Die vierte industrielle Revolution bietet durch internetbasierende Technologien auch für die Prozessindustrie weitreichende Einspar- und Verbesserungspotenziale. Digitalisierung schafft dabei die Voraussetzung zur Vernetzung von verschiedenen Unternehmensbereichen. Sie ermöglicht einen übergreifenden Datentransfer zwischen Produktions-, Arbeits- und Geschäftsprozessen eines Unternehmens und ein zentrales Daten- und Informationsmanagement in der Unternehmenscloud. Dies führt zu einer durchgehenden Verfügbarkeit von Informationen an jedem Ort zu jeder Zeit, der Grundlage für Lösungen und Applikationen zur Effizienzsteigerung, Kostenersparnis und Vereinfachung von Prozessen rund um die Produktion.
Hierbei kommt der Messtechnik als „Sinnesorgan der Prozessautomation“ eine besondere Bedeutung zu. Sie muss als Brücke zwischen physischer und digitaler Welt in der Lage sein, dem Netzwerk Dienste und Funktionen zur Verfügung zu stellen und umgekehrt Informationen daraus zu nutzen.
Die Namur hat daher in der Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 4.0“ die Eigenschaften smarter Sensoren spezifiziert. Daraus ergeben sich folgende Anforderungen an eine Industrie-4.0-fähige Messtechnik:
- Kommunikation mit einem im Gerät integrierten Webserver über Ethernet (z. B. Profinet, Ethernet/IP, WLAN) zur nahtlosen Einbindung ins betriebliche Umfeld über das Internet der Dinge (auch als Internet of Things bzw. IoT bezeichnet)
- Möglichkeit zum Data-Mining, d. h. zur Erkennung von Trends und Mustern in historischen Daten zur Vorhersage der Produktqualität oder des Wartungsbedarfs des Messgerätes
- Selbstüberwachung und Selbstdiagnose mit Ausgabe normierter Diagnosedaten und Warnhinweisen für echte vorausschauende Wartung (predictive Maintenance)
- Möglichkeit zum schnellen und eindeutigen Zugriff auf Gerätedokumentationen, beispielsweise durch Speicherung direkt im Gerät oder durch Verlinkung auf Dokumentationen z. B. über Geräte-ID auf RFID-Chip
Die in der Namur-Roadmap spezifizierten Eigenschaften von smarten Sensoren zeigen auf, welche Kriterien ein Messgerät erfüllen muss, um „Industrie 4.0 ready“ zu sein. Die Proline-Messumformer erfüllen diese Kriterien in jeder Hinsicht:
- Die Geräte ermöglichen neben der digitalen Anbindung über herkömmliche Feldbusse wie Profibus DP/PA, Foundation Fieldbus, Modbus oder Hart/WirelessHart auch ethernetbasierte Kommunikation via Profinet, Ethernet/IP und WLAN.
- Die Multiparametersensoren wie Promass und Promag erzeugen neben den Durchflussmesswerten eine ganze Reihe zusätzlicher Prozessparameter und weitreichende Geräte- und Prozessdiagnosedaten. Diese werden im Proline-Messumformer in Echtzeit verarbeitet und können zum Data-Mining bzw. zur Datenanalyse an einen Massendatenspeicher übertragen werden.
- Neben den klassischen, nach NE107 klassifizierten Diagnosedaten ermöglicht die Heartbeat-Technologie mit dem HBSI-Wert (Heartbeat Sensor Integrity) eine eindeutige Trenddiagnose zur Abnutzung ohne Risiko von Fehlinterpretationen. Somit werden Wartungseinsätze planbar und unvorhergesehene Anlagenausfälle vermieden.
- Die Endress+Hauser-Operations-App für Mobilgeräte stellt nach einer Geräteidentifizierung – z. B. durch Einscannen des QR-Codes am Messgerät oder Einlesen des RFID-Chips – alle relevanten Geräteinformationen bereit. Neben gerätespezifischen Informationen wie Herstelldatum oder Wartungsinformationen stehen auch alle Gerätedokumentationen wie technische Informationen, Betriebsanleitungen, Ersatzteilliste und Sonderdokumentationen zu den zusätzlichen Gerätefeatures zur Verfügung.
Echte vorausschauende Wartung
Eines der meist diskutierten Anwendungsbeispiele ist die Möglichkeit zur vorrausschauenden Wartung, die Anlagenstillstände vermeidet und notwendige Wartungsarbeiten am Gerät planbar macht. Dabei werden die relevanten Diagnosedaten aus dem Gerät parallel zum klassischen Prozessübertragungsweg zum Beispiel über die zusätzlich eingebaute WLAN-Schnittstelle direkt in die Unternehmenscloud übertragen und weiterverarbeitet. In Kombination mit den modernen Diagnoseparametern wie zum Beispiel dem HBSI im Proline Promass 300 lassen sich dann einfache Trendaussagen zum nächsten notwendigen Reinigungstermin oder zum notwendigen Austausch des Messgerätes ableiten – und das ohne Fehlinterpretation oder aufwendige Trendanalyse.
Der Instandhalter oder MSR-Techniker bekommt direkt auf sein Handy die Meldung zum verbleibenden Arbeitsvorrat des Messgerätes oder zum nächsten sinnvollen Wartungstermin. Das senkt die Instandhaltungskosten und erhöht die Anlagenverfügbarkeit durch die Reduzierung unvorhersehbarer Ausfälle.
Integrated Industry Safety
Die Proline-Messumformer für die Prozessindustrie erfüllen die spezifischen Sicherheitsanforderungen wie SIL3 (IEC61508) mit einem speziellen Sicherheitskonzept zur Vermeidung von systematischen Fehlern, wie auch die besonderen Hygiene-Design-Anforderungen aus der Lebensmittel- und Pharma-Industrie zur Absicherung der Produktqualität. Sowohl die integrierte und hochgenaue Leitfähigkeitsmessung im Promag-Messaufnehmer als auch die besonderen Diagnosefunktionen wie der HBSI-Parameter bei Promass-Messwertaufnehmern ermöglichen z. B. eine eindeutige Belagserkennung zur optimierten Anlagenfahrweise in Reinigungsprozessen oder bei kritischen Medien.
Integrierter Webserver und WLAN
Der integrierte Webserver bietet einen einfachen und intuitiven Zugang zu den Messgeräten, um diese zu konfigurieren oder – zwecks Fernwartung – Mess- und Diagnoseinformationen abzurufen. Webserver ermöglichen vor allem eine einfache Bedienung ohne Expertenwissen mit allen gebräuchlichen Webbrowsern. Damit verbunden ist eine für den Anwender deutlich reduzierte Komplexität. In Geräten wie Notebooks, Tablets und sogar Smartphones sind Webbrowser bereits als Teil der Standardsoftware vorinstalliert und bieten damit gratis Zugriff auf den Webserver. Aufwendige Updates und das Versionsmanagement von Treibern und Software der heute gängigen DTM/FDT- und DD/EDD-Technologie-basierten Bedientools entfallen. Die Verwendung von Webservern als Bedientool reduziert damit auch drastisch den Schulungsaufwand für die Nutzer.
Die Proline-300/500-Durchflussmessgeräte verfügen erstmals optional über eine integrierte WLAN-Schnittstelle. Damit ist der Zugriff mit allen Android-, iOS- oder Microsoft-Mobilgeräten einfach und schnell möglich. Das WLAN ist optional im Anzeigemodul integriert und bietet eine Reichweite bis zu 10 m, mit optionaler Außenantenne bis zu 50 m. Eine bestehende Verbindung zwischen Bediengerät und Messgerät wird über eine blau blinkende LED im Display signalisiert.
IT-Security gewährleistet
Die Geräte erfüllen die heutigen Standards zur Authentifizierung nach IEEE 802.11. Ab Werk erfolgt die WLAN-Kommunikation verschlüsselt mit dem Verschlüsselungsverfahren WPA2-PSK (AES). Dieses Verschlüsselungsverfahren entspricht dem Stand der Technik, wie er auch im Büroumfeld im Einsatz ist. Um die Geräte mit WLAN-Modul vor unberechtigtem Zugriff über die WLAN-Schnittstelle zu schützen, gibt es eine ganze Reihe von Schutzmaßnahmen. Hierzu gehören die Vergabe von Passwörtern und Zugangscodes, aber auch die Verriegelung durch Hardwareschalter, um die unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich IT- und Sicherheitsrichtlinien in den Anlagen zu erfüllen. Die Geräte mit integriertem Webserver und WLAN erfüllen auch die Sicherheitsanforderungen beim Einsatz in Schutzeinrichtungen. Dies ist selbstverständlich auch für über Industrial-Ethernet kommunizierende und mit Ex-Zulassung gelieferte Geräte gewährleistet. Die Nutzung der WLAN-Schnittstelle ist mit entsprechend zugelassenen Endgeräten (z. B. Ex-Tablets) auch im Ex-Bereich zulässig.
Suchwort: cav1117endresshauser
Halle 4A, Stand 135
Autor: Peter Dietrich
Fachverantwortlicher Produktmarketing Durchflussmesstechnik,
Endress+Hauser
