HART-Geräteintegration für ein FPSO-Asset-Management-System
Softwarebasierte HART-Integration für Emerson AMS Device Manager in einem groß angelegten Offshore-Automatisierungsprojekt
Die Mero-3 FPSO ist ein schwimmendes Produktions-, Lager- und Verlade-Schiff vor der brasilianischen Küste. Für das Projekt mussten 45.000 E/A-Punkte automatisiert werden, darunter 12.000 HART-fähige Messgeräte, verteilt auf mehr als 120 Schaltschränke. Für Sensia, das verantwortliche Joint Venture von Rockwell Automation und Schlumberger, lag die größte Herausforderung darin, diese umfangreiche Integration umzusetzen, ohne die Hardware-Komplexität weiter zu erhöhen.
Um dies zu ermöglichen, benötigte Sensia eine zentrale Diagnose-, Monitoring- und Konfigurationslösung für alle HART-Feldgeräte über den Emerson AMS Device Manager. Das Team entwickelte eine Ethernet-basierte HART-Integrationsarchitektur mit Softings smartLink SW-HT. Dieser softwarebasierte Ansatz machte herkömmliche hardwarebasierte HART-Multiplexer überflüssig und ermöglichte einen skalierbaren Zugriff auf HART-Gerätedaten, ohne die bestehende Steuerungsinfrastruktur von Rockwell Automation zu verändern.
Auf einen Blick
- Industrie: Öl & Gas / Offshore
- Anwendung: FPSO-Automatisierung und Asset Management
- Projekt: Mero-3, Brasilien
- Softing-Produkt: smartLink SW-HT
- Asset-Management-System: Emerson AMS Device Manager
- Steuerungsumgebung: Rockwell Automation PlantPAx / ControlLogix
- Kommunikation: HART-IP, EtherNet/IP, ControlNet-Pass-through
- Projektumfang: ca. 45.000 I/O-Punkte, darunter ca. 12.000 HART-fähige I/O-Punkte; erste Projektphase: Anbindung von 400 HART-fähigen Feldgeräten
Die Herausforderung: HART-Geräte anbinden ohne zusätzliche Hardwarekomplexität
Das FPSO-Automatisierungssystem umfasste zahlreiche HART-fähige Feldinstrumente in den Topside- und Hull-Systemen. Diese Instrumente mussten über den Emerson AMS Device Manager zugänglich sein. So konnten Diagnose, Monitoring, Konfiguration und Fehlerbehebung zentral durchgeführt werden.
Zusätzlich mussten die Projektpartner typische Offshore-Anforderungen berücksichtigen: begrenzter Platz in den Schaltschränken, komplexes Engineering, enge Zeitpläne für die Inbetriebnahme und die Vorgabe, die bestehende Rockwell-Automation-Infrastruktur weiter zu nutzen.
Der Einsatz klassischer hardwarebasierter HART-Multiplexer hätte zusätzlichen Schaltschrankplatz, mehr Verdrahtung und höheren Installationsaufwand erfordert. Sensia benötigte daher eine skalierbare und zuverlässige Lösung, die den Zugriff auf HART-Geräteparameter und Diagnosedaten ermöglicht, bei möglichst geringem Hardware- und Engineering-Aufwand.
Reduzierter Hardwarebedarf
Die softwarebasierte Architektur machte herkömmliche hardwarebasierte HART-Multiplexer überflüssig und reduzierte den Platzbedarf in den Schaltschränken.
Geringerer Engineering- und Installationsaufwand
Weniger Verdrahtung und weniger Hardwarekomponenten vereinfachten die Integration und beschleunigten Projektumsetzung und Inbetriebnahme.
Zentrale Gerätediagnose
HART-Geräteparameter, Diagnosen und Konfigurationsdaten wurden über den Emerson AMS Device Manager zentral zur Verfügung gestellt.
Verbesserte Wartungsprozesse
Die Sichbarkeit von Instrumentenzustand und Ventildiagnosen in Echtzeit trug zu schnellerer Fehlerbehebung und effizienterer Wartung bei.
Skalierbare Architektur
Die virtualisierte smartLink SW-HT-Umgebung ermöglichte einen zuverlässigen Zugriff auf HART-fähige Instrumente in Topside- und Hull-Systemen.
Zukunftssichere Flexibilität
Der softwarebasierte Ansatz erleichtert das Hinzufügen, Entfernen oder Ändern von Instrumenten ohne umfangreiche Neuverdrahtung.
Warum smartLink SW-HT?
Softings smartLink SW-HT ermöglicht Asset-Management-Systemen wie dem Emerson AMS Device Manager den Ethernet-basierten Zugriff auf HART-Feldgerätedaten. Die Lösung fungiert als HART-IP-Server-Middleware. Dadurch lassen sich HART-Geräte ohne klassische HART-Multiplexing-Hardware an Rockwell-Automation-Systeme anbinden. In der Praxis übertrug smartLink SW-HT die HART-Daten über das EtherNet/IP-Backbone der Anlage an den Emerson AMS Device Manager. So konnten die HART-Geräte einfach in die bestehende Automatisierungsumgebung integriert werden.
Für große Prozessautomatisierungsprojekte bietet dieser Ansatz eine skalierbare und effiziente Möglichkeit, HART-Diagnosedaten für Inbetriebnahme, Wartung und Predictive Maintenance bereitzustellen.
Erfahren Sie, wie smartLink SW-HT softwarebasierte HART-Integration für Asset-Management-Systeme ermöglicht.
Softwarebasiertes HART-Multiplexing mit smartLink SW-HT
Sensia implementierte gemeinsam mit Softing Industrial, Rockwell Automation und Emerson eine softwarebasierte HART-Integrationsarchitektur mit Softings smartLink SW-HT.
smartLink SW-HT wurde als HART-IP-Server-Middleware zwischen Emerson AMS Device Manager und dem Rockwell-Automation-Steuerungssystem eingesetzt. Die Lösung ermöglichte transparenten Zugriff auf HART-Feldgeräte, die an ControlLogix-Controller angebunden waren – hauptsächlich über EtherNet/IP. In ausgewählten sicherheitskritischen Anwendungen wurde ControlNet-Pass-through verwendet, um auf HART-Module zuzugreifen.
In der ersten Projektphase wurden 400 HART-Feldgeräte mit smartLink SW-HT angebunden. Sieben virtuelle smartLink SW-HT-Instanzen wurden auf Microsoft Hyper-V bereitgestellt. Dieses softwarebasierte Setup machte physische HART-Multiplexer überflüssig und reduzierte sowohl den Verdrahtungsaufwand als auch den Hardwarebedarf.
Implementierungsübersicht
Die implementierte Architektur umfasste:
- Sieben virtuelle smartLink SW-HT-Instanzen auf Microsoft Hyper-V
- Emerson AMS Device Manager als zentrale Plattform für Diagnose, Monitoring, Konfiguration und Fehlerbehebung
- Integration in die Rockwell Automation PlantPAx DCS-Umgebung
- HART-IP-Kommunikation zwischen AMS Device Manager und smartLink SW-HT
- EtherNet/IP-Kommunikation mit Feldgeräten über ControlLogix-Controller
- ControlNet-Pass-through in ausgewählten sicherheitskritischen Anwendungen
Diese Architektur ermöglichte einen zuverlässigen Zugriff auf HART-Gerätedaten bei gleichzeitigem Erhalt der bestehenden Automatisierungsinfrastruktur.
Das Ergebnis: Skalierbare Gerätediagnose bei reduziertem Infrastrukturaufwand
Durch den Einsatz von softwarebasiertem HART-Multiplexing anstelle klassischer hardwarebasierter HART-Multiplexer konnten bereits in der ersten Projektphase deutliche Vorteile erzielt werden – sowohl bei der Infrastruktur als auch im Betrieb.
Die smartLink SW-HT-Lösung reduzierte den Platzbedarf in den Schaltschränken um etwa 20 bis 30 % im Vergleich zu hardwarebasierten Multiplexer-Lösungen. Gleichzeitig sanken Verdrahtungskomplexität, Engineering-Aufwand und Installationsaufwand. Das war besonders wichtig in der Offshore-Umgebung, wo Schaltschrankplatz begrenzt ist und die Zeitfenster für die Inbetriebnahme eng sind.
Der zentrale Zugriff auf HART-Diagnosedaten verschaffte Betreibern und Wartungsteams einen klaren Überblick über Instrumentenzustand und Ventilleistung. Dies verbesserte die Fehlerbehebung und unterstützte eine effizientere vorausschauende Wartung.
Die folgenden Fragen behandeln die wichtigsten technischen und projektbezogenen Aspekte dieses Anwendungsfalls zur HART-Integration.
Warum entschied sich Sensia für eine softwarebasierte HART-Integration anstelle klassischer hardwarebasierter Multiplexer?
Das Mero-3-FPSO-Projekt war durch typische Offshore-Anforderungen geprägt: begrenzter Platz, hoher Verdrahtungsaufwand und enge Zeitfenster für die Inbetriebnahme. Der Einsatz hardwarebasierter HART-Multiplexer hätte zusätzlichen Schaltschrankplatz, mehr Verdrahtung und höheren Engineering-Aufwand erfordert. Mit Softings smartLink SW-HT ermöglichte Sensia den zentralen Zugriff auf HART-Gerätedaten ohne zusätzliche Hardware. Dadurch wurden der Hardwarebedarf und der Installationsaufwand reduziert, während die bestehende Rockwell-Automation-Infrastruktur erhalten blieb.
Wie verbindet smartLink SW-HT HART-Geräte mit dem Emerson AMS Device Manager in einer Rockwell PlantPAx-/ControlLogix-Umgebung?
smartLink SW-HT fungiert als HART-IP-Server-Middleware zwischen dem AMS Device Manager und dem ControlLogix-basierten Steuerungssystem. Die HART-Daten werden über das EtherNet/IP-Netzwerk der Anlage – also HART over EtherNet/IP – über smartLink SW-HT an den AMS Device Manager übertragen. In ausgewählten sicherheitskritischen Anwendungen wurde ControlNet-Pass-through eingesetzt, um auf HART-Module zuzugreifen. Dieser Ansatz ermöglichte eine transparente HART-Anbindung, ohne die bestehende Steuerungsarchitektur zu verändern.
Wie sah die groß angelegte Implementierung auf der FPSO aus?
Das Projekt umfasste rund 45.000 E/A-Punkte, darunter etwa 12.000 HART-fähige Punkte, verteilt auf mehr als 120 Schaltschränke. In der ersten Projektphase wurden 400 HART-Feldgeräte mit smartLink SW-HT angebunden. Sieben virtuelle smartLink SW-HT-Instanzen wurden auf Microsoft Hyper-V bereitgestellt. Dadurch entstand ein zentraler und zuverlässiger Zugriff auf HART-Instrumente in den Topside- und Hull-Systemen über den Emerson AMS Device Manager.
Welche Kommunikationsprotokolle wurden eingesetzt, und was bedeutet „HART over EtherNet/IP“ in diesem Projekt?
Der AMS Device Manager kommunizierte mit smartLink SW-HT über HART-IP. Die Feldgeräteanbindung erfolgte über EtherNet/IP durch ControlLogix-Controller. In ausgewählten sicherheitskritischen Fällen wurde ControlNet-Pass-through eingesetzt. „HART over EtherNet/IP“ bedeutet in diesem Projekt, dass HART-Gerätedaten über das EtherNet/IP-Netzwerk der Anlage an den AMS Device Manager übertragen werden – über smartLink SW-HT und ohne dedizierte hardwarebasierte HART-Multiplexer.
Welche Ergebnisse erzielte der softwarebasierte Ansatz?
Die Lösung reduzierte den Platzbedarf in den Schaltschränken um etwa 20 bis 30 % im Vergleich zu einem hardwarebasierten Multiplexer-Setup. Gleichzeitig sanken Verdrahtungsaufwand, Engineering-Aufwand und Installationsaufwand – wichtige Faktoren in einer Offshore-Umgebung mit begrenztem Platzangebot und engen Zeitfenstern für die Inbetriebnahme. Der zentrale Zugriff auf HART-Diagnosedaten im AMS Device Manager verbesserte die Fehlerbehebung, unterstützte eine effektivere vorausschauende Wartung und gab dem Projektteam mehr Flexibilität, Instrumente künftig hinzuzufügen oder zu ändern, ohne umfangreiche Neuverdrahtung vornehmen zu müssen.
