Digitalisierung in der Prozessindustrie mit Hafen

Analoge Signale digitalisieren

In der industriellen Messtechnik ist das klassische 4 bis 20-mA-Signal bis heute ein weitverbreiteter Standard. Planer, Installateure und Instandhalter schätzen die hohe Wartungsfreundlichkeit und die universellen Einsatzmöglichkeiten der etablierten Analogtechnik.

Mit den aufsteckbaren Gateways der Produktfamilie MINI Analog Pro ermöglicht Phoenix Contact nun die Integration dieses Signals in industrielle Bussysteme und Netzwerke. Das eröffnet für Anlagenbetreiber neue Potenziale.

Trennverstärker und Messumformer MINI Analog Pro mit aufsteckbaren Gateways, hier im Wasserverteilnetz

Trennverstärker und Messumformer MINI Analog Pro mit aufsteckbaren Gateways, hier im Wasserverteilnetz

Die Kombination aus galvanischer Trennung und digitaler Kommunikation

  • Netzwerkintegration beliebig kombinierbarer Trennverstärker durch kompakte Gateways
  • Störungsfreie Signalübertragung bis in die CPU dank sicherer galvanischer Trennung
  • Kosten- und Platzeinsparung, da signalspezifische Eingangskarten entfallen. Schnelle, fehlerfreie Bündelung der Signale auf ein Netzwerkkabel
  • Stromsignale im laufenden Betrieb messen oder in der App ablesen
Topologie: Klassischer Regelkreis mit Trennverstärkern und I/O-Ebene

Klassischer Regelkreis mit Trennverstärkern und I/O-Ebene

Klassischer Aufbau eines Regelkreises

Der klassische Aufbau eines Regelkreises in der Automatisierungs- und Prozessleittechnik besteht aus der im Feld befindlichen Sensorik, einer zentralen Steuerungseinheit zur Signalverarbeitung, meist im zentralen Schaltschrank und der ebenfalls im Feld befindlichen Aktorik. Als Bindeglieder zwischen Feldsensorik und Leitebene werden Trennverstärker und Messumformer eingesetzt, die in der Regel an I/O-Baugruppen angeschlossen werden.
Um das Signal eines Messpunkts zur Steuerung zu übertragen, ist ein erheblicher Verdrahtungsaufwand nötig. Dies kostet Zeit und ist fehleranfällig.
Nachteilig ist außerdem der hohe Platzbedarf: Vor der eigentlichen Steuerung werden durch die Interface-Technik und die I/O-Ebene z. B. für acht Signale in der Regel schon ca. 15 cm Platz auf der Hutschiene benötigt.

Applikationsbeispiel V8-PROFINET: Klärwerk

Sprung in die digitale Welt

Die MINI Analog Pro-Gateways ermöglichen die Anbindung klassischer Trennverstärker direkt an serielle Kommunikationsprotokolle, wie Modbus, PROFIBUS oder PROFINET.
Die Ausgangssignale der Trennverstärker und Messumformer werden im Gateway digitalisiert und direkt aus der Interface-Ebene an das Leitsystem oder die Steuerung übertragen. Hierdurch kann in bestimmten Anwendungen komplett auf eine zusätzliche I/O-Ebene verzichtet werden.
Im Rastermaß von nur 6,2 mm lassen sich gleichzeitig Temperaturen, Frequenzen, 0 bis 10-V-Signale, 4 bis 20-mA-Signale, Schaltkontakte und viele andere Signalarten einlesen. Das erspart zum einen den zusätzlichen Verdrahtungsaufwand und verhindert zum anderen Verdrahtungsfehler.

Fazit

Luftbild Digitalisierung in der Prozessindustrie mit Hafen

Der besondere Vorteil bei der Nutzung von MINI Analog Pro liegt in der hohen Flexibilität in der Anwendung. Diese ergibt sich zum einen aus dem umfangreichen Produktprogramm von Trennverstärkern und Messumformern, das für fast jede Applikation die passende Lösung bereitstellt. Auf der anderen Seite ermöglichen die optional aufsteckbaren Kommunikations-Gateways eine einfache Integration von klassischen Signalen aus der Analogtechnik in digitale Übertragungsprotokolle. Aus der Verbindung von Trennverstärkern und Kommunikations-Gateways resultiert eine kompakte, flexible und effiziente Lösung für den nächsten Schritt in Richtung Digitalisierung und Industrie 4.0. Denn MINI Analog Pro macht das 4 bis 20-mA-Signal fit für PROFINET.

MINI Analog Pro Daisy-Chaining mit PROFINET-Gateways

MINI Analog Pro Daisy-Chaining mit PROFINET-Gateways

Einfache Integration in PROFINET-Netzwerke

Mit dem MINI Analog Pro-PROFINET-Gateway lassen sich unterschiedliche Analog- und Digitalsignale in PROFINET-Netzwerke integrieren. Der Umstieg vom PROFIBUS- auf das PROFINET-Protokoll ist besonders für Refitting-Projekte interessant.
Das Gateway wurde von der PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. gemäß Conformance Class C zertifiziert und lässt sich somit problemlos in eine Vielzahl von Applikationen migrieren.
Bei dieser Anwendung zählt ebenfalls das Plug-and-Play-Prinzip: Ausgangsklemme an den MINI Analog Pro-Trennverstärkern abziehen, PROFINET-Gateway aufstecken, Netzwerkleitungen anschließen – fertig.

Weitere Gateways gibt es für folgende Protokolle: Modbus/TCP, Modbus/RTU und PROFIBUS