Für die Zweileiter- anstelle der Vierleitertechnik sprechen aus Anwendersicht nicht zuletzt monetäre Vorteile – bringt doch der reduzierte Aufwand für Installation und Verdrahtung Kostenvorteile bis zu 1000 Euro je Messstelle. Denn bei Zweileiter-Geräten entfällt die zusätzliche Installation und Verdrahtung einer Versorgungsspannung komplett. Dies bedeutet vor allem in Ex-Bereichen oft einen erheblichen Aufwand, da die separate Versorgungsspannung und die damit erforderlichen zusätzlichen Komponenten schon bei der Planung zu berücksichtigen sind.

Neben diesen Einsparungen punkten Zweileiter-Geräte mit ihrem eigensicheren Ex-Konzept, das einen erweiterten Einsatzbereich in Ex-Zonen ermöglicht. Wartungsarbeiten an Feldgeräten in Ex-Bereichen sind bei Zweileiter-Geräten erheblich einfacher und sicherer als bei Vierleiter-Geräten, da sie gefahrlos auch bei laufendem Messbetrieb erfolgen können. Zudem sind Diagnosefunktionen und eine direkte Rückmeldung im Feld am Gerät verfügbar. Bei Vierleiter-Geräten hingegen muss zunächst die Stromversorgung unterbrochen und gegen Wiedereinschaltung gesichert werden. Dies erfolgt in aller Regel in den Anschlussräumen, die sich oft in großer Entfernung von der Messstelle befinden. Erst jetzt lassen sich die notwendigen Arbeiten an dem nun strom- aber damit auch funktionslosen Gerät durchführen. Ob diese erfolgreich waren, zeigt sich hier allerdings erst nach Wiedereinschalten der Stromversorgung.

Aus diesen Gründen ist die Zweileitertechnik in der chemischen Industrie seit vielen Jahren die bevorzugte Art der In­strumentierung und Standard bei den Messparametern Temperatur, Druck und Füllstand. Bei Durchflussmessgeräten stand sie für die Mess-Technologien Coriolis und magnetisch-induktiv bislang allerdings gar nicht oder nur mit eingeschränkter Performance zur Verfügung – zum einen aufgrund des hohen Energiebedarfs dieser Messtechnologien und zum anderen wegen der im Vergleich zur Vierleitertechnik begrenzten Leistung der Zweileitertechnik.

An dieser Stelle haben die Entwickler von Endress+Hauser angesetzt. Dank moderner Low-Power-Elektronik-Komponenten konnten sie den Energiebedarf optimieren und die Zweileitertechnik auch für magnetisch-induktive- und Coriolismasse-Durchflussmessgeräte umsetzen. Resultat sind die Zweileiter-Durchflussmessgeräte „Promass 200“ und „Promag 200“.

Durchfluss und Füllstand wachsen zusammen

Mit der für Gerätehersteller geltenden Namur-Empfehlung NE 131 hat die chemische Industrie den Wunsch nach einer „einheitlichen Bedienung für Geräte eines Herstellers bei den Messparametern Füllstand und Durchfluss“ definiert. Diese Forderung setzt Endress+Hauser im neuen Zweileiter-Gerätekonzept erstmals um: Insgesamt lassen sich sieben physikalische Messprinzipien und mehr als 30 Durchfluss- und Füllstand-Messgeräte einheitlich bedienen. Nachfolgend das Zweileiter-Konzept im Detail:

„Promass F 200“ (links) für Masse-Durchflussmessung und „Promag P/H 200“ für magnetisch-induktive Durchflussmessung gibt es nun in Zweileiter-Technik.

© Endress+Hauser

Alle Geräte setzen auf ein einheitliches Bedienszenario, dessen Bedienmenü für drei Benutzergruppen optimiert ist – für den Bediener/Anlagenfahrer, das Wartungspersonal und die Experten beziehungsweise den Service. Die entsprechenden Bedienebenen ermöglichen den zielgerichteten Zugang zu den notwendigen Parametern. Eine integrierte Kurzanleitung zu allen Bedien- und Anzeige-Parametern vereinfacht Inbetriebnahme und Wartung. Hinzu kommen verschiedene Spezialfunktionen wie zum Beispiel ein Vierkanal-Linienschreiber, um die Transparenz für die Messstelle zu erhöhen.
Für das gesamte Gerätekonzept besteht eine durchgängige Modularität und Flexibilität bei Gehäusekomponenten wie Deckel, Verschraubungen oder Klemmleisten sowie bei den I/O-Elektronikmodulen und Displays. Die Komponenten sind für Durchfluss- und Füllstandmessgeräte gleichermaßen einsetzbar.

Auch hinsichtlich der Zulassungen besteht Einheitlichkeit bei den Produkten des Zweileiter-Gerätekonzeptes: Sie basieren auf Komponenten, die jeweils einzeln zugelassen sind. So muss bei Änderungen nur eine Komponente und nicht das ganze Gerät neu zugelassen werden. Dies sorgt für eine schnellere Verfügbarkeit von Zertifikaten. Ex-relevante Parameter sind durch Schnittstellen definiert. Der Kunde profitiert insofern davon, als die zugelassenen Komponenten sich bei ATEX, CSA, FM und IEC Ex beliebig kombinieren lassen und so die Lagerhaltung vereinfacht wird.

Einsatz in SIL-Schutzeinrichtungen

Entwickelt wurden die Zweileiter-Geräte für Durchfluss- und Füllstandmessungen nach der im Jahr 2010 überarbeiteten IEC 61508; damit eignen sie sich für den Einsatz in Schutzeinrichtungen. Betreiber haben die Möglichkeit, nach IEC 61511 betriebsbewährte Geräte oder nach IEC 61508 entwickelte Geräte einzusetzen.

Der Datenspeicher HistoROM vereinfacht das Daten­management durch die automatische Speicherung der gesamten Gerätekonfiguration bei der Inbetrieb­nahme und beschleunigt den Komponententausch.

© Endress+Hauser

Geräte, die gemäß IEC 61508 entwickelt wurden, haben den Vorteil, dass bereits im Entwicklungsprozess ein Managementsystem verwendet wurde, das systematische Fehler weitgehend vermeidet. So lassen sich die Geräte direkt ab Markteinführung in Schutzeinrichtungen einsetzen.
Die Geräte-Hardware der Geräte wurde nach SIL 2, die Gerätesoftware nach SIL 3 entwickelt. Dies erlaubt den Einsatz in SIL-2-Schutzeinrichtungen, aber auch SIL 3 in homogener Redundanz. Um Fehler durch unbefugten Zugriff zu vermeiden, verfügt die Gerätefamilie über eine Hardware- und Software-Verriegelung. Zusätzlich stellt ein spezielles SIL-Menü die korrekte Parametrierung sicher.

Last but not least setzt das Zweileiter-Konzept für Durchfluss und Füllstand die grundlegenden Aspekte der Selbstüber­wachung und Diagnose von Feldgeräten um. So ermöglicht die exakte Geräte- und Prozessdiagnose sowie deren Kategorisierung nach NE 107 in Kombination mit einer Volltexthilfe im Fehlerfall die zeitsparende und zielgerichtete Instandsetzung. Hierbei hilft ein unverlierbarer Daten­speicher namens „HistoROM“: Er speichert Geräte-Einstellungen, Messwerte, Grenzwertverletzungen und Signalverläufe. Dies beschleunigt die Verfügbarkeit der Messstelle im Fehlerfall und ermöglicht das Kopieren gleichartiger Geräte-Einstellungen bei der Inbetriebnahme. Für den Anwender resultieren daraus die automatische Datensicherung, was den zeitsparenden Austausch von Elektroniken ohne Neuabgleich ermöglicht, die Vermeidung von Datenverlust durch eine automatische Sicherungskopie der Konfigurationsdaten, die einfache Multiplikation von Mess­stellen-Konfigurationen auf andere Geräte sowie hohe Sicherheit durch die Vergleichsfunktion.

Autor: Peter Dietrich ist Fachverantwortlicher Marketing Durchfluss bei Endress+Hauser in Weil am Rhein.