Fabriken können mit drahtlosen IoT-Sensoren bis zu 90 Prozent der Kosten für die Ventilüberwachung einsparen

Fabriken und Anlagen in Industrien – wie chemische Verarbeitung, Zellstoff und Papier, Wasser- und Abwasseraufbereitung – haben die Vorteile der Fernüberwachung von Ventilen erkannt.

Herkömmliche nachgerüstete Überwachungslösungen sind jedoch kostspielig und in Fabriken mit Tausenden von manuellen Ventilen unterschiedlicher Art nur langsam zu implementieren.

Es gibt eine kostengünstigere Alternative – Fabriken haben eine 90-prozentige Reduzierung der Nachrüstungsinvestitionen durch den Einsatz industrietauglicher drahtloser Sensoren und industrieller IoT-Technologien nachgewiesen.

In diesem Artikel spricht der Spezialist für industrielles IoT, Pertti Kujala, der Leiter des Smart-Factory-Geschäfts von Haltian, über die nachrüstbare Ventilüberwachung und erklärt, wie Fabriken erhebliche Kosten einsparen können.

Was ist Fernüberwachung von Ventilen?

Fabriken und Anlagen in der chemischen Prozessindustrie, der Zellstoff- und Papierindustrie, der Wasser- und Abwasserbehandlung und anderen Sektoren sind in erster Linie durch die massiven Netzwerke von Prozessleitungen bekannt, die von Tausenden von handbetätigten Ventilen gesteuert werden.

Bis vor kurzem arbeiten die Systeme seit vielen Jahren erfolgreich und effektiv mit verschiedenen Arten von Handventilen.

Die Fernüberwachung dieser manuellen Ventile wird in der Prozessindustrie immer wichtiger, da die Industrie 4.0-Transformation durch die Fabriken weltweit fegt.

Um die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten, müssen Industrieunternehmen die Produktionseffizienz steigern, Verarbeitungsvorgänge optimieren, unnötige Ausfälle verhindern und die Sicherheit verbessern.

Durch die Integration von SCADA mit Feldinstrumenten sowie Smartphones, Tablets und anderen mobilen Lösungen wächst die industrielle Automatisierung und Prozesssteuerung schnell zum Wohle der Allgemeinheit.

Vorteile für Fabriken und Werke

Die Ventilfernüberwachung besteht aus mehreren Komponenten:Sie erkennt die Ventilposition mit einer nachrüstbaren Sensoreinrichtung, die am handbetätigten Ventil montiert ist.

Positionssensoren werden in Winkelpositionssensoren und Linearpositionssensoren unterteilt.

Das Sensorgerät meldet dann die Positionsdaten in einem digitalen Format an das zentrale Steuerungssystem der Fabrik.

Mit einer idealen Fernüberwachungslösung können die Positionen aller Ventile in einer Fabrik auf dem zentralen Steuersystem in der Fabrik in Echtzeit überwacht werden – von Tausenden verschiedener Punkte entlang der Prozessleitungen.

Die Fernüberwachung von Prozessregelventilen kann Fabriken auf unzählige verschiedene Arten mehrere Vorteile bieten:

• Bringen Sie massive Kosteneinsparungen.
• Ermöglichen Sie eine schnellere Prozesswiederherstellung nach Wartungsunterbrechungen.
• Erhöhen Sie die Sicherheit im Werk.
• Reduzieren Sie das Auftreten von Fehlern und Qualitätsabweichungen.
• Stellen Sie wertvolle Analysen bereit und helfen Sie, ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden.

Die Vorteile der Fernüberwachung von Ventilen inmitten der fortschreitenden Industrie 4.0-Transformation haben den Markt für Fernüberwachung und -steuerung mit einem jährlichen Wachstum von 4,5 Prozent auf einen stetigen Wachstumskurs gebracht. Es wird erwartet, dass es bis 2023 weltweit 27 Milliarden US-Dollar erreichen wird.

Herausforderungen herkömmlicher Nachrüstlösungen

Viele Fabriken und Werke zögern trotz des schnellen Marktwachstums und der erheblichen wirtschaftlichen Vorteile, in Erweiterungen zur Ventilfernüberwachung zu investieren.

Die Nachrüstung eines Überwachungssystems bei Tausenden verschiedener Ventiltypen – von denen einige sehr alt sein können und oft von verschiedenen Anbietern hergestellt werden – ist kostspielig und zeitaufwändig.

Der Autor hat einen Überblick über die wichtigsten Herausforderungen bei der Nachrüstung von Fernüberwachung an bestehenden Ventilen zusammengestellt.

Die aktuellen Ventilpositionssensoren auf dem Markt passen oft nur zu einem Ventiltyp, und verschiedene Ventilhersteller haben ihre eigenen spezifischen Positionssensorgeräte.

Dadurch erhöhen sich die Investitionen in die Sensorgerätehardware für Fabriken, und die Beschaffung von Produkten mehrerer Hersteller kann zeitaufwändig sein

Die traditionellen Feldsensorgeräte verwenden mehrere industrielle Kommunikationsprotokolle – wie Foundation Fieldbus, Profibus, DeviceNet, AS-Interface und das HART-Protokoll für die Kommunikation mit dem SCADA- oder SAS-System der Fabrik.

Dies kann eine kostspielige Anpassung der Softwareschnittstelle erfordern, insbesondere wenn Sensoren mehrerer verschiedener Anbieter im System enthalten sind.

Die meisten aktuellen industriellen Ventilpositionssensoren und Detektorprodukte auf dem Markt erfordern eine physische Verkabelung für Strom und Daten.

Wenn in einer Fabrik Tausende von Ventilen vorhanden sind, wird die Verkabelung zu einem erheblichen Kostenfaktor und verlängert die Bereitstellungszeit auf Monate und manchmal Jahre.

Die derzeit auf dem Markt erhältlichen traditionellen Positionssensorgeräte basieren auf den gleichen extremen Industriestandards wie die kritische Feldhardware für den Einsatz.

Dies könnte jedoch in vielen industriellen Anwendungen als Overengineering angesehen werden.

Die Positionssensoren werden in der Regel oben auf der primären Betriebshardware wie den Ventilen montiert – und die Sensoren sind den härtesten Bedingungen nicht direkt ausgesetzt.

Diese extreme Produktdesignpraxis hat die Verkaufspreise der traditionellen Positionssensorprodukte erhöht, aber qualitativ hochwertige Produkte der Unternehmensklasse mit einem niedrigeren Preisschild sind für diesen Zweck in den meisten Anwendungsfällen gleichermaßen geeignet.

Diese Herausforderungen verlangsamen den Einsatz von nachrüstbaren Ventilfernüberwachungslösungen in globalen Fabriken. Es stellt sich die Frage:Wie kann man diese Investitionen reduzieren und die Nachrüstung erleichtern?

Eine bahnbrechende Lösung könnte aus dem Technologiesektor des Internets der Dinge (IoT) kommen. Die Entwicklungen bei IoT-Sensorgeräten und drahtlosen Technologien haben in den letzten Jahren einen Quantensprung gemacht.

Bahnbrechende Technologie in der Fernüberwachung von Ventilen

Haltian, der Produktentwicklungsspezialist und Anbieter von industriellem IoT, hat zusammen mit einem globalen Unternehmen der Prozessindustrie einen intelligenten, industrietauglichen drahtlosen Winkelsensor für die Fernüberwachung von Ventilen entwickelt.

Es kombiniert die neuesten drahtlosen Technologien in Industriequalität und extrem langlebige Materialien. Mit dieser Lösung können Fabriken ihre Nachrüstungskosten um bis zu 90 % senken – im Vergleich zu herkömmlichen Alternativen.

Was kann der Winkelsensor?

Der Funksensor benötigt keine Verkabelung. Dieser nachrüstbare Winkelsensor kann an verschiedene Arten von manuellen Drehventilen, einschließlich Kugel- und Absperrventilen, angebracht werden.

Es wird mit einem Montageadapter-Kit geliefert, um die Installation schnell und einfach zu machen. Es gibt eine Klemme, die das Sensorgerät an einem Rohr befestigt. Seine drehbare Positionsdetektorscheibe wird mit einem einfachen Clip am Ventilhebel befestigt.

Im Inneren des Winkelsensors befinden sich magnetische und mechanische Sensoren, um die Position des Ventils mit einer Genauigkeit von einem Grad zu erkennen. Er meldet jede Positionsänderung über die Funkverbindung – an das zentrale Leitsystem der Fabrik oder Anlage.

Nach dem Einschalten verbindet sich der Sensor automatisch mit den anderen Sensorgeräten über die Wirepas-Mesh-Technologie.

Bei Bedarf kann das drahtlose Wirepas-Mesh-Protokoll im Winkelsensorgerät die Funkübertragungsleistung und das Frequenzband automatisch optimieren.

In der Fabrik werden keine Basisstationen oder drahtlose Netzwerkinfrastruktur benötigt – die Winkelsensorgeräte fungieren als Zugangspunkte für andere Sensorgeräte und bilden ein vollständig vermaschtes Netzwerk, das Datenpakete Hop-by-Hop an das richtige Ziel überträgt.

Das stromsparende Winkelsensorgerät kann mehrere Jahre mit nur einer Batterie betrieben werden.

Wie können Fabriken davon profitieren?

Über einen mehrjährigen industriellen Investitionshorizont hinweg kann der drahtlose Winkelsensoransatz Fabriken und Anlagen CAPEX- und OPEX-Einsparungen bringen. Hier sind die wichtigsten lebenslangen Vorteile:

Die Installation an Ihren Ventilen ist schnell und einfach – es ist keine Verkabelung erforderlich und es wird komplett vorkonfiguriert geliefert. Es reduziert die Bereitstellungs- und Betriebskosten, wenn Tausende von Ventilen beteiligt sind.

Funktioniert mit mehreren Arten von Drehventilen, einschließlich Kugel- und Absperrventilen aller Hersteller – reduziert die Hardwarekosten und vereinfacht die Beschaffung

Vermeiden Sie weitere kostspielige Softwareanpassungen für industrielle Kommunikationsprotokolle – der Winkelsensor lässt sich über eine einfache Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) direkt in das zentrale Steuerungssystem integrieren.

Die Änderungen der Ventilpositionsdaten werden an Ihr Steuerungssystem gemeldet – dies ermöglicht Ihnen, Fabrikprozesse schneller an ihre optimalen Leistungsniveaus anzupassen.

Mit aktuellen Informationen über alle Ventilstellungen können Sie Unfälle vermeiden und die Arbeitssicherheit im Betrieb erhöhen.

Vermeiden Sie Umweltschäden, indem Sie sicherstellen, dass keine gefährlichen Stoffe aus dem System freigesetzt werden.

Manuelle Ventile werden normalerweise vom Betriebspersonal eingestellt. Sie führen die Einstellarbeiten auf Basis ihres impliziten Wissens durch – Valve Monitoring ermöglicht es Ihnen, dieses implizite Wissen zu digitalisieren und zu speichern.

End-to-End-Daten, die von allen Ventilen gesammelt werden, ermöglichen es Ihnen, die Prozesse zu messen und zu optimieren.

Spielveränderer

Remote Valve Monitoring bietet Fabriken und Anlagen erhebliche Vorteile – dies führt zu Kosteneinsparungen, mehr Sicherheit und kontinuierlicher Prozessoptimierung.

Allerdings schleppt sich die Digitalisierung von Prozessregelventilen aufgrund hoher Nachrüstinvestitionen zu lange hin.

Der neue industrietaugliche Winkelsensor und die drahtlosen industriellen IoT-Technologien können das Spiel der Ventilfernüberwachung mit einer einfachen, aber robusten Alternative mit bis zu 90 Prozent geringeren Investitionen verändern!