Modulares Analysenmesssystem

Auch bei Prozessmessgeräten geht der Trend zur Modularisierung. Mit wenigen Mess- und Kommunikationsmodulen, die sich flexibel kombinieren lassen, wird nahezu jeder Anwendungsbereich abgedeckt. Das Analysenmesssystem Pro-tos 3400 (Abb. 1) von Knick verarbeitet mehrere Messgrößen, zum Beispiel pH/pH, pH/Redoxpotential oder pH/Leitfähigkeit, parallel im selben Gerät, was die Möglichkeit der Messwertverrechnung bietet.

Der Wartungsaufwand einer Messstelle verursacht häufig hohe, permanente Kosten. Es liegt daher nahe, geeignete Maßnahmen zur Kostensenkung einzusetzen. Moderne, intelligente und auch vorausschauende Überwachungsfunktionen können dies heute leisten. Damit verbunden ist die Steigerung der Messgenauigkeit und der Zuverlässigkeit. Das Protos-Messsystem zeichnet sich durch eine ganze Reihe von Asset Management-Funktionen aus:

• SensoCheck überwacht die Sensorimpedanzen und das Sensorkabel

• CalCheck meldet zu großen pH-Wert-Abstand (Messablage) zwischen Kalibrierung und Messung

• ServiceScope ist eine Online-Störpegelüberwachung des pH-Eingangs

• Sensor-Netzdiagramm ist die synchronoptische Darstellung der Sensordaten

• der adaptive Kalibriertimer sorgt für eine dynamische Anpassung des Kalibrierintervalls durch Auswertung von Elektroden-Stressfaktoren

Die Modularität verkürzt Stillstandszeiten durch einfachen und schnellen Austausch der Module. Interne Testroutinen tragen wesentlich zur eindeutigen Erkennung von Defekten bei. Selbst für Software-Updates muss Protos nicht demontiert und eingeschickt werden. Der Anwender kann mit der SmartMedia-Card selbst vor Ort eine neue Softwareversion aufspielen.

Das Protos-Messsystem ist in zwei Ausführungen erhältlich: Mit poliertem Edelstahlgehäuse (Protos 3400 S) für Anwendungen in der Biotechnologie, Pharma- und Lebensmittelindustrie oder mit Stahlgehäuse mit Spezialbeschichtung (Protos 3400 C) für den Einsatz in der chemischen Industrie, in der Kraftwerks-, Wasser- und Abwassertechnik. Das Gehäuse ist bei beiden Varianten zweigeteilt, die Schutzart ist IP 65. Innenliegende Scharniere und spaltenfreie Spezialdichtungen verhindern, dass sich Verunreinigungen festsetzen können. Weiterhin sorgt diese Konstruktion zusammen mit der glatten Edelstahloberfläche dafür, dass sich das Messsystem hervorragend reinigen lässt. In der Gehäusetür sind Tastatur und Display eingebaut, auf der Innenseite befindet sich ein Slot für SmartMedia-Karten (Abb. 2), über die zum Beispiel ein Software-Update durchgeführt, Parametersätze übertragen oder die Kapazität des integrierten Messwertrekorders erweitert werden kann. Im Basisgerät ist Platz für bis zu drei versetzt angeordnete Mess- und Funktionsmodule (Abb. 3). Je nach Anwendung lässt sich das Gehäuse in eine Schalttafel einbauen oder an die Wand montieren. Zur Grundausstattung zählen zwei Digitaleingänge, zwei Stromausgänge und vier Schaltkontakte. Dank des VariPower-Weitbereichsnetzteils für Versorgungsspannungen von 20 bis 265 V (AC/DC) ist Protos weltweit einsetzbar.

Die Eingabetasten der Analysenmessgeräte sind nur einfach belegt, so dass sich der Bediener sofort zurechtfindet. Das transflektive, weiß hinterleuchtete und grafikfähige Display ist sowohl bei schwacher Beleuchtung als auch bei starkem Lichteinfall sehr gut ablesbar. Dazu bieten die klaren, streng logisch und Namur-gerecht aufgebauten Menüs, die sich mit Scrollbars und Pull-Down-Menüs an Windows-Standards orientieren, alle Voraussetzungen für eine einfache Bedienung. Zwei der Softkeys sind kontextabhängig belegt. Ihre jeweilige Funktion wird im Display dargestellt – natürlich in der Sprache des Bedieners. Die Sprachumschaltung für die Klartext-Benutzerführung umfasst sechs Sprachen. Das Sensor-Netzdiagramm (Abb. 4) ist die synchronoptische Darstellung der wichtigsten Sensordaten wie Steilheit, Nullpunkt, Bezugsimpedanz oder Glasimpedanz, die auf einen Blick durch den Sensor hervorgerufene Störungen erkennen lässt. Außerdem sind individuell zugängliche Bedienebenen definierbar, auf die per Passcode zugegriffen werden kann.

Besonders durch die Möglichkeit, unterschiedliche Module zu kombinieren, eröffnet sich ein breites Spektrum an Anwendungen, etwa für die parallele pH- und Sauerstoffmessung in Pharma- oder Biotechnikprozessen oder bei der pH-Wert- und Leitfähigkeitsüberwachung in chemischen Prozessen. Anwender können die drei Modulsteckplätze zum Beispiel in der Kombination 2 +1 (zwei Messmodule für pH-Wert, Leitfähigkeits- und Sauerstoffmessung und ein Sondermodul) belegen (Tabelle). Natürlich erfolgt der Modulwechsel beim Umrüsten oder Erweitern im Plug&Play-Verfahren. Nach dem Schließen des Deckels werden die vorhandenen Module automatisch erkannt. Spezielle Verrechnungsfunktionen für die gängigen Messmodulkombinationen sind Standard. An Schnittstellenmodulen stehen ein Out-Modul für vier zusätzliche freiparametrierbare Schaltausgänge und zwei zusätzliche Analogausgänge (0 und 4-20 mA) sowie ein PID-Modul mit je zwei analogen und digitalen Reglerausgängen und Grenzwertkontakten bereit. In Vorbereitung sind ein Profibus- und ein Unical-Modul, das eine kostengünstige, automatische Kalibrierung von pH-Sensoren ermöglichen wird.

Messgenauigkeit und Funktionssicherheit haben bei Protos erste Priorität. Letztere wird durch eine Vielzahl von Überwachungsfunktionen sichergestellt. Der zeit- und ereignisgesteuerte Zwei-Kanal-Messwertrekorder (KI-Recorder) verfolgt den Prozessverlauf und löst bei Grenzwertüberschreitungen und Abnormitäten eine Meldung aus. Der Rekorder kann sowohl kontinuierliche als auch Batchprozesse überwachen. Bei Batchprozessen wird der Prozessverlauf einer Referenzcharge aufgezeichnet, mit dem die folgenden Chargen verglichen werden. Hinzu kommt die Sensorüberwachung SensoCheck, die das Messsystem kontinuierlich auf mechanische Sensorbeschädigung, Verschmutzungen des Diaphragmas, und Defekte in den Anschlusskabeln überwacht. Die ServiceScope-Funktion überprüft, ob das pH-Eingangssignal durch Störpegel, zum Beispiel verursacht durch parallele Verlegung von Maschinenhochstromkabeln und Sensorleitungen unzulässig gestört wird. So ist die verlässliche Funktion von Sensor und Messgerät gewährleistet.