29. April 2011

Zweileiterkonzept für Durchfluss und Füllstand

Beitrag aus openautomation 3/2011

Vor ca. einem Jahr stellte Endress+Hauser das Zweileiterkonzept für Füllstand und Durchfluss vor. Seit dem hat es sich in mehreren Tausend Anwendungen bewährt und Innovationen hervorgebracht. Christian Rützel, Abteilungsleiter Marketing Durchfluss bei Endress+Hauser in Weil, beleuchtet die Vorteile.


Das erste Zweileiter-Coriolis-Masse­messgerät Promass „E2-wire“

Produzierende Unternehmen müssen heute permanent ihre Produkte und Prozesse verbessern, um im internationalen Vergleich wettbewerbsfähig zu sein. Dabei gilt es, Schritt zu halten mit sich rasant weiterentwickelnden Technologien, Märkten und Kundenanforderungen. Zudem werden die Betreiber von Produk­tionsanlagen und Prozessen mit stetig steigenden Anforderungen, zum Beispiel nach Sicherheit und Anlageneffi­zienz, konfrontiert. Gleichzeitig steigt der Kostendruck.
„Die Folge ist auch eine fortschreitende Rationalisierung beim Anlagenpersonal. Das heißt, immer weniger Menschen betreuen immer mehr Anlagen“, verdeutlicht Christian Rützel, Abteilungsleiter Marketing Durchfluss bei Endress+Hauser in Weil. „Auf der anderen Seite nehmen jedoch die Komplexität und Variantenvielfalt weiter zu. Die Bandbreite an unterschiedlichen technischen Lösungen in den Produktionsbetrieben erfordert zudem einen hohen Aufwand hinsichtlich Variantenmanagment, Lagerhaltung und Ausbildung der Mitarbeiter“, sagt er weiter.

Die Herausforderung lautet für ihn deshalb: Die maximale Leistungsfähigkeit der Anlage bei hoher Sicherheit und gleichzeitig sinkenden Kosten sicherzustellen. Die Lösung liegt in einheitlichen und durchgängigen Konzepten für die Feldinstrumentierung. „Aus diesem Grund stellt die Namur als Interessenverband für Automatisierung in der Prozessindustrie gewisse Grundanforderungen an Standardgeräte für die Feldinstrumentierung“, informiert er. Dazu zählen:



Einheitlichkeit im Fokus

Christian Rützel ist Abteilungsleiter Marketing Durchfluss bei Endress+Hauser in Weil am Rhein

Endress+Hauser setzt mit der „Unified Instrumentation“ und deren Umsetzung im Zweileiter-Gerätekonzept für Durchfluss und Füllstand diese Forderungen um. Das Konzept vereinheitlicht Bedienung, Software/Schnittstellen/Datenmanagement, Gehäusekomponenten/Elek­tronikmodule, Systemintegration sowie Bestellstrukturen/Dokumentation. „Die Basis dafür legten eine Vielzahl von Firmenstandards, die maßgebend für all unsere zukünftigen Gerätekonzepte sind“, informiert C. Rützel. „Sie ermöglichen einen konzeptionellen Wandel hin zu Einfachheit durch Einheitlichkeit über unser gesamtes Portfolio.“

Diese Neuerungen sollen einen nachhaltigen Nutzen über den gesamten Lebenszyklus von Feldgeräten bringen, von der Planung über die Beschaffung, den Betrieb bis hin zur Wartung. „Mit dem einheitlichen Zweileiterkonzept werden bald sieben unterschiedliche Messgerätetechnologien aus Durchfluss und Füllstand unter einem Dach vereint sein“, verrät er.


Das Bedienkonzept
Mit Blick auf das Bedienkonzept wird schnell deutlich, dass eine intuitive, einheitliche Philosophie den Aufwand für Inbetriebnahme und Wartung reduziert sowie die Kosten für die Schulung von Mitarbeitern minimiert. „Durch die einheitlichen, sich häufig wiederholenden Einstellprozesse steigt die Sicherheit und die Eventualität einer Gerätefehlbedienung wird herabgesetzt“, so C. Rützel.

Die Einheitlichkeit beim Bedienkonzept bezieht sich ferner auf das Bedienmenü und die Gerätesoftware hinsichtlich ihrer Struktur und der Parameterbezeichnung. So ist mit dem Common Data Interface (CDI) und der Parametriersoftware Fieldcare nach DMT-Standard eine einfache Parametrierung vor Ort über PC oder Remote über das Leitssystem möglich.


Durchgängiges Gerätekonzept
Beim Gerätekonzept steht Durchgängigkeit an vorderer Stelle. Sie bezieht sich auf Modularität und Flexibilität bei allen Gehäusekomponenten, wie Deckel, Dichtungen, Verschraubungen und Klemmleisten, sowie bei IO-Elektronikmodulen und Displays. „Die einheitlichen Komponenten können flexibel für Durchfluss- und Füllstandmessgeräte eingesetzt werden“, so der Marktingleiter. Das einheitliche Zweikammer-Gehäusekonzept ermöglicht die gute Zugänglichkeit beim Leitungsanschluss und einen fehlerfreien Austausch der Komponenten. Die Elektronikmodule sind vergossen und ein zusätzlicher Teflonfilter entlüftet das Gehäuse und schützt somit vor Feuchtigkeit.

Außerdem folgen die Geräte einem durchgängigen Ex-ia-Eigensicherheitskonzept. Entsprechend wurde bei ihrer Entwicklung darauf geachtet, dass sie den Definitionen der DIN EN/IEC 61508 entsprechen. Von Atex über FM und CSA bis hin zu Nepsi liegen darüber hinaus die Ex-Schutz-Zulassungen für den interna­tionalen Einsatz vor.


Geräte- und Prozessdiagnose

Die Füllstandssonde Levelflex FMP55 kombiniert das geführte Radarver­fahren mit dem kapazitiven Mess­prinzip

Der Trend beim Betrieb und der Wartung von Prozessanlagen geht in Richtung vorbeugende Wartung. „Die Namur formuliert aus diesem Grund in der NE107 grundlegende Aspekte der Selbstüberwachung und Diagnose von Feldgeräten. Diese sollen Aussagen über den Zustand der Geräte ermöglichen, damit entsprechende Maßnahmen von Anlagenfahrer, Prozessleitsystem oder Instandhaltung eingeleitet werden können“, sagt C. Rützel und leitet über: „Wir haben diese Anforderungen in unserem Zweileiterkonzept konsequent umgesetzt.“ So ermögliche die exakte Geräte- und Prozessdiagnose und deren Kategorisierung nach NE 107 (in Kombination mit einer Volltexthilfe im Fehlerfall) eine schnelle Entscheidungshilfe im Fehlerfall und eine zielgerichtete Instandsetzung zur Vermeidung oder Verkürzung von Anlagenstillständen. Dabei würde der Wartungsmann durch eine Volltext-Fehlerhilfe unterstützt, die im Fehlerfall neben der Ursache auch die passende Fehlerbehebungsmaßnahme in der jeweiligen Anwendersprache bereithält. „Der integrierte Ereigniszähler protokolliert Fehlerzustände und Gerätezugriffe mit Angabe der Ereigniszeit über einen Betriebsstundenzähler. Das schafft Transparenz und Nachvollziehbarkeit von Anlagen- und Gerätezuständen“, so C. Rützel.


Weitere Highlights
Das Zweileiterkonzept stellt zudem die reibungslose Integration in die System­umgebung und eine nachhaltige Inter­operabilität der Geräte sicher. Das harmonisierte Softwareversionsmanagement ermöglicht die langfristige Verfügbarkeit und gezielte Nachbestellbarkeit von Ersatzgeräten mit einer älteren Softwareversion. „Gerätetreiberkonflikte in den Anlagen durch neuere Ersatzgeräte werden zukünftig vermieden“, so der Experte.

Ein weiterer Kundenwunsch geht in Richtung einfachem Komponententausch ohne Datenverlust. Diesem wird mit dem Datenspeicher Historom entsprochen. Er speichert die gesamte Gerätekonfigura­tion automatisch bei der Inbetriebnahme ab. Das Modul ist unverlierbar mit dem Gehäuse verbunden und kopiert automatisch die komplette Gerätekonfiguration auf die neue Elektronik. „Historom ist Teil des Geräte-Datenmanagements. Neben der flexiblen Verwaltung der Konfigurationsdaten ermöglicht es die zyklische Aufzeichnung von bis zu 1.000 Messdaten inklusive der Darstellung als Linienschreiber im Display“, informiert C. Rützel dazu.


Innovationen bei der Durchflussmessung
Neben diesen allgemeinen Vorteilen des Zweileiterkonzepts bringt es auch solche für die Praxis mit sich. „Erstmals ist die zuverlässige Coriolis-Durchflussmessung in effizienter Zweileitertechnik erhältlich“, gibt C. Rützel als Beispiel an. Als Herausforderung nennt er in diesem Zusammenhang die Erfüllung der Indus­triestandards, wie der nach Namur geforderte minimale Fehlerstrom von 3,6 mA für die Geräteversorgung. „Erst durch die Verfügbarkeit von Low-Power-Bausteinen ist eine solche Entwicklung möglich geworden. Trotz dieser Rahmenbedingungen ist die Messperformance des Zweileitergeräts mit der eines Vierleitergeräts vergleichbar“, führt er weiter aus. Dabei habe das Gerät seine Leistungsfähigkeit bereits in diversen Anwendungen unter Beweis gestellt.

Mit „Promass E2-wire“ sind nach Angaben des Experten auch erstmals einheitliche Namur-Einbaulängen nach NE132 umgesetzt und verfügbar. „Daraus resultiert Planungssicherheit im Rohrleitungsbau“, verdeutlicht C. Rützel. Mit Blick auf die Einsparpotenziale erklärt er: „Die Zweileitertechnik ermöglicht in Neuprojekten Einsparungen pro Messstelle von bis zu 1.000 €.“
Nach „Promass E2-wire“ sollen die weiteren Durchflusstechnologien Promag MID, Prowirl Vortex, Prosonic Flow und Ultraschall ins einheitliche Zweileiterkonzept integriert werden. „Der Durchbruch für die Zweileitertechnik – auch im Bereich Durchfluss – ist damit bald zu erwarten“, ist der Abteilungsleiter Marketing Durchfluss überzeugt.


Innovationen bei der Füllstandsmessung
Auch bei der Füllstandsmessung gibt es mit dem neuen Zweileiterkonzept Produktinnovationen. „Ein Beispiel ist der erste Zweileiter-Multiparameter-Transmitter mit geführtem Radar und kapazitiver Messung in einer Sonde“, erklärt C. Rützel. Dieser eignet sich für Trenn­schicht­mess­­aufgaben. Er ermöglicht eine sichere Messwerterfassung beim Auftreten von Emulsionsschichten und vereint die Vorteile beider Verfahren ohne zusätzliche Einstellungen. „Durch die Ausgabe von zwei normierten (4 mA … 20 mA)-Signalen, erfüllt der Levelflex FMP55 den Wunsch der Nutzer, nach einer zuverlässigen Erfassung vom Gesamtfüllstand und der Trennschicht“, informiert der Experte. Dabei entscheidet das Messgerät selbstständig, welches Messverfahren – geführtes Radar bei klaren Trennschichten oder kapazitiv beim Auftreten von Emulsionsschichten – zum Einsatz kommt. Auch wechselnde obere Dk-Werte beeinflussen die Messsicherheit nicht. „Mit dem Levelflex FMP55 entfallen Entscheidungen in einer frühen Planungsphase welches Messverfahren – geführtes Radar oder kapazitiv – besser geeignet ist“, bringt es C. Rützel auf den Punkt.

„Darüber hinaus ist mit den Levelflex FMP53 das erste ASME BPE-konforme Füllstandsmessgerät verfügbar, das die hohen hygienischen Anforderungen der Pharmaindustrie erfüllt“, nennt der Marketingexperte ein weiteres Beispiel. Als weitere Steps im Bereich der Füllstandsmessung soll das Zweileiterkonzept sukzessive durch die Technologien frei abstrahlendes Radar und Ultraschall ergänzt werden.


Resümee
„Das einheitliche Zweileiterkonzept hat sich seit dem Marktstart im letzten Jahr bereits in weltweit mehreren Tausend Anwendungsfällen bewährt. Die gute Resonanz und der hohe Bedarf der Kunden bestätigen den Nutzen einheitlicher und durchgängiger Konzepte für die Anlagenpraxis“, zieht C. Rützel abschließend Bilanz.

Kerstin Löffler
Kerstin Löffler ist Abteilungsleiterin Marketing/Kommunikation bei der Endress+Hauser Messtechnik GmbH & Co. KG in Weil.

Weitere Informationen unter www.de.endress.com.

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