Smarte Lösungen für schlaue Anlagen

Smarte Sensoren als Türöffner der Industrie 4.0

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10.05.2016 Intelligente Sensoren spielen eine zentrale Rolle bei der Umsetzung der Industrie 4.0. Der Hersteller präsentiert ein busfähiges Anschlusssystem, mit dem Anwender die einzelnen Sensoren zu einem Netzwerk verbinden können - das Internet der Dinge.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Mit Industrie 4.0 tun sich Betreibern viele neue Möglichkeiten auf.
  • Die neu gewonnenen Lösungen sollten Anwender gemeinsam mit den einschlägigen Anbietern durchdacht umsetzen. Denn die mit der Umstellung einhergehende Elektronik sollte sich bei Verschleißteilen nicht als Kostenfalle entpuppen.
  • Mit intelligenter Sensortechnik können Betreiber nicht nur ihre Prozesse optimieren, sondern auch die Anlagenverfügbarkeit erhöhen.

Vorbei ist es mit der Sprachromantik. Während man früher gerne von „Zeitalter“ oder gar von „Revolutionen“ sprach, setzt sich in unserer modernen Welt immer mehr ein rein numerisches Hochzählen durch, wenn wieder ein neuer Entwicklungsschritt in der Gesellschaft oder technischen Welt zu verzeichnen ist. Aktuelles Thema ist der Slogan „Industrie 4.0“. Das bedeutet, dass Maschinen, Aktoren, Sensoren und Leitsystem in einer automatisierten Welt untereinander über eine Dateninfrastruktur wie etwa das Internet interagieren. Das bedingt neuartige industrielle Produktionsanlagen, bei denen sich die „intelligenten“ Maschinen gegenseitig und selbstständig mit Arbeit und Informationen versorgen. Auf der anderen Seite soll „Industrie 4.0“ den Zugriff über Netzwerke in alle aktiven Ebenen einer Anlage bis hin zum Sensor ermöglichen. Vieles ist derzeit noch ein Traum, dennoch soll der Leitgedanke „Industrie 4.0“ die Anbieter technischer Lösungen zu neuen Produkten anregen und den Markt für die neuen Möglichkeiten hin entwickeln.

Keine Wegwerf-Lösungen

Kein Wunder also, wenn der Gedanke von Vernetzung und Datenspeicherung auch in Bereiche vordringt, in denen Anwender nicht augenscheinlich damit gerechnet hätten. Als Beispiel sei hier die Flüssigkeitsanalyse genannt. Auf dem Weg zur Industrie 4.0 muss auch die hier verwendete Messtechnik auf den Prüfstand. Die Digitalisierung und Parameterspeicherung einer analogen Elektrode in einem mehrere Meter entfernten Messumformer ist hier durchaus noch optimierungsfähig. Bringt ein Lösungsanbieter beispielsweise einen Teil der Digitalisierungselektronik näher an den Sensor, ist wieder ein Wegstück des Durchgriffes vom Datennetz bis zum Sensor/Aktor geschafft. Eine schlechte Lösung hingegen wäre es, das Verschleißteil pH-Elektrode mit Elektronik „vollzustopfen“. Das ist prinzipiell heute kein Problem, und solche Lösungen bieten einige Hersteller auch an. Geht die Leistungskraft des Sensors nach Tagen, Wochen oder Monaten zu Ende, oder kommt es vorher schon zu einem Bruch des Sensors, muss der Anwender dann die wertvolle Messumformerelektronik mit entsorgen. Ökonomisch und ökologisch ist das selbstverständlich unsinnig.

Flexibel durch Schnittstellen

Die Jumo Digiline pH verfolgt einen anderen Ansatz: Hier ergänzt ein kleiner, abnehmbarer und wiederverwendbarer Elektronikaufsatz eine herkömmliche pH- oder Redox-Elektrode. Diese Transmitter-Elektronik digitalisiert das analoge Signal des Sensors bereits praktisch am Ort der Entstehung. Auch seine individuellen Sensorparameter wie Nullpunkt und Steilheit sowie Kalibrier- und Stressdaten trägt der Sensor bei sich. Gleichzeitig ist der Sensor durch das Digiline-Sensorsystem auch busfähig. Bis zu sechs Sensoren können Betreiber an einer digitalen Schnittstelle sternförmig oder seriell verdrahtet zusammenschalten. Das Systems erkennt die Sensoren und logt sie nahezu automatisch in nachgeschaltete Elektroniken ein. Die Sensoren können Anwender sowohl im Netzwerk als auch einzeln an einem Laptop/PC überprüfen, warten, kalibrieren und aktualisieren. Ein zugehöriges Sensortool, das Jumo DSM (Digitales Sensor Management) ermöglicht völlig unproblematisch das Verwalten unterschiedlicher digitaler Analysesensoren – und das auch entfernt vom eigentlichen Messort, beispielsweise im Betriebslabor.

Verfügbarkeit erhöhen

Fällt am Bus ein Sensor aus, funktionieren die restlichen weiter. So können Betreiber die Verfügbarkeit ihrer Anlage erhöhen. Die digitalisierten Sensorsignale ermögliche dabei eine höchst störungsunempfindliche Messwert-Übertragung. Für die Integration in Altanlagen sind die Sensoren des Herstellers auch mit Ausgangssignal 4…20 mA erhältlich. Anlagenbetreiber können die Sensoren an die Mehrkanalmessgeräte für die Flüssigkeitsanalyse der Jumo Aquis Touch-Serie aber auch an das Automatisierungssystem Jumo M-Tron T anbinden. Dieses System beinhaltet auch eine Software-SPS, mit der Anwender in der Lage sind, auch komplexere Anlagen und Verfahrensabläufe der Wasser-, Prozesswasser- und Abwassertechnik realisieren zu können.

Fazit
Durch die Digitalisierungselektronik werden auch herkömmliche chemische oder physikalische Sensoren „Fit für Industrie 4.0“. Ein Durchgriff auf Sensordaten ist aufgrund busfähiger Anschlusstechnik auch in verzweigten Anlagen von einer zentralen Stelle aus möglich. Sensoren tragen ihre Daten „an Bord“ immer bei sich. Sensoren, die wie pH-Elektroden Verschleißteile sind, sollten künftig abnehmbare Elektroniken besitzen, die Anwender mit neuem Analogteil dann wiederverwenden können.

Hier gelangen Sie zum Lösungsanbieter.

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Heftausgabe: Mai 2016

Über den Autor

Matthias Kremer, Branchenmanager Wasser/Abwasser, Jumo
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