Profinet-gestützte Anlagen Profienergy: Kleine Modifikation - große Wirkung

Michael Volz, HMS Industrial Networks: »Die Profinet-Technik ermöglicht es, Echtzeitdaten, IT-Informationen und sicherheitsgerichtete Signale über ein einziges Kabel zu übertragen.«
Michael Volz, HMS Industrial Networks: »Die Profinet-Technik ermöglicht es, Echtzeitdaten, IT-Informationen und sicherheitsgerichtete Signale über ein einziges Kabel zu übertragen.«

Das Profienergy-Profil für das Energie-Management Profinet-gestützter Produktionsanlagen zeigt Wirkung: Laut einer Studie des Instituts für Automation & Industrial IT der Fachhochschule Köln eröffnet es ein Einsparpotenzial von 50 Prozent und mehr in Stillstandsphasen. Nicht von ungefähr bringen Industrial-Ethernet-Komponentenhersteller wie HMS Industrial Networks zunehmend Profinet-Kommunikationsmodule mit Profienergy-Funktionen auf den Markt.

Michael Volz, Geschäftsführer der deutschen Niederlassung von HMS Industrial Networks, erläutert Anwendungen und Funktionsweise des Profienergy-Profils und informiert über die Eigenschaften der auf Profienergy vorbereiteten Profinet-Module seines Unternehmens.

Markt&Technik: Welche Aufgaben und Funktionen erfüllt das Profienergy-Profil in Produktionsanlagen?

Michael Volz: Das Profienergy-Profil ermöglicht Anlagenbetreibern beträchtliche Energieeinsparungen in unproduktiven Phasen der Fertigung.

Für welche Anwendungsfälle ist das Profienergy-Profil definiert?

Das Profil unterscheidet vier Anwendungsfälle:

  1. Energieeinsparung während kurzer Stillstandszeiten: Nicht benötigte Geräte werden während kurzer Pausenzeiten, etwa in der Frühstücks- oder Mittagspause, in einen Zustand versetzt, aus dem ein Wiederanlaufen sehr schnell möglich ist.
  2. Energieeinsparung in längeren Stillstandszeiten: Nachts oder am Wochenende wird die Leistungselektronik einzelner Geräte oder ganzer Anlagenteile in einen Stand-by-Zustand heruntergefahren.
  3. Energieeinsparung in ungeplanten Stillstandszeiten: Weil in diesem Fall die Dauer des Stillstands zunächst nicht absehbar ist, erfolgt zunächst eine Einstufung in den Anwendungsfall 1, um ein rasches Wiederanlaufen der Produktion zu ermöglichen. Stellt sich heraus, dass der Stillstand länger andauert, kann in den Anwendungsfall 2 gewechselt werden.
  4. Messung und Darstellung der Leistungsaufnahme: Profienergy ermöglicht es, Verbrauchsdaten von Geräten in Betrieb zu erfassen und darzustellen.

Wie funktioniert das Profienergy-Profil technisch?

Profienergy ermöglicht ein aktives und effektives Energie-Management. Durch zielgerichtetes Abschalten nicht benötigter Verbraucher bzw. die Anpassung von Parametern wie etwa Taktraten an die Produktionsgeschwindigkeit lassen sich Energiebedarf und damit auch Kosten deutlich senken. Der Stromverbrauch von Automatisierungskomponenten wie Robotern, Laserschneideanlagen oder anderen Teilsystemen in der Fertigung wird dabei mit Hilfe von Profienergy-Kommandos gesteuert.

Profienergy kennt Steuerbefehle und Statusabfragen. Zu den Steuerbefehlen zählen »Start_Pause« und »End_Pause«. Mit Hilfe von Statusabfragen kann der Energiezustand eines Automatisierungsgeräts jederzeit abgefragt werden. Profinet-Teilnehmer mit implementierten Profienergy-Funktionen können mit Hilfe der Steuerbefehle flexibel auf Pausenzeiten reagieren. In kurzen Pausen lassen sich auf diese Weise einzelne Geräte oder nicht benötigte Teile einer Maschine geordnet abschalten, in langen Pausen ganze Anlagen.

Lassen sich Daten und Signale, die mit Profinet, Profisafe und Profienergy zusammenhängen, über ein einziges Profinet-Kabel übertragen?

Ja, das ist ein besonderer Vorteil der Profinet-Technik: Sie ermöglicht es, Echtzeitdaten, IT-Informationen und sicherheitsgerichtete Signale über ein einziges Kabel zu übertragen. Das schließt die Übertragung von Informationen für das Energie-Management über Profienergy ausdrücklich ein.

Erfordert das Profienergy-Profil Modifikationen am Profinet-Netz (z.B. spezielle Switches oder Proxies)?

Die Übertragung der Profienergy-Befehle und -Daten erfordert keine besonderen Vorkehrungen in der Profinet-Verkabelung oder bei den Switches, weil Profienergy ein Anwendungsprofil ist, dessen Funktionen in den obersten Ebenen des Profinet-Protokolls ausgeführt werden. Für eine korrekte Systemfunktion ist es jedoch wichtig, dass alle beteiligten Geräte, also die SPS als Profinet-IO-Controller und die Feldgeräte als Profinet-IO-Devices, das Profienergy-Profil unterstützen.

Wenn ein Feldgerät über Profienergy in den Standby-Zustand versetzt wird, dann soll dies nur die Leistungselektronik des Feldgeräts betreffen. Die Profinet-Kommunikationsschnittstelle muss weiterhin mit Spannung versorgt werden, sonst könnte man ja den Befehl für den Wiederanlauf nicht über das Netzwerk übertragen. Die Anybus-Kommunikationsmodule von HMS bieten Geräteherstellern eine einfache Möglichkeit, die Profienergy-Funktionen zu realisieren, weil das Unternehmen alle wesentlichen Protokollfunktionen fix und fertig in das Kommunikationsmodul integriert hat.