Neue Generation elektrochemischer Sensoren

Die Memosens-Technologie steht für die Digitalisierung der Messwerte direkt im Sensorkopf. Dort können die Daten dann für interne Sensordiagnosen verwendet, im Sensor gespeichert und kontaktlos als digitale Signale zum Kabel und weiter zum Messumformer übertragen werden. Die Auswahl der Komponenten einer Messstelle ist einfach, da die Liquiline-Transmitter den angeschlossenen Sensortyp selbstständig erkennen. Ein parameterspezifischer Transmitter muss hierbei nicht ausgewählt werden. Auch in Sachen Kalibrierung sind die Sensoren einfach handzuhaben: Mit der Technologie sind keine Feldkali-brierungen mehr notwendig, sondern die Kalibrierung der Sensoren kann einfach und sicher im Labor oder in der Werkstatt durchgeführt werden. Möglich macht dies die Speicherung der relevanten Daten im Sensorkopf. So können auch vorkalibrierte Sensoren parameterübergreifend per Plug-and-play eingesetzt werden.

Bei dem System werden Signale kontaktlos induktiv und digital übertragen, dadurch werden die bei elektrochemischen Messsystemen sonst zum Teil auftretenden Feuchtigkeits- und EMV-Probleme verhindert. Zudem wird aktiv angezeigt, wenn die Verbindung zwischen Sensor und Messumformer abreißt, wodurch die Prozesssicherheit steigt. Auch die Arbeitssicherheit steigt, weil der Sensortausch beschleunigt wird und damit die Aufenthaltszeit des Wartungspersonals in gefährlichen Umgebungen sinkt.

Interview mit Dr. Einar Möller, Endress+Hauser „Wartungsprozesse sollen noch einfacher werden“

P+F: Schon bei der ersten Generation der Memosens-Technologie war die vereinfachte Wartung und Kalibrierung ein Schwerpunkt. Was dürfen die Anwender hier zusätzlich von der 2. Generation erwarten?

Möller: Mit Memosens 2.0 haben wir zunächst die Grundlagen für erweiterte Diagnose und Monitoring der Messstellen insgesamt und der Sensoren im Speziellen geschaffen. Dieser Schritt erlaubt wichtige Weiterentwicklungen im Bereich Condition Monitoring. Letztendlich geht es dabei darum, unsere Kunden bei der weiteren Optimierung und Vereinfachung von Wartungsprozessen zu unterstützen.

P+F: Die Digitalisierung der Industrie ist in aller Munde, doch die Umsetzungsgrade sind sehr unterschiedlich. Wo sehen Sie heute schon Bedarf und wo die größten Potenziale für IIoT-Lösungen im Umfeld der Betriebsmesstechnik?

Möller: Das größte Potenzial liegt sicherlich im Bereich der Wartung und Instandhaltung. Aus unserer Sicht sind es zwei Schwerpunkte: Erstens die Vereinfachung des gesamten Prozesses und zweitens die Gewinnung zusätzlicher Informationen über die Sensorik und den Prozess selbst. Mit der ersten Memosens-Generation haben wir schon deutliche Vereinfachungen für den Punkt 1 erreicht – aber auch hier gibt es genug Potenzial zur Weiterentwicklung. Für den Punkt 2 braucht es neue Möglichkeiten, Informationen zu sammeln und zu verarbeiten. Auch aus diesem Grund wurde die neue Memosens-Elektronik entwickelt.

P+F: Was hat der Anwender von der Integration der Memosens-Sensoren in das IIoT-Ökosystem Netilion?

Möller: Mit zwei Punkten können wir den Anwender in seiner Arbeit unterstützen und entlasten. Die Dokumentation rund um seine Messstelle ist zentral abgelegt und es kann darauf von jedem Ort und zu jeder Zeit zugegriffen werden. Änderungen werden automatisch dokumentiert. Der andere Punkt betrifft Informationen über den Betriebszustand der Sensoren und der Messstelle. Auch hier kann unabhängig von Ort und Zeit auf die entsprechenden Informationen zurückgegriffen werden.

P+F: Die neue Sensorgeneration ist rückwärtskompatibel – wieviel Digitalisierung lässt sich mit den bereits verbauten Messumformern/-linien erreichen?

Möller: Eine berechtigte Frage – erweiterte Digitalisierung kann nicht nur über die Sensorik erfolgen, sondern muss auch die Transmitter einbeziehen. Einerseits können bestehende Installationen nur bedingt an neue Technologiestufen angepasst werden. Dafür sind diese damals technologisch nicht ausgelegt worden. Ein bestehender PKW mit Verbrennungsmotor kann auch nicht mal so einfach mit einem Elektroantrieb bestückt werden. Andererseits machen wir uns natürlich Gedanken darüber, wie wir unsere Kunden mit bestehenden Installationen bei der Digitalisierung unterstützen können. Der Adapter Fieldport SWA50 beispielsweise erlaubt für bestehende 2- und 4-Leiter Transmitter zusätzliche Kommunikations- und Bedienmöglichkeiten via Bluetooth LE oder Wire-less HART. Auch damit kann die Einbindung in zusätzliche übergeordnete Systeme neben dem Leitsystem erfolgen.

Sicherheit in der Anlage, Sicherheit in der Kommunikation

Füllstand- und Druckmesstechnik für die Chemie

Füllstandsensoren sicher per Bluetooth bedienen und parametrieren

Die drahtlose Bedienung von Sensoren via Bluetooth wird in Prozessanlagen immer beliebter. Sinnvoll ist dies beispielsweise bei der Füllstandmessung, wenn Sensoren an schwer zugänglichen Stellen installiert sind. Um die Kommunikation gegenüber unautorisierten Zugriffen zu schützen, nutzt Vega ein ausgeklügeltes Sicherheitskonzept.Hier geht es weiter

Memosens 2.0 – vernetzt für das Industrial Internet of Things

Nach nunmehr 17 Jahren wird mit Memosens 2.0 nun die nächste Generation der Memosens-Technologie vorgestellt. Während die bewährten Eigenschaften Einfachheit und Sicherheit der ersten Version beibehalten wurden, ist die Version 2.0 nun auch für zukünftige Anforderungen der Industrie 4.0 vorbereitet. So nutzen die Sensoren intern gespeicherte Daten, um den eigenen Zustand zu diagnostizieren. Weil die neuen Sensoren die letzten acht Kalibrierungen/Justagen im Sensorkopf speichern können und auch die Daten der Werkskalibrierung dauerhaft gespeichert sind, haben sie ihren „digitalen Lebenslauf“ immer dabei. Die Analyse dieser Daten vereinfacht dem Anwender die Bewertung des Sensorzustands. Dies funktioniert auch, wenn Anwender ihre eigenen Werkskalibrierungen durchführen und diese Daten auf dem Sensorkopf speichern wollen, etwa weil zur Kalibrierung andere Puffer verwendet werden sollen.

Die neuen Sensoren können ebenfalls in Verbindung mit Liquiline-Messumformern oder unter Zuhilfenahme der Field Xpert Tablet PCs in das IIoT-Ökosystem Netilion integriert werden. Dort können die Sensor- und Diagnosedaten mithilfe verschiedener Anwendungen ausgewertet werden, was künftig präzise Voraussagen über den Zustand der Sensorik und über etwaigen Wartungsbedarf zulässt. Die neue Geräte-Generation ist vollständig rückwärtskompatibel, existierende Messlinien müssen nicht durch neue ersetzt werden. Neue Sensoren können ohne Einschränkungen mit bereits verbauten Transmittern der älteren Generation verwendet werden, dies schützt die getätigten Investitionen der Vergangenheit.

Heartbeat Technology ermittelt Sensor-Status für pH und O₂

Bei den neuen pH-Sensoren wurde die Heartbeat-Funktionalität „Sensor Status“ überarbeitet. Die Belastungsfunktion erlaubt eine detailliertere Bewertung des aktuellen Sensorzustandes. Neben anderen Parametern berücksichtigt die Sensordiagnose die gemessenen pH-Werte, die Temperaturen, denen der Sensor ausgesetzt war, und den Faktor Zeit. Die zuverlässige Bewertung des Sensorzustandes ermöglicht eine einfache Planung der Wartungsarbeiten bis hin zu einem eventuellen Sensortausch.

Auch für amperometrische Sauerstoffsensoren gibt es eine wichtige Verbesserung bei der Heartbeat-Funktionalität. Die neuen Sauerstoffsensoren verfügen jetzt über einen sogenannten Elektrolytzähler. Dieser gibt Auskunft über den Zustand des Elektrolyten und informiert rechtzeitig über anstehende Wartungsarbeiten.

Auch ohne die Implementierung von Industrie 4.0- bzw. IIoT-Technologie können zahlreiche Online-Tools für Wartungs- und Instandhaltungsvorgänge genutzt werden. Beispielsweise kann die Endress+Hauser Operations App – verfügbar für Smartphones und Tablets – dazu genutzt werden, einen Memosens 2.0-Sensor entweder durch Einlesen des aufgelaserten Data Matrix-Codes oder durch die manuelle Eingabe der Seriennummer eindeutig zu identifizieren. Die App ist dann in der Lage, dem Anwender vor Ort umgehende Informationen zum Sensor in Form von Dokumentationen und Wartungshinweisen oder Informationen zu notwendigen Ersatzteilen zur Verfügung zu stellen. Auch das Produktionsdatum, der detaillierte Bestellcode oder produktspezifische Zertifikate werden angezeigt. Wartungsarbeiten vor Ort werden durch diese Informationen vereinfacht und führen schneller zum Erfolg.

Einfacher Einsatz in Ex-Umgebungen

Mit der neuen Gerätegeneration ist auch eine einfachere Instrumentierung in explosionsgeschützten Bereichen möglich. Bisher basierte die Zulassung auf einer Systemzulassung, bestehend aus dem Kabel CYK10 und den einzeln in der Zulassung aufgeführten Sensoren. Eine Erweiterung des Sensorportfolios war an dieser Stelle immer aufwendig. Jetzt haben alle Komponenten eine einzelne Zulassung, die Messstelle kann unter Berücksichtigung der entsprechenden Anschlusskennwerte einfach und sicher zusammengestellt, berechnet und installiert werden. Dies gilt auch beim Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen. Die Installation vor Ort muss nicht verändert werden. An das Kabel CYK10 dürfen sowohl die Sensoren der 1. Generation als auch die der neuen Generation angeschlossen und betrieben werden. Das schützt die Investition der Anwender der Memosens-Technologie der ersten Generation.

Fazit: Mit der neuen Gerätegeneration folgt nun der nächste logische evolutionäre Schritt in Richtung Vernetzung und Industrie 4.0. So sind die Sensoren selbst smart – sie kommunizieren digital und können je nach Messparameter eine Selbstdiagnose vornehmen. Auch ihre Einbindung in Cloudlösungen wie das IIoT-Ökosystem Netilion ist nun möglich, sodass die Sensordaten für weitergehende Analysen genutzt werden können.