Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit. Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

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1 Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

2 1. Die analoge Welt 70 Jahre und mehr 2. ph Die analoge Welt 3. Kommunikationsstruktur 4. ph Die digitale Welt startet Neue Sensorgeneration ohne Transmitter 6. Drahtlose Kommunikation 7. Offline Kalibrierung für digitale ph Sensoren Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit Agenda

3 1. Die analoge Welt 70 Jahre und mehr 2. ph Die analoge Welt 3. Kommunikationsstruktur 4. ph Die digitale Welt startet Neue Sensorgeneration ohne Transmitter 6. Drahtlose Kommunikation 7. Offline Kalibrierung für digitale ph Sensoren Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit Agenda

4 DCS PLS PA, FF Standard Hart /4..20 ma ATEX, 2 Draht * Zone 1 (4..20 ma) proprietär analog digital Offener Standard Zone 0 µ Contr. Memory Sensor Offline Kalibrierung Nicht ex Transmitter Zone 0 Keine Offline Kali. Offline Kali. Offline Kali. Alle Hersteller E+H Memosens Mettler ISM Hamilton seit 2010 bis since 2010 Zukunft Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit * Der gezeigte Transmitter ist non Ex; dieses Bild ist nur ein Platzhalter für ein Ex Transmitter

5 Typisch für Analytik Ein-Messumformer-Konzept für alle Parameter ph/orp Gelöster Sauerstoff amperometrisch & optisch Konduktive & induktive Leitfähigkeit Trübung in NTU/FNU Feststoffgehalt in mg/l Schlammspiegel Freies Chlor Desinfektion Sensorhalter Messsysteme Verarbeitung, Algorithmus, Intelligenz Alles war im Transmitter eingebaut Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

6 1. Die analoge Welt 70 Jahre und mehr 2. ph Die analoge Welt 3. Kommunikationsstruktur 4. ph Die digitale Welt startet Neue Sensorgeneration ohne Transmitter 6. Drahtlose Kommunikation 7. Offline Kalibrierung für digitale ph Sensoren Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit Agenda

7 Die Themen der ph-messung 2 Probleme Hochohmige Messung (> 1 GOhm) Feuchtigkeit Korrosion beeinflussen die Qualität der Messung aller analogen Geräte über Jahre Die Kalibrierung muss Vor-Ort durchgeführt werden, aufgrund analoger Sensoren die auf den Transmitter abgeglichen werden müssen und einen geringen Abstand zwischen Transmitter und Sensor benötigen Keine Regeneration, keine stabilen Kalibrierbedingungen Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

8 Der Transmitter war ein Muss Zu Beginn konnten analoge Sensoren nur Vor-Ort kalibriert werden Firmen verbrachten viele Jahre mit der Entwicklung von Transmittern Aufgrund des Geschäftsmodell analoge Transmitter zu entwickeln, hatte der Kunde einen offenen Standard beim Austausch der Sensoren Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

9 Analoge Transmitter Boom des Austauschgeschäftes Offene Systeme FDT/DTM/DD CDI Common Data Interface Elektroden aller Hersteller Digitaler Sensor Ende des traditionellen Austauschgeschäftes Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

10 1. Die analoge Welt 70 Jahre und mehr 2. ph Die analoge Welt 3. Kommunikationsstruktur 4. ph Die digitale Welt startet Neue Sensorgeneration ohne Transmitter 6. Drahtlose Kommunikation 7. Offline Kalibrierung für digitale ph Sensoren Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit Agenda

11 Prozesskontrolle in der Prozessautomatisierung Field Device Integration Open System Network Operator Workstation Engineer Workstation TCP Gateway & Field Controller (FC) Linking Device & Field Controller (FC) Ethernet Installed base Gateway or Field Controller + Local I/O PROFIBUS - DP H1 - FF Stand alone solution HART 4-20 ma Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

12 FDT/DTM Standard Feldbus Funktionalität war im Transmitter eingebaut DTM entspricht dem FDT Standard und läuft in jedem FDT Frame Interface FDT DTM DTM Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

13 HART/ 4..20mA Feldbus verwaltet durch HCF HART : Highway Addressable Remote Transducer 1,2 khz =1 2,2 khz = mA /HART ist am verbreitetsten unter den Feldbussen Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

14 HART 7 Highway Addressable Remote Transducer HART Handhelds haben alle DD s implementiert HART DD s sind bei HCF registriert Neue DD Erscheinungen können jeder Zeit heruntergeladen werden HART Multidrop ist ein echter Feldbus mit bis zu 64 Geräten. Nur digitale Kommunikation ermöglicht dies! I/O to Device HART-enabled I/O HART DIGITAL DATA Analog 4-20 ma Intelligent HART Device Power Supply Field Device Two Masters PC Host Application (Primary Master) HART Modem Handheld Terminal (Secondary Master Temporary) 250 Ohm Resistor Multidrop Configuration Control System or Other Host Application (Primary Master) Resistor Handheld Terminal (Secondary Master Temporary) Multidrop Note: Instrument power is provided by an interface or an external power source that is not shown Field Device Input/Output (I/O) System Field Devices Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

15 1. Die analoge Welt 70 Jahre und mehr 2. ph Die analoge Welt 3. Kommunikationsstruktur 4. ph Die digitale Welt startet Neue Sensorgeneration ohne Transmitter 6. Drahtlose Kommunikation 7. Offline Kalibrierung für digitale ph Sensoren Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit Agenda

16 Daten und Parameter im Sensorsteckkopf Sensorinformation Zyklische Messungen Testen der Daten Daten der Inbetriebnahme Kalibrierdaten Betriebsdaten Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

17 Statusinformationen des Sensors (Namur NE 107) Statusinformationen für den Sensor ( Hart Command 48) Wann muss ich den Sensor Reinigen Einstellen Regenerieren Austauschen NE107 (VDI/VDE 2650) Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

18 Digitale Sensoren So genannte Open licensed standard - digitale Sensoren Sensorkopf mit Elektronik Steckverbinder mit Elektronik Transmitter proprietär Interface Galvanische Trennung RS485 Hart PA,FF Protokoll ist proprietär Hart Gateway open standard Hart offener Standard ist proprietär Benötigt immer noch den Transmitter. Ohne Transmitter funktioniert der Sensor nicht! Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

19 1. Die analoge Welt 70 Jahre und mehr 2. ph Die analoge Welt 3. Kommunikationsstruktur 4. ph Die digitale Welt startet Neue Sensorgeneration ohne Transmitter 6. Drahtlose Kommunikation 7. Offline Kalibrierung für digitale ph Sensoren Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit Agenda

20 Digitale Sensoren für Direktanbindung Eine Zwitterlösung VP Stecker mit 4-pol VP Standard Sensor mit zwei Interfaces analoge PLC ma Monitor- NAMUR Signale ma Modbus - Computer - digitale PLC - ARC View Sensor benötigt immer noch ein proprietären Transmitter für die Konfiguration Hälfte des Wegs geschafft Quelle: Hamilton Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

21 Der neue Trend Integration des Transmitters in den Sensor Heute: Nicht im Ex Bereich Nicht in offen Standards e.g. Hart, DP, FF Nicht integriert in FTD/DTM Nicht in 12mm/PG13.5 Externe Stromversorgung V, mit 4..20mA mit RS485 Modbus Kommunikation Quelle: Neotek Festkabel Keine offline Kalibrierung möglich Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

22 Integration vom Transmitter in den Sensor Detail Feldbus und/oder drahtloses Modul Module: Hart ma Profibus PA Profibus DP Fieldbus Foundation Modbus RS485 Etc. 75 % Hart 20 % PA/FF 2 % Modbus FF/PA/ Hart +optional Zigbee Bluetooth CPU Module: ph/redox Sauerstoff Chlor Trübung µ-controller ph O 2, Cl 2 Lf Temperatur Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

23 Technologie Stand der Technik Technologie bietet Möglichkeiten, die es vor 10 Jahren nicht gab Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

24 1. Die analoge Welt 70 Jahre und mehr 2. ph Die analoge Welt 3. Kommunikationsstruktur 4. ph Die digitale Welt startet Neue Sensorgeneration ohne Transmitter 6. Drahtlose Kommunikation 7. Offline Kalibrierung für digitale ph Sensoren Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit Agenda

25 Drahtloses HART Netzwerk Technologie am Anfang Vollständiges Sensornetz eingeschränkter Determinismus Batterie versorgtes Netzwerk oder externe Stromversorgung Radio PLC / DCS Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

26 Bluetooth Kommunikation Drahtgebundene HART Kommunikation PLC / DCS... Bluetooth Adapter auf HART- Signal Bluetooth Handheld von ECOM Handheld läuft mit HART-DD Handheld ist zweiter Master für die Messung und Konfigurierung Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

27 1. Die analoge Welt 70 Jahre und mehr 2. ph Die analoge Welt 3. Kommunikationsstruktur 4. ph Die digitale Welt startet Neue Sensorgeneration ohne Transmitter 6. Drahtlose Kommunikation 7. Offline Kalibrierung für digitale ph Sensoren Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit Agenda

28 Digitaler Sensor mit Steckkopf ermöglicht Offline Kalibrierung Technologischer Fortschritt Verlängerte Lebenszeit der Sensoren aufgrund stabiler Bedingungen und spezieller Behandlungsmöglichkeiten Online Messung Kalibrierung, Regeneration, Reinigung im Labor Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

29 Arbeitsablauf Offline Kalibrierung 1. Anmelden des Nutzers 2. Anschließen des Sensors Database Application Statistic Module Cal. DB 3. Starten des Calibration Tools 4. Programm stellt eine Verbindung zwischen Sensor und DB her / 3. Calibration Tool /5. /7. USB -Modem SQL Server 4./5. /7. Config. DB 5. Automatischer Download der Sensordaten in Cal. DB Kalibriere den Sensor 7. Übertragen der Daten zum Sensor und automatische Speicherung in der Cal. DB Analyse-Sensorik im Wandel der Zeit

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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