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Füllstandmessung Grenzschalter 4.0 – mit neuen Features zu noch mehr Sicherheit und Effizienz

| Autor/ Redakteur: Andreas Schall* / Dr. Jörg Kempf

Das Vibronik-Messprinzip zur Grenzstanddetektion in Flüssigkeiten zeichnet sich durch Zuverlässigkeit und Universalität aus. In Kombination mit neuen Industrie 4.0-Funktionen hat Endress+Hauser seinen millionenfach bewährten Liquiphant auf ein neues Level gehoben und fit fürs digitale Zeitalter gemacht.

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Gestatten: Wir sind die Neuen! Die Liquiphant-Familie bietet für jede Anwendung den passenden Sensor, allesamt ready für Industrie 4.0.
Gestatten: Wir sind die Neuen! Die Liquiphant-Familie bietet für jede Anwendung den passenden Sensor, allesamt ready für Industrie 4.0.
(Bild: Bild: ©jaochainoi - stock.adobe.com; Endress+Hauser)

Was das Tempo für die Vereinigten Papierwerke oder das Bobby Car für die BIG-Spielwarenfabrik, ist der Liquiphant für Endress+Hauser: ein eigener Gattungsbegriff für Vibronik-Grenzstandschalter. Die Erfolgsgeschichte begann 1983 mit dem FTL160 und entwickelte sich über viele Stationen und Jahre bis heute weiter. Nun schreiben die „People for Process Automation“ die Erfolgsgeschichte mit einer neuen Liquiphant-Generation fort. Das Hauptaugenmerk der Entwickler lag dabei auf den Themen Sicherheit, Digitalisierung und einfache Bedienung.

Natürlich kann man die Frage stellen, warum man bei einem Feldgerät, das über sechs Millionen Mal weltweit installiert ist und nach wie vor steigende Absatzzahlen aufweist, überhaupt eine neue Generation auf den Markt bringen muss. Um dies nachvollziehen zu können, lohnt sich ein Blick in die Geschichtsbücher von Endress+Hauser und die Erfindung des Messprinzips Vibronik. Bereits Ende der 70er Jahre hatte Georg H. Endress die Vision, einen neuartigen Sensor zu entwickeln. Dieser sollte vollmetallisch und damit dauerhaft dicht sein. Mit einem Stab sollte er zuverlässig in allen gängigen Anwendungen prüfen, ob Flüssigkeit in einem Tank oder Behälter vorhanden ist.

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Mit diesen Vorgaben stellte er seine Entwickler vor eine schwierige Aufgabe. Kapazitiv und konduktiv fielen als Messprinzipien aus, da sie nicht vollmetallisch umzusetzen waren. Sie mussten also komplett neu denken. Schließlich präsentierten sie ihrem Chef eine symmetrische Zweistablösung. Ein piezoelektrischer Antrieb bringt die zwei Stäbe in Form einer Gabel in Schwingung. Sobald ein Medium die Metallgabel bedeckt, ändert sich die Schwingfrequenz und der Sensor verwandelt die Information in ein Ausgangssignal. Auch wenn es sich dabei nicht um die ursprünglich gewünschte Einstablösung handelte, war ein neues Messprinzip geboren, das unabhängig vom Medium den Grenzstand detektiert: die Vibronik.

Im Jahr 1983 kam das Messgerät mit der schwingenden Gabel schließlich auf den Markt. Aus den Vorschlägen eines Namenswettbewerbs der Mitarbeitenden für das neue Produkt wählte Georg Endress einen Namen aus: Liquiphant – entstanden aus dem Bild eines Elefanten mit zwei Stoßzähnen in Flüssigkeit. Tatsächlich ging das Wagnis mit der neuen Technologie auf. Für den Verkaufsstart im ersten Jahr rechneten die Projektverantwortlichen mit 500 Stück, letztendlich wurden bereits im ersten Jahr stolze 5000 Exemplare verkauft. Heute produziert Endress+Hauser jährlich hunderttausende Stück des Liquiphant. Den Mut zu haben, aus einer Vision eine solche Geschichte zu machen, erfordert Pioniergeist – DNA der Endress+Hauser Kultur. Und ein Pionier geht als erster neue Wege: so geschehen mit einer neuen Liquiphant-Generation.

Sicherheit ist Trumpf

Entwickelt nach IEC 61508 kann der Neue direkt in SIL 2- sowie in homogener Redundanz auch in SIL 3-Applikationen eingesetzt werden. Sämtliche Kennwerte der funktionalen Sicherheit haben sich deutlich verbessert, was sich in einer gesteigerten Anlagensicherheit und -verfügbarkeit widerspiegelt. In Kombination mit der WHG-Zulassung (Wasserhaushaltsgesetz) zum Einsatz als Überfüllsicherung oder Leckageüberwachung ist der Liquiphant FTL51 somit beinahe der sicherste Vibronik-Grenzschalter auf dem Markt – „beinahe“ nur deswegen, weil lediglich noch der Liquiphant Failsafe von Endress+Hauser bessere Kennzahlen aufweist. Intern redundant aufgebaut, kann dieser als Einzelmessgerät direkt bis SIL 3 eingesetzt werden.

Neben Sicherheit und Einfachheit lag das Hauptaugenmerk der Entwickler auf der Digitalisierung. Die Namur-Roadmap „Process-Sensors-4.0“ beinhaltet drei Schlüsselkriterien für digitale Prozesssensoren: Möglichkeiten zur kabellosen Kommunikation und Sensordiagnose sowie Bereitstellung von Informationen über Sensor und Prozess. Der neue Liquiphant erfüllt diese Anforderungen und bietet darüber hinaus weitere Highlights. Über eine optional bestellbare Bluetooth-Schnittstelle erhält der Nutzer Zugriff auf Sensordaten und Heartbeat Technology-Funktionen. Im ersten Schritt kann der Betreiber mobil mit der Endress+Hauser Smart Blue App auf das Gerät zugreifen und Geräte- und Diagnoseinformationen erhalten. Er sieht den Zustand des Geräts auf den ersten Blick. Dies wird ihm, zusätzlich zu Klartextmeldungen, mit Symbolen gemäß NE107 angezeigt.

Ein App-basierter Wizard führt den Nutzer durch eine jederzeit verfügbare Geräteverifikation und erstellt ein entsprechendes Verifikationsprotokoll. Dafür müssen weder das Gerät ausgebaut noch der Prozess unterbrochen werden. Das generierte Protokoll beinhaltet eine Übersicht über den Verlauf der Schwingfrequenzen. Hierbei handelt es sich um richtungsweisende Monitoringwerte, die Aussagen beispielsweise über Ansatzbildung oder Korrosion ermöglichen. Die Korrosionserkennung generiert eine Warnung, bevor der Sensor ausfällt. Dadurch gewinnen Betreiber Zeit, um Ersatz zu beschaffen oder eine Revision zu planen – bei gleichzeitig maximaler Anlagenverfügbarkeit.

Wizard hilft bei Prüfprozedur

Auch hinsichtlich Effizienz, z.B. bei der Durchführung von wiederkehrenden Prüfungen nach SIL und WHG, bietet der neue Liquiphant Vorteile: App-basierte Wizards unterstützen bei der Durchführung von wiederkehrenden Prüfungen am Gerät. Sie führen Schritt für Schritt durch die erforderliche Prüfprozedur, wobei Erklärungen und Schaubilder zur Vermeidung systematischer Fehler beitragen. Am Ende einer Prüfung generiert die Smart Blue App automatisch ein entsprechendes SIL- oder WHG-Prüfprotokoll, welches direkt aus der App abgelegt oder per E-Mail versendet werden kann. Hierdurch kommt es für den Betreiber zu einer Zeitersparnis und gleichzeitig zu einer Steigerung der Anlagensicherheit.

Webinar-Tipp: Wie Sie mit dem neuen Liquiphant Kosten und Aufwand bei der wiederkehrenden Prüfung von Überfüllsicherungen senken, erfahren Sie im Webinar.

Fazit: Der Pionier der Vibronik ist zum Pionier des Grenzstandschalters mit voller Industrie 4.0-Tauglichkeit geworden.

Tipp: Lernen Sie den neuen Liquiphant live kennen: Die Experten von Endress+ Hauser freuen sich auf Ihren Besuch auf der SPS 2019 in Nürnberg (26.-28. November): Halle 4A, Stand 135

* Der Autor ist Produktmanager Füllstandsmesstechnik, Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG, Weil am Rhein.

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