Neue Wege beschreiten – VisuNet

Ein neues Konzept mit dem Namen VisuNet verspricht einen leichteren und günstigeren Austausch von Visualisiungsdaten zwischen dem Prozess mit Ex-Zone und dem sicheren Bereichen.

Die Ex-Zone war schon immer ein Bereich, der nach ganz speziellen Lösungen verlangte. Spezialist für Geräte, Komponenten und Systemlösungen für den Ex-Bereich ist Pepperl+Fuchs. 40 Mitarbeiter in Esslingen sind ständig dabei, um dem Anwender von Bedien- und Beobachtungsgeräten die Arbeit zu erleichtern. Einer der Schwerpunkte sind HMI-Lösungen (Human Machine Interface). Ein neues Konzept mit dem Namen VisuNet verspricht einen leichteren und kostengünstigeren Austausch von Daten zwischen dem Prozess-bereich und dem weit entfernten sicheren Berich, zum Beispiel dem Schaltraum. Das modulare Konzept besteht entweder aus einem Remote Monitor (Bedienstation) oder alternativ aus einem Panel-PC (als eigenständiges Vor-Ort-Gerät), sowie optional verschidenen Interface Optionen.

"Der HMI-Markt im prozesstechnischen Umfeld ist kein Massenmarkt und fordert langlebige und robuste Produkte", beschreibt Stefan Sittel, Business Development Manager bei Pepperl+Fuchs, die allgemeine Situation im Markt. "Viele Produkte wurden vor mehr als 15 Jahren eingebaut und funktionieren seitdem einwandfrei." Bis vor drei Jahren hat sich die Technik für HMI-Komponenten im Ex-Bereich nicht wesentlich verändert. Zu diesem Zeitpunkt führte die damalige Extec GmbH Panel-PCs im Ex-Bereich ein. Schon mit diesen ersten Panel-PC-Lösungen war es möglich, komplexe Visualisierungsstationen mit PC-basierten SCADA-Software-Paketen zu betreiben. Diese ließen sich sowohl als Einzelplatzsystem oder gemeinsam mit anderen Geräten, in Mehrplatz-Systemlösungen, einsetzen. Als neutrale offene PC-Plattform eignet sich dieser Panel-PC als Maschinenterminal, als Client für Visualisierungsaufgaben, als eigenständige SCADA-Visualisierungsstation, als Soft-SPS mit unterlagerter Remote-Station oder als Server für unterlagerte ThinClient Stationen.

Eine Kundenanforderung brachte den Stein und damit die Entwicklung von VisuNet ins Rollen. Die Kunden wollten damals die Festplatte und das Diskettenlaufwerk außerhalb der Ex-Zone platzieren. Dadurch musste eine möglichst einfache Datenverbindung in den sicheren Bereich entwickelt werden. Die Lösung lag im RDP (Remote Desktop Protocol), einem Protokoll von Microsoft, das fester Bestandteil der Betriebssysteme Windows Vista, Windows XP Professional und Windows 2003 Server ist, sowie zum Nachinstallieren für Windows 2000 Server zur Verfügung steht. Damit lassen sich Terminaldienste zwischen zwei Computersystemen einrichten. Dabei fungiert das eine der beiden Systeme als Terminalserver und stellt dem anderen System (dem Terminal-Client) seinen Bildschirminhalt bereit. "Der Clou an der Peppel+Fuchs-Lösung ist, dass es nun möglich ist, die Daten z. B. auch über ein Ethernet zu schicken, ohne den bisher notwendigen Signalverstärker". Mit Hilfe einer integrierten Ethernet-Netzwerk-Schnittstelle ist die damit auch der Anschluss in übergeordnete Netzwerke oder als PC in einer Client-Server Struktur möglich.

Schneller Zugang zu wichtigen Informationen

Die einfachste Variante ist VisuNet RM (VisuNet Remote Monitor). Dabei handelt es sich um Bedienstationen mit 15" und 19" Monitoren für die chemische und pharmazeutische Industrie, Nahrungsmittelindustrie, Öl- und Gas bzw. lackverarbeitenden Industrie. Die Daten der Bildschirminhalte werden über eine Standard TCP/IP Ethernet-Verdrahtung einfach und kostengünstig übertragen. Damit ist VisuNet RM für Anwendungen wie die Maschinenbedienung, zur Betriebsdatenerfassung, zur Prozesssteuerung und -überwachung geeignet. Der VisuNet Remote Monitor bricht dabei mit der bislang üblichen Übertragung durch analoge Signale unter Verwendung von Signalverstärker und ermöglicht mit netzwerkbasierter Übertragungstechnik das Betreiben mehrerer PC-Remote-Bedienstationen über eine PC-Einheit. Dadurch bieten sich nun völlig neue Konzepte für den Anwender mit vielen Vorteilen. So lässt sich vom Remote Monitor auf beliebige PCs im Netzwerk als Remoteeinheit zugreifen.

Die Verbindungsaufnahme zum gewünschten Host-PC des VisuNet Remote ist einfach. Zur Anmeldung sind lediglich die IP-Adresse, der Benutzername und das Passwort des Host-PC erforderlich. Der Anlagenprojektierer entscheidet, ob er die VisuNet Remote Monitore über Autostart oder eine Anmeldeprozedur über projektierte Schaltflächen mit dem Host-PC verbinden möchte. Grundsätzlich lässt sich auf alle Programme bzw. Applikationen, die auf dem Server-PC installiert sind zugreifen, unabhängig ob es sich dabei um SCADA-Systeme, Office Programme, MES Anwendungen (Manufacturing Execution Systems) oder andere PC Applikationen handelt.

Die Hard- und Software des Remote Monitors ist auf das Minimum reduziert und arbeitet als Thin-Client. Somit kann das Gerät funktions- und kostenoptimiert, ohne bewegliche Teile wie Lüfter und Festplatte ausgelegt werden. "Die Installationen unserer Kunden sind sehr unterschiedlich. Daher bieten wir sowohl die reine Bedienstation, aber auch Geräte mit vollem PC Funktionsumfang an."

Abhängig von den kundenseitig spezifizierten Vorgaben erlaubt die VisuNet Familie unterschiedliche alternative Übertragungsmedien. Hierbei können LWL (Lichtwellenleiter) der Übertragung über große Strecken mit bis zu 2 km zwischen VisuNet Remote Monitor und der Steuerung im sicheren Bereich dienen. Reine Cat.7-Kabel Lösungen eignen sich für Entfernungen bis zu 70 m. Das Einschleifen bzw. die Einbindung in vorhandene Ethernet Netzwerktopologien ist jederzeit möglich.

PCs mit vollem Funktionsumfang

Wählt der Anwender die Panel-PC Variante, stehen ihm die neuen Geräte der Produktfamilie VisuNet PC mit Bildschirmdiagonalen von 15" (1024 x 768 Pixel) und 19" (1280 x 1024 Pixel) zur Verfügung. Sie sind standardmäßig mit einem lüfterlosen 1,8 Ghz Intel Pentium M Prozessor, 512MB/1GB Arbeitspeicher und einer 30 GB Festplatte ausgestattet. Ob Windows XP, Windows 2000, oder Windows 2003 Server – die neutrale PC Plattform ist so leistungsstark, dass auf diesen Betriebssystemen auch High End Prozessleitsystem Visualisierungen und SCADA Anwendungen betrieben werden können.

Die Systemlösungen VisuNet PC und VisuNet RM sind modular aufgebaut. Die Kernkomponenten – Display, Tastatur, Maus, Gehäuse und Montagetechnik (Standfuß, Wandhalterung, Deckenhalterung) – ermöglichen das einfache Zusammenstellen kundenspezifischer Ausführungen. Zusatzoptionen wie Heizung, Kühlung und ein High Brigthness Display ergänzen die Kernmodule. Die meisten Komponenten sind für den weltweiten Einsatz im Ex-Bereich der Kategorien II 2G, II 2D, und auch im erweiterten Temperaturbereich von -20° C bis +50° C unter Betriebsbedingungen konzipiert. Geplant sind auch IECEx Zone 1 und 21, Class 1 Division 2, GHOST und NEPSI.

Auch bei Gehäusetechnik wurde weitergedacht. Üblicherweise ist ein Zugang für eventuelle Reparaturen bei diesen Geräten von hinten möglich, insbesondere bei hygienisch kritischer Anwendung ist dies jedoch sehr unpraktisch in der Handhabung. Daher erfüllt der neu konzipierte Front Access die Forderungen nach optimierter Zugänglichkeit für Installations- und Instandhaltungszwecke. Das Gehäuse, das auch die Spezifikation nach der Schutzart IP66 erfüllt, werden in hochwertigem Edelstahl vom Typ 1.4301(304) bzw. als Option auch in 1.4404 (316L) ausgeführt.

Überzeugender Start

Das System wurde auf der Achema 2006 das erste Mal ausgewählten Kunden vorgestellt. "Das war ein durchschlagender Erfolg", berichtet Sittel. "Die Idee, dass man mit vergleichsweise wenig Aufwand und digitaler Standard Ethernet Übertragung auf verschiedenste Firmenanwendungen zugreifen kann, fanden viele Kunden sehr verlockend." In einigen Unternehmen der Großchemie fiel bereits nach kurzer Zeit der Startschuss zur Installation – im Spätherbst 2006 starteten die ersten Projekte. Da die notwendigen vorauusetzungen für diese Netzwerkbasierte Übertragung im Microsoft Betriebssystem verankert ist, sehen auch die großen Prozessleitsystem hersteller keine Schwierigkeit. "Bei vielen Anwendern fängt der Denkprozess jetzt erst an", ist Sittel überzeugt. "Aber in vier Jahren werden mit Sicherheit 70 Prozent aller HMI-Lösungen im Ex-Bereich nach dem VisuNet-Konzept realisiert."