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| von Armin Scheuermann ist Chefredakteur der CHEMIE TECHNIK
  • Mit Monitoring-­Lösungen wird der Nutzen der Digitalisierung schnell greifbar.
  • Neue Kommunikationskonzepte ermöglichen es, Monitoring-Lösungen einfach aufzubauen.
  • Das Potenzial für solche Lösungen ist in der Prozessindustrie riesig.
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Der größte Nutzen für den Betreiber entsteht, wenn er möglichst geringen Aufwand bei der Nachrüstung des Monitoring-Systems hat und über Typicals skalieren/multiplizieren kann. Bilder: Phoenix Contact

Maschinenüberwachung oder andere Condition-Monitoring-Ansätze scheitern häufig an den hohen Kosten und dem Aufwand, der bei der Einbindung solcher Lösungen in die Automatisierungsstruktur entsteht. Doch gerade die Verwendung eines zweiten Kommunikationskanals, wie er in der Namur Open Architecture, NOA, beschrieben ist, vereinfacht den Einsatz digitaler Lösungen.

Bei Phoenix Contact will man Monitoring-Aufgaben nicht nur mit elektrotechnischen Produkten und Komponenten begleiten, sondern mit skalierbaren Lösungen der Digitalisierung von Prozessen insgesamt Vorschub leisten. Eine ganze Reihe an möglichen Anwendungen hat der Anbieter dabei im Blick: Von der Überwachung von Pumpen und Motoren, die in Prozessanlagen genutzt werden, über das Monitoring von Begleitheizungen und Handventilen bis hin zur Überwachung von Kontrollschächten hat der Anbieter bereits zahlreiche Applikationen realisiert. „Wir verstehen uns als Lösungsanbieter und Consultingpartner für alle Überwachungsaufgaben in Prozessanlagen, die mit elektrischen Komponenten aufgebaut werden können“, erklärt Stephan Sagebiel, Head of Industry Management Process bei Phoenix Contact.

Digitalisierung ermöglicht einfache Monitoring-Lösungen

Aufwendige Maschinenüberwachungssysteme, wie sie vor allem für Großmaschinen an Kompressoren oder Pumpen zum Einsatz kommen, hat der Anbieter dabei jedoch im Fokus. „Wir haben gezeigt, dass man auch eine Pumpe mit 10 kW-Antrieb schon wirtschaftlich sinnvoll überwachen kann“, verdeutlicht Sagebiel. Der Hersteller setzt hier auf Skalierbarkeit: So können Monitoring-Lösungen beispielhaft umgesetzt und deren Wirtschaftlichkeit im Betrieb nachgewiesen werden. Davon ausgehend lassen sich solche Konzepte dann skalieren und auf den ganzen Betrieb oder sogar standortübergreifend ausrollen.

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Mit dem NOA-Konzept lassen sich die Daten der Feldgeräte rückwirkungsfrei und sicher auslesen und an überlagerte Systeme weiterleiten. Bild: Phoenix Contact

Wie das geht, wird am Beispiel der Überwachung von Rotating Equipment deutlich. „Meist sind Pumpen und Kompressoren die Ursache für ungeplante Anlagenstillstände“, berichtet Sagebiel: „Rotating Equipment wird in der Praxis oft in festen Zeiträumen oder überhaupt nicht gewartet.“ Um Stillstände zu vermeiden, kann die dauerhafte Überwachung von kritischen Pumpen und Motoren sinnvoll sein. Während Monitoring-Lösungen für Großmaschinen fünf- oder sechsstellige Beträge Kosten können, realisiert der Lösungs- und Komponentenanbieter Überwachungssysteme selbst für kleinere Antriebe und Motoren unter 1.000 Euro. So lassen sich beispielsweise über die elektrische Leistung Rückschlüsse auf den Zustand und Arbeitspunkt der Maschine und auch des Prozesses ziehen. „Durch den Verlauf der Wirkleistung können viele Fehlerbilder identifiziert werden, damit die Wartung zum richtigen Zeitpunkt erfolgen kann“, weiß Sagebiel.

Auch kleine und mittelgroße Pumpen lassen sich wirtschaftlich überwachen

Um die Motorbetriebswerte zu erfassen, wird die elektrische Leistung über eine Messung von Strom und Spannung rückwirkungsfrei und bequem im Schaltraum bestimmt. Das ist bei Drehstrommaschinen generell möglich, egal ob sie direkt per Schütz, über MCC-Einschübe oder Frequenzumrichter verwendet werden. Diese Maschinendaten werden entweder on the Edge verarbeitet oder in ein überlagertes System wie eine Cloud, ein MES-System, eine Datenbank oder ein Asset-Management-System übertragen.

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Man sollte immer darauf vertrauen können, dass eine Notdusche funktioniert und rechtzeitig Hilfe kommt; die kontinuierliche Überwachung stellt dies sicher.

Eine andere wichtige Monitoring-Aufgabe in der Chemie- und Prozessindustrie, ist die Überwachung von Notduschen. Internationale Standards der Arbeitssicherheit fordern eine regelmäßige Wartung bzw. Prüfung dieser Sicherheitseinrichtung. Typischerweise wird diese Wartung heute meist in regelmäßigen Abständen von einem Servicetechniker vor Ort durchgeführt. Ein zentrales Monitoring schließt die Lücke zwischen den turnusmäßigen Rundgängen. Außerdem erhöht das Überwachungssystem die Sicherheit für das Anlagenpersonal, indem zusätzlich Sanitäter benachrichtigt werden. Darüber hinaus kann der Nachweis einer regelmäßigen Routinewartung so automatisiert werden. Zudem ist es möglich, Ersthelfer gezielt zum Einsatzort zu führen.

Für die Überwachung von Begleitheizungen gibt es bereits ebenfalls eine Monitoring-Lösung. Der Nutzen der Überwachung erschließt sich dort relativ schnell: Fällt eine Begleitheizung aus und bleibt dies unbemerkt, können Medien in den Leitungen auskristallisieren oder sich verfestigen. Die Folge ist der Stillstand der Anlage. Mit einer einfachen, auf einer Strommessung basierenden Lösung lassen sich Begleitheizungen ohne aufwendige Verkabelungen überwachen. Kombiniert mit einem Funksystem oder generell drahtloser Kommunikation, kann der Ausfall einer Begleitheizung festgestellt werden – das Anlagenpersonal wird in die Lage versetzt, Maßnahmen zu ergreifen, bevor es zum Stillstand kommt. „Wir sind überzeugt, dass es in der Prozessindustrie noch Hunderte solcher Anwendungen gibt, und wir können dafür entsprechende Lösungen bereitstellen“, sagt Stefan Sagebiel im Interview mit der CT-Redaktion.

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Bildergalerie: Enhanced Connectivity – wie der Anschluss der Namur Open Architecture gelingen kann

Interview mit Stephan Sagebiel, Phoenix Contact – „Mit unseren Lösungen sprechen wir neue Zielgruppen an“

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Stephan Sagebiel, Head of Industry Management Process bei Phoenix Contact Deutschland

CT: Warum ist die Digitalisierung von Prozessanlagen aus Ihrer Sicht so wichtig? Reicht es nicht, die Automatisierung zu erweitern?
Sagebiel: Wenn die Prozessindustrie einen Schritt nach vorn machen will, kommt sie um die Digitalisierung nicht herum. Nehmen Sie nur das einfache Beispiel einer flächendeckenden Überwachung von Pumpen – in der klassischen Struktur der Automatisierungspyramide ist das nicht zu machen, weil das Einbinden solcher Monitoring-Konzepte in die bestehende Leittechnik viel zu aufwendig und zu teuer ist. Eine digitale Lösung, die den von der Namur in der Namur Open Architecture definierten zweiten Kommunikationskanal nutzt, ermöglicht hier neue und einfachere Überwachungsansätze.

CT: Phoenix Contact hat in den letzten Jahren auch ohne NOA bereits eine ganze Reihe an Überwachungslösungen vorgestellt. Aber eigentlich kennt man das Unternehmen als Komponenten- bzw. Klemmenanbieter …
Sagebiel: Das ist richtig, allerdings sind wir bereits seit über 15 Jahren im Lösungsgeschäft tätig. Und gerade mit Blick auf die Prozessindustrie wollen wir das in Zukunft noch deutlich verstärken. Dabei verfolgt Phoenix Contact den Ansatz, dass nicht nur einzelne Technologien in den Mittelpunkt gestellt werden, sondern gemeinsam mit den Kunden die passende Lösung erarbeitet wird. Damit sprechen wir durchaus unterschiedliche Zielgruppen an: Die Automatisierer erwarten von uns eher Produkte sowie Technologien und weniger Beratung. Aber ein Sicherheitsbeauftragter, der beispielsweise das Problem der Notduschen-Überwachung zu lösen hat, sieht uns vielmehr als Consultants – und diese Rolle bieten wir ganz bewusst an.

CT: Auf der letzten Namur-Hauptsitzung wurde diese Sicht in Plenarvorträgen deutlich: Die Betriebsleitung bewertet die eingesetzte Technik im Hinblick auf wirtschaftliche Kriterien wie Output, Effizienz und Verfügbarkeit einer Anlage. Wo können Sie hier helfen?
Sagebiel: An den verschiedensten Stellen. So lassen sich beispielsweise Pumpen über eine Strom- und Spannungsmessung am Motor vergleichsweise kostengünstig überwachen – auch Kavitation oder Verstopfung kann auf diese Weise frühzeitig erkannt werden. Insbesondere bei Maschinen mit kleiner und mittlerer Leistung ist das Potenzial riesig. Ein weiteres Beispiel ist die Überwachung von Begleitheizungen. Wer schon einmal eine Leitung wegen eines verfestigten oder auskristallisierten Produkts austauschen musste, weil die Heizung unbemerkt ausgefallen ist, dem erschließt sich der Nutzen einer solchen Lösung sofort.

Dazu kommt noch ein weiterer Aspekt, der auf dem Namur-Treffen deutlich wurde: Das Problem der Inkonsistenzen in der Anlagendokumentation. Indem wir die Hart-Kommunikation der verbauten Feldgeräte abgreifen, können wir die As-built-Dokumentation künftig erheblich vereinfachen und verbessern. So ist es ebenfalls denkbar, dass Wartungsaufträge in Zukunft automatisch im ERP-System angelegt werden, oder im R&I-Schema direkt eine Abweichung zwischen As Built und As Planned aufblinkt – das spart nicht nur Zeit und Mühe, sondern verhindert ebenso Übertragungsfehler.

CT: Wo sehen Sie in der Chemie noch weiteres Potenzial für neue Lösungen auf Basis digitaler Technik?
Sagebiel: Da sind der Phantasie kaum Grenzen gesetzt. Konkret möchte ich hier allerdings die Digitalisierung der Lieferkette nennen. Beispielsweise die automatische Überwachung von Lagerbeständen bei den Kunden der Chemiehersteller. Auch hier haben wir es nicht mit unseren klassischen Automatisierungskunden zu tun, sondern mit neuen Zielgruppen wie der Vertriebsabteilung eines Chemieunternehmens. Und da arbeiten wir über die Grenze der OT hinweg bereits stark in Richtung IT. Dort kennt man uns gar nicht als Technik-Lieferant, sondern Phoenix Contact wird von vornherein als Lösungsanbieter wahrgenommen.

 

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