Intelligente Durchflussregelung kombiniert Messtechnik und Diagnose

Vernetzung auf allen Ebenen

Das multifunktionale Durchflussregelgerät von Focus-On - einem Joint-Venture-Unternehmen von Samson und Krohne - integriert Sensorik, Aktorik und Regelarmatur in einem Gerät. Indem das Modul gleichzeitig Durchfluss, Druck und Temperatur misst und seine Ventilfunktion unabhängig regelt, können alle vorgegebenen Sollwerte genau und zuverlässig erreicht werden.
Die Integration von Sensorik und Aktorik wird als eine Kombination aus Ventil und Durchflussmessgerät realisiert, die selbstständig nach einem vom Leitsystem vorgegebenen Sollwert regelt.
Die Integration von Sensorik und Aktorik wird als eine Kombination aus Ventil und Durchflussmessgerät realisiert, die selbstständig nach einem vom Leitsystem vorgegebenen Sollwert regelt.Bild: Krohne Messtechnik GmbH

Somit fungiert das Gerät als autonomer Aktor für dezentrale Regel- und Steuerungsaufgaben. Der Aufbau komplexer Regelkreise ist nicht erforderlich, ebenso ist die Anbindung an ein Prozessleitsystem keine Voraussetzung, denn die Messdaten werden direkt im Gerät berechnet und verarbeitet. Das macht Focus-1 zum passenden Durchflussregler für die autonom agierende Fabrik. Er eignet sich gleichermaßen für Industrie-4.0-Anwendungen in neu geplanten Projekten wie auch für die Prozessautomatisierung in Brownfield-Anagen. Mit dem Prozessknoten lassen sich auch herkömmliche Ventile schnell austauschen, um die Diagnosefähigkeit zu erhöhen.

Das Gerät bietet umfangreiche Diagnosemöglichkeiten: Es erkennt seinen aktuellen Zustand, kann zukünftige Prozessbedingungen vorausberechnen und ist lernfähig, um sich an Prozessanwendungen anzupassen. Aufgrund seiner intelligenten Kavitationsdiagnostik ist es in der Lage, verschiedene Arten von Kavitation in der Rohrleitung zu erkennen, zu überwachen und zu melden. Dies ermöglicht Anwendern, vorausschauende Wartungsmaßnahmen zu ergreifen. Eine erhöhte Belastung und der Verschleiß von Armatur und Rohrleitung lassen sich auf diese Weise frühzeitig vermeiden und ein ungeplanter Anlagenstillstand verhindern.

 Für die Anzeige vor Ort ist eine LED-Statusanzeige gemäß 
Namur NE 107 
integriert.
Für die Anzeige vor Ort ist eine LED-Statusanzeige gemäß Namur NE 107 integriert.Bild: Krohne Messtechnik GmbH

Digitaler Zwilling

Mithilfe von ausgeklügelten Algorithmen kann der intelligente Durchflussregler zudem einen digitalen Zwilling erstellen. Dabei werden die gemessenen Daten so modelliert, dass Gerätefunktion und -betrieb auch im Falle eines Sensorausfalls aufrechterhalten werden können. Der im Gerät abgelegte digitaler Zwilling des Regelkreises vergleicht die Messwerte mit den aus dem Prozessmodell berechneten Werten. So können die aktuellen Messwerte verifiziert werden und es entsteht die Grundlage für eine Geräte- und Prozessdiagnose.

In der Praxis lassen sich diese Daten nutzen um z.B. auch Vorhersagen zu Kavitationszuständen machen. Weitere Überlegungen gehen dahin, die Ultraschallmessung für Analytik-Aufgaben zu nutzen: beispielsweise um Viskosität und Dichte zu bestimmen, Feststoffpartikel zu identifizieren und Verschleiß in der Anlage zu überwachen. Mit Hilfe des digitalen Zwillings sorgen Anlagenbetreiber für Redundanz und erhöhen dadurch die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Verfügbarkeit ihrer Anlage dauerhaft.

Schnittstellenvielfalt

Um die neue Technologie sowohl für existierende als auch für neu geplante Anlagen interessant zu machen, haben die Entwickler neben dem klassischen Kommunikationsanschlüssen ( 4…20mA, HART) auch Profinet, Ethernet und Wifi integriert. Damit können auch nach der Namur Open Architecture NOA aufgebaute, rückwirkungsfreie Kommunikationskanäle aufgebaut und für Diagnosefunktionen genutzt werden. Für die Anzeige vor Ort ist eine LED-Statusanzeige gemäß Namur NE 107 integriert.

Für den Anlagenbetreiber bietet Focus-1 auch Vorteile, die über den Betrieb hinausgehen: die Kombination aus Messtechnik, Ventil, Regler und umfangreichen Diagnosefunktionen sorgt für einen geringeren Engineering-, Beschaffungs- und Installationsaufwand, einen einfacheren und kompakteren Messaufbau, ein effizienteres Lebenszyklusmanagement sowie eine wirtschaftlichere Wartung. Das vereinfacht die Prozesse, die Anlagenkomplexität sinkt und Investitions- sowie Betriebskosten lassen sich nachhaltig reduzieren.

Anwendungsbeispiele

Typische Anwendungen sind z.B. Steuer- und Regelaufgaben in Prozessen mit leitfähigen und nicht leitfähigen Flüssigkeiten, Regelkreise in teilautomatisierten oder autonom agierenden Anlagen, IIoT-Anwendungen sowie MSR-Anwendungen in vielen Prozessindustrien, z.B. Chemie und Petrochemie, Energieerzeugung, Wasser-/Abwasserindustrie, Fabrikautomation oder Anlagenbau (Skid-Hersteller und andere OEMs). Neben den Prozessanwendungen ist der Regler auch in Hilfs- und Versorgungsanwendungen zu finden, z.B. Wärmetauscher-Anwendungen, Abwasser- oder Kühlwasserapplikationen, oder Zulaufregelungen zu Lagertanks und anderen Behältern.

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