Pressemitteilung Ventildiagnose - TechnologyNewsroom.com
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1<br />
<strong>Pressemitteilung</strong><br />
Kontakt : Stephen Ballard, Ballard Communication Management<br />
email : s.ballard@ballard.co.uk Tel.: +44 (0) 1306 882288<br />
Hans-Hermann Dirxen, Invensys Systems GmbH<br />
email hermann.dirxen@ips.invensys.<strong>com</strong><br />
Tel.: +49 (0) 2115966320<br />
April 11 th -15 th 2005<br />
Interkama: Invensys Systems Hall 7 Stand B01<br />
Fieldbus Foundation Territory Hall 7 Stand A10<br />
FDT Hall 11 Stand A13<br />
<strong>Ventildiagnose</strong><br />
Bei sicherheitsgerichteten Steuerungen<br />
Möglichkeiten der HART-Kommunikation zur vorbeugenden Wartung,<br />
<strong>Ventildiagnose</strong> und Test der ESD-Funktionalität, gezeigt am Beispiel<br />
der FDT-basierten ValCare-Software für den intelligenten<br />
Stellungsregler SRD991/SRD960.<br />
Karsten Fischer<br />
Die 90er Jahre waren im Bereich der Prozessautomatisierung unter anderem geprägt durch die<br />
Einführung des Mikroprozessors und der HART-Kommunikation. Diese erlaubte neue, bis dahin<br />
unbekannte Möglichkeiten, um Informationen vom Feld in Leitsystemen zu verarbeiten. Bis<br />
heute ist die HART-Technologie einzigartig, weil hier die Signalverarbeitung entweder über das<br />
klassische Analogsignal 4...20 mA oder über die Frequenzmodulation erfolgen kann.<br />
Invensys Systems GmbH<br />
Hans-Hermann Dirxen, Marketing<br />
Emanuel-Leutze-Str.11, 40547 Düsseldorf<br />
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2<br />
Technologischer Meilenstein<br />
Von der Integration eines Gerätes in ein Prozessleitsystem erwartete der Markt, dass dies so<br />
einfach erfolgt wie bei einem Druckertreiber für den PC. Aus dieser Forderung heraus entstand<br />
die Field Device Tool (FDT)-Technologie. Sie ergänzt die DDL-Technologie und bietet darüber<br />
hinaus unter anderem eine einheitliche Integrationstechnologie für alle Geräte in einer Anlage.<br />
Dieser technologische Meilenstein hat dazu beigetragen, dass wir jetzt mit ValCare in der Lage<br />
sind, eine gerätespezifische <strong>Ventildiagnose</strong>software in Form eines Device Type Managers<br />
(DTM) anzubieten. Diese Software lässt sich auf einfache Weise in jede FDT-kompatible<br />
Systemumgebung oder PC integrieren/installieren.<br />
Abbildung 1: Darstellungen in ValCare<br />
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ValCare bietet neben der Darstellung von Mess- und Stellsignalen auch Applikationen und<br />
Methoden zur Verarbeitung von Messdaten, die während des Betriebes vom Stellungsregler<br />
lokal erfasst werden.<br />
Wie in Abbildung 1 zu sehen ist, gehören dazu Daten zur Histogramm-Darstellung der Ventil-<br />
Positions-Historie oder des Regelverhaltens. Die Erfassung der Stopfbuchsenreibung und einer<br />
Alarmierung bei Über- oder Unterschreitung von unzulässigen Grenzwerten oder die Anzeige<br />
der Betriebsstunden für das Service Management. Die Histogramme zeigen dabei die letzten 15<br />
Minuten, 24 Stunden, 30 Tage oder 60 Monate und bieten dem Betreiber wertvolle<br />
Rückschlüsse über den Anlagenzustand.<br />
Durch die lokale Datenspeicherung im Feldgerät kann die Auswertung der erfassten Daten<br />
entweder online über die HART-Kommunikation in der FDT-Umgebung erfolgen oder auch erst<br />
zu einem späteren Zeitpunkt, wenn im Betrieb nur über das Analogsignal 4...20 mA angesteuert<br />
wird.<br />
Erhöhte Anforderungen an die Sicherheit<br />
In den letzten Jahren wurde die Forderung nach Feldgeräten für Safety Instrumented Systems<br />
(SIS) immer größer. Also für Sicherheitssysteme, die den Anforderungen der Sicherheitstechnik<br />
nach SIL (Safety Integrity Level)gemäß IEC 61508 / IEC 61511-1 genügen. Der SRD erfüllt<br />
dabei die Anforderungen zum Einsatz in Schutzeinrichtungen bis SIL 3 und wird als Emergency<br />
Shutdown Device (ESD) – als Feldgerät zur Sicherheitsabschaltung – eingesetzt.<br />
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Abbildung 2: Sicherheitsgerichtetes Anlagenkonzept<br />
Wie das Abbildung 2 zeigt, kann die Versorgung des Stellungsreglers einer ESD-Armatur<br />
entweder über ein analoges Signal 4...20 mA von einer sicherheitsgerichteten Steuerung (zum<br />
Beispiel Triconex) erfolgen oder in Kombination mit einem Leitsystem. In beiden Fällen kann die<br />
HART-Kommunikation dem Stellsignal überlagert werden. Das Magnetventil wird dabei über ein<br />
separates Signal gespeist.<br />
Die HART-Kommunikation kann somit auch bei reinen sicherheitsgerichteten Applikationen<br />
(ohne Leitsystem für die Kommunikation) über die Speisung der AO-Module (AO=Analog<br />
Output) geschehen. In diesem Fall bieten moderne HART-Muliplexer (zum Beispiel von Pepperl<br />
+ Fuchs) die Möglichkeit, mit mehreren Ventilen von einer Bedienstation aus zu kommunizieren.<br />
Durch die FDT-Technologie ist es zusätzlich möglich, die DTMs vom Multiplexer und des<br />
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Stellungsreglers – wie bei einem kleinen Leitsystem – in einer Software zu kombinieren. Auf<br />
diese Weise kann heute schon bei der sicherheitsgerichteten Steuerung von Triconex mit<br />
Stellungsreglern kommuniziert werden.<br />
Ganz gleich, wie die HART-Kommunikation ermöglicht wird: Wichtig ist, dass in beiden Fällen<br />
Status- und Diagnosemeldungen vom Stellungsregler ausgelesen und ein Funktionstest der<br />
Armatur durchgeführt werden kann.<br />
Überprüfung der Stellglieder<br />
Bei diesem Test handelt es sich um einen Partial Stroke Test – also einen Teilhubtest – der<br />
über die FDT-Software ausgelöst und ausgewertet werden kann. Dieser ermöglicht eine<br />
Überprüfung, ob Stellglieder in ESD-Anwendungen im Bedarfsfall richtig funktionieren: Es ist<br />
nicht auszuschließen, dass ein ständig auf dem gleichen Istwert stehendes Ventil durch zum<br />
Beispiel Korrosion in dieser Stellung blockiert ist. Als Ergebnis dieses Teilhubtests wird<br />
angezeigt, ob das Ventil funktionsfähig ist oder ob Wartungsbedarf besteht.<br />
Einheitliche Darstellung<br />
Unabhängig vom Kommunikationsprotokoll bietet die FDT-Technologie den großen Vorteil<br />
gegenüber anderen Softwaretools, dass die gerätespezifische Darstellung der DTMs zur<br />
Konfiguration und Diagnose immer gleich ist. Heute bedarf es bei manchen Systemen zum Teil<br />
noch mehrerer Konfigurationstools verschiedener Hersteller, dessen Schaltflächen ein<br />
farbenfrohes Mosaikbild auf dem Anwenderbildschirm darstellen. Nicht jedoch bei FDT; hier<br />
sind die verschiedenen Kommunikations- und Geräte-DTMs in einer „Frame Applikation“<br />
(PACTware) zusammengefasst.<br />
Foxboro Eckardt bietet hierzu DTMs für alle gängigen Protokolle wie HART, PROFIBUS,<br />
FOUNDATION Fieldbus und FoxCom an. Zudem ist eine Aktualisierung von Gerätetreibern<br />
sehr einfach, weil sich einzelne DTMs individuell austauschen lassen.<br />
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Einheitliche Selbstüberwachung<br />
Diese Empfehlung definiert einheitliche Statussignale für Feldgeräte, die dem Anwender<br />
Aussagen über den Zustand eines Feldgerätes liefern.<br />
Die zur Verfügung gestellten Informationen sollen klar anzeigen, welcher Gerätealarm aktiviert<br />
wurde, welchen Ursprung dieser Alarm hat, was die Gründe für diesen Alarm sind und welche<br />
Maßnahmen eingeleitet werden müssen, um die störungsfreie Funktion des Gerätes<br />
wiederherzustellen.<br />
Abbildung 3: Statusmeldungen in Anlehnung an NE107<br />
Die Umsetzung von Foxboro Eckardt ist in der Abbildung 3 dargestellt. Dabei werden die<br />
Alarme im Stellungsregler generiert und können jederzeit abgerufen werden.<br />
Dabei zeigen die Spalten zunächst die Statusmeldung, wie z.B. Regelabweichung, Ausfall der<br />
Zuluft, hohe Stopfbuchsenreibung usw., ob es sich um eine aktuelle oder historische Meldung<br />
handelt, in Textform eine Beschreibung der möglichen Ursache der Statusmeldung und der<br />
Maßnahme zur Instandsetzung.<br />
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Statussignale werden mittels Meldungen und Farbcodierungen wie bei einer Verkehrsampel<br />
unterschieden:<br />
OK (grün)<br />
Wartungsbedarf (gelb)<br />
Ausfall (rot)<br />
zusätzlich unterscheidet man:<br />
Außerhalb Spezifikation (weiß)<br />
INFO (grau)<br />
Grün zeigt an, dass keine Statusmeldungen vorliegen; grau, dass eine Statusmeldung vorliegt,<br />
aber hier kein Wartungsbedarf besteht; gelb, dass ein Wartungsbedarf vorliegt, aber ein Betrieb<br />
noch möglich ist; rot dagegen zeigt einen Geräteausfall an, der einen sofortigen<br />
Wartungsbedarf erfordert.<br />
Eine Gegenüberstellung vom historischen und aktuellen Alarm unterstützt dabei den Anwender,<br />
ob alle Meldungen abgearbeitet wurden. Die hier gezeigten Anwendungen machen deutlich, wie<br />
flexibel die FDT-Systemumgebung sein kann, um Komponenten und Feldgeräte in<br />
verschiedenen Applikationen – wie PLS oder PC – zusammenzuführen.<br />
Karsten Fischer,<br />
International Sales & Marketing Manager für Stellungsregler<br />
bei der Invensys – Foxboro Eckardt GmbH, Stuttgart<br />
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