NOA – hohe Datendichte für die Prozessanalytik

NOA – hohe Datendichte für die Prozessanalytik

von 8. Mai 2019

Prozessanalysatoren sind die Navgationssysteme für den Prozess, weil sie mit ihren qualitativen Daten aufzeigen, ob die Zusammensetzung eines Mediums im Prozess der gewünschten Zusammensetzung entspricht oder ob es Abweichungen gibt. Gleichzeitig dienen ihre Daten in vielen Fällen auch als Regelgröße, um Abweichungen bereits im Vorhinein zu vermeiden.
Eigentlich sollte man (rhetorisch) fragen: Betreiberherz, was willst Du mehr?
Eigentlich.

Denn das Betreiberherz könnte darauf beispielsweise erwidern: Naja, die Prozessanalysengeräte sind schon etwas komplexer als die übliche Feldsensorik. Die liefern mir oft mehr als eine Messgröße, beispielsweise für die Zusammensetzung eines Gemischs. Deshalb setzen wir sie ja ein.

In der Folge könnte sich folgender Dialog daraus entwickeln:

Ich verstehe, aber worin besteht genau das Problem?

Das Betreiberherz: Die liefern mir z.B. Spektrogramme und Chromatogramme. Daraus errechnen die Analysensysteme die Zusammensetzung meines Produkts. Dazu kommen Daten, die mir zeigen können, wie gut mein Analysator analytisch funktioniert und wie es mit dem Wartungsbedarf aussieht. Das gilt auch für einfachere Analysatoren, z.B. pH-Sensoren.

 Ja, und?

Betreiberherz: Ich möchte diese Daten gerne zur Verfügung haben.

Dann lassen Sie sich doch die Daten von der Leittechnik geben.

Betreiberherz: Von dort bekomme ich Messwerte, Alarme und Warnungen, aber dann ist es oftmals zu spät. Ich möchte gerne aus Trends und Verknüpfung mehrerer Signale mehr Informationen holen, mit denen ich vorab beurteilen kann, ob meine Messwerte valide sind und wann sich dieser Zustand ändern wird. Dazu brauche ich auch analytischen Sachverstand. Das liefert mir die Leittechnik nicht.

Analytischen Sachverstand? Dann fragen Sie doch dazu Ihre PAT-Spezialisten. Dafür haben Sie sie doch.

Betreiberherz: Dazu müsste der PAT-Spezialist bei der Wartung alles aufzeichnen und diese Informationen einer Datenbank zuführen. Vor allem aber: Ein pH-Sensor wird, abhängig von der Anwendung, sagen wir mal alle ein bis vier Wochen gewartet. Da bekomme ich gerade mal zwölf bis 48 Datensätze im Jahr. Spektrometer und Chromatografen werden deutlich seltener gewartet; mit dieser geringen Datendichte sehen wir doch keine Trends, geschweige denn schnell auftretende Veränderungen. So oft können wir die Leute doch gar nicht hinausschicken. So üppig ist keine PAT-Abteilung ausgestattet.

Es ist also hohe Datendichte gewünscht? Genau dafür wird es bald etwas geben: NOA! Wenn Sie gestatten, erzähle ich Ihnen von hier an einmal etwas dazu:

Präsentation des PAT-Demonstrators auf der NAMUR-Hauptsitzung 2018

NOA – NAMUR Open Architecture – ist der Seitenkanal über den Informationen das Leitsystem verlassen können und für eine Datenanalyse, Auswertung, Verknüpfung mit anderen Daten zur Verfügung stehen, um dann anschließend wieder für die Automatisierungstechnik bzw. den Operator zur Verfügung zu stehen. Und eben auch für den PAT-Spezialisten.

Yokogawa hat ein solches System anhand eines PAT-Demonstrators für eine pH-Messung auf der NAMUR Hauptsitzung 2018 gezeigt. Die Projektpartner dafür waren die TU Dresden (Institut für Automatisierungstechnik, Prof. Dr.-Ing. Leon Urbas) und das NAMUR-Labor in Frankfurt.

Dabei wird ein analoger pH-Sensor verwendet, der in einer automatischen Wechselarmatur steckt, eine Konfiguration, die bereits vielfach in den Betrieben verwendet wird, insbesondere wenn die Anwendung so anspruchsvoll ist, dass eine manuelle Reinigung gar nicht so häufig wie notwendig ausgeführt werden kann. Mit jeder Reinigung fallen Daten an, die ausgewertet und aufgezeichnet werden

  • Messwert während der Reinigung (pH-Wert der Reinigungsflüssigkeit)
  • Zeitverhalten beim Wechsel zum Prozessmedium

Darüber hinaus in kontinuierlicher Form

Signale des Sensors während und nach der Reinigungsphase

  • pH-Elektroden-Impedanz
  • Referenzelektroden-Impedanz

Diese Messwerte werden von einem pH-Monitor außerhalb der Automatisierungstechnik erfasst, ausgewertet und aufgezeichnet und stehen der PAT-Abteilung zur Verfügung, auch als Historie. Auch der Operator geht nicht leer aus, bei dringenden Erfordernissen bekommt der Operator eine Handlungsempfehlung.

Und vor diesem Hintergrund rechnen wir jetzt einmal: Wird die pH-Elektrode alle zwei Wochen gewartet, so fallen im Jahr insgesamt 26 Datensätze an. Wird die Elektrode alle zwei Stunden (automatisch) gereinigt, so fallen im Jahr 4380 Datensätze an.

Heißt: 4380 geteilt durch 26 ergibt die 168-fache Datendichte. Und mit dieser hohen Datendichte kann man wohl durchaus etwas anfangen, etwa den Kalibrierbedarf ermitteln, den Wartungsbedarf prognostizieren und die Funktion überwachen. Und in den meisten Fällen ist alles schon da, es fehlt nur der Zuhörer, der Sensorlauscher sozusagen. Das ist ein ungehobener Schatz.

Was würden Sie dazu sagen, Betreiberherz?

Betreiberherz: Will ich haben!

Sehen Sie, ich auch!


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