Intuitive Mensch-Sensor-Schnittstelle minimiert Aufwand, Fehler und somit Kosten

Spielend einfach

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Die Signalkette vom Analysesensor über den Transmitter und das Leitsystem zum Bediener birgt erhebliche Installations-, Bedien- und Messwertinterpretationsrisiken für Produktqualität und Produktivität. Mit dem MemoSens-Sensor und dem Zweileiter-Transmitter Liquiline für die qualitätsrelevanten Prozessparameter pH/Redox, Leitfähigkeit und gelösten Sauerstoff hat Endress+Hauser diese Risiken signifikant minimiert.

Dipl.-Ing. Axel Tischendorf

Das Messen von pH/Redox, Leitfähigkeit/Widerstand und Konzentration sowie von Gelöst-Sauerstoff ist schon im Labor eine komplexe Aufgabenstellung. In der Online-Prozessanalyse potenziert sich die Komplexität durch die direkte Prozessanbindung mit vielen möglichen Störgrößen. Im Labor arbeiten Analysenspezialisten – aber im Prozess stehen nicht immer die Experten zur Verfügung, die die Qualität der Messkette und den Analysenwert beurteilen bzw. Abweichungen rechtzeitig erkennen können. Oftmals fehlt es bei der Installation, der Inbetriebnahme und vor allem beim Fahren der Anlage an dem nötigen Analysen- und Messtechnik-Know-how, um die Tragweite eines verschmutzten Sensors oder die Notwendigkeit einer Neukalibrierung sicher zu erkennen. Dieses Risiko hat Endress+Hauser mit der digitalen und kontaktlos übertragenden Sensor-Baureihe MemoSens und dem Zweileiter-Transmitter Liquiline ausgeschaltet.
Der Transmitter ist in seiner Bedienoberfläche so aufgebaut, dass von der Erstinstallation bis zur Wartung alles in Klartext dargestellt ist. Fehlinterpretationen sind nicht mehr möglich. Hilfsfunktionen sind jederzeit direkt per Tastendruck verfügbar. Diagnosemeldungen warnen rechtzeitig vor Veränderungen in der Signalkette. Auftretende Fehler werden sicher erkannt und gemeldet. Der Liquiline-Transmitter wurde deshalb nach dem internationalen Sicherheitsstandard IEC 61508 (SIL 2) entwickelt.
Der Menüaufbau der benutzergeführten Klartextanzeige ist mit dem Dreh-Drück-Knopf – dem Navigator – eindeutig und selbsterklärend. Auf dem 240 x 160 Pixel großen, kontrastreichen Grafikdisplay sind die Klartextanzeigen leicht lesbar. Wenn der Transmitter von der Menüführung auf Messwertanzeige umgeschaltet wird, ist im Grafikdisplay der jeweils aktuelle Messwert in einer 28 mm hohen Anzeige auch aus steilen Blickwinkeln gut sichtbar.
Modular aufgebaut
Im Zweileiter-Transmittergehäuse sind das Hauptmodul mit Kommunikations- und Stromausgang und das Sensormodul auf eine Hutschiene aufgesteckt. Die Anordnung im großzügigen Anschlussraum und die Klemmenbelegung sind selbsterklärend. Das Liquiline-Grundgerät kann dank der hohen Modularität durch Wechseln der Module sowohl an den Messparameter als auch an den Feldbus angepasst werden. Ein zweiter Stromausgang kann für eine weitere Messgröße, wie beispielsweise eine Temperaturmessung, oder für Warnmeldungen an die Warte, genutzt werden. Damit können auch in der Zweileiter-Technik rechtzeitige Wartungsmeldungen an das Leitsystem übermittelt werden, lange bevor Sensortotalausfälle entsprechende Signale generieren. Dies spart einerseits eine zweite Messstelle für beispielsweise die Temperatur bzw. senkt andererseits Kosten durch vorausschauende Wartungsmöglichkeiten und verringert die Gefahr eines Anlagenstillstands. Zur Inbetriebnahme des Liquiline-Transmitters wird der Betreiber über eine Quick-Setup-Funktion unterstützt. Alle wichtigen Funktionen werden im Step-by-Step-Verfahren im Klartext parametriert.
Die integrierte Diagnose erkennt und warnt rechtzeitig, wenn ein Sensor kalibriert oder ausgetauscht werden muss. Dazu schreibt der MemoSens laufend seine Betriebsstundenzahl mit. Überschreitet diese einen eingestellten Grenzwert, meldet der Sensor die nötige Neukalibrierung über den Liquiline-Transmitter an die Leitwarte.
Komplexe Vorgänge im Griff
Alle diese Diagnoseparameter sind auch im Leitsystem mit Fieldcare auswertbar. Im Zusammenspiel des Liquiline-Transmitters mit den MemoSens-Sensoren wird die Neukalibrierung bzw. der Sensortausch wesentlich vereinfacht und beschleunigt. MemoSens-Sensoren haben den entscheidenden Vorteil, dass diese von Fachleuten im Labor vorkalibriert werden können. Dies ist möglich, da die A/D-Messwertwandlung direkt im Sensor-Steckkopf der pH-Elektrode erfolgt und somit die bisher nötige, hochohmige Sensorleitung und die oft kritischen Kontakte aus der Kalibrierkette herausfallen. Es wird lediglich ein vorkalibrierter Sensor auf den Bajonettverschluss der Kabelanbindung gesteckt und wieder in den Prozess eingebaut. Wenn die Messstelle freigegeben wird, tauschen Sensor und Transmitter digital alle nötigen Informationen aus.
An den Liquiline-Transmitter können pH-Sensoren aller Technologien wie Isfet, Glaselektrode oder auch konduktive und induktive Leitfähigkeitssensoren ohne Umbau angeschlossen werden. Die Transmitter werden zur Feld-, Mast- und Schalttafelmontage in zwei IP 67-Gehäusevarianten angeboten – neben dem universell einsetzbaren Kunststoffgehäuse steht auch ein Edelstahlgehäuse für die Food- und Pharma-Industrie zur Verfügung. Der Liqui- line ist für Ex-Anwendungen einsetzbar, verfügt über die Atex-Zulassung II (1)2G EEx ib (ia) IIC T6 / II 3D und ist eigensicher nach FM IS Cl.I Div 1. Ebenso sind auch Benutzerverwaltung und Logbucheinträge nach 21 CFR 11 integriert.
Even in the lab, measuring pH/redox, conductivity/resistance and concentration, as well as dissolved oxygen, is a complex task. In online process analysis, this complexity is exacerbated due to the direct process connection with many possible disturbance variables. Analytical specialists work in the lab, but in the process, you do not always have experts at hand who can assess the quality of the measuring chain and the analysis value or identify deviations in good time. When installing, commissioning and, particularly, when operating a system, the necessary analytical and measuring technology expertise and know-how are often not available to be able to clearly identify the consequences of a contaminated sensor or the need for recalibration. Endress+Hauser has eliminated this risk with the digital, no-contact Memosens sensor series and the two-wire Liquiline transmitter.
The user interface of the transmitter is designed in such a way that everything is displayed in plain text – from initial installation right through to maintenance. Misinterpretations are no longer possible. Help can be called up any time directly at the press of a button. Diagnosis messages warn the user of changes in the signal chain in due time. Any errors are correctly detected and reported. Therefore, the Liquiline transmitter was developed to the international safety standard IEC 61508 (SIL 2).
The menu structure of the user-guided plain text display is clear and self-explanatory with the jog/shuttle dial known as the navigator. The plain text can be easily read on the high-contrast graphic display with 240 x 160 pixels. If the transmitter is switched from menu guidance to measured value display, the current measured value is shown on the graphic display with characters 28 mm in height.
Modular design
In the two-wire transmitter housing, the main module with the communication and current output and the sensor module are attached to a DIN rail. The arrangement in the ample connection compartment and the terminal assignment are self-explanatory. Thanks to its high degree of modularity, the basic Liquiline unit can be adapted to suit both the measuring parameters and the fieldbus by simply changing the modules.
A second current output can be used for another measured variable, such as from temperature measurement, or for warning messages to the control room. In this way, using two-wire technology, maintenance messages can be relayed in time to the process control system – long before total sensor failure generates the appropriate signals. On the one hand, this saves on a second measuring point for the temperature, for example, and, on the other hand, cuts costs thanks to predictive maintenance options and reduces the risk of plant shutdown. A Quick Setup function supports the user commission the Liquiline transmitter. All the important functions are configured in plain text in a step-by-step process.
Integrated diagnostics detect and warn in due time if a sensor has to be calibrated or replaced. For this purpose, the MemoSens continuously clocks up its hours of operation. If the hours of operation exceed a set limit value, the sensor reports to the control room via the Liquiline transmitter that a recalibration is necessary.
Complex processes under control
All these diagnosis parameters can also be evaluated in the control system with Fieldcare. With the combination of the Liquiline transmitter and MemoSens sensors, recalibration and sensor replacement is made considerably easier and faster. MemoSens sensors have the decisive advantage that they can be precalibrated in the laboratory by experts. This is possible as A/D measured value conversion takes place directly in the sensor plug-in head of the pH electrode, thus eliminating the high-impedance sensor line, which was required up until now, and the frequently critical contacts from the calibration chain. A precalibrated sensor is simply attached to the bayonet lock of the cable connection and reinstalled in the process. Once the measuring point is enabled, the sensor and transmitter digitally exchange all the necessary information.
All types of pH sensors, such as Isfet sensors, glass electrodes or even conductive and inductive conductivity sensors, can be connected to the Liquiline transmitter without the need for any conversion work.
The transmitters are available in two IP 67 housing versions for field, post and panel mounting – in addition to the universal plastic housing, the identical transmitter functionality is also available with a stainless steel housing for the food and pharmaceutical industry.
Liquiline can be used for Ex-applications, has Atex approval II (1)2G EEx ib (ia) IIC T6 / II 3D and is intrinsically safe to FM IS Cl.I Div 1. User administration and logbook entries to 21 CFR 11 are also integrated.
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