Digital vs. Analogue: Die smarte Wahl für das Upgrade von Food-&-Beverage-Geräten

Für die Lebensmittel- und Getränkeproduktion können digitale Kommunikationen von Feldgeräten eine Fülle von Daten liefern, um Effizienz und Produktivität zu steigern, was mit analogen Signalen nicht erreichbar ist.

Die Wahrnehmung hoher Kosten und Komplexität kann jedoch ein Hindernis für die Implementierung sein. Wenn Sie bereits eine SPS nutzen, kann die Aufrüstung Ihres Systems mit digitaler Kommunikation ein einfacheres Management und langfristig reduzierte Kosten ermöglichen.

Kieran Bennett, Bürkerts Industry Manager für Food, Beverage, Chemical & Petrochemical, erklärt, warum der Übergang zur digitalen Kommunikation einfacher ist, als Sie denken.

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In der heutigen Lebensmittel- und Getränkebranche nutzen sogar relativ kleine Standorte wie Mikrobrauereien SPS (speicherprogrammierbare Steuerungen) für ihren Betrieb. Während SPS auf digitaler Kommunikation basieren, setzen viele Netzwerke auf Feldebene noch auf analoge Kommunikation.

Bei solchen Systemen – von der Dampftemperaturregelung bis zur Flüssigkeitsdurchflussrate – sendet die SPS analoge Signale an Feldgeräte wie Ventile und Sensoren, die Signale ebenfalls analog zurückgeben. Gleichzeitig kommuniziert die SPS mit dem Human-Machine-Interface (HMI) über Ethernet-basierte, digitale Signale.

Kosten und Komplexität reduzieren

Für analoge Kommunikation werden zusätzliche Ein- und Ausgabemodule (I/O) an die SPS angebaut, die digitale Signale in analoge und umgekehrt wandeln. Jedes analoge Feldgerät benötigt sein eigenes I/O-Modul, was die Kosten inkrementell erhöht. Während Bestandskunden bereits investiert haben, wird eine Systemerweiterung die Kostenlast erhöhen.

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

Bei bestehenden Systemen können mehrere neue Geräte ohne zusätzliche Kosten hinzugefügt werden, sobald die initiale, moderate Investition für ein Industrial-Ethernet-Gateway getätigt wurde – ohne zusätzliche SPS-Herstellerlizenzkosten.

Das Verbinden von Geräten über digitale Kommunikation ist auch weit einfacher zu verwalten als traditionelle analoge Verbindungen und spart Zeit und Kosten für Verdrahtung und Inbetriebnahme.

Digital vernetzte Geräte bieten über Zeit eine Kostenamortisation und – am wichtigsten – schaffen die von ihnen gelieferten Informationen einen profitableren und effizienteren Betrieb für die Zukunft.

Operative Vorteile

Selbst wenn Sie nicht sofort planen, Geräte hinzuzufügen, ermöglicht der Übergang zu digitaler Kommunikation signifikante operative Verbesserungen durch verbesserte Datenverfügbarkeit. Anders als ihre analogen Pendants können Informationen von digitalen Geräten geloggt und analysiert werden, um den Prozess zu optimieren.

Dies kann Kosteneinsparungen, Produktivitätsverbesserungen und höhere Produktqualität erzielen. Die Daten von digitalen Geräten sind auch zuverlässiger als analoge, mit höherer Messgenauigkeit und Wiederholbarkeit.

Von digitalen Sensoren kommunizierte Daten sind zudem entscheidend, um Wartung zu verbessern und Ausfallzeiten zu minimieren. Diagnosedaten sowie Informationen wie die Gesamtzahl der Lebenszyklen können für präventive Wartung genutzt werden, was die Ausfallwahrscheinlichkeit senkt. Bei analogen Geräten ist die Alternative das Reagieren auf Fehler sowie die Aussicht auf Ausfallzeiten für Reparatur und Austausch.

Einfache Konvertierung

Die Umstellung auf digitale Kommunikation kann so einfach sein wie das Hinzufügen eines Fieldbus-Gateways zwischen einer bestehenden SPS, Ethernet-fähigen Massendurchflussreglern (MFCs) und Sensoren. Dies eliminiert die Kosten und Komplexität der mehrfachen analogen I/O-Module der SPS und ersetzt sie durch ein einzelnes Gateway-Gerät wie das Bürkert ME43. Ein einzelnes Gateway kann bis zu 256 Eingänge verbinden – alle mit lizenzfreier Integration.

Das ME43 kommuniziert mit der SPS über das herstellerspezifische Protokoll und unterstützt digitale Kommunikation mit Feldgeräten über das zuverlässige Bürkert EDIP (Efficient Device Integration Platform) Netzwerk. EDIP basiert auf CANopen, dem industriellen Kommunikationsprotokoll, das in Millionen Autos weltweit eingesetzt wird.

Eine Alternative ist das IO-Link-Protokoll, obwohl der IO-Link-Master-Gateway maximal acht Geräte integrieren kann. Natürlich können Sie Feldgeräte direkt kompatibel mit Ihrem SPS-Hersteller ohne Gateway integrieren. Dies fügt jedoch signifikante Lizenzkosten pro Gerät hinzu und bringt in der Realität keinen praktischen Leistungsvorteil.

Schrittweiser Übergang

Es ist auch möglich, Feldgeräte mit einem Mix aus analogen, Fieldbus- und digitalen Kommunikationen interoperabel zu betreiben. Das Hinzufügen eines ME44-Moduls zum ME43 Fieldbus-Gateway integriert analoge I/O neben digitalen. So können Sie Ihre Feldgeräte schrittweise von analog auf digital umstellen, wenn sie das Ende ihrer Lebensdauer erreichen.

Für einen sofortigen Übergang ohne die Kosten des Ventilaustauschs können Sie diese auf digital-kompatible Kommunikation umrüsten. Bürkerts 8681 Steuerkopf fungiert als Adapter, um Drittanbieter-Aktuatoren für die Integration mit verschiedenen Ethernet-Protokollen zu konvertieren und spart signifikante Kosten, besonders bei Anwendungen mit hoher Ventilanzahl.

Wie auch immer der Übergang gemanagt wird: Digital vernetzte Geräte bieten über Zeit eine Kostenamortisation. Am bedeutendsten: Die Informationen, die sie liefern, schaffen einen profitableren und effizienteren Betrieb für die Zukunft.

Kirsty Anderson
Bürkert Fluid Control Systems
Tel: +44 (0)1285 648761 Fax: +44 (0)1285 648721
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