Digital vs. analog:Die kluge Wahl für die Aufrüstung von Lebensmittel- und Getränkegeräten

Für die Lebensmittel- und Getränkeproduktion kann die digitale Kommunikation von Feldgeräten eine Fülle von Daten liefern, um die Effizienz und Produktivität zu steigern, die mit analogen Signalen nicht erreicht werden können.

Allerdings kann die Wahrnehmung hoher Kosten und Komplexität ein Hindernis für die Umsetzung darstellen. Vorausgesetzt, Sie verwenden bereits eine SPS, kann die Aufrüstung Ihres Systems mit digitaler Kommunikation langfristig eine einfachere Verwaltung und geringere Kosten ermöglichen.

Kieran Bennett, Branchenmanager bei Bürkert:Lebensmittel, Getränke, Chemie und Petrochemie, erklärt, warum der Übergang zur digitalen Kommunikation einfacher ist, als Sie denken.

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Im heutigen Lebensmittel- und Getränkesektor nutzen selbst relativ kleine Betriebe wie Mikrobrauereien SPS (speicherprogrammierbare Steuerungen) zur Verwaltung ihrer Abläufe. Während SPSen auf digitaler Kommunikation basieren, verlassen sich viele Netzwerke auf Feldgeräteebene immer noch auf analoge Kommunikation.

Bei Systemen wie diesem, von der Steuerung der Dampftemperatur bis zur Flüssigkeitsdurchflussrate, sendet die SPS analoge Signale an Feldgeräte wie Ventile und Sensoren, die bei Bedarf Signale zurücksenden, auch über analoge Kommunikation. Die SPS kommuniziert derweil über Ethernet-basierte, digitale Signale mit der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI).

Kosten und Komplexität reduzieren

Um eine analoge Kommunikation zu ermöglichen, werden einer SPS zusätzliche Ausgangs- und Eingangsmodule (I/O) hinzugefügt, die digitale Signale in analoge und umgekehrt umwandeln. Jedes analogfähige Feldgerät benötigt ein eigenes I/O-Modul, was die Kosten inkrementell erhöht. Während bestehende Nutzer bereits investiert haben, wird die Erweiterung des Systems die Kostenbelastung erhöhen.

Alternativ senkt die digitale Kommunikation langfristig die Kosten. Bei einer Neuinstallation mit einer Siemens-SPS und sechs über analoge I/O-Module angeschlossenen Feldgeräten können durch die Umstellung des Netzwerks auf Industrial Ethernet fast 1.000 £ an Hardware eingespart werden.

Bei bestehenden Systemen können mehrere neue Geräte ohne zusätzliche Kosten hinzugefügt werden, sobald die anfängliche, bescheidene Investition für ein industrielles Ethernet-Gateway getätigt wurde – ohne zusätzliche Lizenzkosten des SPS-Anbieters.

Auch die Verbindung von Geräten über digitale Kommunikation ist im Vergleich zu herkömmlichen analogen Verbindungen viel einfacher zu verwalten, was Zeit und Kosten für Verkabelung und Inbetriebnahme spart.

Digital vernetzte Geräte werden sich mit der Zeit amortisieren und vor allem werden die von ihnen bereitgestellten Informationen einen profitableren und effizienteren Betrieb für die Zukunft ermöglichen.

Betriebliche Vorteile

Auch wenn Sie nicht sofort vorhaben, Geräte hinzuzufügen, ermöglicht der Übergang zur digitalen Kommunikation aufgrund der verbesserten Datenverfügbarkeit erhebliche betriebliche Verbesserungen. Im Gegensatz zu ihren analogen Gegenstücken können Informationen von digitalen Geräten protokolliert und analysiert werden, um den Prozess zu optimieren.

Dadurch können Kosteneinsparungen, Produktivitätssteigerungen und eine höhere Produktqualität erreicht werden. Die Daten digitaler Geräte sind im Vergleich zu analogen Geräten außerdem zuverlässiger und weisen eine höhere Messgenauigkeit und Wiederholbarkeit auf.

Die von digitalen Sensoren übermittelten Daten sind außerdem von entscheidender Bedeutung, um die Wartung zu verbessern und Ausfallzeiten zu minimieren. Diagnosedaten sowie Informationen wie die Gesamtzahl der Lebenszyklen können zur Planung vorbeugender Wartung verwendet werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls verringert wird. Stattdessen besteht die Alternative mit analogen Geräten darin, auf Fehler und drohende Ausfallzeiten für Reparatur und Austausch zu reagieren.

Einfache Konvertierung

Die Umstellung auf digitale Kommunikation kann so einfach sein wie das Hinzufügen eines Feldbus-Gateways in Verbindung zwischen einer vorhandenen SPS, Ethernet-fähigen Massendurchflussreglern (MFCs) und Sensoren. Dadurch entfallen die Kosten und die Komplexität der mehreren analogen E/A-Module der SPS und sie werden stattdessen durch ein einziges Gateway-Gerät wie das Bürkert ME43 ersetzt. Ein einziges Gateway kann bis zu 256 Eingänge verbinden, alle mit lizenzfreier Integration.

Der ME43 kommuniziert mit der SPS über das vom Hersteller angegebene Protokoll und unterstützt gleichzeitig die digitale Kommunikation mit Feldgeräten über das zuverlässige Bürkert EDIP-Netzwerk (Efficient Device Integration Platform). EDIP basiert auf CANopen, dem industriellen Kommunikationsprotokoll, das in Millionen von Autos auf der ganzen Welt verwendet wird.

Eine Alternative ist die Verwendung des IO-Link-Protokolls, wobei das IO-Link-Master-Gateway jedoch nur maximal acht Geräte integrieren kann. Selbstverständlich können Sie Feldgeräte direkt integrieren, die mit dem SPS-Anbieter Ihrer Wahl kompatibel sind, ohne ein Gateway zu verwenden. Dies erhöht jedoch die erheblichen Lizenzkosten pro Gerät und führt in Wirklichkeit nicht zu einem praktischen Leistungsvorteil.

Allmählicher Übergang

Es ist auch möglich, Feldgeräte mit einer Mischung aus analoger, Feldbus- und digitaler Kommunikation zu interagieren. Durch das Hinzufügen eines ME44-Moduls zum ME43-Feldbus-Gateway werden neben digitalen auch analoge E/A integriert. Dadurch können Sie Ihre Feldgeräte schrittweise von analog auf digital umstellen, wenn sie das Ende ihrer Lebensdauer erreichen.

Für einen sofortigen Übergang ohne die Kosten für den Austausch von Ventilen können Sie diese auf digitalkompatible Kommunikation umstellen. Der Steuerkopf 8681 von Bürkert fungiert als Adapter, um Aktoren von Drittanbietern für die Integration mit verschiedenen Ethernet-Protokollen umzuwandeln und so erhebliche Kosten zu sparen, insbesondere bei Anwendungen mit einer hohen Ventilanzahl.

Wie auch immer der Übergang gemeistert wird, digital vernetzte Geräte werden sich mit der Zeit amortisieren. Am wichtigsten ist, dass die von ihnen bereitgestellten Informationen einen profitableren und effizienteren Betrieb für die Zukunft schaffen werden.

Kirsty Anderson
Bürkert Fluid Control Systems
Tel:+44 (0)1285 648761 Fax: +44 (0)1285 648721
Website: www.burkert.co.uk
E-Mail: kirsty.anderson@burkert.com

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