Anlagenbau & Prozesstechnik

Integrations- und retrofitfreundlich

WirelessHart-Adapter mit umfassendem Ex-Schutz

30.11.2016 -

Der neue WirelessHart-Adaptervon Pepperl+Fuchs kann als einziges Gerät seiner Art mit dem Multidrop-Verfahren bis zu acht Hart-Feldgeräte anbinden.

WirelessHart nutzt vorhandene Technologie und Installationen, kommt praktisch ohne zusätzliche Verkabelung aus und lässt sich einfach in bestehende Automatisierungskonzepte integrieren.

Für Überwachungsaufgaben geeignet
Zu den limitierenden Faktoren für den Einsatz dieser Technologie gehörten bisher unter anderem der Stromverbrauch der Geräte, und die Anzahl der benötigten Geräte. Der Bullet umgeht diese Einschränkungen und eröffnet neue Möglichkeiten zur Überwachung von Anlagen. Nur eine Einschränkung bleibt bestehen, wie Gerrit Lohmann von Pepperl+Fuchs betont: „Funkverbindungen sind störungsanfälliger als Kabel. WirelessHart ist deshalb nicht für sicherheitsrelevante Anwendungen, sondern vor allem für Überwachungsaufgaben geeignet.“
Für den Datenaustausch zwischen Feldgerät und dem Gateway zum Leitsystem wird ein Adapter benötigt. Dessen Performance hat einen entscheidenden Einfluss auf die Archi­tektur und die Leistungsfähigkeit der Kommunikation. Auf dem Markt erhältliche WirelessHart-Adapter konnten bisher höchstens vier Feldgeräte anbinden. Der neue WirelessHart-Adapter kann als einziges Gerät seiner Art mit dem Multidrop-Verfahren bis zu acht Hart-Feldgeräte anbinden. Damit wird der Aufwand an Investition und Installation besonders in solchen Anwendungen deutlich gesenkt, in denen zahlreiche Werte benötigt werden. Ein Beispiel dafür sind Tanks, in denen unter anderem Füllstand, Druck, pH-Wert und Temperatur überwacht werden. Selbst bei voller Belegung schafft der Bullet eine schnelle Aktualisierungszeit von höchstens 8 s (1 s pro angeschlossenem Gerät). Mit einer minimalen Verzögerung (max. 1,5 s pro Gerät) können auch große Datenpakete gesendet werden. Beim Anschluss eines nicht Hart-fähigen 4 … 20-mA-Geräts übernimmt der Bullet die digitale Übersetzung des Signals.
Zudem ist der Stromverbrauch dieser Schnittstellen gerade in der Nachrüstung und bei räumlich großen Anlagen ein wichtiger Faktor, wenn die Versorgung über Schleifenspeisung stattfinden soll. Bisherige WirelessHart-Adapter verursachen beim Anschluss an einen 4 … 20-mA-Loop einen Spannungsabfall von mindestens zwei Volt, was nicht selten eine prozessrelevante Beeinträchtigung auslöst.
Der vorgestellte Adapter verursacht unter vergleichbaren Geräten beim Anschluss an einen 4 … 20-mA-Loop den geringsten Spannungsabfall: Die Anwender können ihn im Bereich zwischen 1 und 2,5 Volt frei wählen. Dank des Stepvolt-Patents ist eine ausreichende verfügbare Leistung des Geräts auch bei minimaler Stromaufnahme gesichert. Das 4 … 20-mA-Signal wird dabei nicht beeinflusst. Der Bullet-Adapter kann alternativ auch netzgespeist oder mit einer externen Batterielösung betrieben werden. Beim Batteriebetrieb sind dank der hohen Energieeffizienz Wechselintervalle von bis zu sieben Jahren möglich.

Robust und Ex-sicher
Der Adapter zeichnet sich auch durch seine besonders robuste Konstruktion aus. Er verträgt auch unsachgemäße mechanische Belastungen, da seine Antenne im inneren vergossen ist. Die patentierte Overmold-Technologie seiner Kuppel lässt keine statische Aufladung zu. Somit gibt es im Ex-Bereich bei einer Reinigung keine Einschränkungen und keine Vorsichtsmaßnahmen zu beachten. Darüber hinaus verfügt das Gerät über alle wichtigen Zertifikate für den Explosionsschutz.
Die Konfiguration des Adapters erfolgt im Büro via Hart-Modem. Damit wird der Aufwand bei der Installation und Inbetriebnahme deutlich gesenkt. Die typische Anwendung für den Bullet besteht meist in der Übermittlung von Daten wie Temperatur, Füllstand oder Druck... „Die drahtlose Technik erhöht die Wirtschaftlichkeit von Prozessanlagen“, sagt Gerrit Lohmann.

Anwendungsbeispiel Gasdedektion – ­Akku mit Solarpanel
In einer kanadischen Chemieanlage werden Gasgrenzwerte überwacht, Gaslecks und deren Austrittrichtung erfasst. Kritische Messwerte der Gassensoren gelangen von den Überwachungsstationen über die Bullet-Adap­ter via Gateway an die Warnanlage. Die einzelne Station besteht aus Sensoren für Wind­richtung und Windgeschwindigkeit sowie vier Gaszählern. Für die Stromversorgung der Stationen sind Akkus zuständig, die zusätzlich von einem Solarpanel aufgeladen werden; wobei die Akkus mehrere Wochen ohne solaren Nachschub auskommen. Der Adapter arbeitet auch im kanadischen Winter zuverlässig, sein Temperaturbereich reicht von -40 °C bis maximal +85 °C.

Anwendungsbeispiel Mobiler Mischtank – 24 V
Mobile Mischtanks mit integriertem Rührwerk werden vor allem in der Chemie- und Pharma­industrie eingesetzt. Das geschieht häufig in überwachungspflichtigen Verfahren, daher werden die Mischtanks mit Sensoren ausgestattet. Diese kontrollieren unter anderem Temperatur, Druck, pH-Wert und Füllstand sowie die Antriebsgeschwindigkeit des Rührwerks, das den Strom von einem 24-V-Kreis bezieht. Die Daten werden über Bullet-Adapter drahtlos zum Gate­way und von dort zum Leitsystem übermittelt. Adapter und Feldgeräte erhalten die Energie aus dem 24-V-Anschluss. So bleibt die Mobilität der Mischtanks unberührt und gleichzeitig wird die vorhandene Stromversorgung genutzt. Die Adapter widerstehen dank robuster Konstruktion und Außenhaut auch regelmäßigen aggressiven CIP-Reinigungsprozessen (clean in place) und sichern damit die dauerhaft hohe Verfügbarkeit der Maschine.

Anwendungsbeispiel in Tankfarm – Loop-Speisung
In den 23 Großtanks einer Mineralöl-Tankfarm sollen Tanks mithilfe des Bullets nachgerüstet werden um Hart-Daten zusätzlich zu den reinen Messwerten zu übertragen. Eine kabelgebundene Lösung liegt schon vor. Über ein ­Adapter können bis zu 8 Feldgeräte nachträglich im Multidropbetrieb Hart-Daten versenden und das ohne die bereits in der 4 –2 0-mA-Stromschleife installierten Messgeräte zu beeinflussen. Denn der Adapter benötigt durch sein patentiertes Steptvolt-Patent wenig Strom, sodass die Auswirkungen auf die vorhandene 4 … 20 mA Stromschleife begrenzt ist. Dieser wird, um eine gute Funkverbindung zu garantieren, auf einer Stange montiert.

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