Heartbeat Technology von Endress+Hauser Ein Herz für Industrie 4.0

Industrie 4.0 und Digitalisierung sind als Schlagwörter allgegenwärtig, auch in der Prozessautomatisierung. Aber verbessern sie tatsächlich alltägliche Arbeitsabläufe? Am Beispiel der Druckmessung wird deutlich, warum Industrie-4.0-Innovationen wie Heartbeat Technology für mehr Produktivität und mehr Anlagensicherheit sorgen.

Wie rund laufen meine Anlage und der Produktionsprozess? Diese Frage beschäftigt täglich Verantwortungsträger in der Energie-, Chemie-, Öl- und Gasindustrie sowie in Kraftwerken. Druckmessgeräte wie Cerabar und Deltabar von Endress+Hauser spielen in den Regelkreisen eine wichtige Rolle: Die Transmitter ermitteln den Relativ- und Absolutdruck sowie den Differenzdruck. Deshalb muss jederzeit sichergestellt werden können, dass sie funktionstüchtig sind und ihre Mess­aufgabe erfüllen. Mit Heartbeat Technology geht das einfach und schnell.

Die drei Bausteine von Heartbeat Technology

Heartbeat Technology ist ein digitales Prüfkonzept. Endress+Hauser hat es entwickelt, damit Kunden ihre Anlagenverfügbarkeit erhöhen und gleichzeitig Wartungsaufwendungen senken können. Die Design-Philosophie basiert darauf, dass Messfunktionalität, Sicherheit und Einfachheit ausgewogen sind. Das Konzept kam 2013 auf den Markt und hat sich für die Bereiche Füllstand, Flüssigkeitsanalyse, Durchfluss, Temperatur bereits etabliert. Mit der neuen Gerätefamilie Cerabar und Deltabar macht Endress+Hauser Heartbeat Technology nun für Druck und Differenzdruck verfügbar. Sie besteht aus drei Bausteinen: Heartbeat-Diagnose, Heartbeat-​Verifikation und Heartbeat-Monitoring.

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Hoher Diagnosegrad bereits ab Werk

Heartbeat-Diagnose bildet die Basis von Heartbeat Technology: Der Diagnosedeckungsgrad der Cerabar- und Deltabar-Transmitter liegt bei mehr als 96 Prozent. Das bedeutet, dass fast alle sogenannten gefährlichen unerkannten Ausfälle auf ein Minimum reduziert werden können. Beispielsweise werden Softwareintegrität, Klemmenspannung, Ausgangsstrom, Loop-Diagnose und statistische Sensordiagnose rund um die Uhr automatisch überwacht.

Die Prozess- und Gerätediagnosemeldungen erfolgen gemäss der Namur-Empfehlung NE 107 «Selbstüberwachung und Diagnose von Feldgeräten» und liefern den Benutzern klare Handlungsanweisungen, wie sie bei einer Fehlermeldung richtig reagieren. Damit wird die Anlagenverfügbarkeit signifikant erhöht.

Verifikation in drei Minuten erledigt – auch aus der Ferne

Heartbeat-Verifikation erzeugt einen weiteren Mehrwert für Anlagenbetreiber und Wartungs­beauftragte. Dieser Baustein von Heartbeat Technology ermöglicht eine Geräteverifizierung innerhalb von drei Minuten. Weil nicht aktiv in den Signal­kreis eingegriffen wird, können selbst Mitarbeitende ohne spezielles Fachwissen die Verifizierung jederzeit übernehmen. Eine effiziente Testmethode – vor allem bei Drucktransmittern, die an einer analogen Eingangskarte angeschlossen sind.

Weil die neuen Drucktransmitter Cerabar und Deltabar über Bluetooth-Konnektivität verfügen, müssen Anwender sich für eine Verifikation nicht mehr direkt zum Gerät begeben. Über die Blue­tooth-Verbindung können sie stattdessen bequem aus einer Entfernung von bis zu 25 Metern direkt auf die Geräte zugreifen.

Der Prozess läuft dabei ohne Unterbrechung weiter: Die Mitarbeitenden gehen die Verifizierung schrittweise über die Smart-Blue-App von Endress+Hauser an einem mobilen Endgerät durch, beispielsweise an einem Tablet-PC oder einem Smartphone. Alternativ ist die Verifizierung über digitale Kommunikation mit HART oder mit der grafi­schen Anzeige möglich.

Ein wichtiger Service in der Chemie-, Öl- und Gas- oder Energie-Industrie, wo die Gerätetests periodisch durchgeführt und die Ergebnisse fest­gehalten werden müssen: Heartbeat-Verifikation erledigt die Dokumentation der Gerätefunktionen automatisch. Als Prüfnachweis dient dabei der Verifizierungs­bericht, der direkt nach der Verifizierung als PDF-Datei ausgestellt wird und alle relevanten Informationen enthält.

Drei Beispiele, wie das Monitoring die Produktivität erhöht

Der dritte Baustein von Heartbeat Technology ist Heartbeat-Monitoring. Diese Funktion deckt unerwünschte Geräte- oder Prozessanomalien auf und gibt Aufschluss über mechanische und thermische Belastungen. Dabei werden neben der Druckmessung zusätzliche Daten ausgewertet, unter anderem das Signalrauschen oder die Klemmenspannung. Welcher Nutzen sich für Anwender ergibt, wird an drei Beispielen deutlich:

• Wurde nach einer Wartung ein Ventil falsch eingestellt, erkennt Heartbeat-Monitoring dies als eine verstopfte Impulsleitung. Möglich wird das durch die statistische Analyse des Drucksignals.

• Heartbeat-Monitoring stellt fest, ob Ventilklappen zu schnell schliessen und Wasserschläge oder Druckstösse verursachen. Möglich wird das durch die Messung von dynamischen Druckschlägen im Millisekundenbereich. Dadurch kann ausserdem die mechanische Belastung quantifiziert werden.

• Mit Heartbeat-Monitoring werden korrodierte Klemmen und dadurch verursachte Kriechströme diagnostiziert. Möglich wird das, weil Abweichungen im Messkreiswiderstand auffallen.

Die genannten Anomalien führen zu falschen Messsignalen oder ziehen umliegende Aggregate in Mitleidenschaft. Sie gefährden somit die Produktivität und Sicherheit. Mit Heartbeat-Monitoring schützen sich Anlagenbetreiber vor solchen Risiken. Die Monitoring-Daten können sowohl zyklisch als auch azyklisch ausgegeben werden.

Ein Blick in die Zukunft

Die Funktionen von Heartbeat Technology sind unter anderem deshalb so hilfreich, weil sie in Echtzeit arbeiten – die Analyse läuft rund um die Uhr und ist jederzeit verfügbar. Die Leistung ist damit aber noch längst nicht ausgeschöpft: Mit den gewonnenen Daten lassen sich Algorithmen füttern, die eine voraus­schauende Wartung ermöglichen. So kann bereits heute ermittelt werden, wie stark Aggregate in unmittelbarer Umgebung der Cerabar- und Deltabar-Drucktransmitter beansprucht sind – und wann sie rechtzeitig gewartet oder ausgetauscht werden müssen.

Das Beispiel Heartbeat Technology zeigt, wie sich der Mehrwert der Industrie 4.0 in der Wissenspyramide ausdrücken lässt: Aus Daten werden Informationen, aus Informationen wird Wissen und mit diesem Wissen werden Wartungsprioritäten und Prozess­abläufe optimiert. SMM

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