Vorteile und Nutzen digitaler Kommunikation Prozesse optimieren und Kosten sparen

Als Hersteller von Sensoren, Feldrechnern, Anzeigern und Integrationsmodulen hat Endress+Hauser ein natürliches Interesse daran, was mit den aus den Messgeräten gewonnenen Signalen passiert. Die Auswahl von Gerät und deren Integration in den Prozess ist ebenso elementar wie die Integration in das Kontrollsystem. Und: Nur zusammen mit regelmäßiger Wartung und Kalibrierung können die Anwender sicherstellen, dass am Ausgang des Gerätes langfristig der korrekte Wert ankommt. Was man mit diesem Wert alles machen kann, zeigt ein kurzer Exkurs in die Kommunikationstechnologie. Kommunikation gestern und heute Das Standard Protokoll oder die Sprache der Getränkeindustrie ist immer noch 4-20mA. Das heißt, jedem Wert zwischen 4 und 20mA wird ein Messwert zugeordnet. Bestimmte Werte, meist am oberen oder unteren Rand des Bandes, lassen sich mit Alarmfunktionen hinterlegen. Die Steuerung kann dabei nicht mit dem Sensor sprechen, die Kommunikation läuft nur in eine Richtung. Anders ist dies bei digitalen Kommunikationssystemen wie dem Hart Protokoll. Hier wird auf das 4-20mA Signal zusätzlich ein digitales Signal aufgesetzt, über das der Sensor weiterführende Informationen mitteilen kann – das können Alarmsignale sein, oder auch Zustandsmeldungen. Das Hart Protokoll kommt von den digitalen Protokollen im Getränkebereich am häufigsten zum Einsatz. Auch kabellose Kommunikation kann auf diese Technologie aufgesetzt werden. Weitere Systeme arbeiten auf der Basis verschiedener Daten Bus Systeme. International führend sind bei der Integration von Prozesssensoren insbesondere Profibus und Foundation fieldbus. Vorteil bei diesen Systemen ist, dass Stromversorgung und Signalübertragung über ein Kabel geführt werden, was insbesondere bei beengten Platzverhältnissen ein sehr großer Vorteil ist. Neu ist die Integration über Ethernet/IP. Damit lassen sich Sensoren direkt in Systeme auf der Büro-/Planungsebene einbinden. Ihnen wird eine IP Adresse zugewiesen, über die sich das Gerät jederzeit aus dem System, aber auch über andere verbundene Rechner ansprechen lässt. Diesen Zugriff von außen können die Anwender dann zum Beispiel für Inbetriebnahme, Wartung oder auch Notfallbetreuung nutzen. Technologie mit Mehrwert In den genannten digitalen Systemen können Steuerung und Sensor miteinander bi-direktional kommunizieren. Dazu haben die Anbieter der Technologien Absprachen getroffen, nicht nur welche Sprache, sondern auch welcher Dialekt – im übertragenen Sinne – und nach welchen Spielregeln gesprochen werden soll. So lassen sich Sensoren, aber auch Aktoren, wie Ventile oder Pumpen einfach und standardisiert integrieren. Das Erstellen der Netzwerktopographie vereinfacht sich, und auch das Inbetriebnehmen der Anlage kann in digitalen Systemen stark beschleunigt werden, weil alle Teilnehmer sich aus der Zentrale heraus so bedienen lassen, dass die Grundfunktionen sicher gestellt sind. Für die detaillierte Einstellung muss man dann wieder nach gerätetypischen Parametern arbeiten. Die aktive Abfrage, welche Teilnehmer am Netz angeschlossen sind, vereinfacht nicht nur die Ethernet/IP Netzwerkbearbeitung sehr stark. Mit Partnern wie Proleit und Rockwell Automation hat Endress+Hauser die zu integrierenden Geräte mit den weiteren Komponenten und Controllern abgeglichen und im Labor getestet. Sie sprechen alle die gleiche Sprache, so dass unliebsame Überraschungen auf der Baustelle nicht mehr vorkommen. Wertvolle Zusatzinformationen Bus Systeme können eine große Datenvielfalt parallel transportieren. Daraus resultieren Möglichkeiten, die viele Anwender bislang oftmals zu wenig nutzen. Neben dem eigentlichen Messwert übertragen sie auch weitere Parameter, die zustandsbezogen den Sensor beschreiben, wie z.B. die Feldstärke der Spulen in einem Magnetisch Induktiven Durchflusssensor, aber auch den Summenwert einer Messung mit einem Coriolis Durchflusssensor, den Dichtewert, die Temperatur, den errechneten Brix Wert und Informationen zum Status des Sensors. Insbesondere für Sensoren, die in Qualitätssicherungssysteme integriert sind, ist es wichtig, die Funktion regelmäßig nachzuweisen und die Daten für qualitätsbezogene Audits wie für den International Food Standard IFS5 oder die ISO 22.000 bereit zu halten. Von der Bedienwarte aus, aber auf Wunsch auch über einen externen Zugriff, können Anwender Sensoren mit Diagnose Software wie dem Fieldcheck von Endress+Hauser elektronisch überprüfen und verifizieren. Die Dokumentation findet direkt im System statt und kann helfen, die Kalibrierzyklen einer Anlage signifikant zu vergrößern, ohne dass eine Qualitäts- oder Sicherheitslücke entsteht. Die Messgeräte lassen sich direkt in das QS System einbinden und helfen Fehlchargen und Produktverluste zu minimieren. Pfiffige Helfer Die Integration der Daten erfolgt über das Endress+Hauser W@M System. In diesem Internet basierten Tool sind alle Gerätedaten, natürlich passwortgeschützt, hinterlegt. Eine wertvolle Ergänzung ist das CompuCalTM Modul, das die Kalibrierung der relevanten Sensoren einer Anlage unterstützt. Alle wichtigen Informationen stehen dann jederzeit zur Verfügung. Hier finden sich die ersten Kalibrierdaten eines Sensors ebenso wie die ersten Einstelldaten und jedes Set Up, das von einem Endress+Hauser Service Techniker aufgespielt wurde. Die Kalibrierdaten aller Intervalle lassen sich über den gesamten Lebenszyklus verfolgen und geben somit einen Hinweis auf die zu erwartende Entwicklung des Sensors, bzw. auf seine Restlebensdauer. Eventuell notwendige Ersatzteile werden auf den konkreten Sensor bezogen als Liste mit Zeichnungen zur Verfügung gestellt. Auch die aktuellen Bestelldaten für einen Ersatzsensor generiert das System. Das Wartungspersonal hat jederzeit Zugriff auf alle notwenigen Informationen. Da die Faceplates Fehlermeldungen im Klartext anzeigen, weiß auch der Anlagenbediener direkt, was gerade passiert. Passwortgeschützt lassen sich Änderungen an Einstellungen der Sensoren einfach von der zentralen Bedieneinheit aus durchführen. Endress+Hauser bedient alle angesprochenen Techniken, deren definierte Schnittstellenbeschreibung weltweit eine einheitliche Nutzung möglich macht. Dabei ist es nicht immer einfach, sich zu entscheiden, welche Technologie für den einzelnen Betrieb das größte Potenzial hat. Die genannten Softwarelösungen lassen sich durch die Standardisierung einfach in übergeordnete Betriebs- und Wartungssysteme einbinden und ergänzen sich in besonderer Tiefe. Alle beschriebenen Möglichkeiten, ein digitales Netz zu nutzen, stehen jedem Anlagenbetreiber offen. Sie können aber auch zur Unterstützung externer Dienstleistung eingesetzt werden. Endress+Hauser hilft seinen Kunden bei der Auswahl der optimalen Messtechnik und Integrationstechnologie und liefert damit die gesunde Basis für eine erfolgreiche Automatisierung. Fazit Die Getränkeindustrie ist im Betreiben ihrer Anlagen noch nicht komplett im digitalen Zeitalter angekommen. Die Anlagen, die bereits mit digitalen Systemen ausgestattet sind, nutzen deren Möglichkeiten noch eher rudimentär. Wem es allein auf den Messwert ankommt, vergibt sich die Chance qualitätsrelevante Schwankungen und Entwicklungen durch Veränderungen in der Sensorperformance frühzeitig zu erkennen, die auf notwendige Kalibrierung oder eine kommenden Ausfall hinweisen können. Die Bereitstellung der notwendigen Unterlagen für Wartung, Kalibrierung und Audit erfolgt immer noch in arbeitsintensiver Handarbeit. Externe Diagnose wird nahezu nicht genutzt. Vielfach werden die technischen Möglichkeiten der technischen Installation nicht ausreichend in eine erzielbare Ertragsverbesserung umgesetzt. Endress+Hauser berät und unterstützt seine Kunden den vielfältigen Nutzen und echten Mehrwert moderner Kommunikationstechnologien in ihren Anlagen zu realisieren.