Analyse-Messstellen digital warten und überwachen

Betreiber von Wasserverteil- und Wasser­auf­bere­itung­sun­ternehmen ste­hen vor immer her­aus­fordern­deren Betrieb­s­be­din­gun­gen. Auf der einen Seite nehmen die reg­u­la­torischen Anforderun­gen hin­sichtlich der Trinkwasserqual­ität immer weit­er zu. Auf der anderen Seite find­en die Betreiber kaum noch qual­i­fiziertes Per­son­al. Ver­mehrt wer­den auch Quere­in­steiger eingestellt, um dem Fachkräfte­man­gel ent­ge­gen­zuwirken. Darüber hin­aus beste­ht kon­stan­ter Kos­ten­druck, da die Wasserverteil- und Wasser­auf­bere­itung­sun­ternehmen den jew­eili­gen Kom­munen unter­ge­ord­net sind.

Somit müssen Betreiber immer weit­er opti­mieren. Die Flüs­sigkeit­s­analyse-Messtech­nik spielt in diesem Kon­text eine sehr wichtige Rolle. Die unter­schiedlichen Online-Mess­pa­ra­me­ter und Gesamt­sys­teme, die Endress+Hauser bere­it­stellt, liefern Kun­den wichtige Ein­blicke zur Prozesss­teuerung. Ein Aus­fall der Flüs­sigkeit­s­analyse-Messtech­nik birgt große Risiken und erhöht die manuell durchzuführen­den Tätigkeit­en erhe­blich. Eine typ­is­che Reak­tion auf einen Messtech­nik-Aus­fall stellt die manuelle Beprobung dar. Um Aus­fällen vorzubeu­gen, müssen die Sen­soren und Geräte ein­er vor­beu­gen­den Wartung unter­zo­gen werden.

Einen Überblick über diese Her­aus­forderun­gen und Triebkräfte der Kun­den liefert das all­ge­mein bekan­nte Asset Man­age­ment Dreieck. Die mod­ell­hafte Darstel­lung der Kun­den­per­spek­tive wurde hier leicht abge­wan­delt und konkretisiert.

Lösungsan­sätze und Systemaufbau

Viele Wasserverteil- und Auf­bere­itung­sun­ternehmen set­zen ver­mehrt auf dig­i­tale Überwachungs- und Assis­ten­zsys­teme, um die Ver­füg­barkeit von kri­tis­chen Mes­sein­rich­tun­gen wie beispiel­sweise die Flüs­sigkeit­s­analyse-Messtech­nik zunächst zu erfassen und im Anschluss auf Basis von angepassten Wartungsstrate­gien zu opti­mieren. Viele Unternehmen haben erkan­nt, dass es zusät­zlich zu den aktuell einge­set­zten Prozessleit­sys­te­men, weit­ere Lösun­gen braucht. In diesem Kon­text ist es beson­ders wichtig zu erwäh­nen, dass Unternehmen nicht nur solche Assis­ten­zsys­teme ein­führen, son­dern auch weit­ere Sys­temar­chitek­turen und Struk­turen auf­bauen müssen. Das bedeutet beispiel­sweise Investi­tio­nen in soge­nan­nte Kon­nek­tiv­ität­slö­sun­gen in Form von Edge Devices. Mith­il­fe der Edge Devices kön­nen Dat­en via Kun­den­in­ter­net oder Mobil­funk naht­los und unab­hängig vom Prozessleit­sys­tem von den Messstellen in cloud­basierte und lokale Anwen­dun­gen über­mit­telt wer­den. Die Anbindung der Edge Devices an die Messtech­nik wird über die Feld­buskom­mu­nika­tion­ss­chnittstellen real­isiert. In der fol­gen­den Darstel­lung sind die unter­schiedlichen Ebe­nen und die Zusam­men­hänge nochmals kom­pakt dargestellt.

Aktuelle Sit­u­a­tion und Herausforderungen

Bish­er gibt es allerd­ings noch einige Her­aus­forderun­gen und Stolper­steine für die Umset­zung des skizzierten Sys­temauf­baus. Wie bere­its erwäh­nt, müssen die Edge Devices über die vorhan­de­nen Feld­buskom­mu­nika­tion­ss­chnittstellen an die Mess­geräte ange­bun­den und in die beste­hende Automa­tisierungsin­fra­struk­tur inte­gri­ert wer­den. Die Anbindung der Edge Devices muss also über das aus­gewählte Feld­buskom­mu­nika­tion­spro­tokoll zur Prozesss­teuerung erfol­gen. Dabei wird der existierende Kom­mu­nika­tion­skanal genutzt und gegebe­nen­falls mit zusät­zlichen Daten­punk­ten für die einge­set­zten Edge Devices erweit­ertet. Diese Vorge­hensweise ist oft­mals mit größeren Engi­neer­ing- und Pro­gram­mier­aufwän­den ver­bun­den. Zudem ist die Flex­i­bil­ität eingeschränkt, da die existierende Feld­buss­chnittstelle genutzt wird. Aber nicht nur die ini­tialen Aufwände müssen berück­sichtigt wer­den, son­dern auch der kon­tinuier­liche Sup­port- und Erweiterungsaufwand der Infrastruktur.

Endress+Hauser wird ab 2025 eine Kon­nek­tiv­ität­slö­sung auf den Markt brin­gen, welche es den Kun­den ermöglicht feld­bus- und kom­mu­nika­tion­sun­ab­hängig Dat­en und Infor­ma­tio­nen der Flüs­sigkeit­s­analyse-Messstellen in das IIoT Ökosys­tem Netil­ion zu über­mit­teln. Mit dem „Liquiline Edge Mod­ul“ kön­nen Kun­den auf einen par­al­le­len und flex­i­blen Kom­mu­nika­tion­skanal der Flüs­sigkeit­s­analyse-Messstellen set­zen, um ihren Betrieb und die Geräte­wartun­gen zu opti­mieren. Die Unab­hängigkeit zur eigentlichen Prozesss­teuerung bleibt beste­hen. Kon­fig­u­ra­tions- und Mon­tageaufwände sind ger­ing, da die Lösung als erweit­er­bare Ein­steck­karte für den Mehrkanal- und Mul­ti­pa­ra­me­ter-Mes­sum­former Liquiline CM44, den Probenehmer Liquis­ta­tion CSF48 und die nass­chemis­che Analysatoren­plat­tform Liquiline Sys­tem CA80 erhältlich sein wird. Darüber hin­aus ist das Liquiline Edge Mod­ule als Nachrüstop­tion für beste­hende Messstellen verfügbar.

Dig­i­tales Wartungsmanagement 

Die Erweiterung des IIoT Netil­ion Ökosys­tems mit der Liquiline Assist Anwen­dung kom­plet­tiert das Gesam­tange­bot für das Mon­i­tor­ing und die Opti­mierung des Betriebs sowie der Wartung von Flüs­sigkeit­s­analyse-Messstellen. Die Anwen­dung wurde zudem für die speziellen Anforderun­gen von Flüs­sigkeit­s­analyse-Messstellen geschaf­fen wie beispiel­sweise die kom­pak­te Darstel­lung eines mehrkanali­gen Messsys­tems. Die naht­lose Inte­gra­tions­möglichkeit mit dem Liquiline Edge Mod­ul in die Anwen­dung reduziert den Inte­gra­tionsaufwand und ermöglicht eine sehr schnelle Inbe­trieb­nahme des Gesamt­sys­tems. Der Ein­stieg in die Liquiline Assist Anwen­dung erfol­gt über die Karten- und Event-Darstel­lung, in welch­er die Stan­dorte der Messstellen und dazuge­höri­gen Anla­gen visu­al­isiert wer­den. Die umfan­gre­ichen Mess- und Diag­no­se­in­for­ma­tio­nen wer­den im Dash­board-Menü über­sichtlich und kom­pakt dargestellt.

Pro Messstelle kön­nen für die max­i­mal acht Messkanäle bis zu jew­eils vier Daten­punk­te angezeigt wer­den. Die Messstellen wiederum kön­nen der Anla­genkat­e­gorie zuge­ord­net wer­den. Somit lassen sich auch unter­schiedliche Anla­gen und Stan­dorte eines Anwen­derun­ternehmen in der Prozessin­dus­trie visu­al­isieren. Für die weit­er­führende Inter­pre­ta­tion und Auswer­tung der Dat­en bietet die Anwen­dung eine intu­itive Darstel­lungs- und Ver­gle­ichsmöglichkeit von unter­schiedlichen Daten­punk­ten in einem Dia­gramm. So kön­nen beispiel­sweise Trends von unter­schiedlichen Mess­in­for­ma­tio­nen ver­glichen wer­den. Des Weit­eren stellt die Anwen­dung jed­erzeit den aktuellen Zus­tand der Messstelle dar. Hier­bei set­zt sie auf Heart­beat Tech­nol­o­gy. Der soge­nan­nte „Sen­sor Health-Wert“ dient zur Ein­schätzung des Zus­tands des Sen­sors. Über das erweit­erte Diag­nose­mon­i­tor­ing wer­den alle weit­eren Diag­nosemel­dun­gen kom­pakt dargestellt. Die Endan­wen­der kön­nen die Infor­ma­tio­nen zur Pla­nung von Wartun­gen und Kalib­rierun­gen der Messstellen her­anziehen. Somit wird die Effizienz der Betrieb­sabläufe verbessert.