Horch was kommt von draußen rein

Am 12. Dezember 1901 revolutionierten drei einfache Töne die Welt. Ein gemorstes „S“ schaffte den Sprung über den Atlantik von der Südspitze Englands nach Neufundland. Von einer 35-kW-Sendestation gelang es Giuglielmo Marconi, ein Funksignal über 2500 km an eine Antenne auf dem Signal Hill bei Saint John zu senden – die transatlantische Funkübertragung war geboren. Begonnen hatte Marconi seine Experimente 1895 in der heimischen Villa Griffone südlich von Bologna. Als 21-Jähriger sendete er die ersten Funksignale vom Fenster seines Zimmers in den Garten. Heute beherbergt die altehrwürdige Villa in Pontecchio das Museum des Nobelpreisträgers von 1909. Einer der Sponsoren des Museums ist Emerson Process Management. Das Unternehmen ist jetzt in Marconi’s Fußstapfen getreten und hat die Funktechnik für den rauen Einsatz in der chemischen Industrie tauglich gemacht.

Die 2,4-GHz-Smart-Wireless-Lösung von Emerson eignet sich für den allgemeinen Einsatz in europäischen Produktionsanlagen. Durch die Möglichkeit, auf Informationen zuzugreifen, die bisher unerreichbar waren, erweitert das Smart-Wireless-Netzwerk die Optimierung von Anlagen-Assets. „Der Einsatz vorausschauender Intelligenz in der Anlage bietet den Betreibern die Möglichkeit, ihren Ausstoß zu verbessern, Kosten zu reduzieren und die Anlage einfacherer und sicherer zu fahren“, sagte Jim Nyquist, Europa-Präsident von Emerson Process Management anlässlich der Europavorstellung von In-Plant Smart Wireless. Haupteinsatzgebiet ist zunächst der Bereich Monitoring. „Unser Produkt hilft Herstellern, kostenintensive, unerwartete Prozessunterbrechungen oder Anlagen-Shutdowns zu vermeiden“, sagte Nyquist. „Mit In-Plant Smart Wireless kann die Reaktionszeit auf sicherheitsrelevante Vorfälle verbessert und der Schadstoffausstoß einer Anlage reduziert werden.“

In Erweiterung von Emersons digitaler PlantWeb-Anlagenarchitektur bildet Smart Wireless ein selbstorganisierendes Netzwerk, das von einem Gateway verwaltet wird. Das Netz überträgt die Daten mit sehr hoher Zuverlässigkeit auch von Feldgeräten, die bisher technisch oder ökonomisch außerhalb des Zugriffes von Überwachungs- oder Leitsystemen lagen. Selbstorganisierende Netze sind hochverfügbar. Sie nutzen neben der direkten Verbindung zum Gateway andere kabellose Feldgeräte in der Anlage als alternativen Kommunikationspfad, wenn der direkte Weg blockiert ist. „Dies funktioniert auch dann, wenn Verbindungen durch nachträgliche Einbauten unterbrochen werden“, sagte Mark Schumacher, VicePresident/General Manager Pressure and CPS Business Unit. „Das vom Netzwerk abgekoppelte Feldgerät sucht sich automatisch einen anderen Kommunikationsweg – was in den Metall-Canyons einer modernen Produktionsanlage nicht immer einfach ist.“ Um eine sichere Kommunikation zu ermöglichen, hat Emerson seine Netzwerke für mindestens fünf bis zu 100 000 Geräte ausgelegt. Je mehr Geräte im Netzwerk arbeiten, desto höher ist die Sicherheit, dass die Datenübertragung erfolgreich ist. Bei der Punkt-zu-Punkt-Übertragung eines Funksignals vom Messgerät zum Gateway in der rauen und dynamischen Umgebung einer Chemieanlage liegt die Zuverlässigkeit bei lediglich 40 %. Sind mehrere Messgeräte installiert, addieren sich die einzelnen Kommunikationswege auf und die Zuverlässigkeit wächst. Bei drei Geräten wird bereits eine sichere Zustellung des Messwertes von 85 % erreicht. „Feldversuche mit unseren Netzwerken in unterschiedlichen Branchen haben ergeben, dass wir eine hohe Redundanz erreichen und mehr als 99 % der Meldungen an ihr Ziel kommen“, sagte Schumacher.

Die Installation von Smart Wireless erfordert weder eine komplexe Überprüfung der Anlage noch spezielle Werkzeuge. Die Feldgeräte werden wie bisher installiert. Mit dem Einsetzen der Batterie sucht sich der Transmitter automatisch seinen Weg zum Gateway und stellt eine Verbindung her. Derzeit bietet Emerson den Rosemount-Messumformer 3051S für Füllstand, Druck und Durchfluss sowie den Temperatur-Messumformer 648 in einer Wireless-Version an. Bei der Entwicklung der Feldgeräte stand vor allem der Energieverbrauch der Geräte im Blickpunkt. Ziel war es, einen möglichst großen Abstand zwischen zwei Inspektionen zu erhalten. Die Feldgeräte nutzen daher die SmartPower-Technologie. Durch eine Elektronik mit niedrigem Energiebedarf, ein modernes Power-Management und kurze Geräte-Warmlaufphasen lässt sich der Energieverbrauch zu bisherigen Geräten deutlich senken. Darüber hinaus entwickelten die Ingenieure industrietaugliche Energiequellen, die thermische Energie, Sonnenenergie oder Vibrationen in Strom umwandeln. Abhängig von der Anwendung beträgt die Lebensdauer einer Batterie durch die SmartPower-Technologie zwischen 5 und 15 Jahren.

Für die Weiterleitung der Feldgerätedaten sorgt das 1420 Wireless Gateway. Das Gerät fungiert nicht nur als Manager für das Netzwerk, indem es dieses ständig überprüft, kontrolliert und optimiert, sondern auch für das Informationsmanagement. Das industrietaugliche Sicherheitskonzept des kabellosen Netzwerks wurde in Feldversuchen sowie von unabhängigen Sicherheitsfachleuten intensiv getestet und überprüft. Emerson setzt dabei vor allem auf Verschlüsselung (Encryption), Authentizierung, Verifizierung, Entstörung (Anti-Jamming) und einfache Anwendung (Key Management).

Das Gateway kann aufgrund seines robusten und sicheren Aufbaus nahezu überall in der Anlage positioniert werden. Über OPC, Ethernet oder Modbus lassen sich die empfangenen Daten an ein lokales Netzwerk oder ein Leitsystem wie DeltaV weiterleiten und dort verarbeiten. „Wir arbeiten mit Ausrüstern, Anwendern und Industrievereinigungen zusammen. Zu letzteren gehören die Arbeitsgruppe Wireless Hart der Hart Communication Foundation sowie die ISA SP100. Das Ziel dieser Zusammenarbeit ist die Entwicklung eines kabellosen Netzwerk-Standards, der die Anforderungen der Industrie erfüllt und so eine breite Akzeptanz der kabellosen Messtechnik ermöglicht“, formulierte Schumacher. „Dabei garantieren wir einen einfachen Upgrade zu einem Standard, wenn dieser verabschiedet ist.“ Smart Wireless ist so konzipiert, dass es den Standard ISA SP100 für Automatisierung und Überwachung der Klassen 1 bis 5 auf einem Netz unterstützt. Für die Klassen 3 bis 5 wurde das System von Anwendern bereits getestet.

Um den Anlagenbetreibern den Einstieg in die neue Technologie so einfach wie möglich zu gestalten, führt Emerson das SmartPack-Starter-Kit ein. Das Paket enthält in seiner kleinsten Version fünf kabellose Rosemount-Messgeräte für Durchfluss, Druck, Füllstand oder Temperatur, ein kabelloses Gateway sowie die AMS-Software Intelligent Device Manager für den Zugriff auf vorausschauende Diagnoseinformationen. Darüber hinaus bietet das Kit mit SmartStart-Services einen umfassenden Inbetriebnahmeservice.

Emersons PlantWeb-Universität enthält jetzt 19 Kurse zu je 15 Minuten, die eine praktische Einführung in diese Technologie sowie Anwendungen von In-Plant Wireless für Bediener, Ingenieure und das Management zeigen (www.PlantWebUniversity.com).

Demnächst wird Emerson darüber hinaus einen In-Plant-Smart-Wireless-Wettbewerb beginnen. Er soll Anlageningenieure dazu animieren, ihre Vorstellungskraft und ihre Ingenieursfähigkeiten zu beweisen und damit auf den Spuren des Nobelpreisträgers Giuglielmo Marconi zu wandeln (br).

cav 424

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