Nowoczesne pomiary poziomu z dostępem zdalnym w chmurze

Poziom jest jednym z najczęściej mierzonych parametrów w procesach przemysłowych. Informacje o ilości danego produktu są wykorzystywane do regulacji oraz sterowania procesem i mogą być podstawą do rozliczeń. Przeliczając poziom na objętość lub masę, otrzymujemy niezbędne informacje o ilości surowca czy produktu końcowego, co jest wykorzystywane do zarządzania stanami magazynowymi.

Dlaczego mierzy się poziom różnych substancji?

W wielu przypadkach pomiar poziomu to podstawa układów kontrolnych w systemach automatyki, a od poprawności działania danego instrumentu zależy bezpieczeństwo zakładu. Z kolei od dokładności i powtarzalności pomiaru napełnienia reaktora lub mieszalnika zależy jakość produktu końcowego. Sondy poziomu służą także do zabezpieczenia zbiorników przed przepełnieniem i ochrony pompy przed suchobiegiem. Dlatego tak ważna jest niezawodność urządzenia. Najnowsze technologie umożliwiają spełnienie wymagań przemysłu nie tylko w zakresie poprawnego odczytu wartości mierzonej, ale oferują również nieznane dotąd możliwości. W przemyśle bardzo popularne stały się pomiary radarowe, które z powodzeniem zastępują stosowane do tej pory sondy hydrostatyczne i ultradźwiękowe czy zawodne rozwiązania mechaniczne.

Jak działa radar do pomiaru poziomu?

Zasada pomiaru w urządzeniach radarowych opiera się na analizie czasu przelotu wiązki mikrofalowej i określeniu na tej podstawie odległości powierzchni mierzonego medium. Metoda ta pozwala dokonywać pomiaru niezależnie od zmian gęstości, ciśnienia, temperatury czy nierównego usypu dla materiałów sypkich. Radary potrafią poprawnie pracować także w warunkach dużego zapylenia, parowania czy w innych niekorzystnych okolicznościach. Oprócz zalet wynikających z samej technologii pomiarowej urządzenia te mają dodatkowe funkcje, chętnie stosowane w przemyśle.

Inteligentne urządzenia potrafią zadbać o siebie i proces

Obecnie urządzenia mogą przesyłać nie tylko podstawowe informacje pomiarowe, ale też komunikaty diagnostyczne i inne przydatne informacje. Przykładem jest rozwiązanie Heartbeat Technology, dostępne w radarach mikrofalowych produkcji Endress+Hauser. Unikatowy mechanizm autodiagnostyki opiera się na ciągłej weryfikacji parametrów wewnętrznych urządzenia i porównywaniu ich z fabrycznym wzorcem. Zbyt duże odchylenie od wartości wzorcowej skutkuje negatywnym wynikiem takiej weryfikacji, a sama analiza umożliwia wykrycie niemal każdej usterki, jaka może pojawić się w trakcie pracy urządzenia. Co najważniejsze, funkcjonalność ta daje użytkownikowi pewność, że o każdej nieprawidłowości zostanie z wyprzedzeniem poinformowany. Ponadto weryfikacja i diagnostyka Heartbeat pozwalają wykryć specyficzne sytuacje, z jakimi możemy mieć do czynienia w procesie, mające znaczenie zarówno z punktu widzenia jego bezpieczeństwa, jak i ze względu na wymagane parametry jakościowe. Może to być np. informacja o powstaniu piany na powierzchni mierzonej cieczy, zawilgoceniu anteny czy zbyt dużym osadzie na niej, a także uszkodzeniu uszczelnienia czy przerwaniu linii sygnałowej.

Cyfrowa rzeczywistość, czyli jak efektywnie korzystać z danych procesowych

W zdecydowanej większości przypadków potencjał inteligentnych urządzeń nie jest wykorzystywany w praktyce. Zainstalowany instrument ma wprawdzie dostępne wszystkie najnowsze funkcjonalności, ale użytkownik nie jest w stanie ich wykorzystać w praktyce w swoim zakładzie. Jak zatem to zrobić?

Z pomocą w wykorzystaniu zdolności cyfrowych urządzeń przychodzi rozwiązanie chmurowe Endress+Hauser, jakim jest usługa Netilion. W odróżnieniu od klasycznych systemów automatyki podłączone do chmury urządzenia wysyłają nie tylko surowe dane pomiarowe, niezbędne do prawidłowego prowadzenia procesu, ale też wspominane wcześniej dane diagnostyczne. Informacje te wysyłane są niezależnie od przesyłu danych do wewnętrznej sieci zakładowej, a dla każdego urządzenia tworzony jest tzw. cyfrowy bliźniak, czyli bezpieczna kopia zapasowa składników majątku zakładowego. Podłączenie aparatury do świata wirtualnego, wraz z udostępnieniem danych za pomocą technologii informacyjnych, stwarza użytkownikom nieznane do tej pory możliwości. Kierownik produkcji może dowiedzieć się więcej na temat sprawności samego czujnika, jego wewnętrznych obwodów oraz potencjalnych zagrożeń związanych z jego nieprawidłowym funkcjonowaniem. Innymi słowy wiele sytuacji awaryjnych można wykryć z wyprzedzeniem – zanim nastąpi całkowite odstawienie czujnika i w konsekwencji zatrzymanie procesu czy pracy całej linii produkcyjnej. Praca służb związanych z utrzymaniem ruchu nie musi zatem oznaczać usuwania na bieżąco awarii, ale może polegać na wdrożeniu działań predykcyjnych i zapobieganiu awariom zanim one wystąpią. To natomiast przekłada się na wymierne korzyści, ponieważ każdy przestój oznacza realnie utracone pieniądze. Ponadto, mając wgląd w kondycję poszczególnych urządzeń, możemy oszczędzić sporo czasu na szukanie przyczyny przez fizyczne łączenie się z odpowiednim aparatem serwisowym. Dzięki najnowszym rozwiązaniom cyfrowym wszelkie niezbędne informacje procesowe i diagnostyczne mogą być dostępne z dowolnego miejsca na Ziemi, o dowolnej porze.

Łatwiejsze niż się wydaje

Aby rozpocząć korzystanie z rozwiązania chmurowego, nie jest potrzebna gruntowna przebudowa obecnego systemu sterowania, ponieważ transmisja danych odbywa się niezależnie. Najprostsza droga do cyfryzacji pomiaru poziomu to wybór radaru firmy Endress+Hauser z komunikacją Bluetooth lub z dodatkowym adapterem z taką komunikacją.

Nie należy obawiać się o bezpieczeństwo, ponieważ połączenie jest szyfrowane i z powodzeniem może być stosowane także w przemyśle. System Netilion, bazujący na rozwiązaniu chmurowym AWS (Amazon Web Services) spełnia wymagania najnowszych norm i standardów cyberbezpieczeństwa, jak ISO 27001 – w zakresie bezpieczeństwa informacji, ISO 27017 – traktujący o zabezpieczeniu usług w chmurze obliczeniowej czy normy PN-EN 62443-4-1, która precyzuje wymagania cyklu rozwoju dotyczące tworzenia bezpiecznych produktów wykorzystywanych w systemach sterowania i automatyki przemysłowej.

Odpowiednie urządzenie brzegowe wyposażone w kartę SIM może zebrać dane nawet z pięciu radarów. – Szczególnym przypadkiem jest radar zasilany bateryjnie, który bezpośrednio łączy się z chmurą. Takie rozwiązanie znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie do tej pory nie było możliwe doprowadzenie zasilania, a tym bardziej zdalny odczyt danych pomiarowych. Z poziomu chmury użytkownik może natomiast odczytać dane w aplikacji przy użyciu swojego telefonu czy tabletu. Opcjonalnie dane mogą zostać przekazane do systemu użytkownika za pomocą interfejsu API. Dla każdego punktu pomiarowego możemy ustawić progi alarmowe, po przekroczeniu których użytkownik otrzymuje powiadomienia. Dodatkowo w aplikacji Health istnieje możliwość podglądu kondycji podłączonych urządzeń, a aparaturę i jej status widzimy w postaci przejrzystego dashboardu. W aplikacji Value można podejrzeć bieżącą wartość pomiarową, a także wartości historyczne, które mogą okazać się pomocne w optymalizacji procesu lub prześledzeniu prawidłowości jego przeprowadzenia – wyjaśnia Bartosz Fras, Product Manager Digital Solutions w Endress+Hauser.

W dobie szybko zmieniających się realiów rynkowych każde przedsiębiorstwo, które już wykorzystuje możliwości przetwarzania danych w chmurze, zwiększa swoją konkurencyjność i elastyczność, korzystając z jeszcze wydajniejszych metod zarządzania procesami przy jednoczesnej redukcji potrzeby bezpośredniej obsługi parku maszyn i urządzeń. Z gotowymi zasobami urządzeń inteligentnych w zakładzie rozpoczęcie cyfryzacji jest zatem na wyciągnięcie ręki – czy też lepiej byłoby powiedzieć: za jednym kliknięciem.

Więcej informacji można znaleźć na stronie producenta: https://pl.endress.com/pomiary-poziomu-w-chmurze. 

ENDRESS+HAUSER POLSKA Sp. z o.o.
ul. Wołowska 11, 51-116 Wrocław
tel. 71 773 00 00, fax 71 773 00 60
e-mail: info.pl@endress.com 
www.pl.endress.com 

źródło: Automatyka 5/2022