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Diagnosekonzepte für Prozessventile

Festo-Gemü-Kooperation mit abgestimmten Lösungen
Diagnosekonzepte für Prozessventile

Produktivität, Anlagenverfügbarkeit, Prozesssicherheit – Stichworte, die ganz oben auf dem Wunschzettel von Anwendern der Automatisierungstechnik stehen. Automatisierungsprodukte mit Diagnosefunktionen liegen im Kampf gegen hohe Kosten für Wartung und Instandhaltung sowie ungewollte Produktionsstillstände daher voll im Trend. Die einfache Beschaffung von Diagnosedaten wird mit diagnosefähigen Ventilinseln von Festo im Zusammenspiel mit Prozessventilen von Gemü fast zum Kinderspiel.

Ein durchgängiges Diagnosekonzept ist mehr als nur das Blinken roter, gelber oder grüner LEDs. Das Konzept reduziert nachhaltig die Cost of Goods, hält die Produktqualität konstant hoch und erhöht die Anlagenverfügbarkeit, denn Wartungsarbeiten können schnell, effektiv und zielgerichtet durchgeführt werden. Ganz wichtig ist die Durchführung von Instandhaltungsarbeiten zum geplanten Zeitpunkt mit präventiver Wirkung. Für die Pharmabranche gilt außerdem: Ohne funktionierendes Diagnosekonzept lassen sich die Forderungen der FDA nach PAT schwer umsetzen.

Die Tendenz zur Verlagerung von Intelligenz in die Feldebene erfordert erfahrene Lieferanten mit Automatisierungs-Know-how. Liefern im Idealfall diese auch ganze Automatisierungslösungen aus einer Hand, dann wird sogar zur erwünschten Lieferantenreduzierung beigetragen und der langfristige Erfolg gesichert – durch die Kooperation zwischen Festo und Gemü ergeben sich dafür interessante Lösungen.
Einbaufertige Systeme
Bereits vorhandene Engineering-Tools von Festo, die Auslegung und Konfiguration der Automatisierungskomponenten stark vereinfachen und dadurch Engineering-Kosten und Projektlaufzeiten reduzieren helfen, werden zukünftig um Module zur Auslegung und Konfiguration von beispielsweise Prozessventilen erweitert. So kann auch der Notwendigkeit zu TCO-Konzepten (Total Cost of Ownership) Rechnung getragen werden: Mit der Kooperation wird es leichter, für die Anwender Zeit und Kosten sparende, abgestimmte vormontierte Lösungen oder einbaufertige Subsysteme und zusätzliche Services entlang der Wertschöpfungskette zu verwirklichen.
Erfasste Daten nutzen
Oft genug haben sich bisherige Diagnosekonzepte darauf kapriziert, lediglich Daten aus Maschinen zu sammeln und an zentrale Leitstellen zu übermitteln. Dort landeten sie häufig ungenutzt auf „Datenfriedhöfen“. Interpretation und Auswertung solcher Daten ist jedoch der Kernpunkt einer vorausschauenden Wartung. Bisher war meist nur der Blick auf die Onlinefunktionen der Steuerungen möglich, der Blick in die Maschinen bis zum richtigen Fehler ist oft verwehrt.
Zur automatisierten Prozesssteuerung gehört ein verteiltes System aus elektrischen sowie pneumatischen Steuerketten. Die pneumatische Steuerkette umfasst die Druckluftversorgung, Druckluftaufbereitung, pneumatische Schaltventile, Verschlauchung sowie pneumatische Prozessantriebe. Eine Fehlfunktion in der pneumatischen Steuerkette bedeutet in der Prozessautomatisierung häufig kein oder falscher Produktfluss, falsche Prozesszeiten, schlechte Produktionsperformance, vermeidbare Unfälle und schlechte Produktqualität.
Verschiedene Diagnoselevels
Mit einem durchgängigen und funktionierenden Diagnosekonzept können Anwender ungeplante Stillstandszeiten der Produktionsprozesse reduzieren. Dabei lassen sich die möglichen Diagnosekonzepte in verschiedene Levels unterteilen:
  • Diagnoselevel 1: Einfache Monitorfunktionen (Erkennen von Störungen)
  • Diagnoselevel 2: Systemdiagnose (Fehlerlokalisierung in der Anlage)
  • Diagnoselevel 3: Subsystemdiagnose (Fehleridentifizierung)
Durch die clevere Einbindung von wenigen Sensoren für Druck und Durchfluss in die pneumatische Steuerkette lassen sich über den einfachen Vergleich von Soll- und Istwerten Rückschlüsse auf den Zustand der Anlage treffen (Diagnoselevel 1).
Beim Diagnoselevel 2 geht es um die Auswertung der Prozessparameter aus Level 1 und deren automatisierte Interpretation. Dezentral einsetzbare Controller sowie modellbasierte Softwarelösungen werten die Daten aus und interpretieren sie. Trends in der Veränderung der Prozessparameter lassen sich durch einen Soll-/Ist-Vergleich einfach erkennen. Mit diesem Wissen lassen sich bereits vor dem Ausfall Wartungsmaßnahmen durchführen. Stufe 3 ist vor allem für besonders kritische Prozessfunktionen sinnvoll. Zusätzliche Sensorik überwacht kritische Prozessantriebe und erkennt beispielsweise verstellte Drosseln, Dichtungsverschleiß oder gequetschte Zuleitungen. Diese ausgewerteten Diagnoseinformationen lassen sich auf den übergeordneten Leitsystemen visualisieren. Somit können notwendige Maßnahmen zielgerichtet eingeleitet werden.
Umfassende Ventildiagnose
Das Ventilinselkonzept CPX/MPA, eine modulare Kombination aus dem Remote-IO-Terminal CPX und der Magnetventilinsel MPA, eröffnet neue Horizonte für modulare Diagnoseleistungen. CPX/MPA lässt sich maßgenau konfigurieren. Innerhalb der Module sind nur Diagnose-Features aktiviert, die in der Anlage auch wirklich gebraucht werden. Auswertbare Daten zeigen sofort Fehlerquellen und Maßnahmen an. Dazu gehören die modul- oder kanalorientierte Diagnose der E/As, die Ventildiagnose pro Kanal, Klartextanzeige vor Ort, eine zusätzliche Ethernetschnittstelle sowie die Themen Fernwartung, E-Mail oder SMS-Alarm.
Zur vorausschauenden Wartung dienen die bereits integrierten Features wie Schaltspielzähler, Diagnose-Trace mit Fehlerspeicher, permanente Überwachung der Spulenströme für Magnetventile sowie der Spulenspannung für Magnetventile.
Erweitert um den Front-End-Controller FEC bringt das Ventilinselkonzept CPX sogar die Fabrik aufs Handy, wie folgendes Beispiel zeigt. Eine kurze SMS aus der Teilemontage zeigt es an: Kurzschluss in Modul 5, Kanal 2, die Anlage steht. Nur wenige Mausklicks später ist der Fehler schon lokalisiert und mit dem passenden Ersatzteil im Gepäck genauso schnell behoben. Klingt nach Zukunftsmusik – ist es aber nicht: Pneumatische Ventilinseln sind schon heute umfassend und kanalgenau diagnosefähig.
Mit dem Steuerungsmodul CPX-FEC von Festo beispielsweise sind Diagnosedaten sofort verfügbar: Die elektrische Peripherie für pneumatische Ventilinseln bringt die Produktionsanlage aufs Handy und macht Maschinen von überall her erreichbar. Über das Zählen von Zyklen lässt sich bestimmen, ob ein Wartungseinsatz notwendig ist. Im Störfall kann das Modul den Fehlerort weitermelden. Sind die Werte bekannt, lassen sich Stillstände durch rechtzeitige Wartung vermeiden, Produktionsabläufe optimal steuern und Störungsursachen schneller beseitigen. Ventilinseln sind mit ihrer Verbindung von Controls und Pneumatik ideale Orte für die maschinennahe Diagnose. Im CPX-Konzept sind grundlegende Diagnosefunktionen schon integriert.
Direkter Draht
Anlagen vom Büro aus überwachen, via Internet konfigurieren und diagnostizieren – CPX-FEC zieht den direkten Draht zwischen Automatisierungs- und Informationstechnologie. Die integrierte Ethernetschnittstelle macht nicht nur das Vernetzen von Automatisierungskomponenten untereinander möglich, sondern eröffnet Anlagenbetreibern auch den Zugang zu allen gängigen IT-Diensten: Per Fernwartung können sie damit ihre Maschinen von jedem beliebigen Ort im Auge behalten und Konfigurationen durch Online-Zugriff verändern.
Neue Applikationen lassen sich bequem übers Internet downloaden. Diagnose-Informationen und Geräte-Status visualisiert der eingebaute Web-Server. Für Transparenz in Sachen Prozessdaten sorgt die Auswertung über TCP/IP und dank E-Mail- oder SMS-Alarmen bleibt man bei der Überschreitung von Grenzwerten und anderen Störungen immer up to date.
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Mehr zum CPX-Web-Monitor
Prozessventile von Gemü
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