7 Gründe, weshalb Sie nach dem Lesen dieses Artikels WirelessHART mit IIoT einsetzen sollten
WirelessHART ist eines der relevantesten Netzwerke für die nahtlose Integration Ihrer Anlage in eine Cloud-Lösung. Lernen Sie hier die 7 Gründe kennen, aus denen Sie WirelessHART mit IIoT-Lösungen einsetzen sollten.
Heute habe ich mich entschieden, eine Herausforderung anzunehmen und Ihnen 7 gute Gründe zu nennen, weshalb Sie nach dem Lesen dieses Artikels bereit sind, WirelessHART zusammen mit IIoT-Lösungen zu implementieren. Ja, obwohl es auf dem Markt bereits zuverlässige, drahtlose Lösungen gibt, verwendet die Mehrzahl der Benutzer diese Lösungen immer noch nicht und lässt so die vielen nützlichen Daten, die von den intelligenten Feldgeräten geliefert werden, völlig ungenutzt.
Viele Jahre lang, als die drahtlose Technik noch in den Kinderschuhe steckte, habe ich dieses Thema in verschiedenen Industriebranchen bei persönlichen Treffen mit Vertriebsmitarbeitern immer wieder angesprochen. Damals wurde mir etwas klar, was auch heute noch Gültigkeit hat: WirelessHART gehört zu den Technologien, von denen Benutzer sagen, dass sie nur dann an eine Technologie glauben, wenn sie auch tatsächlich in ihrer Anlage funktioniert. Prima. Ich habe in solchen Fällen dann immer gerne einen Feldtest durchgeführt und demonstriert, dass die Technologie nach einer schnellen Implementierung funktioniert.
Ich glaube nicht, dass sich an dieser Einstellung irgendetwas ändern wird – selbst wenn die Tools zur Erzeugung der Netzwerkarchitektur zur Verfügung stehen. Die Benutzer möchten weiterhin immer zuerst die Lösung im Praxiseinsatz erleben, bevor sie sie kaufen.
Allerdings gibt es viele Fragen zur drahtlosen Technologie, die ich hier beantworten kann, womit sich vielleicht die Bedenken vor dem ersten Test und der anschließenden Implementierung der Technologie ausräumen lassen.
Deshalb möchte ich heute auf die einzelnen Fragen und Befürchtungen rund um WirelessHART und IIoT-Lösungen eingehen. So werde ich Ihnen unter anderem die Gründe nennen, weshalb Sie sich darüber keine Sorgen mehr zu machen brauchen, und ich werde die greifbaren Vorteile, die Ihnen WirelessHART in Kombination mit IIoT für Ihren Arbeitsalltag bringen kann, aufzeigen.
Begleiten Sie mich also, und lassen Sie uns die Antworten gemeinsam herausfinden.
Mein Unternehmen ist für drahtlose Technologie noch nicht bereit.
Wenn es um die drahtlose Technologie geht, ist der erste Einwand immer, dass das eigene Unternehmen noch nicht dafür bereit ist. Ursache dieser Befürchtung ist die Unsicherheit darüber, welches Wissen eigentlich notwendig ist, um mit der drahtlosen Technologie arbeiten zu können, und wie komplex sich die Anwendung wohl gestalten wird.
Als Erstes möchte ich an dieser Stelle anmerken, dass alle Unternehmen dafür bereit sind, diese Art von Technologie zu implementieren. Es sind nur sehr wenige, einfache Kenntnisse notwendig, um das Netzwerk zu pflegen, und in der Regel bietet der jeweilige Hersteller Schulungen für das Team vor Ort an.
Normalerweise wird in einer solchen Schulung das Konzept erläutert, auf dem die Technologie beruht, und es wird darauf eingegangen, was notwendig ist, um das Netzwerk einzurichten, ein Gerät auszutauschen oder Störungen im Netzwerk zu beheben. Der größte Teil der Geräteüberwachung kann über einen beliebigen Web-Browser erfolgen, der auf das Gateway zugreift. Zudem werden die zugehörigen wireless Adapter mithilfe traditioneller Automatisierungswerkzeuge eingerichtet.
Zweitens ist die Implementierung eines WirelessHART-Netzwerks ein Kinderspiel und kann innerhalb weniger Stunden erledigt werden. Und wo wir gerade über Funkadapter sprechen ... Funkadapter können auf verschiedene Arten an bestehenden oder neuen Feldgeräten installiert werden, die die 4-20-mA-/HART-Kommunikation unterstützen. Dabei spielt es keine Rolle, von welchem Hersteller sie stammen.
Nach einer einfachen Installation auf dem Feldgerät erhält der Adapter die Netzwerk-ID und den Verbindungsschlüssel (Join Key) und wird dann automatisch in das Netzwerk integriert – genau wie bei Ihrem WLAN zuhause! Danach kann die gesamte Konfiguration remote über einen Web-Browser oder eine Software wie FieldCare erfolgen.
Das WirelessHART-Netzwerk wird über standardmäßige und offene Protokolle wie OPC, Modbus TCP/IP, HART-IP, Modbus RS-485 etc. in das Steuerungssystem integriert.
Abgesehen davon brauchen Sie auch nicht Ihre gesamte Anlage zu 100 % auf die drahtlose Technologie umzustellen. Starten Sie einfach mit kleinen Projekten, und fügen Sie dann ganz nach Bedarf neue Geräte hinzu.
Wir haben derzeit kein großes Projekt für drahtlose Technologie laufen.
Das ist völlig in Ordnung! Sie brauchen auch nicht mit einem großen Projekt zu beginnen, um die WirelessHART-Technologie zu implementieren. Mit dieser Technologie haben Sie die Möglichkeit, klein anzufangen und dann ganz nach Bedarf neue Messstellen hinzuzufügen.
Viele Anwendungen, bei denen ich die Gelegenheit hatte, WirelessHART zu implementieren, waren einfache Projekte zur Geräteüberwachung. Der Kunde wollte die Technologie testen und gleichzeitig Installationskosten und Zeit sparen.
Hinzu kommt, dass der Zugriff auf die Feldgeräte über eine abgesetzte Lösung unschlagbare Vorteile bietet. Sie können ganz ruhig in Ihrem schönen, kühlen oder – je nachdem, in welchem Teil der Welt Sie sich befinden – schönen, warmen Büro sitzen bleiben.
Mit Lösungen wie Netilion Health, Netilion Analytics und FieldCare sind Sie in der Lage, remote den Zustand Ihrer Feldgeräte zu überprüfen, Ihre installierte Basis zu verwalten und alles einzurichten.
Sie können Ihr Netzwerk z. B. damit beginnen, dass Sie WirelessHART zunächst zur Füllstands- und Temperaturüberwachung in Lagertanks einsetzen. Darüber hinaus können auch Systeme zur Energieüberwachung mit WirelessHART-Lösungen ganz einfach implementiert werden. Gleiches gilt für die Zustandsüberwachung mit WirelessHART und IIoT-Services, wie z. B. Netilion Health.
Nachdem Sie das Netzwerk an einigen einfachen Überwachungspunkten implementiert haben, können Sie es nach und nach erweitern, und dann schließlich ein großes Projekt in Angriff nehmen, in dem Sie ein zuverlässiges Netzwerk benötigen, das Ihnen auf einfache und verständliche Weise alle Daten und Prozessmessungen bereitstellt.
Ist die WirelessHART-Kommunikation sicher genug, um sie in meiner Branche zu installieren?
Ja, WirelessHART und die IIoT-Lösungen bieten ein hohes Maß an Sicherheit. Ich werde Ihnen zwar noch weitere Informationen zum Schutz von WirelessHART-Netzwerken geben, aber Sie können auch einen anderen Artikel lesen, in dem wir über die Sicherheit von IIoT-Lösungen sprechen.
Ich werde zwar versuchen, beim Thema Netzwerksicherheit nicht zu sehr in die technischen Details zu gehen, aber es gibt ein paar technische Punkte, die ich einfach erwähnen muss – tut mir leid. WirelessHART-Netzwerke sind robust und sicher. Wir verfügen über sehr viel Technologie, die das System und die im Netzwerk ausgetauschten Daten schützt.
So verwendet das Netzwerk beispielsweise die 128-Bit AES-Verschlüsselung, bei der es sich um den Industriestandard handelt. 128-Bit AES-Verschlüsselung bedeutet, dass für jede einzelne Nachricht ein eindeutiger und einmalig vorkommender Verschlüsselungsschlüssel verwendet wird. Darüber hinaus gibt es noch die Geräteauthentifizierung des Netzwerks und die Verifizierung der Datenintegrität. Danach, d. h., wenn ein Gerät dem Netzwerk beigetreten ist, können Sie die Verschlüsselungsschlüssel automatisch oder On-Demand erstellen lassen.
Das Netzwerk selbst ist ebenfalls geschützt. Es verfügt über zahlreiche Ebenen von Sicherheitsschlüsseln, bevor ein Gerät Zugriff auf das Netzwerk erhält. Zudem erhöht das Channel-Hopping Sicherheit und Schutz des Netzwerks noch zusätzlich. Die Koexistenz mit anderen Netzwerken ist ebenfalls gewährleistet.
Und schließlich ist WirelessHART vollkommen sicher vor Cyberangriffen, wie sie manchmal in WiFi-Netzwerken vorkommen. WirelessHART-Netzwerke wurden bereits in einer Vielzahl von Anwendungen implementiert – von Bergbaubetrieben bis hin zu Offshore-Ölplattformen – und haben dort unter Beweis gestellt, wie robust, zuverlässig und sicher sie sind.
Ich kann nicht erkennen, welche Vorteile mir die WirelessHART-Implementierung in meiner 4-20-mA-Anlage bringen sollte.
Ok, aber Sie können eine Vielzahl von Informationen von Ihren Feldgeräten erhalten und anhand dieser Informationen entscheiden, wie Sie mit täglichen Problemen umgehen. Zuerst einmal muss gesagt werden, dass eine 4-20-mA-Anlage im Feld mit Sensoren arbeitet, bei denen es sich heutzutage in der Mehrzahl bereits um intelligente Sensoren handelt, aber praktisch niemand nutzt die von diesen Sensoren gelieferten Informationen, um die täglichen Aufgaben zu vereinfachen.
Wenn Sie beispielsweise mit radargeführten Füllstandtransmittern von Endress+Hauser arbeiten und nur das 4-20-mA-Signal verwenden, dann haben Sie keinen Zugriff auf all die intelligenten und nützlichen Informationen, die Ihnen diese Geräte liefern und die Ihnen z. B. über Heartbeat Technology zur Verfügung stehen.
Ein weiterer Punkt ist, dass Sie, wenn ein Problem in einem Feldgerät auftritt, im Dunkeln tappen, bis Sie über Daten zum Gerätezustand verfügen. Wenn Sie diese Informationen mithilfe einer Online-Lösung erfassen, können Sie in kürzester Zeit feststellen, was los ist, und Probleme schneller beheben oder diese Art von Problemen im Feld sogar ganz verhindern.
Hinzu kommt, dass WirelessHART-Adapter an Ihre Feldgeräte angeschlossen werden können, ohne das 4-20-mA-Signal in irgendeiner Weise zu beeinflussen. Sie erfassen all diese intelligenten Daten, die über das HART-Protokoll bereitgestellt werden, und übertragen sie über das drahtlose Netzwerk.
Wenn die Daten beim Gateway ankommen, können Sie die Informationen mithilfe einer lokalen Lösung wie FieldCare lesen. Alternativ können Sie auch eine Cloud-Lösung nutzen, indem Sie z. B. ein Edge Device und Netilion Health verwenden. Auf diese Weise haben Sie dann jederzeit und überall Zugriff auf die Daten, gleichgültig, wo Sie sich in der Anlage gerade aufhalten.
Ein weiteres Plus: Wenn Sie über eine Cloud-Lösung mit Edge Device verfügen, können Sie einen digitalen Zwilling Ihrer Anlage erzeugen, womit Sie einen besseren Überblick über die Realität im Feld haben. Beispielsweise, indem Sie Netilion Analytics verwenden.
Die Konfiguration eines WirelessHART-Netzwerks und IIoT ist viel zu kompliziert.
Wie bei jedem anderen digitalen Netzwerk steht auch hinter WirelessHART eine "Philosophie", die die Einrichtung des Netzwerks betrifft. Sie ist jedoch sehr einfach gehalten, und sobald Sie sich mit dem schrittweisen Ansatz vertraut gemacht haben, kann Ihr technisches Team die Einrichtung innerhalb kürzester Zeit vornehmen.
Um Ihnen einfach mal zu zeigen, wie einfach der ganze Vorgang ist, werde ich jetzt versuchen, die Konfiguration zusammenzufassen, indem ich Sie Schritt für Schritt durch den Vorgang führe.
Zuerst erhält das WirelessHART-Gateway eine Netzwerk-ID und einen Verbindungsschlüssel (Join Key). Dadurch erhält das Netzwerk einen eindeutigen Namen und das "Passwort", das für den Zugang zum Netzwerk erforderlich ist.
Als Nächstes bringen Sie den WirelessHART-Adapter an Ihrem Feldgerät an. Sobald das Gerät angeschlossen ist, teilen Sie dem Adapter die Netzwerk-ID und den Verbindungsschlüssel (Join Key) mit, sodass er auf das Netzwerk zugreifen kann.
Sie müssen dem Adapter außerdem auch mitteilen, welche Geräteinformationen er über das Netzwerk übertragen soll, z. . Hauptmesswert, zweiter Wert etc.
Nachdem das erledigt ist, weisen Sie das Gerät an, dem Netzwerk beizutreten – der Rest verläuft automatisch.
Wenn alle Geräte dem Netzwerk beigetreten sind, müssen Sie die Informationen vom Gateway in das Steuerungssystem oder SCADA übertragen. Hierfür haben Sie zahlreiche Möglichkeiten, wie z. B. OPC, Modbus TCP/IP, Modbus RS485, EtherNet/IP etc.
Die Integration des WirelessHART-Gateways in das Steuerungssystem wird denjenigen von Ihnen, die mit Automatisierungstechnik zu tun haben, sehr bekannt vorkommen. Das Gateway nutzt, wie ich eingangs schon erwähnte, offene und zugängliche Protokolle, um diese Integration zu ermöglichen.
Das ist jetzt natürlich nur eine sehr knappe Zusammenfassung des gesamten Vorgangs. Sie können übrigens auch die Reihenfolge der einzelnen Schritte ändern, wenn Sie möchten. Die meisten Hersteller werden Sie ohnehin mit Schulungen unterstützen und Ihnen bei der ersten Integration von WirelessHART in Ihrer Anlage behilflich sein.
Ich habe in meiner Anlage aber Geräte von mehreren Herstellern, nicht nur von einem. Ich kann diesen WirelessHART-Adapter also nicht nutzen.
Doch, können Sie! Der WirelessHART-Adapter kann an die Geräte beliebiger Hersteller angeschlossen werden, solange das Gerät mit dem HART-Protokoll oder zumindest mit 4-20 mA (spezielle Anwendung) arbeitet. Das bedeutet, dass es keine Rolle spielt, von welchen Herstellern Ihre Feldgeräte stammen. Mit einem Tool wie FieldCare benötigen Sie nur die richtige DTM-Datei, um die Informationen zu erfassen und zu lesen.
Es gibt einige wenige IIoT-Services, bei denen es entscheidend ist, die Kompatibilität zwischen dem Feldgerät und der Online-Überwachung zu überprüfen. Aber insgesamt geht der Trend bei IIoT-Services dahin, kurz- oder mittelfristig praktisch alle Hersteller zu unterstützen.
Es ist viel zu kompliziert, ein WirelessHART-Netzwerk in eine IIoT-Lösung zu integrieren.
Wie ich an früherer Stelle in diesem Artikel schon erwähnt habe, gestalten sich Konfiguration und Implementierung dieser Technologie extrem einfach. Ich habe auch einen anderen Artikel verfasst, der mehr ins Detail geht. Darin finden Sie weitere Informationen zu IIoT und WirelessHART.
Lassen Sie mich nun kurz die Schritte aufführen, die notwendig sind, um Ihr WirelessHART-Netzwerk in die Cloud zu bringen. Ich konzentriere mich dabei zunächst auf die prozesskritischen Anlagenbestandteile.
- Lokalisieren Sie die prozesskritischen Geräte in Ihrer Anlage: Zunächst müssen Sie alle wesentlichen Messungen und Geräte in Ihrer Anlage identifizieren. Danach können Sie in Zusammenarbeit mit Endress+Hauser Ihr WirelessHART-Netzwerk auslegen und herausfinden, wie viele drahtlose Adapter, Repeater und WirelessHART-Gateways erforderlich sind.
- Statten Sie diese Geräte mit drahtlosen Adaptern aus: Jedes prozesskritische Gerät benötigt einen einzelnen Adapter, den Sie lokal oder abgesetzt installieren können.
- Verbindung zum WirelessHART-Gateway herstellen: Vergeben Sie für alle SWA70-Adapter eine Netzwerk-ID und einen Verbindungsschlüssel (Join Key). Die Adapter stellen nun automatisch eine Verbindung zum Wireless Gateway her. Das Wireless Gateway erfasst alle Informationen aus den Feldgeräten.
- Verbinden Sie das Wireless Gateway mit dem Field Edge SGC500: Das WirelessHART-Gateway SWG70 ist Netilion-fähig, was bedeutet, dass es mit dem Edge Device SGC500 verbunden werden kann, sobald die SWG70 HART-Adresse und der Port gemäß Spezifikation eingestellt wurden. Verbinden Sie dann das Edge Device mit dem Internet.
- Konfigurieren Sie das Edge Device, und stellen Sie die Verbindung zu Netilion her: Schließen Sie die Installation ab, indem Sie das Edge Device SGC500 dafür konfigurieren, sich mit Ihrem Netilion-Konto zu verbinden.
Und das war's auch schon! Wirklich ein Kinderspiel, oder? So, ich denke, das wäre es dann auch für heute. Also, sind Sie bereit, WirelessHART und IIoT in Ihrer Anlage zu verwenden? Ich bin sicher, die Antwort lautet "Ja".
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Bis demnächst!
