CITplus - Durch eine sichere und universelle Konnektivität lässt sich die Einsetzbarkeit von Sensoren in Prozessen der chemischen Industrie optimieren. Die neuen Arc Hx Sensoren von Hamilton bieten eine störungsfreie Signalübertragung und können dank der Aufnahme des Kommunikationsstandards Hart problemlos in bestehende Anlagen integriert werden. Zudem offerieren sie ihren Nutzern gleich mehrere Varianten mobiler Sensoren-Überwachung. Mit der VisiFerm DO Arc Hx wurde auf der Achema 2012 der erste Sensor der neuen Reihe vorgestellt.

In Prozessen der chemischen Industrie sind Sensoren in eine vollautomatisierte Prozessführung eingebunden. Optimieren lässt sich ihre Einsetzbarkeit durch eine sichere und universelle Konnektivität, das heißt eine störungsfreie und räumlich flexible Datenübertragung zwischen Sensor und Prozessleitrechner. Messwerte müssen exakt ausgelesen, die Sensoren zuverlässig gesteuert werden können. Überdies ist es bei zahlreichen Prozessen hilfreich, wenn sich Sensoren auch mobil überwachen lassen.
Viele der auf dem Markt verfügbaren Sensorsysteme weisen indessen gerade in diesen Punkten Defizite auf. Datenübertragungsfehler und daraus resultierende Messwertungenauigkeiten oder Ansteuerungsprobleme kommen häufig vor und sind typische Störfaktoren der Prozessführung. Auch ist die Überwachung der Sensoren in vielen Fällen nur vom Prozessleitrechner aus möglich.

Konnektivität neu definiert: Hamilton Arc Hx
Vor diesem Hintergrund hat Hamilton, führender Sensorik-Hersteller aus Bonaduz in der Schweiz, mit den Sensoren der Reihe Arc Hx eine Produktlinie entwickelt, die in Sachen Konnektivität Maßstäbe setzt und das Feld der Datenübertragung zwischen Sensor und Leitrechner neu definiert. Unabhängig von den jeweiligen Messparametern machen die Arc Hx Sensoren insgesamt deutlich, welche bislang ungenutzten Entwicklungsspielräume der Bereich der Konnektivität birgt.
Die Sensoren der Produktlinie Arc Hx implizieren zunächst einmal alle Besonderheiten des 2010 auf den Markt gebrachten Arc Sensorsystems. Der Entwicklung dieses Systems lag die Zielsetzung zugrunde, die Ursachen von Datenübertragungsfehlern so weit wie möglich auszuschalten. Als einer der Hauptursachen wurde dabei der Kommunikationsmodus der marktüblichen Sensorsysteme identifiziert: Bei diesen Systemen erfolgt die Kommunikation zwischen Sensor und Prozessleitrechner über einen Transmitter, der die Sensordaten in standardisierte Messdaten umwandelt.
Das Problem dieser technologischen Lösung: die Schnittstellen zwischen Sensor und Transmitter beziehungsweise zwischen Transmitter und Leitrechner erweisen sich immer wieder als neuralgische Punkte des Datentransfers. Übertragungsfehler haben häufig hier ihre eigentliche Ursache. Es galt daher, den Kommunikationsmodus zu verändern und die Schnittstellen zwischen Sensor und Leitsystem zu reduzieren.

Transmitterfreie Kommunikation - auch über HART
Die technologische Neuerung des Arc Sensorsystem besteht nun darin, dass der Einsatz eines Transmitters überflüssig wird. Dessen Funktionen werden bei sämtlichen Arc Sensoren durch einen Mikroprozessor übernommen, der in den Kopf des Sensors integriert wurde. Infolge dieser Lösung ist eine direkte Kommunikation zwischen Sensor und Prozessleitrechner möglich, wahlweise auf analogem oder digitalem Wege. Da die fehlerträchtigen Schnittstellen im Umkreis des Transmitters entfallen, verläuft die Signalübertragung nunmehr weitgehend störungsfrei. Die Messgenauigkeit wird signifikant erhöht, eine verlässliche Sensorkontrolle stellt kein Problem mehr dar.
Nennenswerte Nachteile weist die neue Technik nicht auf. Zwar bringt der Einsatz eines Mikroprozessors im Sensorkopf eine geringe Wärmeentwicklung mit sich, die Einsatzfähigkeit der Sensoren wird dadurch aber nicht beeinträchtigt. Bei den Sensoren der neuen Reihe Arc Hx konnte die Energieaufnahme extrem reduziert und damit die Wärmeentwicklung durch Verwendung neuartiger Komponenten beim Bau des Mikroprozessors eliminiert werden, so dass eine ATEX-Zulassung und damit die Einsatzfähigkeit auch in explosionsgefährdeten Bereichen gegeben ist.
Doch nicht nur kraft dieser Option markieren die Arc Hx Sensoren einen wichtigen Fortschritt in Sachen Konnektivität: Alle Sensoren dieser Reihe sind in der Lage, mit dem Prozessleitrechner über HART (Highway Adressable Remote Transducer), das in der Prozessindustrie mit Abstand am weitesten verbreitete Datentransferprotokoll, zu kommunizieren. Durch die Aufnahme dieses Kommunikationsstandards kann das transmitterfreie Sensorsystem problemlos in bestehende Anlagen integriert werden, was einen flächendeckenden Einsatz der neuen Sensortechnologie ermöglicht.

Mobile Sensorenverwaltung über Arc View Handheld
Über den transmitterfreien und flächendeckend einsetzbaren Kommunikationsmodus hinaus bieten alle Arc Sensoren dem Nutzer auch die Option einer mobilen Sensoren-Überwachung. Von Interesse ist diese Option insbesondere dort, wo mehrere Sensoren gleichzeitig im Einsatz sind und die Kontrolle der Prozessumgebung Beweglichkeit erfordert.
Will man eine mobile Sensoren-Überwachung realisieren, so steht man nun freilich prinzipiell vor dem Problem, dass die Überwachung des parallelen Einsatzes mehrerer Sensoren eine einheitliche Benutzeroberfläche erfordert. Eine solche Oberfläche bietet jedoch für gewöhnlich nur der Prozessleitrechner. Um eine mobile Überwachung von Sensoren verwirklichen zu können, muss deshalb ein Handgerät verfügbar sein, das die Überwachungsfunktionen des Prozessleitrechners übernehmen kann.
Zu diesem Zweck hat Hamilton das Arc View Handheld entwickelt. Es ermöglicht die mobile Verwaltung von bis zu 31 Arc Sensoren gleichzeitig. Der Nutzer kann die Messwerte des Sensors sowohl numerisch als auch grafisch auslesen, überdies kann er die Messqualität und die Funktionsfähigkeit des Sensors kontrollieren. Nicht zuletzt ist über das Arc View Handheld die Kalibrierung der Sensoren möglich.

Alternativ: mobile Verwaltung über Smartphone oder Tablet-PC
Die via Arc View Handheld ist indessen nicht die einzige Variante der mobilen Überwachung von Arc Sensoren. Bei den Sensoren der Reihe Arc Hx besteht alternativ auch die Möglichkeit, die Sensoren-Überwachung via Smartphone oder Tablet-Computern vorzunehmen. Alle Sensoren dieser Reihe sind mit einer Bluetooth 4.0 Schnittstelle ausgerüstet und können dadurch direkt mit einem iPhone oder iPad kommunizieren.
Die hierfür erforderliche App stellt Hamilton den Nutzern ebenfalls zur Verfügung. Ausgehend vom Hamilton Device Manager (HDM), einer auf dem Field Device Tool (FDT) basierenden Rahmenapplikation zur vereinfachten Bedienung von Sensoren, wurde die App „HDM Mobile" entwickelt, die als freies Tool im iTunes App Store heruntergeladen werden kann. Mit Hilfe dieser App erbringen iPhone und iPad dieselben Verwaltungsleistungen wie das Arc View Handheld.
Wer die Messwerte seiner Sensoren auch unabhängig von der unmittelbaren Prozessumgebung mittels Smartphone oder Tablet-PC auslesen will, hat überdies die Möglichkeit, den von Hamilton bereitgestellten Dienst Arc-online zu nutzen: Der zu überwachende Sensor kann auf dem Hamilton Arc-online Portal registriert und anschließend von jedem beliebigen Internetzugang aus abgefragt werden. Auf Wunsch wird im Fall der Über- oder Unterschreitung eines bestimmten Grenzwertes ein Warnhinweis per E-Mail versandt. Auch die Bildschirmdarstellung wurde gezielt optimiert: Eine speziell für Smartphones oder Tablet-PC's eingerichtete Seite nutzt die jeweilige Bildschirmgröße bestmöglich aus.

Erster Sensor der neuen Reihe: ­VisiFerm DO Arc Hx
Als erster Sensor aus der neuen Reihe wurde von Hamilton auf der Achema 2012 die VisiFerm DO Arc Hx präsentiert, der erste mit Atex-Zulassung versehene Sensor zur optischen Messung des Partialdrucks gelösten Sauerstoffs. Sensoren zur Messung der Parameter pH-Wert und Leitfähigkeit werden in Kürze folgen. Die technischen Neuerungen der Produktlinie Arc Hx werden damit in naher Zukunft in einer Vielzahl von Messbereichen für die chemische Industrie zur Verfügung stehen.