Temperaturmessung 4.0 Drahtlose Thermometer mit autarker

ABB Automation – Tilo Merlin, 2014-09-05
Temperaturmessung 4.0
Drahtlose Thermometer mit autarker
Energieversorgung
Grenzenlos kommunizieren
Drahtlos verbunden
Täglich drahtlose



Handy, Laptop,
Drucker
Intranet, Internet,
APPs
Cloud Speicher
Kommunikation




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Smart Phone, Navi,
Freisprechanlagen
Smart Homes
Notdienste,
Alarmanlagen
Unterhaltung (Audio)
Datenübermittlung
Industrie Anlagen
via
 GSM
 Satellit
 WLAN
 Bluetooth
 Wireless HART
 DECT





Leitsysteme
Remote Monitoring
SCADA /
Fernwirktechnik
Gerät / Messstelle
Wireless HART 7
Temperaturmessung 4.0: Ratlos oder Drahtlos?
Eines ist sicher: Mehr Messstellen
Steigender Bedarf an Erfassung von Prozesswerten durch

Effizienzsteigerung, Abbau von Verschwendung (Rohstoffe, Energie, Zeit)

Besseren Umweltschutz

Wunsch nach höherer Produktqualität

Verbesserung der Prozesssicherheit

Dokumentation und Nachweis von Prozessparametern
Hohe Kosten bei konventioneller Technik durch

Planungsaufwand

Verkabelung

Ex-Zusammenschaltung

Abschaltung von Anlagen (-teilen) während der Installation

Nicht ausreichende Reservekanäle in System bzw. I/O
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Temperaturmessung 4.0: Ratlos oder Drahtlos?
Installation von Feldgeräten – gestern und heute
Prozessanschluss
Kostenfaktoren:
Kabelführung und
Schutz
• Feldgerät
• Planung und
Engineering
• Installation
• Kabel, Klemmen,
Kabelverschraubungen
FeldgerätMontage
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Verteilerkasten
Verkabelung
zur Warte
Temperaturmessung 4.0: Ratlos oder Drahtlos?
Kosten konventioneller Technik
Kosten bei Nachrüstung = Kosten bei Neuinstallation x 2
Kostenaufteilung bei Neuinstallation einer Temperaturmessstelle

40% Thermometer

40% Montage und Verdrahtung

20% Kabel & Klemmen
Kostenaufteilung bei Nachrüstung einer Temperaturmessstelle

20% Thermometer

50% Montage und Verdrahtung

30% Kabel und Klemmen
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Temperaturmessung 4.0: Ratlos oder Drahtlos?
Beispiel Wärmetauscher
TT
TT
10 m
100 m
JB
TT
Warte
TT
TT
Installationskosten ≈ € 20.000
(Planung, Material, Installation & Verdrahtung)
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Temperaturmessung 4.0: Ratlos oder Drahtlos?
Beispiel Wärmetauscher
TT
TT
90 m
Gateway
Warte
10 m
TT
TT
TT
Installationskosten ≈ € 15.000 (~25% Reduzierung)
(Planung, Material, Installation & Verdrahtung)
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Temperaturmessung 4.0: Ratlos oder Drahtlos?
Duplizieren von Applikationen
Gateway
Warte
90 m
10 m
TT
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Installationskosten ≈ € 11.000 pro Erweiterung
Vorteile drahtloser Instrumente und Netzwerke sind
Diagnose, Wartung und Ergänzung







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Zweckmäßiger Einsatz bei
überschaubarem Installationsbedarf
Einfache Erweiterung mit zusätzlichen
Feldgeräten
an unzugänglichen Orten, raue
Umgebung
Geräteinstallation – ohne externe
Energieversorgung
Versorgung durch Batterie oder
autark mit Energy Harvesting
Technologie
Im Roboterumfeld kabellos messen
Erfahrungen in der
Fertigungsautomation
ABB bietet ein komplettes Kompetenz-Packet
Einfache Systemintegration in 800xA
Wireless Feldgerät
Condition
Monitoring
Wireless
upgrade
Battery powered
Wireless Transmitters
AC 800M
Controller
Gateway
Extended
Operator
Workplace
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Nahtlose Integration in
Steuerungen
Energy Harvesting
Wireless Transmitters
System
800xA
workplace
Wireless
Neue Dimension der
Instrumentierung
Der autarke Energy Harvester
“Energy Harvesting” für drahtlose Feldgeräte
Batterielebensdauer? War gestern!
Drei Fakoren beeinflussen Batterielebensdauer


Batterielebensdauer (Jahre)

Eigenstromverbrauch (messen und Messwertverarbeitung)
Aktualisierungsrate
Nachbarn im vermaschten Netzwerk
Bei autarker Energieversorgung
Versorgung mit Batterie
Aktualisierungsrate (Sekunden)
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Energie-Quellen aus Industrie und Umwelt
Vom Prozess mit Energie versorgt
Licht
Vibrationen
Durchfluss
Wärme
www.micropelt.de
Licht
Solar-Element
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Durchfluss
Mikro-Generator
Wärme
Pelletier-Element
www.hsg-imit.de
Vibration
Induktions-Generator
Der ABB SensyTemp Energy Harvester
Temperatur autark messen
ABB SensyTemp Energy Harvester
Drahtlose
Kommunikation
Energiesparende Elektronik
Energie
Quellen
Energie
Management
Prozess
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Stützbatterie
Der ABB SensyTemp Energy Harvester
Das TEG-Prinzip
Halsrohr
Thermoelektrischer
Generator
Kalt (durch Umgebung)
Heiß (durch Prozess)
Messeinsatz
Schutzrohr
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Energie-Quellen aus Industrie und Umwelt
Vom Prozess mit Energie versorgt
Merkmale
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
Prozesswärme nutzen zur Energieversorgung
(∆T ≈ 30 K), Einsatz der Stützbatterie ab (∆T
≈ 10 K)

Batterielebensdauer > 10 Jahre unabhängig
von „Kommunikationslast“

Kommunikationsprotokoll
Wireless HART (2,4 GHz)

Eigensicher im Ex-Bereich (Zone 0, 1, 2)

Inbetriebnahme über Display vor Ort, mit
HART-Handheld oder Leitsystem

Konfigurierbar mit EDD, DTM, Display

Oberflächenmontage zur nicht-invasiven
Messung und Montage ohne Produktionsunterbrechung