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IIoT-Füllstandsensor Egal wo – wie Sie bequem Füllstände von IBCs überwachen

| Autor: Sariana Kunze

Viele Betreiber kennen das Problem: Mobile Behälter wie IBCs sind – was die Anbindung an die Prozessleittechnik betrifft – nicht immer leicht zugänglich. Das macht eine Füllstandmessung zur Herausforderung. Sie möchten auch an abgelegenen Orten unkompliziert und ohne extra Kabelanbindung zuverlässig den Füllstand überwachen? Ein IIoT-Sensor soll’s möglich machen.

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Mit dem Füllstandsmessgerät Micropilot FWR30 von Endress+Hauser wird eine intelligente Bestandsüberwachung von Flüssigkeiten möglich – auch bei bestehenden Anlagen.
Mit dem Füllstandsmessgerät Micropilot FWR30 von Endress+Hauser wird eine intelligente Bestandsüberwachung von Flüssigkeiten möglich – auch bei bestehenden Anlagen.
(Bild: Endress+Hauser)

Glauben statt Wissen, dies trifft in vielen Industrien auf die Menge von Flüssigkeiten zu. Denn Füllstände zu messen, kann manchmal schwieriger sein, als man vielleicht denken würde. Konkret geht es dabei um den Inhalt stapelbarer Container, die als Intermediate Bulk Container, kurz IBCs, bezeichnet werden. Diese IBCs sind in zahlreichen Anwendungen weit verbreitet, besonders in der Chemie, der Lebensmittelindustrie und der Wasser- und Abwasserwirtschaft, aber auch in der Textil- sowie Bauindustrie sowie in Bereichen wie Landwirtschaft, Transport oder Logistik. Beispielsweise können in ihnen Medien wie Reinigungsmittel, Zusatzstoffe, Verflüssiger für Beton oder Mittel zur Phosphatfällung in Kläranlagen gelagert werden.

Die Container werden oft dezentral genutzt und mehr oder weniger häufig transportiert. Das die mobilen Behälter meist an Orten stehen, wo keine Verbindung zum Prozessleitsystem besteht, ist für viele Betreiber ein echtes Problem. Denn: so können Füllstände nicht automatisch ermittelt werden. Viele Betreiber, aber auch Supplier und Distributoren haben die Füllstände lediglich geschätzt oder ein Kabel extra verlegt. Beide Lösungen sind jedoch unwirtschaftlich und fehleranfällig. Denn selbst wenn die Mitarbeiter alle Pegelstände manuell messen, liefert diese zeitintensive Arbeit keine tages-, stunden- oder gar minutengenauen Daten.

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Mit IIoT-Sensor Füllstände in Echtzeit messen statt schätzen

Mehr Transparenz über die Füllstände oder Bestände kann also nur ein Füllstandmessgerät bringen, das drahtlos von überall auf die Füllstände der IBCs zugreifen kann. Endress+Hauser hat hierfür einen Füllstandsensor entwickelt, der kontaktlos misst und sich mit dem Industrial Internet of Things (IIoT)-Ökosystem Netilion koppeln lässt. Das kabellose 80-GHz-Radar-Messgerät Micropilot FWR30 ermöglicht es dem Anwender, jederzeit von überall in Echtzeit auf Füllstände zuzugreifen und zu wissen, wo sich der jeweilige Behälter befindet. Der smarte Sensor soll so eine Messung von Füllständen in mobilen Behältern ermöglichen, in denen dies bislang nur schwer bis gar nicht möglich war.

Füllstandsensor in drei Minuten installiert

Da die Messlösung als Cloud-only-Ansatz ohne Prozessleitsystem auskommt, geht die Cloud-Anbindung per Mobilfunk einfach und schnell. Laut Endress+Hauser ist der IIoT-Sensor per plug & play in drei Minuten installiert. Danach stehen die Daten visuell aufbereitet in der Cloud zur Verfügung und können je nach Bedarf in verschiedenen Anwendungen genutzt werden. Das Gerät selbst steckt in einem kleinen grauen Gehäuse, das mithilfe eines Montagekits auf den IBCs installiert werden kann. Es läuft im Batteriebetrieb mit einer Batterielebensdauer bis zu 15 Jahren, so der Anbieter.

Interview

Mit IIoT-Sensor messen, wo bisher keine Messung möglich war

Peter Dietrich, Abteilungsleiter Marketing Solution und Industrie 4.0 von Endress+Hauser Deutschland, erklärt im Interview, warum eine Messlösung als Cloud-only-Ansatz sinnvoll sein kann und ohne Prozessleitsystem funktioniert.
(Bildquelle: Endress+Hauser)

Herr Dietrich, wie kam es zu der Entwicklung der drahtlosen Füllstandsmessung und was ist daran so besonders?
Durch die Entwicklung des Micropilot FWR30 in Verbindung mit dem IIoT-Ökosystem Netilion ermöglichen wir es, jederzeit und von überall auf die Füllstände in Intermediate Bulk Container zugreifen zu können. Unsere Messlösung funktioniert als Cloud-only-Ansatz gänzlich ohne ein Prozessleitsystem. Die Datenübertragung des Sensors erfolgt sicher über das Mobilfunknetz. Die Füllstände werden durch hochfrequente Radarimpulse gemessen. Diese werden von einer Antenne abgestrahlt und von der Oberfläche des gelagerten Mediums reflektiert. Die Laufzeit des reflektierten Radarimpulses ist direkt proportional zum zurückgelegten Weg. Bei bekannter Behältergeometrie lassen sich daraus der Füllstand und das Füllvolumen berechnen. Durch Schaumbildung im Behälter wird der Wert nicht beeinträchtigt.
Was kann Ihr IIoT-Ökosystem Netilion? Und: Wie gewährleisten Sie bei dieser Lösung die Datensicherheit?
Netilion kann Lösungen für bestimmte Anwendungen bieten: Anlagenüberblick, Anlagenüberwachung, mobiles Asset Management, vorausschauende Wartung, Dokumentation. Der Cloud-Service erfüllt dabei höchste Sicherheits- und Datenschutzanforderungen nach europäischen und deutschen Standards. Wir wurden von der gemeinnützigen Organisation Eurocloud Staraudit zertifiziert und nutzen ausschließlich Server-Standorte in Europa.
Wofür könnte der IIoT-Sensor perspektivisch noch eingesetzt werden?
Informationen über Anlagenbestände sind in vielen Branchen essenziell. So werden von der Lebensmittel- und Getränkeindustrie in den Containern Zusatzstoffe wie Aromen und Farbstoffe aufbewahrt. Brauereien und Molkereien lagern und transportieren darin Mittel zur Reinigung von Tanks und Rohrleitungen. In der Chemieindustrie kommen Additive zur Produktion von Chemikalien zum Einsatz. Für die Reinigung von Tanks und Rohrleitungen werden Reinigungsmittel benötigt. Durch die berührungslose Messung ohne Medienkontakt kann der Sensor auch für abrasiven, toxischen und korrosiven Medien eingesetzt werden. Smart IBCs können auch Distributoren, Rekonditionierern und Maschinenbauern einen Mehrwert bieten.

Drahtlose Cloud-Anbindung per Mobilfunk

Die Datenübertragung der Messlösung erfolgt über das Mobilfunknetz. Messdaten und weitere erfassten Informationen werden in die Cloud übertragen und können so jederzeit überall von mobilen Endgeräten oder stationären Desktop-Rechnern abgerufen werden. Weitere Geräte oder eine separate Verkabelung sind für die Cloud-Anbindung nicht nötig. Für die kontaktlose Messung kommt die 80-GHz-Radar-Technologie zum Einsatz. Neben dem Füllstands-Messwert ermittelt das Gerät über die Mobilfunkzelle ebenfalls die Position. Dies funktioniere auch dann zuverlässig, wenn die IBCs übereinandergestapelt werden, beschreibt Endress+Hauser.

Mit IIoT-Ökosystem Daten visuell aufbereiten

Ein Bestandteil der Lösung zur Füllstandsmessung in mobilen Behältern ist das IIoT-Ökosystem Netilion, das auf die in der Cloud gespeicherten Daten zugreift, diese für verschiedene Anwendungsfälle aufbereitet und sie als Basis für weitergehende Berechnungen verwendet. Je nach Anwendung kann die Messlösung mit unterschiedlichen digitalen Services verknüpft und alle Daten über verschiedene Endgeräte wie Smartphone, Tablet oder Desktop-Computer abgerufen werden. Mit dem Ökosystem werden die Anwendungen in einem Freemium-Modell bereitgestellt, bei dem die Einbindung von bis zu 15 Messstellen inklusive ist.

Nutzer können aus drei Bausteinen wählen und sie an die jeweiligen Anforderungen anpassen (Value, Inventory, Supplycare Hosting). Dabei ist der einfachste Anwendungsfall die Digitalisierung der Füllstandmessstellen, um eine Übersicht über die Messwerte in verschiedenen IBCs zu erhalten. Dies deckt die Value-Version ab. Hier lassen sich Messstellen einfach in Betrieb nehmen und die Daten über die Pegelstände übersichtlich visualisieren. Es können aktuelle, aber auch historische Messdaten angezeigt werden, sodass sich auch eine Entwicklung der Füllstände beobachten lässt. Außerdem sind Informationen wie Position, Geräte- und Batteriezustand sowie die Umgebungstemperatur abrufbar. Zudem lassen sich auch Alarmpegel einrichten, die je nach definierten Minimal- oder Maximalfüllständen den Anwender informieren. Weitere Messstellen lassen sich mit ein paar Klicks hinzufügen.

Von Messwerten zur intelligenten Bestandsüberwachung

Der Baustein Inventory bietet einen erweiterten Funktionsumfang, der über die Anzeige von Messwerten hinaus auch ein übersichtliches Bestandsmanagement realisiert. Anwender, die ein Monitoring komplexer Logistikketten anstreben und die Messdaten auch an Dritte wie Lieferanten, Kunden oder Partner weitergeben möchten, können die Lösung Supplycare Hosting wählen.

Mit dem IIoT-Sensor für Füllstandsmessungen von mobilen Behältern wird eine intelligente Bestandsüberwachung von Flüssigkeiten möglich, wo dies bislang nicht möglich war. Durch die schnelle Installation ist der Einstieg in die Digitalisierung auch für bestehende Anlagen umsetzbar, ohne die Kernprozesse anzuhalten oder zu gefährden.

* Sariana Kunze, Themenredakteurin Automatisierung, Vogel Communications Group

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Über den Autor

 Sariana Kunze

Sariana Kunze

Redakteurin online/print bei elektrotechnik AUTOMATISIERUNG, elektrotechnik