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Durchblick im Chemiepark

Sicherheitsfunktionen und Asset Tracking via RFID
Durchblick im Chemiepark

In Prozessanlagen mit explosionsgefährdeten Bereichen lässt sich eine funkgestützte Lokalisierung von Betriebsmitteln und Personen am besten mit einem System auf RFID-Basis implementieren: Mit dieser Technologie können Überwachungs- und Managementfunktionen nicht nur sehr robust, sondern auch gut skalierbar gestaltet werden. R. Stahl bietet eine Ex-geschützte Lösung an, die alle typischen Umgebungs- und Rahmenbedingungen in Chemieparks berücksichtigt.

Der Autor: Karl-Heinz Christoffel Vertrieb Automatisierung, R. Stahl

Lässt sich der Standort von Werkzeugen, tragbaren Messgeräten, mobilen Maschinen, Fahrzeugen, Transportbehältern und anderen Gerätschaften jederzeit bestimmen, geht weniger Arbeitszeit durch Suchvorgänge verloren. Ein Asset Tracking sorgt außerdem dafür, dass grundsätzlich einfacher und zuverlässiger vorausschauend disponiert werden kann, um auch Verzögerungen durch Wartungs- und Reparaturvorgänge zu minimieren. Außer Betriebsmitteln lassen sich mit einem Lokalisierungssystem natürlich auch Personen identifizieren und orten. So lässt sich die Zutrittsberechtigung zu bestimmten Anlagenbereichen überprüfen. Zudem können auch Evakuierungen viel zielgerichteter durchgeführt werden. Im Notfall lässt sich erstens schnell die Anzahl der Mitarbeiter ermitteln, die sich an definierten Sammelstellen eingefunden hat. Außerdem können verunglückte Personen mithilfe der optionalen präzisen Lokalisierung schneller geborgen und versorgt werden – bei geringerem Risiko für die Rettungskräfte.
Funk ist nicht gleich Funk
Lokalisierungssysteme können Funksignale unterschiedlicher Art verwenden. Grundbaustein aller Lösungen sind Transponder, die an Fahrzeugen oder Betriebsmitteln angebracht oder aufgeklebt oder von Personen zum Beispiel an der Arbeitskleidung getragen werden. In der zu überwachenden Anlage werden außerdem gegebenenfalls erforderliche Controller installiert. Zu guter Letzt ist die Anbindung gesendeter und empfangener Informationen an eine Asset-Tracking-Software oder an andere Softwaresysteme sicherzustellen. Hardwareseitig nutzen gängige Lösungen entweder den Funkstandard RFID (Radio Frequency Identification) oder das Global Positioning System (GPS). GPS bietet prinzipiell den Vorteil, dass kein eigenes Netzwerk von Empfängern in einer Anlage installiert werden muss. Für viele Prozessanlagen allerdings scheidet diese Option von vornherein aus – das satellitengestützte System eignet sich nur für Außenbereiche. Sehr oft soll auch das Innere von Gebäuden in die Überwachung einbezogen werden, wo sich eine ständige Verbindung zum Satellitensystem nicht gewährleisten lässt. Ein Lokalisierungssystem auf Basis von aktiven RFID-Tags hingegen ist für die Indoor- und Outdoor-Nutzung gleichermaßen geeignet. Die Verwendung aktiver RFID-Tags ist die flexibelste und für den Großteil aller prozesstechnischen Anlagen am besten geeignete Lösung: Daten übermitteln und empfangen diese im Freien oft noch über Strecken von weit über 100 m. Auch Signale aktiver Tags in Gebäuden sind noch in beträchtlicher Entfernung zu empfangen, sogar durch mehrere Wände hindurch. Darüber hinaus liegen die Kosten pro Transponder-Einheit klar unter denen von GPS-Sendern in Industrieausführung.
Von einfacher Standortbestimmung …
Ein Echtzeit-Lokalisierungssystem kann grundsätzlich gut auf die konkreten Bedürfnisse individueller Anwender abgestimmt werden. Berücksichtigt werden können Gegebenheiten wie die von Fall zu Fall sehr unterschiedliche Größe des zu überwachenden Areals. Außerdem kann nach Standorten mit Anlagen im Gebäudeinneren, solchen mit Anlagen ausschließlich im Freien und den recht häufigen gemischten Szenarien differenziert werden. Daneben unterscheidet sich je nach Anwendung auch die geforderte Ortungsgenauigkeit und -geschwindigkeit. Eine Rolle für Projektierung und Implementierung einer passgenauen Lösung spielt schließlich noch die Bewegungshäufigkeit und -geschwindigkeit der Betriebsmittel und/oder der Personen, die mit Lokalisierungstags versehen werden sollen.
Die einfachsten Systeme registrieren lediglich die Anwesenheit beobachteter Assets oder Personen an wenigen konkreten Orten. Objekte und Mitarbeiter mit Tags werden in diesem Fall nur jeweils dann identifiziert und geortet, wenn ihre Signale von den an den spezifischen Orten einzeln installierten RFID-Controllern empfangen werden. So kann beispielsweise bei Evakuierungen festgestellt werden, ob und wann alle im Gebäude anwesenden Mitarbeiter bestimmte Sammelpunkte erreicht haben.
Das Container Tracking wiederum lässt sich bei einer solchen Lösung zum Beispiel dazu nutzen, das Eintreffen eines leeren Tanks an einem Ankunfts- oder Abstellpunkt zu registrieren, ebenso dessen Erreichen einer Reinigungsstation sowie beispielsweise die Bereitstellung zur erneuten Befüllung und Verladung.
… bis zur lückenlosen Überwachung
Mit einem leistungsfähigeren System lassen sich weitergehende Überwachungsmöglichkeiten für ganze Zonen schaffen. Notwendig ist dazu die Installation einer Reihe fest installierter Controller, die als Verbund eine Zone bilden. Nützlich ist dies zum Beispiel für die laufend aktuelle Standortbestimmung von Arbeitsmitteln, die immer wieder mobil in unterschiedlichen Teilbereichen eingesetzt werden und deren aktueller Standort nicht immer absehbar und planbar ist. Systemlösungen von R. Stahl zur Zonenlokalisierung können in einem Umkreis von bis zu 160 m anwesende RFID-Tags identifizieren und dem entsprechenden Anlagenteil zuordnen. Im anspruchsvollsten Szenario kann auch eine exakte Lokalisierung beispielsweise von Personen in bestimmten Räumen oder Behältern auf bestimmten Stellflächen erfolgen. Eine entsprechend genaue Positionsbestimmung von RFID-Tags lässt sich auf der Grundlage der Signalfeldstärke eines Tags oder anhand von Laufzeitmessungen ermitteln. Mithilfe des optionalen Softwarepakets Advanced Localization erreichen auf derartige Anforderungen abgestimmte Systeme bei Bedarf eine Ortungspräzision von ±5 m, was unter anderem sehr fein abgestufte Zugangskontrollen möglich macht.
Einsatzfähig unter Extrembedingungen
Um einen Einsatz in Anlagen mit gas- und staubexplosionsgefährdeten Bereichen zu ermöglichen, stellt R. Stahl aktive RFID-Tags in eigensicherer Bauart zur Verfügung und bietet die Controller des Systems in druckfest gekapselten Gehäusen an. Die Komponenten sind auf einen sehr breiten Umgebungstemperaturbereich von -40 bis +50 °C (Transponder) bzw. ­20 bis +60 °C (Controller) ausgelegt und können auch in rauer Umgebung problemlos eingesetzt werden. Die Controller in Schutzart IP 66 sind für die Installation in Zone 1 und 2 bzw. 21 und 22 geeignet. Die Tags sind gerade für Außenbereiche noch robuster (Schutzart IP 67) konstruiert und können in explosionsgefährdeten Bereichen der Zonen 0, 1, 2 bzw. 20, 21, 22 verwendet werden. Die RFID-Tags senden ihre Kennungen kontinuierlich im lizenzfreien ISM-Band (2,45 GHz) in einstellbaren Intervallen zwischen 1 und 60 s. Bei Bedarf ist die Sendefunktion abschaltbar. Jeder Transponder kann zudem mit 112 Bytes zusätzlichen Nutzdaten beschrieben werden. Dank einer Kombination aus energiesparender Elektronik und einer leistungsfähigen Batterie erreichen die flachen, nicht einmal 2 cm hohen Einheiten eine Lebensdauer von sechs bis zehn Jahren. Die Controller erlauben die Positionsüberwachung von bis zu 100 RFID-Tags/s und über 1000 Tags an Geräten oder Personen insgesamt. Mit der übergeordneten IT-Ebene können sie per Fast Ethernet oder über eine WLAN-Schnittstelle (IEEE 802.11 b/g) kommunizieren. Die Einbindung ermittelter Positionsdaten in Business-Applikationen wie PLS oder ERP-Systeme erfolgt über eine Middleware. Ein Web Service Interface (SOAP) macht die Nutzung typischer Funktionen wie Gate Access, People Monitoring und Container Tracking komfortabel über einen Browser möglich.
Online-Info: www.cav.de/0511420
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