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Lahnstein
NAMUR-Hauptsitzung
Editorial
Prof. Dr.-Ing. Hans Schuler, BASF Aktiengesellschaft
Feldgeräte bilden den größten Block in der installierten Basis
und im Projektgeschäft der Automatisierungstechnik, sowohl im
investierten Kapital wie in den Stückzahlen. Obwohl eher als
Commodity empfunden, nehmen die Feldgeräte einen großen
Teil des Marktvolumens der Automatisierungstechnik ein. Ihnen
fehlende Innovation nachzusagen ist zu eng gedacht.
Der Einsatz von Feldgeräten wird durch weiter voran zu
treibende Standardisierung an Effizienz gewinnen. Standardisierung
fängt mit Einbaulängen an, geht über einheitliche
Anschlusstechnik und Klemmbelegung bis hin zu genormten
Gerätebeschreibungen nach e-class und Prolist. Ziel ist die
Reduktion der Cost-of-Ownership des Betreibers und die
Sicherung seiner Investitionen. Sie äußert sich in der Effizienz
des Engineering und des Materialmanagements und in den
Gerätebeschaffungskosten. Die Gerätehersteller müssen auf
diese Herausforderungen vorbereitet sein. Wo – wie fast
überall – billige Wegwerfgeräte nicht möglich sind, muss die
hinderliche Gerätevielfalt durch neue Konzepte wie z. B.
assemble-to order reduziert oder beherrscht werden.
In den Feldgeräten treffen sich heute stets Mechanik und
Elektronik zu einer Gesamtfunktionalität. Diese Symbiose erlaubt
neue Funktionen, über die hinreichend berichtet wurde:
Kommunikationsfähigkeit, Gerätediagnose und Asset Management
seien stellvertretend genannt. Dieses mechatronische
Grundprinzip ist wesentlicher Treiber der technologischen
Innovation im Feld. An dieser Stelle fokussiert sich auch das
Spannungsfeld der unterschiedlichen Innovationsgeschwindigkeiten
von langlebigen mechanischen und kurzlebigen elektronischen
Komponenten. Hier sind neue modulare Konzepte
erforderlich, welche einerseits dem Betreiber Investitionssicherheit
in der Gerätetechnik geben, und ihn andererseits am
technologischen Fortschritt teilhaben lassen.
Der Blick auf die gemessenen Prozessparameter zeigt die
erstaunliche Dominanz der Messungen von Druck, Temperatur,
Füllstand und Durchfluss. Es ist offensichtlich möglich,
Produkte mit reproduzierbarer Qualität durch Beeinflussung
dieser unspezifischen Parameter herzustellen. Es ist mehr als
ein Bauchgefühl, dass die Ermittlung weiterer Prozessparameter
noch unerschlossene Potenziale für die Prozessführung
und damit die Produktionseffizienz erschließt. Die stürmische
Entwicklung der Prozessanalysentechnik ist hierfür ein Anzeichen.
Neuland wird auch betreten bei Messungen an den
Assets. Hier sind oft neue Messprinzipien erforderlich, um z.
B. den Korrosionszustand der Anlagenteile zu erfassen. Neue
Ansätze der Modellierung sind erforderlich, um aus den verschiedenen
Belastungen (mechanisch, thermisch, chemisch)
Aussagen über Restlaufzeiten abzuleiten. Die umfassender verstandene
Diagnostik wird die Prozessmesstechnik verändern
– ein Innovationsschub, der bereits eingesetzt hat.
Feldgeräte – erstaunlich vitale Commodities, diese Folgerung
lässt sich als Fazit ableiten.
Prof. Dr.-Ing. Hans Schuler,
BASF Aktiengesellschaft
2 Endress+Hauser perspektiven
Abstract des NAMUR-Hauptvortrages:
Prozessanalysentechnik –
Quo vadis?
Die Prozessanalysentechnik (PAT) umfasst alle Messtechniken
zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen,
Gemischzusammensetzungen und Stoffeigenschaften
in Produktionsanlagen der Prozessindustrie. Sie reicht
von der pH-Messung über Gasmesstechnik, online-
Titrimetrie, Chromatographie, Photometrie, optische
Spektroskopie, NMR-Spektroskopie und anderen
Messverfahren bis hin zur online-Massenspektroskopie.
Die Messungen können inline (direkt in der Rohrleitung
oder im Apparat), online (im Bypass) oder atline (mit
diskontinuierlicher Probennahme) erfolgen. Die PAT
ergänzt die gebräuchliche Prozessmesstechnik, deren
Aufgabe es ist, unspezifische Prozessgrößen wie Füllstand,
Druck, Temperatur oder Durchfluss zu messen.
Über den Nutzen und die Möglichkeiten der Anwendung
der PAT wird viel geschrieben und gesprochen.
Dennoch wird auf Anwenderseite anscheinend noch
vergleichsweise wenig getan. Gründe hierfür können
fehlendes Wissen über die Möglichkeiten der PAT,
unzureichende Prozessführungsstrategien, fehlende
Erfolgsgarantien neuer Applikationen, nicht verfügbares
Expertenwissen oder unklare Kosten der Applikation
sein. Um dem abzuhelfen sind vielfältige Initiativen der
NAMUR, der GDCh, von Hochschulen und Anderer im
Gange.
Obwohl die Fachwelt sich einig ist, dass die PAT als
Instrumentierung von verfahrenstechnischen Produktionsanlagen
zur Optimierung der Produktionsprozesse
das größte Entwicklungspotenzial bietet, scheint auf
Herstellerseite ein größerer Durchbruch auf sich warten
zu lassen.
Es besteht beim Anwender sowohl ein Bedarf an industrietauglichen
PAT-Geräten für Standardmessaufgaben,
die preiswert, ausgereift und wartungsarm sind und die
eine hohe Verfügbarkeit und Langzeitstabilität aufweisen,
als auch der verstärkte Wunsch nach Geräteentwicklungen
auf der Basis neuer, technologiegetriebener
Messverfahren für spezielle Applikationen. Dabei
beobachtet der industrielle Anwender, dass etablierte,
größere Gerätehersteller oft nicht über die dazu erforderliche
Innovationskraft verfügen. Kleinere Nischenanbieter
besitzen dagegen häufig wenig Kenntnis der
spezifischen Chemieanforderungen und sind auch
wirtschaftlich nicht immer ausreichend stabil.
Insbesondere die Umsetzung von Verfahren der Laboranalytik
in Prozessanalysengerätetechnik und ortsaufgelöste,
tomographische Messverfahren versprechen
ein großes wirtschaftliches Potenzial. In den neuen
Forschungs- und Arbeitsgebieten Weiße Biotechnologie,
Nanotechnologie und Mikrosystemtechnik könnten
neuartige Sensoren und Prozessanalysengeräte wichtige
Fortschritte bringen.
Eine viel versprechende Initiative ist die von NAMUR
und GMA im Jahr 2004 initiierte Technologie Roadmap
Prozess-Sensoren. Der Großteil der dort beschriebenen
zu realisierenden Messaufgaben liegt auf dem Gebiet
der PAT. Gerätehersteller, Anlagenbetreiber und die
Wissenschaft werden aufgerufen, in einen „Trialog“ zu
treten, die dokumentierten Vorschläge aktiv aufzunehmen
und zu konkretisieren, um die Gerätehersteller zu
unterstützen, Erfolg versprechende prozesstaugliche
Messgeräte und -systeme zu entwickeln.
Dr. Michael Kloska, BASF AG
Abstract des NAMUR-Hauptvortrages:
„Das PLT-Gerät von Morgen“
Abstract des NAMUR-Hauptvortrages:
Gerätekommunikation
im Wandel
Durch die Entwicklung immer komplexerer Feldgeräte
wird die Frage nach der passenden Gerätekommunikation
immer wichtiger. Früher besaßen die meisten
Feldgeräte nur drei Parameter (Nullpunkt, Spanne,
Dämpfung), die für die Funktionalität eines Gerätes
ausreichend waren. Eine heutige Gerätekommunikation
muss in den Bereichen HART ® und Feldbus immer
komplexere Funktionalitäten verarbeiten können. Die
Abbildung dieser Gerätefunktionalitäten in entsprechenden
Werkzeugen, die so genannte Geräteintegration,
ist hierbei als Grundlage für eine moderne
Gerätekommunikation anzusehen. In diesem Bereich
haben sich seit einigen Jahren zwei Methoden auf dem
Markt etabliert, EDDL (Electronic Device Description
Language) und die FDT/DTM-Technologie (Field
Device Tool/Device Type Manager). Somit stehen
für HART ® und Feldbus zusätzliche Möglichkeiten
in Bereichen der Gerätekonfiguration, modernen
Instandhaltungsstrategien, des Asset Managements, der
Betriebsführungssysteme (MES), oder bei der standardisierten
Selbstüberwachung und Gerätediagnose, zur
Verfügung. Doch wie sieht es mit dem Mehraufwand
aus, den eine heutige Geräteintegration mit sich bringt?
Probleme bei der Interoperabilität und der Einsatz von
Lizenzierungsmodellen führen u. a. dazu, dass die
Suche nach der passenden Geräteintegration mittlerweile
den Geräteeinsatz bzw. die Geräteauswahl
bestimmt. Durch die weiterhin steigende Versionsproblematik
werden immer dringender umsetzbare
Lebenszykluskonzepte benötigt, die zukünftig für den
Investitionsschutz dringend benötigt werden. Schon
2004 wurden hierfür Anwenderanforderungen in der
NAMUR-Empfehlung NE 105 „Anforderungen an
die Feldgeräteintegraton“ zusammengefasst, aber bis
heute von den Herstellern nicht ausreichend umgesetzt.
Aktuelle Bestrebungen der Organisationen nach
einer neuen einheitlichen Geräteintegration (Beispiel:
FDI, Field Device Integration) zeigen, dass die Zukunft
schnell näher rückt. Umso wichtiger ist es, dass für eine
solche zukünftige Geräteintegration die Anforderungen
der Anwender endlich ernst genommen und umgesetzt
werden. Mittlerweile werden immer weniger Analoggeräte
ohne Kommunikationsschnittstelle ausgeliefert.
Das bedeutet, in absehbarer Zukunft werden für neue
Projekte fast nur noch Feldgeräte mit Kommunikationsschnittstelle
(z. B. HART ® oder Feldbus) zur Verfügung
stehen. Die oben genannten Probleme mit der Geräteintegration
betreffen aber nicht nur eine Gerätekommunikation
mit Feldbus, sondern auch die Kommunikation
mittels HART ® . Jedoch sind die meisten Probleme durch
den Einsatz einer zentralen Gerätekommunikation (meist
im Feldbusbereich) kritischer zu beurteilen als bei einer
dezentral eingesetzten Kommunikation (meist HART ® ).
Nach diesem Ausblick wird es umso wichtiger, eine stabile
Geräteintegration zu erhalten. Sie ist das Fundament
einer zukünftigen Gerätekommunikation, die uns durch
flächendeckende Informationen (über alle Geräte und
Aggregate), anlagenweite Entscheidungsmöglichkeiten
sicherstellen soll. Aber bitte ohne den heutigen Mehraufwand
und mit langfristiger Investitionssicherheit!
Michael Pelz, Clariant Produkte (Deutschland) GmbH
Sven Seintsch, BIS Prozesstechnik GmbH
PLT-Feldgeräte stellen die Basis der Automatisierung dar. Sie sind in Stückzahl und Investitionsvolumen sowohl
bei der installierten Basis als auch im Projektgeschäft die dominierende Größe.
Bei der Messtechnik sind technologische Innovationen in den letzten Jahren vor allem in der Analysenmesstechnik zu
verzeichnen gewesen, bei den klassischen Messaufgaben wie Druck, Stand, Temperatur und Durchfluss waren sie eher die
Ausnahme. In diesem Gebiet der „reifen“ PLT-Feldgeräte sind technische Optimierung, Standardisierung und Zusatznutzen
die Schlagworte für einen weitergehenden innovativen Entwicklungsprozess. Aufgrund der hohen Stückzahlen und der
damit verbunden großen Hebelwirkung, lohnen sich Innovationsschritte sowohl in der Technik als auch in den Geschäftsprozessen.
Dr. Armin Brucker, BASF AG