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Mess­lat­te höher gehängt

19. Oktober 2016
in Messen, Valve World Expo
0 0

Düsseldorf, DEU. 02.12.2014. Halle 4 / Hall 4 - Mit mehr als 660 Ausstellern aus 40 Ländern belegt die Valve World Expo 2014 zum ersten Mal drei Messehallen des Düsseldorfer Messegeländes. Gezeigt wird die gesamte Palette der Industriearmaturen. | More than 660 exhibitors from 40 nations will attend Valve World Expo 2014 in Düsseldorf. The whole range and variety of industrial valves will be presented in three halls at Düsseldorf fairgrounds. Foto: Constanze Tillmann, Exploitation right Messe Duesseldorf, M e s s e p l a t z, D-40474 D u e s s e l d o r f, www.messe-duesseldorf.de; eine h o n o r a r f r e i e Nutzung des Bildes ist nur fuer journalistische Berichterstattung, bei vollstaendiger Namensnennung des Urhebers gem. Par. 13 UrhG (Foto: Messe Duesseldorf / ctillmann) und Beleg moeglich; Verwendung ausserhalb journalistischer Zwecke nur nach schriftlicher Vereinbarung mit dem Urheber; soweit nicht ausdruecklich vermerkt werden keine Persoenlichkeits-, Eigentums-, Kunst- oder Markenrechte eingeraeumt. Die Einholung dieser Rechte obliegt dem Nutzer; Jede Weitergabe des Bildes an Dritte ohne Genehmigung ist untersagt | Any usage and publication only for editorial use, commercial use and advertising only after agreement; unless otherwise stated: no Model release, property release or other third party rights available; royalty free only with mandatory credit: photo by Messe Duesseldorf]

Mess­tech­nik gewinnt durch stei­gen­de Anfor­de­run­gen in der Arma­tu­ren­bran­che wei­ter an Bedeu­tung. Ihre Daten bil­den die Grund­la­ge für Auto­ma­ti­on und Indus­trie 4.0.

Wer nach dem Mot­to „Pi mal Dau­men“ misst, hat schon lan­ge kei­ne reel­le Chan­ce mehr im hart umkämpf­ten inter­na­tio­na­len Wett­be­werb. Viel­mehr erklimmt die Mess­lat­te bei der Mess­tech­nik immer neue, unge­ahn­te Höhen. Denn nur auf Basis von prä­zi­sem und aus­sa­ge­kräf­ti­gem Daten­ma­te­ri­al las­sen sich Arma­tu­ren effi­zi­ent steu­ern und auto­ma­ti­sie­ren. Für die Anwen­der sind die Ent­wick­lun­gen bares Geld wert – und für eini­ge Unter­neh­men sind ver­wert­ba­re Mess­da­ten bereits die Grund­la­ge für das Inter­net der Din­ge: Es wer­den kon­ti­nu­ier­lich Daten gesam­melt und durch intel­li­gen­te Bewer­tung nutz­bar gemacht. Dabei wer­den die Daten mehr und mehr mit denen aus dem Umfeld zusammengefasst.

Umsatz steigt

„Um die Sicher­heit sowie Genau­ig­keit bei Pro­zes­sen zu gewähr­leis­ten, ist Mess­tech­nik bei Arma­tu­ren nicht weg­zu­den­ken“, betont Alex­an­der Lell, Ent­wick­lungs- und Appli­ka­ti­ons­in­ge­nieur bei Rotech. Aber die Erfolgs­ge­schich­te die­ser für Arma­tu­ren wich­ti­gen Kom­po­nen­te ist noch längst nicht zu Ende geschrie­ben. Mit stei­gen­den Anfor­de­run­gen an die Her­stel­lung, die Sicher­heit und die Pro­zess­ge­nau­ig­keit gewin­ne die Mess­tech­nik gar an Bedeu­tung. Und das zahlt sich aus. „Abge­se­hen von der leich­ten Kri­se in der Anla­gen­bau-Bran­che hat sich der Umsatz in den ver­gan­ge­nen Jah­ren defi­ni­tiv erhöht“, berich­tet Lell.

Der Weg bis hier­hin war kein leich­ter, jetzt ist er aber nicht mehr umkehr­bar. Anwen­der wie Arma­tu­ren­her­stel­ler „erken­nen mitt­ler­wei­le, wel­che mess­tech­ni­schen Mög­lich­kei­ten zur Ver­fü­gung ste­hen und wie sehr damit bestimm­te Abläu­fe im Pro­duk­ti­ons­pro­zess ver­ein­facht bzw. beschleu­nigt wer­den kön­nen“, unter­streicht Lell. Der Trend zieht sich quer durch alle Bran­chen – von der che­mi­schen Indus­trie über die Ener­gie­wirt­schaft, Nah­rungs­mit­tel- und Geträn­ke­indus­trie, Raf­fi­ne­rien, Phar­ma, Was­ser- und Abwas­ser­wirt­schaft bis zu Öl und Gas.

Opti­ma­ler steuern

„Ener­gie ist der Lebens­nerv einer indus­tri­el­len Anla­ge“, betont Emer­son Pro­cess Manage­ment. Sie mache nach den Aus­gangs­ma­te­ria­li­en gewöhn­lich den größ­ten Pro­zent­satz der Betriebs­kos­ten aus. Eine Ent­wick­lung, die sich vor dem Hin­ter­grund stei­gen­der Ener­gie­kos­ten und strik­te­rer Emis­si­ons­vor­schrif­ten wei­ter ver­schär­fen dürf­te. Auf der Basis von prä­zi­sen Mess­da­ten lie­ßen sich Anla­gen opti­ma­ler steu­ern – Abfäl­le ver­rin­gern sich und die Effi­zi­enz wird par­al­lel erhöht. Damit wie­der­um redu­zie­ren sich Kos­ten, sin­ken Emis­sio­nen und steigt die Zuverlässigkeit.

Bei­spiel Bio­mas­se-Kraft­werk von Eno­mondo S.r.l. im ita­lie­ni­schen Faen­za. Das Unter­neh­men nutzt Wire­less-Mess­ge­rä­te, um eine kom­ple­xe Kraft­stoff-Vor­be­hand­lung, einen Opti­mie­rungs­pro­zess und einen neu­en Kes­sel in der Anla­ge zu über­wa­chen. Sie tru­gen zu einer Ver­bes­se­rung von fünf Pro­zent der betrieb­li­chen Effi­zi­enz bei. Die Dia­gno­se­da­ten haben auch die vor­aus­schau­en­de Instand­hal­tung vereinfacht.

Effi­zi­enz verbessert

Bei dem Bio­mas­se-Kraft­werk in Faen­za, das bei der Cavi­ro Destil­le­rie für Wein und dena­tu­rier­ten Alko­hol ange­sie­delt ist, wer­den 140.000 t/a an Abfall­pro­duk­ten der Alko­hol­her­stel­lung genutzt, um Strom für 29.000 Haus­hal­te in der Nach­bar­schaft zu erzeu­gen. 48 Wire­less-Mess­ge­rä­te von Emer­son Pro­cess Manage­ment über­tra­gen ihre Daten über ein Wire­less Gate­way zu digi­ta­len Auto­ma­ti­sie­rungs­sys­tem und ermög­li­chen dem Per­so­nal eine bes­se­re Ein­sicht in den Pro­zess. So kön­nen Ein­stel­lun­gen vor­ge­nom­men wer­den, um die Effi­zi­enz zu erhö­hen. Eno­mondo war durch die dank pas­sen­der Mess­tech­nik erreich­te Opti­mie­rung in der Lage, sei­ne betrieb­li­che Effi­zi­enz zu ver­bes­sern und die Strom­lie­fe­rung zu erhöhen.

Gefor­dert ist die Mess­tech­nik in vie­ler­lei Hin­sicht – sie lie­fert Daten zum Druck, zur Tem­pe­ra­tur, Dich­te, Kon­zen­tra­ti­on, zum Durch­fluss und Füll­stand. Auf­ga­ben, die sie unter ande­rem mit Mess­um­for­mern, Schal­tern, Radar, Anzei­gen, Zeit­re­lais und Ven­til­sen­so­ren erfüllt. „Die moder­ne digi­ta­le Signal­ver­ar­bei­tung ermög­licht auch die Mes­sung klei­ner Durch­flüs­se“, erklärt ABB. Eine Ent­wick­lung, die den Anteil von Elek­trik und Elek­tro­nik an der Anla­ge deut­lich erhöht. Unterm Strich muss die Mess­tech­nik pro­blem­los hand­zu­ha­ben sein, wozu eben­falls eine benut­zer­freund­li­che Ober­flä­che unver­zicht­bar ist. Das Dis­play zei­ge, so ABB, zum Bei­spiel den Mas­se- und Volu­men­durch­fluss, den Pro­zent­wert vom Maxi­mal­durch­fluss und die Durch­fluss­men­ge als Bal­ken­dia­gramm. Eine Digi­ta­li­sie­rung auf Basis von Mess­da­ten ermög­licht auch eine Rund-um-die-Uhr-Über­wa­chung von Armaturen.

Grund­la­ge für Auto­ma­ti­sie­rung

All dies erfor­der­te bei­spiels­wei­se die Pre­mier Ölplatt­form an Groß­bri­tan­ni­ens Fest­landso­ckel. Die Mess­tech­nik ermög­licht es, die 160 Kilo­me­ter west­lich von Schott­land gele­ge­ne Platt­form vom Onshore-Ope­ra­ti­on-Cen­ter in Aber­deen sicher und effi­zi­ent zu steu­ern. Hier­bei han­delt es sich um nichts weni­ger als die Visi­on einer aus der Fer­ne effi­zi­ent bedien­ten Platt­form. Hier­für wer­den ein digi­ta­les Auto­ma­ti­sie­rungs­sys­tem, ein Pro­zess­si­cher­heits­sys­tem, Mess­ge­rä­te für Druck, Tem­pe­ra­tur, Radar-Füll­stand und Durch­fluss­mess­ge­rä­te eingesetzt.

Gefragt ist aus­ge­klü­gel­te Mess­tech­nik als Grund­la­ge der Arma­tu­ren­au­to­ma­ti­sie­rung. Exper­ten sehen einen gro­ßen Anstieg bei der Auto­ma­ti­on der Ven­ti­le, Schie­ber und Klap­pen in den ver­gan­ge­nen Jah­ren. Ein Sper­ren, Umlei­ten und Dros­seln von Flüs­sig­kei­ten, Gasen, Schläm­men und Dämp­fen ohne Auto­ma­ti­sie­rung wird zuneh­mend undenk­bar. Wovon wie­der­um die Her­stel­ler von Mess­tech­nik profitieren.

Beson­ders groß ist der Bedarf an Auto­ma­ti­sie­rung und damit an Mess­tech­nik in Wachs­tums­märk­ten wie Chi­na, Tür­kei, Indi­en und Bra­si­li­en, wo die Zahl neu­er Anla­gen in gro­ßen Schrit­ten zunimmt. Auch bei den Bran­chen gibt es Bewe­gung: Erneu­er­ba­re Ener­gien befeu­ern zusätz­lich den Markt.

Schutz der Umwelt

Eine per­fek­te Auto­ma­ti­on auf Basis prä­zi­ser Daten aus der Mess­tech­nik ermög­licht sehr genau Pro­zes­se – etwa durch die Mes­sung des Volu­men­durch­flus­ses mit einer Genau­ig­keit von 0,4 Pro­zent vom Mess­wert und bei der Tem­pe­ra­tur-Mes­sung durch eine Genau­ig­keit von ≤1 Grad Cel­si­us, opti­miert damit die Aus­beu­te und spart Roh­stof­fe ein. Es ver­bes­sert sich daher nicht nur die Pro­duk­ti­vi­tät, son­dern auch der Schutz der Umwelt, weil die Gefahr von Lecka­gen ver­rin­gert und Res­sour­cen geschont werden.

Auch die Risi­ken für Mit­ar­bei­ter wer­den gesenkt. Inspek­ti­ons­gän­ge in explo­si­ons­ge­fähr­de­te Pro­duk­ti­ons­um­ge­bun­gen ent­fal­len. Eine ver­läss­li­che Dia­gno­se ist aus der Fer­ne mög­lich. Was wie­der­um die Per­so­nal­kos­ten vermindert.

So kön­nen bei­spiels­wei­se 16 Magnet­ven­ti­le durch ein Ven­til­steu­er­mo­dul mit Dia­gno­se­funk­tio­na­li­tät von Sam­son ange­steu­ert und 32 Stel­lungs­rück­mel­dun­gen von Grenz­si­gnal­ge­bern ein­ge­le­sen wer­den. „Die inte­grier­te Funk­tio­na­li­tät zur Erfas­sung aus­sa­ge­kräf­ti­ger Zustands- und Dia­gno­se­infor­ma­tio­nen ermög­licht es, Auf­/­Zu-Arma­tu­ren ohne ‚eige­ne Intel­li­genz‘ in das Con­di­ti­on Moni­to­ring der Anla­ge ein­zu­bin­den und somit einen Bei­trag zur Betriebs­si­cher­heit und effi­zi­en­ten Instand­hal­tung zu leis­ten, auch in explo­si­ons­ge­fähr­de­ten Berei­chen“, erläu­tert Samson.

Feld­bus­se zur Datenübermittlung

Auto­ma­ti­on und Mess­tech­nik wer­den häu­fig ergänzt durch Feld­bus­se, die für das Ver­mit­teln von Daten wich­tig sein kön­nen. Im kom­ple­xen Maschi­nen und Anla­ge sind sie in der Regel Stan­dard. „Gera­de im Zeit­al­ter von Indus­trie 4.0 kommt der indus­tri­el­len Kom­mu­ni­ka­ti­on via Feld­bus und Indus­tri­al Ether­net eine wich­ti­ge Rol­le zu“, erklärt „feldbusse.de“. Denn zen­tra­les Ele­ment bei der prak­ti­schen Umset­zung von Indus­trie 4.0 sei die durch­gän­gi­ge Kom­mu­ni­ka­ti­on aller betei­lig­ten Maschi­nen und Anla­gen­tei­le sowie deren naht­lo­se Inte­gra­ti­on in die über­la­ger­ten Leit­sys­te­me. „Kurz gesagt: Die Fel­debe­ne mit der IT-Welt zu verbinden.“

Rund 50 ver­schie­de­ne Feld­bus­se und über 20 unter­schied­li­che Indus­tri­al-Ether­net-Stan­dards ste­hen heu­te zur Ver­fü­gung. Wesent­li­che tech­ni­sche Unter­schie­de gebe es bei der erreich­ba­ren Kabel­län­ge, der maxi­ma­len Anzahl von Data­bytes je Tele­gramm sowie beim Funk­ti­ons­um­fang, erläu­tert feldbusse.de. „Alle Feld­bus­se beherr­schen die Grund­funk­tio­nen: die schnel­le zykli­sche Über­tra­gung von Ein­gangs- und Aus­gangs­da­ten.“ Wei­ter­ge­hen­de Funk­tio­nen wie Dia­gno­se, azy­kli­sche Über­tra­gung von Bedarfs­da­ten, Alarm­hand­ling und Quer­ver­kehr zwi­schen den ein­zel­nen Bus­teil­neh­mern „sind nicht bei jedem Feld­bus­sys­tem möglich.“

Trend zu kabel­lo­sen Technologien

„Nach­dem Feld­bus­se in der Ver­fah­rens­tech­nik Ein­zug gehal­ten haben, steht mit Funk­lö­sun­gen der nächs­te Ent­wick­lungs­schritt in der Feld­kom­mu­ni­ka­ti­on an“, erklärt Pep­perl + Fuchs Ver­trieb Deutsch­land. Aus Sicht des Unter­neh­mens lässt die brei­te Anwen­dung auf­grund feh­len­den Ver­trau­ens in Funk­tech­no­lo­gie sowie des ganz­heit­li­chen Ansat­zes zunächst noch auf sich warten.

Für unmit­tel­bar an der Pro­zess­steue­rung betei­lig­te und sicher­heits­kri­ti­sche Mess- und Steu­er­wer­te blei­be das Kabel die ers­te Wahl der Signal­über­tra­gung, so Pep­perl + Fuchs. Den­noch bie­ten sich eini­ge Anwen­dun­gen für eine draht­lo­se Über­tra­gung an – zum Bei­spiel für das Über­wa­chen von manu­ell im Feld betä­tig­ten Bedien­ele­men­ten, wie etwa Kugel­häh­ne. „Hier wird bis­her der Zustand optisch bei Kon­troll­gän­gen durch einen Mit­ar­bei­ter fest­ge­stellt“, so das Unter­neh­men. Durch draht­lo­se Über­tra­gung der Kugel­hahn­po­si­ti­on sei der Zustand jedoch zu jeder Zeit direkt in der Leit­war­te sicht­bar. „Zykli­sche Kon­troll­gän­ge oder Bestä­ti­gung der kor­rek­ten Posi­ti­on vor Anla­gen­hoch­lauf wer­den über­flüs­sig.“ Das spa­re nicht nur teu­re Lohn­kos­ten, son­dern die Anla­ge kön­ne auch zügi­ger anfah­ren sowie schnel­ler und län­ger pro­du­zie­ren. Das glei­che gel­te für alle ande­ren manu­ell über­prüf­ten Zustands­grö­ßen wie Druck und Temperatur.
„Im Moment scheint die Ent­wick­lung in Rich­tung kabel­lo­sen, intel­li­gen­ten Tech­no­lo­gien zu gehen“, sagt Alex­an­der Lell, Ent­wick­lungs- und Appli­ka­ti­ons­in­ge­nieur bei Rotech. „Wir ver­su­chen, durch ent­spre­chen­de Lösun­gen auf den Markt zu reagieren.“

Indi­vi­du­el­le Messlösungen

Aber es gibt einen wei­te­ren Trend bei der Mess­tech­nik für Arma­tu­ren. „Für unse­re Mess­tech­nik­lö­sun­gen hat sich der Markt dahin­ge­hend ent­wi­ckelt, dass aus Stan­dard-Mess­lö­sun­gen immer mehr indi­vi­du­el­le Mess­lö­sun­gen kre­iert wur­den“, erklärt Lell.

Und es ist nicht ver­mes­sen zu sagen, dass die Suche nach indi­vi­du­el­len Lösun­gen ein Trend in den Indus­trie­län­dern ist, der nicht nur bei der Her­stel­lung von Mess­tech­nik, son­dern nahe­zu aller Anla­gen- und Maschi­nen­kom­po­nen­ten gekom­men ist, um zu blei­ben. Sozu­sa­gen das Maß aller Dinge …

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