des Sensors durch einen anderen, falschen Gerätetyp simuliert. Im IO-Link-Master ist die Device-ID des nicht-kompatiblen Sensors nicht hinterlegten, er wird deshalb gar nicht angesprochen, die Maschine bleibt stehen. Damit gewährleistet der IO-Link-Master eine grundlegende Sicherheitsbarriere, liefert jedoch keinen weiteren Hinweis auf die Ursache des Fehlers. Dieser findet sich im AIN, das den Austauschsensor identifiziert und mit den Vorgaben abgleicht. Der Servicetechniker kann nun ein passendes Gerät wählen und einsetzen.

Am anderen Umschaltpunkt wird der Sensor gegen ein Gerät gleichen Typs aber mit anderem Herstelldatum getauscht. Da die Device-ID identisch ist, gibt die Steuerung grünes Licht für den Neustart der Maschine. Wenn aber der Parametersatz im Austauschsensor nicht angepasst ist oder eine abweichende Firmware andere Funktionen beinhaltet, werden anhand der Daten im AIN auch solche instanzspezifischen und möglicherweise unzulässigen Abweichungen erkannt. Der Bediener kann noch vor dem Wiederanlauf der Anlage den zentral gespeicherten Parametersatz des Vorgängers auf das Austauschgerät übertragen. In jedem Fall wird das funktional-elektronische Abbild der Maschine systemseitig aktualisiert.

Die automatische Komponentenverwaltung gibt sowohl dem Wartungstechniker als auch dem Bediener einen besseren Einblick in den Aufbau und die Funktion der Anlage. Dieser übergeordnete Kontrollmechanismus verhilft zu mehr Transparenz und führt letztlich zu mehr Einsatzsicherheit für Komponenten in technisch-komplexen Produktionssystemen. Trotzdem gibt es keine Rückwirkung auf die konventionelle Maschinensteuerung. Als zusätzlicher technischer Aufwand über die vorhandene Struktur hinaus fällt lediglich das Gateway und der Zugang zum AIN in der SAP-Cloud an.