Wenn Kabelverbindungen schwierig beziehungsweise gar nicht zu realisieren sind oder Anlagen der Prozessautomation häufig umgerüstet werden, kann der Aufbau drahtloser WirelessHART-Funknetzwerke Abhilfe schaffen. Hierbei spielen Adapter eine wichtige Rolle. Sie werden an Feldgeräte angeschlossen und lesen deren Messwerte über HART oder übertragen das 4-bis-20-mA-Signal in einen digitalen Wert, den sie drahtlos weiterleiten. Auf diese Weise lassen sich Feldgeräte kostengünstig auf WirelessHART-Technologie aufrüsten.

Zur Verbindung von Sensoren mit einem Leitsystem oder einem Asset-Management-System über ein drahtloses Netzwerk bietet Pepperl+Fuchs verschiedene, auf HART-Technologie basierende Module an.

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Die Speisung der Adapter erfolgt über eine Batterie, die gleichzeitig auch das angeschlossene Feldgerät mit Energie versorgt. Um eine möglichst lange Lebensdauer der Batterie zu ermöglichen, bleibt nur der Adapter durchgängig in Betrieb und steht als Router innerhalb des WirelessHART-Netzwerkes zur Verfügung. Die Feldgeräte hingegen werden nur aktiviert, wenn sie tatsächlich gebraucht werden. So kann die Batterie eine Lebenszeit von mehreren Jahren erreichen.

Die Inbetriebnahme der Adapter ist unkompliziert: Sobald die Geräte konfiguriert sind, empfangen und erkennen sie Funksignale; die Verbindung zu den anderen Netzteilnehmern bauen sie eigenständig auf. Den individuellen Anforderungen vor Ort entsprechend gibt es die Adapter in verschiedenen Ausführungen – etwa im Kunststoffgehäuse mit Zulassung für Zone 1 und den Nicht-Ex-Bereich oder im Aluminiumgehäuse für die Montage im Staub- oder Gas-Ex-Bereich.

Große Distanzen überbrücken

Eine Aufrüstung auf WirelessHART vereinfacht die Überwachung vieler Anwendungen. Ein Beispiel sind Lagertanks, auf denen drahtlose Messgeräte platziert werden, die Daten an die Leitwarte senden. Hier müssen Mitarbeiter zur Ermittlung der Daten nicht selbst auf die Tanks steigen, was einerseits aus Sicherheitsaspekten als auch hinsichtlich vermeidbarer Personalkosten interessant ist.

Insbesondere für Tankfarmen, wie sie in der Nähe von Raffinerien oder Industrieparks zu finden sind, bieten sich WirelessHART-Netzwerke an: Hier werden in weitläufigen Anlagen die Ausgangs-, Zwischen- oder Endprodukte der angesiedelten Industrie gelagert. Aufgrund der großen Entfernung zwischen Lagertanks und Messwarte ist es zeit- und kostenintensiv, solche Anlagen zu verkabeln und sie mit einem Tank-Messsystem auszurüsten. Bis dato werden die Füllstände weit abgelegener Tanks daher häufig gar nicht oder sehr mühsam von Hand erfasst.

Viele dieser Tankfarmen könnten von der berührungslosen Füllstandsmessung profitieren – etwa um eine effektivere Nutzung der Tankkapazität zu erreichen oder um eine exakte Inventar- und Verlustkontrolle durch aktuelle Messdaten zu ermöglichen. WirelessHART-Adapter zum Aufbau eines drahtlosen Netzwerkes lassen sich ohne großen Aufwand installieren, um notwendige Diagnose- und Prozessinformationen vom Lagertank zu übermitteln – sei es zur Überwachung „leichter“ Produkte wie Flüssigerdgas, Autogas und Benzin oder auch von Rohöl und Asphalt.

Beweglichkeit bleibt garantiert

Neben schwer zugänglichen Bereichen sind Anwendungen auf beweglichen Objekten ein wichtiges Einsatzgebiet für drahtlose Prozesssensoren. Insbesondere rotierende, fahrende oder schlicht nicht fest montierte Anlagenteile stellen eine Herausforderung dar. Häufig ist das Erfassen solcher Messpunkte durch kabelgebundene Lösungen technisch gar nicht realisierbar oder aber mit hohen Kosten verbunden.

Ein typischer Anwendungsbereich sind Kläranlagen. Hier ermöglicht es der drahtlose Standard, Messgeräte direkt an den Schiebern anzubringen, die die Flüssigkeit im Klärbecken bewegen. Verdrahtete Lösungen sind an solchen Stellen zum einen aufwendig zu installieren, zum anderen verschleißen sie und müssen daher permanent per Kontrollgang von Mitarbeitern überprüft werden. Alternativ zum Einsatz von störanfälligen Gleitkontakten zur Übertragung der Daten an die Leitwarte bieten sich WirelessHART-Adapter zur Übermittlung von Füllstand, Temperatur oder Sauerstoffbedarf an. So erübrigt sich eine Überwachung der drahtlosen Messstellen, die Personalkosten werden deutlich reduziert. Zudem entfallen sowohl die Reparatur oder der Austausch der Gleitkontakte als auch der damit verbundene Anlagenstillstand.

Auch Biogasanlagen sind ein dankbares Anwendungsfeld für eine Prozessüberwachung via WirelessHART – insbesondere dort, wo die Biomasse in Bewegung gehalten wird und Messstellen die Temperatur oder Füllmenge beobachten. Bei der Gasgewinnung entsteht nicht nur Wärme – durch Gärung oder neues Material ist auch der Füllstand veränderlich. Da die Prozesse hier sehr langsam ablaufen und die Messwerte in größeren Abständen abgerufen werden, bieten sich für Biogasanlagen batteriebetriebene Adapter an. Denn nur dort, wo Messwerte nicht ständig aktualisiert werden sowie bei Messverfahren mit geringem Energiebedarf, sind batteriebetriebene Adapter sinnvoll und effizient. Bei Feldgeräten und Messvorgängen mit zu hohem Energiebedarf wäre die Batterieleistung der Adapter bereits nach kurzer Zeit erschöpft.