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Verfahrenstechnik 11/2020

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Verfahrenstechnik 11/2020

SPS CONNECT

SPS CONNECT 2020 DEN FÜLLSTAND IM BLICK Wie wird ein Futtersilo oder ein Altglascontainer zum smarten Asset? Mit einem batteriebetriebenen IoT-Sensor: Das autonome Gerät ist über das Long-Range Wide-Area Network mit dem Internet verbunden, erreicht extrem lange Batteriestandzeiten und gewährleistet höchste Datensicherheit. Prozesse können damit auf intelligente Art automatisiert werden. Autor: Michael Bozek, Business Development Manager Wireless Sensors, Pepperl+Fuchs SE, Mannheim Der IoT-Sensor Wilsen sonic level (Wilsen ist von „Wireless Sensor“ abgeleitet) besteht aus einem sehr robusten Ultraschall-Füllstandmessgerät, ein GPS-Empfänger bestimmt die genaue Position und erlaubt Geotracking, außerdem überwacht der Sensor die Umgebungstemperatur und seinen Batteriezustand. Letzteres ist wichtig, weil ein Austausch in der Regel erst nach mehreren Jahren nötig ist. Je nach Anwendung kann diese Zeitspanne stark divergieren. Für autonome, batteriebetriebene Geräte in der Industrie sind daher Low-Power-Funktechnologien die passende Alternative. Für die Übertragung von Zustandsdaten ins Internet werden keine hohen Datenraten benötigt, so kommen die Funksignale mit sehr wenig Energie aus. Da die Meldungen zudem periodisch getaktet sind, oft mit längeren Pausen zwischen den Funkpulsen, kann die Batterie in den meisten Anwendungen viele Jahre halten. Das Long-Range Wide-Area Network (LoRaWAN) nutzt das lizenzund kostenfreie ISM-Band im Sub-Gigahertz-Bereich. Funkwellen mit solchen Frequenzen durchdringen Gebäudewände und Kellerdecken. In der Praxis beträgt die Reichweite in bebauten Gebieten etwa zwei Kilometer und über 15 Kilometer auf freiem Feld. Das LoRa- WAN-Protokoll bietet eine zweistufige Ende-zu-Ende-Verschlüsselung der Daten. Die Technologie ist sowohl für kommunale Netze als auch für private, geschützte Campusnetze auf einem Werksgelände 10 VERFAHRENSTECHNIK 11/2020 www.verfahrenstechnik.de

optimal geeignet. Wo kein Netz vorhanden ist, lässt sich die Anbindung mit einem – meist solarbetriebenen – Gateway leicht einrichten. Ein einziges Gateway genügt für hunderte, unter idealen Umständen sogar bis zu 2 500 Sensoren. Wenige Gateways reichen somit für die Funkabdeckung selbst großer Areale. Man kann das Funknetz leicht und ohne teuren Funkplan erweitern, da zusätzliche Einheiten nach dem Plug-and-play-Prinzip angeschlossen werden. Das Roaming zwischen verschiedenen Netzen ist ebenfalls möglich. Wenn mit dem Sensor bestückte Assets transportiert werden, erfolgt der Login in das Netz am Zielort automatisch. Konzepte zu entwickeln, welche die Leistungsfähigkeit, Produktivität und Rentabilität Ihrer Anlage steigern, ist für Sie wichtig. IDEENREICH + RISIKOARM Wir unterstützen Sie verlässlich dabei, Produktqualität, Anlagensicherheit sowie Kosten- und Risikomanagement ganzheitlich zu betrachten. AUTONOME SENSOREN IN DER PRAXIS Der IoT-Füllstandsensor kann den Füllstand von Flüssigkeiten und von Feststoffen überwachen. Die Messreichweite des Ultraschallwandlers beträgt wahlweise 2,5 oder 4 m. Seine Parametrierung lässt sich physikalisch und elektronisch an die Bedingungen der jeweiligen Anwendung anpassen. Die flächige Abdeckung der Schallkeule erlaubt eine zuverlässige Erfassung auch von sehr unregelmäßigen Oberflächen; die Schallwellen erfassen praktisch alle Materialien ohne Beeinträchtigung durch deren optische Eigenschaften, Verschmutzung, Staub oder Nebel. Zudem kann der Sensor immanente Störgrößen wie Einbauten in den Behältern elektronisch kompensieren. So ist gewährleistet, dass immer ein realistischer Füllstandwert weitergegeben wird. Dank seiner autonomen Funktechnologie kann der Sensor von beliebigen Standorten aus mit dem zuständigen Steuerungssystem kommunizieren. Aufgrund der von ihm gelieferten Signale entfällt die bisher übliche Orientierung an Erwartungswerten oder der Sichtkontrolle. Entleerung und Nachschublieferung können zeitlich optimiert und automatisch ausgelöst werden. Der überwachte Tank oder Behälter lässt sich anhand der GPS-Daten nicht nur zuverlässig orten, diese können auch zur optimierten Routenplanung beim Anfahren von Behältern an unterschiedlichen Standorten genutzt werden. Die Werte des ergänzenden Temperatursensors können beim Umgang mit temperatursensiblen Stoffen in die Qualitätssicherung einfließen. 01 Mit diesem Sensor kann der Anwender den Füllstand von Flüssigkeiten und Feststoffen überwachen sowie erste praktische IoT-Erfahrungen im eigenen Prozessumfeld sammeln Der neue Liquiphant: millionenfach bewährt, sicher & Industrie 4.0 ready • Der Liquiphant ist bekannt als vielseitiger, robuster und einfach zu bedienender Grenzstandsschalter • Entwickelt für den direkten Einsatz in SIL/SIL3 Anwendungen nach IEC 61508 • Heartbeat-Technologie erkennt Korrosion und minimiert den Verifikationsaufwand erheblich Erfahren Sie mehr unter: www.de.endress.com/liquiphant

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Verfahrenstechnik Handbuch Prozesstechnologie 2019