Als seit vielen Jahren von zahlreichen Anwendern genutztes Protokoll liefert HART Daten an speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und Überwachungssysteme über eine Zweidraht-Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Bei Installationen mit vielen Prozesssensoren und Messumformern wird die Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung jedoch deutlich aufwendiger. Änderungen an der HART-Schnittstelle ermöglichen die Installation von Sensoren über Mehrpunktbusse. Dies vereinfacht die Verdrahtung und erlaubt die Messung mehrerer Sensoren entlang eines einzigen Kabels. Da diese Busversion jedoch dasselbe zugrundeliegende Protokoll verwendet, ist die Datenübertragung relativ langsam.
Fortschritte bei digitalen NetzwerkenViele Anwender profitieren von neueren Technologien, die die Fortschritte digitaler Netzwerke nutzen: WirelessHART und HART-IP. WirelessHART greift auf dasselbe lizenzfreie 2,4-GHz-Spektrum wie WLAN und Bluetooth zu, verwendet jedoch ein für die industrielle Kommunikation entwickeltes Protokoll. Das Time Synchronized Mesh Protocol (TSMP) ermöglicht einen sehr geringen Stromverbrauch, indem Sensoren die Verbindung trennen, wenn keine Verbindung erwartet wird. Dank des Mesh-Designs können Datenpakete von einem Funkknoten zum nächsten weitergeleitet werden, was die Netzwerkabdeckung erweitert. Dies ist besonders wichtig in Systemen, die große Bereiche abdecken, in denen eine feste Verkabelung unpraktisch ist.
HART-IP nutzt den Standard-IP-Stack, um die Übertragung von HART-Nachrichten über verschiedene Ethernet-Typen zu ermöglichen, darunter auch eigensichere Versionen für explosionsgefährdete Bereiche, sowie über WLAN. Durch die Verwendung von IP können Feldbusdaten parallel zu anderen Protokollen verarbeitet werden, was die Integration von SPSen und Sensoren in einheitliche SCADA-Systeme über ein einziges Backbone-Netzwerk vereinfacht. Die Unterstützung von WirelessHART wird die Abdeckung von Festnetzen weiter verbessern.
Kalibrierung ist von größter Bedeutung
Unabhängig vom verwendeten Kommunikationsprotokoll ist die Kalibrierung ein wesentlicher Bestandteil der Systeminstallation und -wartung. Früher wurde dieser Prozess von einem Techniker mithilfe eines professionellen Kalibrators am Messumformer durchgeführt. Die Kalibrierung erfolgt nach dem physischen Anschluss des Messgeräts an die analogen Eingänge und den Datenanschluss. Geräte wie der Fluke 754 Prozesskalibrator und -dokumentator bieten menügesteuerte Arbeitsabläufe zur Überprüfung der korrekten Funktion des Messumformers. Dies geschieht durch das Senden präziser Daten und die Aufzeichnung der Ergebnisse.
Die Einführung von WirelessHART und HART-IP erfordert Änderungen beim Datenzugriff des Kalibrators auf die vom Sender über das Netzwerk gesendeten Daten. Um sicherzustellen, dass der Techniker dieselben Informationen sieht wie die SPS oder SCADA-Systeme, muss er auf das Netzwerk zugreifen und diese Pakete empfangen können. Sendet der Sender Daten über WirelessHART, empfiehlt sich ein Adaptermodul für den Kalibrator, das direkt mit Schnittstellen für Protokolle wie WirelessHART verbunden werden kann.
Effektive Diagnose von Netzwerkproblemen
Nutzer können die weite Verbreitung von IP nutzen, um Pakete über ein Netzwerk-Gateway an ein mobiles Gerät zu übertragen. Dieser Betriebsmodus eignet sich auch zur Überprüfung des Informationsflusses jedes neu kalibrierten Senders. Die zunehmende Komplexität der Netzwerkarchitektur macht es wichtig, dass Techniker die Fehlerbehebung beherrschen, um Probleme zu beheben, die den korrekten Datenempfang verhindern könnten. Ein Netzwerkprotokollanalysator wie der Fluke Networks LinkIQ Kabel- und Netzwerktester, der viele Netzwerkprobleme, darunter Kabelbrüche und Router-Fehlkonfigurationen, diagnostizieren kann, wird neben dem Kalibrierungsteam zu einem wichtigen Werkzeug für Wartungsingenieure. Um den zukünftigen Anforderungen dieser Branche gerecht zu werden, investiert Fluke in die engere Integration von Protokollanalyse und Sensorkalibrierung. So können Prozessingenieure ihre Tests schnell und effizient durchführen und die jeweils optimalen Strategien für ihr Unternehmen anwenden.
Autor: Eric van Riet, Leiter Strategische Unterstützung und Schulung – LMS-Administration, Anwendungsentwicklung und Technologie, Fluke
