Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Fachmesse Achema: Ausgabe 05/2015, 11.05.2015

Ready for Industrie 4.0?

Unter dem Dach der «Industrie 4.0» wachsen Elektrotechnik, IT sowie der Maschinen- und Anlagenbau zusammen. Der Pumpenhersteller Grundfos ist mit seinem iSolutions-Konzept Teil der Lösung.

Autor: Dirk Schmitz, Leiter Kommunikation und PR

Vor vier Jahren etwa tauchte der Begriff «Industrie 4.0» zum ersten Mal auf – und das dahinterstehende Konzept gewinnt an Bedeutung. Heute versehen Fachleute nahezu alles und jedes mit diesem Schlagwort, ob es passt oder nicht. Nun diskutieren auch die Pumpenhersteller über die Einbindung ihrer Produkte ins «Internet der Dinge». Anhand praktischer Beispiele kann Grundfos aufzeigen, dass die Pumpe 4.0 durchaus keine leere Worthülse ist.

Die praktische Umsetzung

von Industrie 4.0 bedeutet unter anderem, dass ein zentrales Prozessleitsystem nicht mehr allein eine Anlage steuert. Die Intelligenz wandert ins Feld, wo smarte Feldgeräte wie Pumpen spezifische Funktionalitäten ausführen. Ein konkretes Beispiel ist die Membrantechnik, die sich als eine Alternative zu herkömmlichen Trennverfahren in der Prozessindustrie anbietet. Sie trennt organische Stoffe, Salze und feine Partikel vom Wasser ab. Dabei wird das zu filtrierende Medium unter Druck längs einer halbdurchlässigen Membran geführt. Drehzahlgeregelte Pumpen halten nicht nur die Filtrationsgeschwindigkeit konstant, sondern erfassen auch die Druckdifferenz bei zunehmendem, durch Blockung verursachtem Filterwiderstand und sorgen damit für einen gleichbleibenden Volumenstrom.

Besteht die Forderung nach gleichbleibender Mengenleistung, liefert ein Durchflussmesser den aktuellen Istwert und die Pumpe regelt den ansteigenden Gegendruck durch zunehmende Drehzahl aus. Zudem lassen sich Zustandsänderungen auf der Saugseite der Pumpe ausgleichen, beispielsweise beim Umstellen auf Tanks mit unterschiedlicher Zulaufhöhe.

Interaktionsfähige Pumpen

können auch anderes technisches Equipment steuern und überwachen. Beispielsweise sind Druckerhöhungsanlagen in der Regel mit mehreren Pumpen bestückt. Die Mehrpumpensteuerung CU 352 ist für das korrekte Zu- und Abschalten der Pumpen und für die Drehzahlregelung der einzelnen Pumpen zuständig. Das Steuergerät passt so die Leistung der Druckerhöhungsanlage dem Bedarf an und minimiert auf diese Weise die Energiekosten. Durch ständige Anpassung/Überprüfung von Pumpendrehzahl und -anzahl erreicht die Druckerhöhungsanlage ein Höchstmass an Konstantdruck, unabhängig von schwankenden Entnahmemengen und Vordruckschwankungen. Bei einem Pumpenwechsel arbeitet das System mit unterschiedlichen Drehzahlen, um Druckschwankungen zu unterbinden.

Arbeits- und Prozesssicherheit.

Vor allem macht die digitale Vernetzung Anlagen transparent – das bedeutet Arbeits- und Prozesssicher­heit. Das Grundfos Remote Management (GRM) dient als internetbasiertes Telemetriesystem sozusagen als Auge und Ohr zur Überwachung entfernt installierter Pumpensysteme. Dazu sind die Pumpen und Steuerungen mit einem GPRS/GSM-Modul verbunden, das die Daten per Mobil­funk drahtlos zu einem zentralen Grundfos-Server sendet. Der Zugriff auf den Server und die Daten erfolgt mithilfe eines internetfähigen Endgerätes (zum Beispiel Tablet). Vorteile bietet das Remote Management allen Betreibern, die auf eine kostengünstige Fernüberwachung und einen zuverlässigen Fernzugriff Wert legen, dafür aber keine komplette Leitwarte einrichten möchten. Damit sind Grundfos-Pumpen bereit für Industrie-4.0. Mit dem MGE-Motor der 3. Generation ausgerüstet, kann das Pumpensystem zudem bidirektional kommunizieren. Und es ist in der Lage, per Mikroprozessor und hinterlegten Algorithmen in eigener Regie bestimmte Funktionalitäten auszuführen. Nicht zuletzt können sich mehrere installierte Pumpen untereinander abstimmen.

Feldbussystem integrierbar.

Um seine Pumpensysteme in ein Feldbussystem zu integrieren, nutzt der Spezialist seit Jahren bereits pumpenspezifische Feldbuskarten. Diese sind in zwei Ausführungen verfügbar: Als CIM (Communication Interface Module) – diese Steckkarten werden direkt im Antrieb der Pumpe eingesteckt – und als CIU (Communication Interface Unit) in einer externen Box mit integriertem 24-240 Volt AC/DC-Netzteil. Speziell für Smart-Digital-Dosierpumpen entwickelte das Unternehmen eine zwischen Pumpe und Fussplatte einklickbare E-Box. Existierende Feldbusse der ersten Generation ergänzen oder ersetzen Fachleute mittlerweile häufig durch ein echtzeitfähiges Industrial Ethernet. Neben den klassischen Feldbusprotokollen hat der Hersteller deshalb das CIM/CIU 500 im Programm, das Industrial-Ethernet-Busprotokolle unterstützt. Um die Variantenvielfalt zu reduzieren, dient eine einzige CIM 500-Feldbuskarte durch Drehen eines Schalters unterschiedliche Ethernet-Busprotokolle wie Profinet IO, Modbus TCP und BacNet IP.

Das alles ist durchaus bereits die notwendige Basis auf dem Weg zum cyber-physischen Pumpensystem. Die nächsten Schritte sind in Vorbereitung: weitere Sensoren, noch mehr per Software hinterlegte Intelligenz im lokalen Mikroprozessor und leistungsfähigere Diagnosesysteme.


Weitere Informationen:
Grundfos Pumpen AG
www.grundfos.ch



CIM/CIU 500-Feldbuskarten unterstützen Industrial-Ethernet-Busprotokolle


Die Steuerung ist für das korrekte Zu- und Abschalten der Pumpen und für die Drehzahlregelung der Pumpen zuständig


Automation und Vernetzung tragen zur Produktivitätssteigerung bei