Dadurch wird der Zugriff auf eine breite Fülle von Daten verhindert, die substanziell Kosten sparen helfen, indem sie Stillstände vermeiden. Mit den neuen Smart Wireless-Adaptern gemäß IEC 62591 können Anwender das volle Potenzial dieser Geräte nutzen, da sie Zugriff auf diese bisher unzugänglichen, aussagekräftigen Daten ermöglichen. Sie ermöglichen auch, Füllstands-Messgeräte in Bereichen der Anlage einzusetzen, in denen dies vorher nicht möglich war.

In vielen Anlagen sind hunderte, wenn nicht tausende Smart Wireless-fähige Feldgeräte installiert, doch nicht alle liefern den vollen Umfang an Prozess-, Kalibrier-, Wartungs- und Diagnosedaten an das Bedien- und Wartungspersonal. Das liegt daran, dass sie keine Möglichkeit haben, diese Daten an die Messwarte zu übertragen. Ein Grund dafür ist, dass ältere Leitsysteme analog sind, das heißt, sie haben keinen Zugang zu den digitalen Smart Wireless-Daten und verhindern so, dass die Bediener die Vorteile der Geräteintelligenz nutzen können. Um die digitalen Daten erfassen zu können, müssen diese Leitsysteme mit Smart Wireless E/A-Karten und den entsprechenden Software-Modulen ausgestattet werden.
Smart Wireless-fähige wie auch nicht Smart Wireless-fähige Leitsysteme sind immer in der Lage die primäre Variable des Smart Wireless-Gerätes zu lesen, die analog (4...20 mA) übertragen wird. Smart Wireless-fähige Leitsysteme können darüber hinaus auch die digital übertragenen Daten erfassen und interpretieren, nicht nur die primäre Variable. Im Gegensatz dazu sind analoge Systeme nicht in der Lage, die digital über­tragenen Daten - wie Geräte-Tag oder Beschreibung - zu interpretieren. Auch die sekundäre und tertiäre Variable eines multivariablen Feldgerätes können die analogen Systeme ebenso wenig lesen wie die Diagnosedaten. Um dieses Problem zu lösen, kann ein Smart Wireless-Multiplexer eingesetzt werden. Er dient als Gateway, das die Kommunikation zwischen den Smart Wireless Feldgeräten und dem Asset Management System sicher stellt, ohne das Leitsystem zu beeinflussen. Allerdings ist die Installation eines Smart Wireless-Multiplexers keine einfache Aufgabe, denn sie erfordert die Umverkabelung der Rangierverteiler. Dies kann ein Risiko für den laufenden Betrieb sein und ist auf jeden Fall zeitintensiv und kostspielig. Kürzungen der Investitionsbeträge können diese Lösung an den Kosten scheitern lassen.

Smart Wireless-Adapter
Der Einsatz von Hart-Adaptern, wie Emersons Smart Wireless THUM Adapter, stellt eine Alternative dar, die einfacher ist, ein geringeres Risiko enthält und weniger Kosten verursacht als die Installation von Multiplexern. Ein Smart Wireless-Adapter ist ein Gerät, das an jedem Zwei- oder Vierdraht Smart Wireless-Messinstrument eingesetzt werden kann und diesem erlaubt, bis zu vier Prozessvariable und Smart Wireless Statusinformationen in einem konfigurierbaren Aktualisierungszyklus zu übertragen. Die Daten werden vom Feldgerät kabellos zu einem Gateway und von dort über Kabel zu einem Asset-Management-System übertragen und können vom Bedien- oder Wartungspersonal abgefragt werden. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, einen Multiplexer zu installieren, und es stellt eine einfache Art dar, auf die Intelligenz zuzugreifen, die bereits im Feld installiert ist, oder neue Messpunkte ohne Kabel einzurichten.
Diese Funktionalität ist für Anwendungen der Füllstands-Messtechnik sehr nützlich. Wenn er an Füllstands-Messgeräte angeschlossen wird, eröffnet der Smart Wireless-Adapter die Möglichkeit, eine Vielzahl sekundärer Variablen zu übertragen - zusätzlich zur primären Variablen Füllstand. Der Smart Wireless-Adapter ermöglicht den Zugriff auf bisher unerreichte oder gar unerreich­bare Hart-Messwerte und Diagnoseinformationen, die zur Verbesserung von Qualität, Sicherheit, Verfügbarkeit, und Betriebsabläufen, sowie zur Verringerung der Wartungskosten genutzt werden können.

Instandhaltung planen
Die Art der Wartung und Instandhaltung vieler Füllstands-Messgeräte in vielen Fällen höchst ineffizient, ebenso wie die die regelmäßige Überprüfung und die vorsorgliche Instandsetzung von Geräten, die keiner Wartung bedürfen. Wenn keine Infrastruktur vorhanden ist, die digitalen Hart-Daten in die Messwarte oder die Instandhaltung zu übertragen, sind regelmäßige Rundgänge durch die Anlage meist die einzige Möglichkeit. Dadurch vergeht nicht nur viel Zeit, oft müssen auch Arbeitsaufträge erstellt und Schutzbekleidung angelegt werden. Ein Smart Wireless-Adapter erlaubt, ein Füllstands-Messgerät durchgängig von der Warte aus zu überprüfen. Durch Echtzeit-Zugriff auf Informationen über den Zustand des Gerätes wird es möglich, statt reaktiver Wartung aktive Wartung einzusetzen, was Zeit und Kosten spart.
Die Kombination von Smart Wireless-Adapter und Füllstands-Messgerät ermöglicht dem Bediener, die zusätzlichen Hart-Variablen zu überwachen, und gibt ihm Einblick in die Effizienz des Prozesses und den Zustand des Gerätes. Parameter wie Signalstärke und Signalqualität können als sekundäre Variable übertragen und vom Bediener dazu genutzt werden, den Zustand und die Leistung des Gerätes zu überwachen sowie einen Einblick in seinen Prozess zu erhalten. So kann beispielsweise die Funktion Signal Quality Metrics des 5300 geführten Radars dazu genutzt werden zu ermitteln, wann sich ein Belag auf der Sonde gebildet hat und wann sie gereinigt werden muss. Sobald die Signalqualität unter einen festgelegten Grenzwert fällt, kann ein Alarm erzeugt werden, der anzeigt, dass Wartung erforderlich ist.
Der Smart Wireless-Adapter vermittelt auch Informationen über die Leistung eines Füllstands-Messgerätes. Emersons Geräte der Serien Rosemount 5300 (geführtes Radar) und 5400 (berührungsloses Radar) sind in der Lage, eine grafische Echo-Kurve an jeden Host zu übertragen, der Enhanced EDDL unterstützt. Die Echo-Kurve ist dient zur Fehlerbehandlung, denn sie zeigt alle Installations-Echos und ihr Verhalten über die Zeit. Das Verständnis der Leistung der Feldgeräte zeigt ganz klar, wann sie gewartet werden müssen. Dies erlaubt dem Anwender, statt reaktiver Instandsetzung vorausschauende, aktive Wartung anzuwenden, was Zeit und Kosten spart. Das Wissen über die Leistung des Gerätes vermeidet unnötige Gänge in die Anlage, erlaubt eine Wartungsplanung und stellt sicher, dass keine ungenauen Messwerte erfasst werden, die die Qualität der Produkte beeinflussen könnten.
Darüber hinaus bieten die Smart Wireless-Adapter die Möglichkeit, kabellos und aus der Warte heraus einen Looptest des Füllstands-Messgerätes durchzuführen, ohne den wahren Füllstand im Behälter zu ändern. Auch die Zustandsinformationen der Füllstands-Messgeräte werden erreichbar. So liefert beispielsweise Emersons Rosemount 3100 Serie Ultraschall-Füllstands-Messumformer Informationen über seine internen Relais sowie Geräte- und Prozess-Alerts.

Einrichtung neuer Messpunkte
Nicht nur Anwendungen mit bereits installierten Hart-fähigen Füllstands-Messgeräten haben einen Nutzen vom Smart Wireless-Adapter. Er ermöglicht auch, Füllstands-Messgeräte in Anlagenbereichen einzusetzen, in denen dies vorher nicht möglich war. Sei es, dass in dem Bereich keine Kabeltrassen vorhanden, oder dass die Installation einer Verkabelung zu diesem Bereich zu teuer sind. Ein möglicher Einsatz ist dort, wo zusätzliche Füllstandsmessungen notwendig sind, um die Umweltauflagen für die Überfüllung zu erfüllen. In vielen Anwendungen, in denen früher die regelmäßige Datenerfassung von Hand ausgereicht hat, ist heute eine kontinuierliche, automatische Überwachung vorgeschrieben. Oft liegen Tanks weitab von der Messwarte und die Kosten zur Installation verkabelter Geräte sind sehr hoch. An solchen Orten und in solchen Anwendungen bietet Wireless die beste Lösung.
Als Ersatz für die von Hand erfassten Messwerte installierte ein Emerson-Kunde Smart Wireless THUM-Adapter an zwei geführten Mikrowellenmessgeräten. Das zuvor durchgeführte Messverfahren war unzuverlässig und barg das Risiko des Überlaufens der Tanks. Die Messung von Hand setzte das Personal zweimal täglich dem Kraftstoff aus und das Erklettern der Tanks zum Durchführen der Messung war nicht nur während der Wintermonate gefährlich. Darüber hinaus hatte der Kunde keine freien Kapazitäten, um ein Füllstands-Signal in das Leitsystem der Anlage zu integrieren. Mit dem THUM-Adapter erhielt der Kunde Zugriff auf regelmäßigere und genauere Messungen als zuvor, ohne neue Signalkabel zu den Geräten ziehen zu müssen.
Die Fähigkeit, multivariable Daten zu übertragen, erweitert den Anwendungsbereich noch weiter. Wird beispielsweise ein Smart Wireless-Adapter an ein geführtes Mikrowellenmessgerät angebaut, das vorher eine ausschließlich analoge Verbindung zum Leitsystem hatte, kann jetzt auf die Messung von Füllstand und Trennschicht zugegriffen werden. Auch eine Volumenbestimmung ist möglich, entweder berechnet auf der Basis einer idealen Tankform oder durch eine spezielle Zuordnungstabelle ermittelt. Zu den anderen Variablen, die übertragen werden können, gehören der Abstand zur Oberfläche, der Abstand zur Trennschicht oder die Dicke der oberen Schicht. Emersons Rosemount 5300 Serie in Verbindung mit einem Smart Wireless-Adapter übermittelt - zusätzlich zu den oben aufgeführten Werten - die Volumina der oberen und unteren Schicht.

Zusammenfassung
Ob es um die Einrichtung neuer Messpunkt ohne die Kosten für das Verlegen der Kabel geht oder um den Zugriff auf bisher unerreichte Diagnose- und Gerätezustands-Informationen existierender Hart-Feldgeräte, die Installation eines IEC 62591 Smart Wireless-Adapters ermöglicht, ohne hohe Kosten auf die ganze Fülle der HART-Funktionen zuzugreifen.

Der Smart Wireless-Standard
Der Wireless Hart-Standard IEC 62591 wurde als erste internationale Norm für kabellose Kommunikation in der Prozessautomatisierung veröffentlicht. Es handelt sich dabei um ein kabelloses Mesh-Netzwerk Kommunikations-Protokoll, das für eine breite Palette von Mess-, Regel- und Asset Management-Anwendungen einsetzbar ist. Dazu gehören die Überwachung von Prozessen, Ausrüstung und der Umwelt, Energiemanagement, die Erfüllung behördlicher Auflagen, Asset Management, vorausschauende Wartung, Diagnose und die Optimierung von Regelkreisen.
Netzwerke nach dem Wireless Hart-Standard IEC 62591enthalten kabellose Feldgeräte zur Messung von Temperatur, Druck/Differenzdruck, Durchfluss, Füllstand und Position von Ventilen/Handventilen, sowie Sensoren zur Bestimmung von pH und Vibration, die an der Prozess- oder Anlagenausrüstung angeschlossen sind. Ein Wireless Gateway empfängt die Mess- und Diagnose-Informationen dieser Geräte und überträgt sie über Ethernet, Modbus, OPC und andere kabelgebundene Kommunikationsprotokolle an ein Host-System. Asset Management Software kann als einfache Möglichkeit genutzt werden, um auf die Informationen zuzugreifen, das Netzwerk zu konfigurieren, die Kommunikation zwischen Geräten zeitlich festzulegen, Nachrichtenwege einzurichten und den Zustand des Netzwerks zu überwachen.

Zuverlässigkeit der Datenübertragung
Das Netzwerk nutzt eine IEEE 802.15.4 kompatible Datenübertragung im 2,4 GHz Band. Sie nutzen die Technik des häufigen Kanalwechsels („channel-hopping") zur Sicherheit und Zuverlässigkeit der Kommunikation. Der Wireless Hart-Standard IEC 62591 ist resistent gegen fast alle Arten von Interferenzen, kann neben anderen Wireless Netzwerken existieren und bietet eine Zuverlässigkeit der Datenübertragung von mehr als 99 % in industrieller Umgebung.

Alternative Übertragunsgpfade
Wireless Hart nach IEC 62591 nutzt ein Mesh-Netzwerk, in dem alternative Pfade vorhanden sind, um Informationen zum Gateway und zum Host-System zu übertragen. Jedes Gerät im Mesh-Netzwerk kann als Router für Nachrichten anderer Geräte dienen. Diese Technik erweitert den Bereich des Netzwerks und stellt redundante Kommunikationspfade zur Verfügung, die die Zuverlässigkeit erhöhen. Ist ein Pfad blockiert, werden automatisch alternative Pfade gesucht. Das Mesh-Konzept ermöglicht auch, Geräte problemlos zum Netz hinzuzufügen oder aus ihm zu entfernen. Solange ein Gerät im Bereich eines anderen im Netzwerk ist, kann es kommunizieren. Anlagenüberprüfungen sind nicht nötig, jedes Gerät wird automatisch eingebunden, sobald es installiert ist.

Robuste Sicherheitsmaßnahmen
Der Wireless Hart-Standard IEC 62591 enthält robuste Sicherheitsmaßnahmen, um sicherzustellen, dass das Netzwerk und die darauf übertragenen Daten zu jeder Zeit sicher sind. Es werden 128-Bit-Verschlüsselung (Encryption), Verifizierung durch „Message Integrity Codes", häufiger Kanalwechsel („channel-hopping"), ständig wechselnde Schlüssel und Authentisierung genutzt. Wireless Hart-Geräte nach IEC 62591 werden durch langlebige Batterien, Solarenergie, externe Einspeisung oder die interne Spannung des Messkreises mit Energie versorgt. Um den Energieverbrauch zu minimieren und die Lebensdauer der Batterien zu verlängern, können die Geräte so konfiguriert werden, dass sie ihre Daten nur dann übertragen, wenn sich die Werte ändern oder angefragt werden. Heute sind bereits tausende Geräte mit Wireless Hart nach IEC 62591 in Anwendungen weltweit installiert.