Datenkommunikation in der Prozessindustrie Darstellung und anwendungsorientierte Analyse Dr.-lng. Udo Enste, Jahrgang 1968, studierte Elektrotechnik an der RWTH Aachen und promovierte dort am Lehrstuhl für Prozessleittechnik. Seit 2000 ist er Geschäftsführer der LeiKon GmbH. Die LeiKon GmbH bietet Planungs-/Beratungsdienstleistungen sowie softwaretechnische Auftragsent­wicklungen auf dem Gebiet der Prozessleittechnik an. Herr Dr.-lng. Udo Enste ist Mitglied im Nor­mungsausschuss „Systemaspekte in der Leittechnik" der DIN/DKE und aktiv tätig in der VDI-Gesellschaft „Mess- und Automatisierungstechnik".

Dipl.-Ing. Dipl.-Phys. Jochen Müller, Jahrgang 1967, studierte Elektrotechnik und Physik in Köln und war wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Prozessleittechnik der RWTH Aachen. Ab 2006 war er Senior Consultant bei der LeiKon GmbH, seit 2007 ist er Mitarbeiter der Endress + Hauser Process Solution AG, Reinach.

Oldenbourg Industrieverlag München

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis VII

1 Einleitung... 1

2 Funktionale Klassifikation industrieller Datenkommunikation 5

3 Feldbustechnologien 11

3.1 Anforderungskriterien 13

3.2 PROFIBUS 17 3.2.1 PROFIBUS DP 21 3.2.1.1 Technische Kurzbeschreibung 21 3.2.1.2 Analyse 23 3.2.2 PROFIBUS PA 30 3.2.2.1 Technische Kurzbeschreibung 30 3.2.2.2 Analyse 32 3.2.3 Fazit PROFIBUS 38

3.3 FOUNDATION Fieldbus 39 3.3.1 Technische Kurzbeschreibung 40 3.3.2 Analyse FOUNDATION Fieldbus 43 3.3.3 Fazit FOUNDATION Fieldbus 49

3.4 HART 50 3.4.1 Technische Kurzbeschreibung 51 3.4.2 Analyse HART 55 3.4.3 Fazit HART 59

3.5 Gesamtfazit Feldbustechnologien 60

4 Ethernet-basierte Feldkommunikation 65

4.1 Anforderungskriterien 68

4.2 Ethernet/IP 72 4.2.1 CIP 73

4.2.2 CIP via Ethernet = EthernetflP 76

4.3 PROFINET 78

4.4 MODBUS/TCP 84

VII

Inhalt

4.5 FOUNDATION Fieldbus High Speed Ethernet 87

4.6 Gesamtfazit Ethernet-basierte Feldkommunikation 91

5 Integrationstechnologien für Feldgeräte 95

5.1 Anforderungskriterien 97

5.2 GSD/GSDML und CF 99 5.2.1 Technische Kurzbeschreibung 99 5.2.2 Analyse GSD/GSDML und CF 103

5.3 Device Description (DD/EDD) 106 5.3.1 Technische Kurzbeschreibung 107 5.3.2 Analyse DD/EDD 108

5.4 FDT/DTM 112 5.4.1 Technische Kurzbeschreibung 113 5.4.2 Analyse FDT/DTM 114

5.5 Fazit Integrationstechnologien für Feldgeräte 118

6 Kommunikationstechnologien zwischen Prozess- und Unternehmensleitebene 121

6.1 Anforderungskriterien 121

6.2 XML 125 6.2.1 Technische Kurzbeschreibung XML 126 6.2.2 Analyse XML 128 6.2.3 Fazit XML 130

6.3 Web Services 132 6.3.1 Technische Kurzbeschreibung Web Services 133 6.3.2 Analyse Web Services 137 6.3.3 Fazit Web Services 141

6.4 OPC 142 6.4.1 Technische Kurzbeschreibung OPC (COM/DCOM) 143 6.4.2 OPC Automation Interfaces 154 6.4.3 Analyse OPC (COM/DCOM basierend) 155 6.4.4 Technische Kurzbeschreibung OPC XML 163 6.4.5 Analyse OPC XML 166 6.4.6 Technische Kurzbeschreibung OPC UA 169 6.4.7 Analyse OPC UA 172 6.4.8 Gesamtfazit OPC 173

6.5 ACPLT/KS 173 6.5.1 Technische Kurzbeschreibung ACPLT/KS 174 6.5.2 Analyse ACPLT/KS 177 6.5.3 Fazit ACPLT/KS 180 6.5.4 Technische Kurzbeschreibung ACPLT/KSX 181

VIII

Inhalt

6.5.5 Analyse ACPLT/KSX 182

6.6 SAPR/3-Schnittstellentechnologien 183 6.6.1 iDOCS 185 6.6.2 SAP Remote Function Calls 186 6.6.3 BAPIs 188 6.6.4 SAP R/3-Web Services 190 6.6.5 NetWeaver mit SAP XI 190 6.6.6 MDA (Manufacturing Data Access) 192 6.6.7 xMII 193 6.6.8 B2MML 193 6.6.9 PI-PCS und QM-IDI 195 6.6.10 Fazit SAP R/3-Schnittstellenvarianten 196

7 Wireless-Technologien 199

7.1 Identifikationstechnologie RFID 199 7.1.1 Anwendungsfelder in der Prozessindustrie 199 7.1.2 Auswahlkriterien für RFID-Systeme 202

7.2 Aktive Übertragungstechnologien 204 7.2.1 Auswahlkriterien 205 7.2.2 Auswahl verfügbarer Funktechnologien 208 7.2.3 Funknetztopologie 213 7.2.4 Anwendungsfelder in der Prozessindustrie 214

7.3 Fazit Wireless-Technologien 215

8 Schlussbetrachtungen 217

9 Literatur 221

10 Register 227