Digitalisierung in der Prozessindustrie

Vorausschauende Wartung mit Proline 300 und dem Industrie 4.0 Ready-Konzept

  • Die neue Proline 300 Durchflussmessgerätelinie von Endress+Hauser nach dem Industrie 4.0 Ready Ansatz vereint bewährte Sensorik für die Coriolis- und magnetisch-induktive Durchflussmessung mit innovativen Transmitterkonzepten.Die neue Proline 300 Durchflussmessgerätelinie von Endress+Hauser nach dem Industrie 4.0 Ready Ansatz vereint bewährte Sensorik für die Coriolis- und magnetisch-induktive Durchflussmessung mit innovativen Transmitterkonzepten.
  • Die neue Proline 300 Durchflussmessgerätelinie von Endress+Hauser nach dem Industrie 4.0 Ready Ansatz vereint bewährte Sensorik für die Coriolis- und magnetisch-induktive Durchflussmessung mit innovativen Transmitterkonzepten.
  • Übertragung von Diagnosedaten parallel zur Messwertübertragung direkt in die Cloud.
  • Im Prozessbetrieb und besonders in der Instandhaltung ergeben sich mit Proline 300 und dem Industrie 4.0 Ready-Konzept weitreichende Optimierungsmöglichkeiten.
  • Christian Rützel, Endress+Hauser Messtechnik: „In der Feldebene ist die Digitalisierung über das Industrie 4.0 Ready-Konzept Realität geworden.“

Maximale Sicherheit für Personal, Umwelt und Anlagen sowie die gleichzeitige Verbesserung von Produktivität und Kosteneffizienz im Anlagenbetrieb: Das sind die Herausforderungen in der chemischen Industrie im internationalen Umfeld. Mit Industrie 4.0 und der damit verbundenen digitalen Vernetzung sollen in der Prozessindustrie vereinfachte und damit effizientere Arbeits-, Geschäfts- und Produktionsprozesse realisiert werden. Besonders für die Instandhaltung ergeben sich vielfältige Möglichkeiten für mehr Sicherheit und weitreichende Kostensenkungen, zu der die Sensorik einen maßgeblichen Beitrag leisten kann.

Die neue Proline 300 Durchflussmessgerätelinie von Endress+Hauser nach dem Industrie 4.0 Ready-Ansatz vereint bewährte Sensorik für die Coriolis- und magnetisch-induktive Durchflussmessung mit innovativen Transmitterkonzepten. Die Geräte zeichnen sich durch die Integration von neuen Übertragungswegen und Schnittstellen wie WLAN, integriertem Web-Server oder OPC-UA Schnittstelle aus. Die Kombination mit innovativen Prozess- und Gerätemonitoring-Parametern ermöglicht erstmals die Umsetzung von vorausschauender Wartung nach dem Namur Open Architecture Ansatz. Dabei werden die relevanten Daten, z.B. zum Abnutzungsvorrat im Gerät zur Verfügung, gestellt und parallel zum Leitsystem direkt in die Unternehmenscloud gebracht. Dort werden sie dann zum Teil mit weiteren Daten aus anderen Prozessen vernetzt und können in flexiblen Auswertemodulen z.B. über Apps eindeutig interpretiert, angezeigt und zur Erzeugung der notwendigen Instandhaltungsmaßnahmen im gewünschten Asset Management System genutzt werden.

Fit für die Zukunft

Vor allem die Verlässlichkeit der Diagnosedaten durch eine eindeutige und fehlerfreie Interpretation des Abnutzungsvorrates ist dabei der Garant für eine erfolgreiche Ableitung passender Instandhaltungsmaßnahmen. Die neue Gerätegeneration stellt dafür mit dem HBSI, dem Heartbeat Sensor Integrity Parameter, einen neuen eindeutigen Wert zur Detektion des Abnutzungsvorrates des Gerätes zur Verfügung.

Das ermöglicht vorausschauende Wartung oder Prozessoptimierungen wie automatisierte Spülprozesse oder dergleichen. In ersten Projekten der Großchemie wurden bereits vielversprechende Umsetzungsbeispiele realisiert.

Die Bündelung und ein vernetzter Zugriff auch auf Daten anderer Prozesse ermöglicht dann die Bestimmung eines optimalen Austauschtermins für das Gerät, zum Beispiel in einer kritischen Anwendung, rechtzeitig bevor ein ungewollter Ausfall die Anlagen stilllegt. Die logistische Abwicklung und Vorbereitung des Gerätetausches kann weitgehend automatisch erfolgen. Das Industrie 4.0 Ready-Konzept stellt neben den Diagnose- und Trendmonitoringdaten auch weitreichende Geräte- und Spezifikationsdaten des Geräteherstellers für die Nutzung in der Unternehmens-Cloud zur Verfügung.

Durch die digitale Vernetzung sind damit für die Instandhaltung weitere automatisierte Bestell-, Parametrier-, Dokumentations- und Prüfabläufe umsetzbar. Dabei wird die notwendige Gerätebestellung vom Instandhalter per Knopfdruck freigegeben und führt automatisch zur Lieferung des Ersatzgerätes mit seiner messstellenspezifischen Voreinstellung. Das Ersatzgerät wird also richtig voreingestellt zum passenden Montagezeitpunkt automatisch an die gewünschte Messstelle geliefert. Der verantwortliche Instandhaltungstechniker bekommt den Termin zum Einbau direkt auf sein Handy. Ein fehlerfreier und einfacher Einbau wird durch die passenden medialen Hilfsmittel und Anleitungen unterstützt.

Der zweite Datenkanal zum bestehenden Signalübertragungsweg der Prozesssteuerung ist über WLAN, Wireless HART oder auch kabelgebunden über Profinet, Ethernet oder andere digitale Feldbusse möglich. Genau hier bietet der OPC UA-Ansatz entweder im Gerät integriert oder extern völlig neue Möglichkeiten, um in bestehenden oder neuen Prozessanlagen einen einfachen und  flexiblen Datenzugriff durch das gewünschten Asset Management Systeme unabhängig vom vorhandenen Leitsystem zu realisieren. Einer einfachen digitalen Vernetzung auch der Daten aus der Feldebene steht also nichts mehr im Wege.

Integrierte Sicherheitskonzepte

Die in der neuen Gerätelinie integrierten Sicherheitskonzepte sorgen im Betriebsalltag für mehr Sicherheit durch die konsequente Vermeidung systematischer Fehler. Davon sind alle Prozesse im Lebenszyklus einer Messstelle betroffen. Mit dem SIL-Gerätekonzept werden systematische Fehler von der Planung bis zur Prüfung bzw. Wartung von PLT-Schutzeinrichtungen vermieden. Die Proline 300 Durchflussmessgeräte unterstützen eine automatisierte und damit fehlersichere geführte Inbetriebnahme in SIL-Schutzeinrichtungen mit ihrer SIL-Sequenz und ermöglichen über die Heartbeat Technology eine einfache Wiederholprüfung ohne Ausbau der Geräte. Die SIL-Sequenz prüft dabei alle Einstellparameter und sorgt zum Abschluss für den Schutz vor ungewolltem Zugriff durch die Verriegelung der Geräte.

Automatisierte Wiederholprüfung

Die meist jährliche Wiederholprüfung von SIL-Schutzeinrichtungen stellt für die Betriebe immer wieder einen hohen Aufwand dar. Gerade  Durchflussmessgeräte müssen hierzu teils ausgebaut und rekalibriert werden, was meist Anlagenstillstände bedingt. Gerade bei Geräten in PLT-Schutzeinrichtungen können sich dabei schnell Parametrierfehler einschleichen. Genau für diesen Praxisfall ermöglicht jetzt die Umsetzung der Heartbeat Technology in der Himax Sicherheitssteuerung der Firma Hima eine voll automatisierte Wiederholprüfung. Die Vorteile dabei sind eine fehlerfreie automatische Durchführung der Geräteprüfung zum optimalen Zeitpunkt ohne Ausbau und Anlagenstillstand. Außerdem vermeidet der sicherheitstechnisch abgesicherte Prozess systematische Fehler und erzeugt eindeutige Prüfergebnisse mit hoher Diagnoseabdeckung von bis zu 98%.

Die Prüfung wird von der Himax Sicherheitssteuerung zum optimalen Zeitpunkt des Anlagenprozesses gestartet. Im Rahmen der Prüfprozedur wird zunächst das Messgerät über HART-Schnittstelle und konform zur NAMUR NE154 aus dem SIL-Modus entriegelt. Anschließend wird eine vollumfängliche Geräteverifikation durchgeführt. Die automatisierte Wiederholprüfung liefert ein eindeutiges Prüfergebnis (bestanden / nicht bestanden). Abschließend wird das Gerät wieder automatisch SIL-verriegelt. Neben der Weiterleitung der Daten z.B. für Maintenance-Zwecke werden die detaillierten Prüfergebnisse zusätzlich im Gerät mit bis zu 8 Datensätzen gespeichert und können im Rahmen von Revisionen in fälschungssichere Prüfprotokolle überführt werden. Das Konzept einer automatisierten Wiederholprüfung senkt den Aufwand und damit die Kosten in PLT Schutzeinrichtungen auch durch verlängerte Rekalibrierzyklen und erhöht die Sicherheit durch die Vermeidung von Fehlern.

Intelligente Datenspeicherkonzepte

Das HistoROM Datenspeicherkonzept ermöglicht weitere Optimierung von Instandhaltungsprozessen durch den Komponenten- und Gerätetausch ohne jegliche Neuparametrierung. Dabei werden alle Daten automatisch gesichert und auf die neue Komponente übertragen. Neu ist, dass mit einem integrierten Firmware Flashspeicher alle Austauch-Komponenten auf die im Gerät vorhandene Firmware-Version gebracht werden, bevor die Parameter übertragen werden. Interoperabilitätskonflikte von Ersatzteilen und Komponenten gehören damit der Vergangenheit an. Darüber hinaus können Daten einfach und schnell multipliziert, verglichen oder wieder hergestellt werden.

Einfaches Gerätehandling

Zahlreiche weitere Neuerungen wie der vereinfachte Zugang von vorne bei der Installation, die vier Status-LEDs, die alle wichtigen Gerätezustände farblich signalisieren, oder das Weitbereichsnetzteil unterstützen MSR-Techniker durch Vereinfachung ihrer alltäglichen Arbeit. Bei den bis zu vier Aus- und Eingängen können drei als frei konfigurierbare I/Os gewählt werden und bieten damit bis zu 350 Kombinationsmöglichkeiten von 4...20mA oder digitaler Bustechnologie mit weiteren Analogsignalen wie Strom-, Status-, Puls-, Frequenz- Ein- oder Ausgängen. Das optional im Display integrierte WLAN Modul und der integrierte WebServer vereinfachen die Gerätebedienung über Tablet oder Smartphone mittels aller handelsüblichen Browser ohne weiterführende Soft- oder Hardware.

Mit der neuen Proline 300 Durchflussmessgerätegeneration ist die Digitalisierung über den Industrie 4.0 Ready-Ansatz in der Feldebene Realität geworden. In Kombination mit vielen weiteren Innovationen ergeben sich daraus weitreichende Optimierungsmöglichkeiten im Prozessbetrieb - nicht nur in der Instandhaltung.

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