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Sensoren

So werden Analysesysteme schlau gemacht

| Autor/ Redakteur: Anke Geipel-Kern / Anke Geipel-Kern

Intelligente Sensoren bieten Diagnosefunktionen, welche die Prozesssicherheit deutlich erhöhen und die Prozessanalytik optimieren. Softwaretools bereiten die Grundlage für effizientes Asset Management.

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Digitale Sensoren bereiten nicht nur das Messsignal auf, sondern bieten auch Diagnosefunktionen.
Digitale Sensoren bereiten nicht nur das Messsignal auf, sondern bieten auch Diagnosefunktionen.
( Bild: Mettler Toledo )

Konventionelle digitale Sensoren überwachen pH-Werte, messen Sauerstoff, Leitfähigkeit oder Trübung, speichern und übertragen die Messdaten, damit der Anwender sie später auswerten kann. Intelligente Sensoren, wie sie für die ISM-Technologie (Intelligent Sensor Technology) von Mettler Toledo entwickelt wurden, gehen noch einen Schritt weiter: Sie vereinfachen nicht nur die Installation sondern auch Wartung und Instandhaltung von Analysenmessstellen. Seit das Unternehmen 2007 die ISM-Technologie erstmals vorgestellt hat, lassen sich immer mehr Anwender vom Nutzen der intelligenten Sensoren überzeugen. „Die Zahl der Installationen steigt stetig“, erklärt Dr. Klaus-Peter Mang, Leiter Produktmanagement bei Mettler Toledo Process Analytics.

Das Sensorkonzept

Und so funktioniert der intelligente Sensor: Ein Teil der Grundfunktionen eines Transmitters wandert in den Sensorkopf. Hier bereitet eine Elektronikplatine das Messsignal vollständig auf und stellt es als digitalen und damit qualitativ hochwertigen Wert zur Verfügung. Ein Datenspeicher enthält neben allen Kenndaten die Kalibrierhistorie und zeichnet prozessrelevante Ereignisse auf. Dazu gehören wichtige Daten aus dem Prozess beispielsweise die Anzahl von Autoklavier-, SIP-, und CIP-Zyklen, die maximale Temperatur mit Datum- und Zeitstempel, die Betriebsdauer und berechnet daraus die zu erwartende Restlaufzeit. Diese Informationen dienen dazu, unerwünschte Betriebszustände zu erkennen und die Prozessführung zu verbessern. Entscheidend sei dabei auch eine Aussage zur Leistungsfähigkeit des Sensors und damit zur Zuverlässigkeit des gesamten Prozesses, erläutert Mang. Algorithmen überwachen den Zustand des Sensors, die integrierten Diagnosefunktionen informieren, wenn eine Wartung, Kalibrierung oder ein Austausch des Sensors erforderlich ist. Mit dem Dynamic Lifetime Indicator (DLI) bietet Mettler Toledo eine Möglichkeit, die zu erwartende Restlebensdauer auf Basis der aktuellen Prozessbedingungen vorherzuberechnen.

Der Transmitter dient in dem neuen Konzept lediglich noch als Anzeige- und Bedieneinheit und übernimmt die reine Konfiguration der messstellenrelevanten Parameter sowie die Anbindung an das Prozessleitsystem bzw. an andere übergeordnete Systeme (SPS, Feldbus, Leitsystem). „Diese neue Zuteilung der Funktionen zwischen Sensor und Bedieneinheit erhöht nicht nur die Qualität und Zuverlässigkeit des Messsignals, sondern ermöglicht die Anbindung von intelligenten Sensoren an Prozesskontrollsysteme“, beschreibt Mang den Entwicklungschritt. Somit werden Wireless- Lösungen, die direkte Integration via Analogausgang oder gar Ethernetanbindung möglich.

Austauschen und sofort messen

Als weiteren Vorteil hebt Mang die Möglichkeit hervor, beim Sensoraustausch Plug and Measure zu betreiben. Dabei liest die automatische Sensorerkennung alle relevanten Sensordaten vom Messgerät ein, und die Messstelle ist sofort betriebsbereit. Die Kalibrierung vor Ort entfällt, ebenso wie die Parametrierung des Transmitters. Laut Mang eröffnet das dem Betreiber vollkommen neue Wartungskonzepte, bei dem in einem Betriebslabor unter optimalen und reproduzierbaren Bedingungen die Sensoren gewartet, geprüft, beurteilt und neu kalibriert werden. Die Betriebskosten für eine Messstelle können seiner Meinung nach auf diese Weise dauerhaft gesenkt werden, da sich der Einsatz vor Ort nur noch auf den Austausch der Sensoren beschränkt. Mettler Toledo hat für die Costs-of-Ownership Einsparpotenziale von bis zu 35 Prozent errechnet, wobei sich die Investition in eine digitale Messstelle nach wenigen Monaten bereits amortisiert hat.

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