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

Fabriken und Anlagen in Industriezweigen – wie der chemischen Verarbeitung, Zellstoff und Papier, Wasser- und Abwasserbehandlung – haben die Vorteile der Fernüberwachung von Ventilen erkannt. Herkömmliche nachgerüstete Überwachungslösungen sind jedoch kostspielig und in Fabriken mit Tausenden von manuellen Ventilen unterschiedlicher Typen nur langsam einzusetzen.

Es gibt eine kostengünstigere Alternative – Fabriken haben eine 90-prozentige Reduzierung der Nachrüstungsinvestitionen durch den Einsatz von industrietauglichen drahtlosen Sensoren und industriellen IoT-Technologien nachgewiesen.

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

Was ist die Fernüberwachung von Ventilen?

Fabriken und Anlagen der chemischen Prozessindustrie, der Zellstoff- und Papierindustrie, der Wasser- und Abwasseraufbereitung und anderer Branchen sind in erster Linie bekannt durch die riesigen Netze von Prozessleitungen, die von Tausenden von handbetätigten Armaturen gesteuert werden. Bis vor kurzem arbeiteten die Systeme mit unterschiedlichen Handventiltypen seit vielen Jahren erfolgreich und effektiv.

Die Fernüberwachung dieser manuellen Ventile wird in der Prozessindustrie immer wichtiger, da die Transformation zu Industrie 4.0 die Fabriken weltweit erfasst. Um auch in Zukunft wettbewerbsfähig zu bleiben – Industrieunternehmen müssen die Produktionseffizienz steigern, Verarbeitungsvorgänge optimieren, unnötige Ausfälle vermeiden und die Sicherheit verbessern.

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

Vorteile für Fabriken und Werke

Die Ventilfernüberwachung besteht aus mehreren Komponenten:und erfasst die Ventilstellung mit einer nachrüstbaren Sensoreinrichtung, die am Handventil montiert ist. Positionssensoren werden in Winkelpositionssensoren und lineare Positionssensoren unterteilt. Das Sensorgerät meldet dann die Positionsdaten in einem digitalen Format an das zentrale Leitsystem der Fabrik.

Mit einer idealen Fernüberwachungslösung lassen sich die Stellungen aller Ventile in einer Fabrik auf dem zentralen Leitsystem in der Fabrik in Echtzeit überwachen – von tausenden verschiedenen Punkten entlang der Prozessleitungen. Die Fernüberwachung von Prozessregelventilen kann Fabriken auf unzählige verschiedene Arten Vorteile bieten:

• Massive Kosteneinsparungen erzielen
• Ermöglichen Sie eine schnellere Prozesswiederherstellung nach Wartungsunterbrechungen
• Erhöht 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 im Zuge der laufenden Transformation von Industrie 4.0 haben den Fernüberwachungs- und Steuerungsmarkt mit einer CAGR von 4,5% auf einen stetigen Wachstumskurs getrieben. Es wird erwartet, dass es bis 2023 weltweit 27 Milliarden US-Dollar (24,5 Milliarden €) erreichen wird.

Herausforderungen traditioneller Nachrüstlösungen

Trotz des raschen Marktwachstums und der erheblichen wirtschaftlichen Vorteile zögern viele Fabriken und Werke, in Erweiterungen für die Fernüberwachung von Ventilen zu investieren. Die Nachrüstung eines Überwachungssystems an Tausenden verschiedener Ventiltypen – von denen einige sehr alt sein können und oft von verschiedenen Herstellern hergestellt werden – ist kostspielig und zeitaufwändig.

Pertti Kujala hat einen Überblick über die wichtigsten Herausforderungen bei der Nachrüstung von Fernüberwachungen an bestehenden Ventilen zusammengestellt.

Die aktuellen Ventilpositionssensoren auf dem Markt passen oft nur auf einen Ventiltyp, und verschiedene Ventilhersteller haben ihre eigenen spezifischen Positionssensorgeräte. Dies erhöht 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, um mit dem SCADA- oder SAS-System der Fabrik zu kommunizieren. Dies kann eine kostspielige Anpassung der Softwareschnittstelle erfordern, insbesondere wenn Sensoren mehrerer verschiedener Hersteller im System enthalten sind.

Die meisten aktuellen industriellen Ventilstellungssensoren und Detektorprodukte auf dem Markt erfordern eine physische Verkabelung für Strom und Daten. Wenn es in einer Fabrik Tausende von Ventilen gibt, wird die Verkabelung zu erheblichen Kosten und verlängert die Bereitstellungszeit auf Monate und manchmal Jahre.

Die derzeit auf dem Markt erhältlichen traditionellen Positionssensorgeräte basieren auf denselben extremen Industriestandards wie die kritische, einsatzfähige Feldhardware. Dies könnte jedoch in vielen industriellen Anwendungen als Over-Engineering angesehen werden. Die Positionssensoren werden normalerweise 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 hochwertige Produkte der Enterprise-Klasse mit einem niedrigeren Preis sind in den meisten Anwendungsfällen für diesen Zweck gleichermaßen geeignet.

Diese Herausforderungen verlangsamen den Einsatz von nachrüstbaren Lösungen zur Fernüberwachung von Ventilen 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.

Wegweisende Technologie bei 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 auf Industrieniveau und extrem haltbare 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 Absperrklappen, angebracht werden. Es wird mit einem Montageadapter-Kit geliefert, um die Installation schnell und einfach zu machen. Es gibt eine Klemme, mit der das Sensorgerät an einem Rohr befestigt wird. Seine drehbare Positionserkennungsscheibe 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 Positionsänderungen über die Funkverbindung – an das zentrale Leitsystem der Fabrik oder Anlage. Nach dem Einschalten verbindet sich der Sensor automatisch über die Wirepas Mesh-Technologie mit den anderen Sensorgeräten.

Bei Bedarf kann das Drahtlosprotokoll Wirepas Mesh im Winkelsensorgerät automatisch die Funkübertragungsleistung und das Frequenzband optimieren. Ab Werk werden weder Basisstationen noch eine drahtlose Netzwerkinfrastruktur benötigt – die Angle-Sensorgeräte fungieren als Zugangspunkte für andere Sensorgeräte und bilden ein vollständig vermaschtes Netzwerk, das Datenpakete Hop-by-Hop an das richtige Ziel weiterleitet.

Der stromsparende Winkelsensor kann mehrere Jahre mit nur einer Batterie betrieben werden.

Wie können Fabriken davon profitieren?

Während eines mehrjährigen industriellen Investitionshorizonts kann der drahtlose Winkelsensor-Ansatz Fabriken und Anlagen zu Einsparungen bei den Investitions- und Betriebskosten führen. Hier sind die wichtigsten lebenslangen Vorteile:

• Die Installation an Ihren Ventilen ist schnell und einfach – es ist keine Verkabelung erforderlich und es wird vollständig vorkonfiguriert geliefert. Es reduziert die Bereitstellungs- und Betriebskosten, wenn Tausende von Ventilen beteiligt sind.
• Funktioniert mit verschiedenen Arten von Zellenradschleusen, einschließlich Kugel- und Absperrklappen aller Hersteller – reduziert 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 – so können Sie Fabrikprozesse schneller auf ihre optimale Leistung einstellen.
• Mit aktuellen Informationen zu allen Ventilstellungen können Sie Unfälle vermeiden und die Arbeitssicherheit im Werk erhöhen.
• Vermeiden Sie Umweltschäden, indem Sie sicherstellen, dass keine gefährlichen Stoffe aus dem System freigesetzt werden.
• Handventile werden normalerweise vom Bedienungspersonal eingestellt. Sie führen die Einstellarbeiten auf Basis ihres impliziten Wissens durch – die Ventilüberwachung 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.

Zusammenfassung

Die Remote Valve Monitoring bietet Fabriken und Werken erhebliche Vorteile – dies führt zu Kosteneinsparungen, mehr Sicherheit und kontinuierlicher Prozessoptimierung. Allerdings hat sich die Digitalisierung von Prozessregelventilen aufgrund hoher Retrofit-Investitionen zu lange hingezogen.

Der neue Winkelsensor in Industriequalität und drahtlose industrielle IoT-Technologien können das Spiel der Remote Valve Monitoring mit einer einfachen, aber robusten Alternative mit bis zu 90 % geringeren Investitionen verändern!

Der Autor ist Pertti Kujala, Director of Smart Factory, Haltian

Über den Autor

ertti Kujala ist Director of Thingsee Smart Factory Solutions bei Haltian. Nach seinem Eintritt bei Haltian im Jahr 2012 war Pertti in mehreren IoT-Führungspositionen im Unternehmen tätig. Pertti begann seine Karriere in Nokia im Jahr 2003, wo er erfolgreich verschiedene Funktionen in den Bereichen Maschinenbau, Ingenieurwesen und Konzeption innehatte. Im Luxusgerätehersteller Vertu , in Großbritannien, arbeitete Pertti von 2007 bis 2009 als leitender Maschinenbauer und hat neue Dekorationsbaugruppen mit Materialien wie Leder, Saphir, Keramik und Edelmetallen entworfen und entwickelt. Zu Perttis außerschulischen Leidenschaften gehört die Architektur. Pertti hat einen Abschluss als M.Sc. in Maschinenbau von der Universität Oulu in Finnland.

Haltian bietet Geräteherstellern seit 2012 erstklassige Produktdesign- und Engineering-Dienstleistungen. Thingsee, die von Haltian entwickelte bewährte IoT-Technologieplattform, ermöglicht schnellere IoT-Einführungen für massenhafte Bereitstellungen. 2018 wurde Haltian vom Forschungsleiter Gartner vorgestellt als Cool Vendor für seine IoT-Services eingestuft und 2019 wurde Haltian ein AWS Advanced Technology Partner. Haltian steht hinter vielen der globalen Signaturprodukte, wie dem Oura-Gesundheitsring. Sein Design für das hyperspektrale Bildgebungsgerät Specim IQ wurde 2018 mit dem begehrten Red Dot Design Award ausgezeichnet. Für weitere Informationen besuchen Sie Haltian oder klicken Sie hier