Bringt Intelligenz in jeden Schwenkantrieb

Dipl.-Ing. Manfred Heise, Dipl.-Ing. (FH) Nora Homburg

Informationsflut ist heute oft ein größeres Problem als Informationsmangel; so auch in der Automatisierung. Werden alle Sensoren und Aktoren des Netzes von zentraler Stelle verwaltet, fällt dort eine übergroße Menge an Informationen an. Für die Datenverarbeitung selbst wäre dies kein unlösbares Problem; die Praxis aber zeigt, dass Anlagenentwickler es nur dann schaffen, ihre Prozesse wirklich zu optimieren, wenn sie die Informationen vernünftig strukturieren. Den dazu besten Ansatz weist das mechatronische Prinzip: Die Intelligenz eines Systems wird in die einzelnen Komponenten ausgelagert, die dann weitgehend selbstständig arbeiten können. Dies schafft Übersichtlichkeit für Anlagenprogrammierung, Betrieb und Wartung und senkt mit kleinerem Informationsfluss auch die Störanfälligkeit. Mit bar-vacotrol bietet die Firma bar aus Dattenberg ein System für die Fernüberwachung von Automatikarmaturen an. Dieses bringt Intelligenz direkt zum Antrieb einer Armatur und ermöglicht den Datenzugriff aus der Ferne.

DasValve-Controlsystem ist ein modular aufgebautes, intelligentes System, das je nach Bedarf Automatikarmaturen überwacht, regelt und diagnostiziert. Es ergänzt Schwenkantriebe um ein Steuermodul, das in den vier Varianten positurn, diacturn, positrol und diactrol, angeboten wird. Die zwei Module positurn und positrol sind für alle Antriebe mit Namur-Schnittstelle ausgelegt; alle Module lassen sich ohne Adapter mit dem Antrieb actubar von bar kombinieren. Der Anwender wählt das Steuermodul entsprechend seiner Anforderung. Alle vier Varianten können Werte der Armatur melden und diese sowohl regeln als auch steuern. Zudem ist bei allen Modulen eine Buskommunikation vorgesehen. Wer darüber hinaus noch Wert auf Diagnose- und Statusmeldungen legt, ist mit den diac…-Varianten richtig beraten. Für Anwendungen in Ex-Bereichen eignen sich die …trol-Module. Dort sind die Magnetventile direkt in der Steuerungsbox integriert, während die …turn-Module mit externen Namur-Magnetventilen arbeiten. Erhältlich sind bereits die Module positurn und diacturn. Die für Ex-Bereiche zugelassenen Module positrol und diactrol sollen das Programm bis zum Jahresende 2006 vervollständigen.

In einem teach-in-Verfahren lernt das Steuermodul die Endstellungen des Stellantriebs. Anschließend muss die Drehrichtung an den Antrieb angepasst werden. Die Signalart (4-20 mA oder 0-10 V) kann ausgewählt werden. Mit dem Modul lässt sich der Antrieb als Stellungsregler oder als selbstinitialisierender Endlagenrückmelder einsetzen. Vier LEDs im Deckel der Steuereinheit zeigen vor Ort die Position, den Betriebszustand, die Endlage und eine gegebenenfalls vorliegende Störung der Automatikarmatur an. Die Einheit kann bei Bedarf an bestimmte Anwenderwünsche angepasst werden. Will man zusätzliche Informationen auslesen, sind zur Busanknüpfung Profibus, Profibus PA und ASI-Bus vorgesehen. Als positiver Nebeneffekt können die Geräte auch als Datenlogger fungieren, denn das Steuermodul speichert alle Informationen aus der Automatik-Armatur. Über den Bus lassen sich diese Informationen auslesen und je nach Bedarf auswerten.

Damit eine Anlage zuverlässig läuft, ist Wartung unerlässlich. Aber weder die präventive Wartung noch das Austauschen von Teilen nach dem Ausfall ist die sinnvolle Methode. Im einen Fall werden Teile ausgetauscht, die eventuell noch für längere Zeit voll funktionsfähig gewesen wären. Im anderen Fall kommt es unter Umständen zu einem unkalkulierbaren, kostenintensiven Anlagenstillstand. Ideal ist eine Lösung, bei der eine Armatur permanent beobachtet wird und deren Zustand damit jederzeit bekannt ist. Ist absehbar, dass eine Armatur ausgetauscht werden muss, erledigt man dies, wenn die Anlage ohnehin still steht. Zustandsorientierte Wartung wird hier wohl das Schlagwort der Zukunft sein.

In Ansätzen ist zustandsorientierte Wartung bereits realisiert: Manche Anwender versuchen aus dem Zeitverhalten des Stellvorgangs der Armatur auf deren Zustand zu schließen; letztendlich ist dies aber Spekulation. vacotrol dagegen misst den Bewegungsverlauf und den Differenzdruck im Schwenkantrieb. Da der Momentanwert der Druckdifferenz an den Kolben proportional zum Drehmomentbedarf der Armatur ist, kann man mit dem patentierten Verfahren das Betätigungsmoment und die Drehmomentreserven zwischen Antrieb und Armatur in jeder Betriebssituation und über den gesamten Schwenkbereich messen. Ein verändertes Drehmoment lässt Rückschlüsse auf Reibung oder Verschleiß zu und ist damit ein eindeutiges Indiz für den Zustand der Armatur. Eine zu geringe Drehmomentreserve kann dann entweder klassisch vor Ort angezeigt oder als Bussignal ans Prozessleitsystem übermittelt werden. Somit eignet sich das Verfahren auch für die Lösung eines alten Problems beim Überprüfen von Sicherheitsarmaturen. Da ein Teilhub bereits genügt, um auf das Verhalten der Armatur zu schließen, lassen sich mit ihm Sicherheitsarmaturen prüfen, ohne die Anlage außer Betrieb zu setzen. Ein kostspieliges Abschalten von Anlagen, um die Betriebssicherheit zu prüfen, ist also nicht mehr notwendig.

Neben all diesen Vorteilen wird der Positioner einem Trend gerecht, der sich bei Automatikarmaturen verstärkt zeigt: immer mehr Quarterturn-Valves werden für Regelungsaufgaben eingesetzt. Während der Markt für Hubstellarmaturen eine große Auswahl an Stellungsreglern anbietet, ist das Angebot speziell an Positionern für Schwenkantriebe eher gering. Als konstenintensive Lösung müssen die Anlagenbauer oft zu Positionern greifen, die eigentlich für Hubstellarmaturen entwickelt wurden. Dann bezahlen sie aber zusätzliche Funktionen, die für Quarterturn-Valves überhaupt nicht benötigt werden. bar-positurn wurde speziell für schwenkende Armaturen entwickelt. Typische Einsatzgebiete dieser Technik sind beispielsweise Klappen für Zu- und Ablauf in Filtern von Wasseraufbereitungsanlagen, Dosieraufgaben, Luftklappen in Gebläsen oder Regelungsaufgaben in der Verfahrenstechnik mit Quarterturn-Valves, die spezielle Sicherheitsanforderungen erfüllen müssen, wie beispielsweise schnelle Reaktion auf einen Stromausfall. bar-positurn wird mit 24 V (DC) versorgt und lässt sich auf Antriebe mit Namur-Schnittstelle mit Brücke oder auf Antriebe des Typs actubar direkt aufbauen.

cav 476

Valve-Controlsystem bar-vacotrol

bar-positurn, ein Modul des Valve-Controlsystems bar-vacotrol