PAT-Demonstrator – PAT und NOA sind ideale Partner
Nein, PAT-Demonstratoren gehen nicht für die Rechte der Prozessanalysengeräte auf die Straße – obwohl, so ganz falsch ist das nicht.
Die Einbindung von Feldgeräten in NOA (NAMUR Open Architecture) ist bereits mehrfach demonstriert worden. So haben dies die TU Dresden und Yokogawa bereits auf der NAMUR-Hauptversammlung 2017 gezeigt. Warum nun die Prozessanalysentechnik (PAT)?
Prozessanalysentechnik – das Navi durch den Prozess
Während die Feldmesstechnik für die richtigen Prozessbedingungen im Prozess sorgt bzw. diese überwacht, liefert die Prozessanalysentechnik die Information darüber, was im Prozess tatsächlich passiert. Das früher gebräuchliche R&I-Kürzel für Analysenmessungen z.B. QIC (heute konsequenterweise AIC für Analyzer – Indication – Control) hat diesen Umstand ganz gut wiedergegeben. Das Q stand für Qualität, also eine kontinuierliche Qualitätsmessung. Genau das ist PAT: Die Produktqualität und -quantität als auch den Prozessablauf jederzeit zu kennen und jederzeit – automatisiert – eingreifen können. Ich nenne das: das Navi durch den Prozess. Wer einmal ohne Navi zu spät am Flughafen war oder wer sich im Prozess schon einmal “verfahren” hat, weiß das zu schätzen. Heute kursieren Daten mit dem Inhalt, dass für bestimmte Prozesse mit einem PAT-System ein Return on Investment bzw. Payback von sechs bis 12 Monaten erreichbar ist.
Es gibt auch einen Preis
Analysensysteme, die online wertvolle Informationen wie die Konzentration mehrerer Inhaltstoffe eines Stoffgemisches bestimmen, sind manchmal etwas komplex. Ggf. brauchen sie Hilfsstoffe oder vielleicht ein Probenaufbereitungssystem. Validierung, Kalibrierung, Instandhaltung des gesamten Systems sind anspruchsvoller als etwa bei einem Temperatursensor. In der Regel liefern sie auch mehr Daten und Informationen zum Zustand des Gerätes und der Qualität der Analysenergebnisse. Das ist gut für die Qualitätsüberwachung der Analysendaten und gut für die PAT-Abteilung, die dafür geradestehen muss. Es macht die Systeme aber auch manchmal etwas, nun ja, sperrig für die Einbindung in das Leitsystem.
Jetzt kommt NOA ins Spiel
Wenn die Prozessanalysentechnik mehr und komplexere Daten liefert und die Erfahrungen durchaus auch mal Änderungen erfordern, dann brauchen wir ein zusätzliches Stück Intelligenz. Diese ist im Analysengerät nicht richtig aufgehoben. Denn die Art der Intelligenz wird auch vom Prozess bestimmt. Im Leitsystem wird es mit den zusätzlichen Daten eng; Änderungen sind dort möglich, aber nicht unbedingt beliebt. Eine separate Software, zum Beispiel in Form einer App, befreit uns von diesen Einschränkungen und gibt uns die nötige Flexibilität für spezifische Anpassungen.
Ist PAT nur eine seltene Ausnahme?
Nein, PAT ist keine Ausnahme. pH-Sensoren zum Beispiel sind “Brot- und Butter-Sensoren” für die Flüssigkeitsanalyse in der chemischen Industrie. Ebenso auch in vielen anderen Branchen mit drei- bis vierstelliger Anzahl an Messstellen in großen Betrieben und somit ein gutes Beispiel für die Integration von Analysesensoren in NOA.
Der TU Dresden / Yokogawa PAT-Demonstrator
In einem Forschungsauftrag hat die TU Dresden einen PAT-Demonstrator mit einem analogen pH-Sensor realisiert. Der analoge Sensor soll zeigen, dass auch mit einer gängigen Brownfield-Ausstattung ein Sensor mit simpler HART-Kommunikation mit allen Vorteilen in NOA integriert werden kann. Der Sensor verfügt über eine automatische Reinigungseinrichtung, die ihn in festgelegten Intervallen reinigt. Sowohl der definierte pH-Wert der Reinigungslösung als auch das Zeitverhalten des Sensors nach der Reinigung ermöglichen Aussagen über den Zustand des Sensors und einem möglichen Wartungsbedarf. Dies geschieht normalerweise nur während einer Wartung durch den Wartungstechniker. Im beschriebenen System liegen diese Daten quasi-kontinuierlich vor. Auch ohne eine Reinigungsvorrichtung können durch die kontinuierliche Auswertung von Daten, z.B. die Impedanz der Referenzelektrode, fortlaufende Aussagen über den Zustand des Sensors gewonnen werden.
Lohn der Mühe
Welche Vorteile bietet ein solches NOA-basiertes System:
- Die Daten unterstützen die Einstellung der Reinigungszyklen in der Inbetriebnahmephase.
- Der sofortige Handlungsbedarf wird dem Operator gemeldet und die notwenigen Maßnahmen werden empfohlen. Die PAT-Abteilung verfügt über die Daten und kann ggf. sofort unterstützen.
- Die PAT-Abteilung kann die Daten offline analysieren und das Optimierungspotential ermitteln, z.B. für die Wartung.
- Poetisch ausgedrückt: Gib dem Operator, was des Operators ist. Gib dem PAT-Spezialisten, was des PAT-Spezialisten ist.
- Hohes Vertrauen in die Zuverlässigkeit des Sensors infolge der quasi-kontinuierlichen Daten, ihrer Verfügbarkeit und Aktualität – die PAT-Abteilung sieht sogar Werte, während der Sensor auf „hold“ steht.
- Reduktion des Auftretens unerkannter Fehler
- Große Flexibilität des Systems ermöglicht Anpassung an die verschiedenen Anwendungen.
Es reicht nicht, wenn technische Systeme kommunizieren
Wesentlich für den Erfolg dieser Möglichkeiten ist die Zusammenarbeit von Betrieb, Leittechnik und PAT-Spezialisten. Das ist eine Frage der Kommunikation. Jetzt müssen die Abteilungen zeigen, dass sie kommunizieren können. Für die Prozessanalysentechnik geht das auf der technischen Ebene bereits – wie der PAT-Demonstrator eindrucksvoll demonstriert.
