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Fremdgespeiste WirelessHART-Adapter für mehr Anwendungsvielfalt

Ein Netzteil für mehr Energie

von Sabrina Weiland

Die drahtlose Kommunikation über WirelessHART spielt in der Prozessautomation eine immer bedeutendere Rolle. Die Technologie basiert auf dem etablierten HART-Protokoll und kann ­problemlos in jede vorhandene Feldbusinfrastruktur eingebunden werden. Der Funkstandard ist mit mehr als 26 Mio. installierten HART-Geräten abwärtskompatibel und greift hinsichtlich Engineering, Asset Management und Integration in die Prozessleitebene auf bestehende Methoden zurück. Bei der Konfigurierung und der Bedienung von WirelessHART-Geräten ergeben sich daher für den Anwender kaum Unterschiede zu vergleichbaren verdrahteten Geräten.

Von besonderem Vorteil ist der Funkstandard überall dort, wo man nicht auf Kabel­verbindungen zurückgreifen kann, weil sie entweder gar nicht möglich oder mit zu großem Aufwand verbunden sind. Der Einsatz der WirelessHART-Technologie eröffnet hier neue Kommunikationswege und damit eine Vielzahl neuer Anwendungs­möglichkeiten. So ist es nicht nur möglich, HART-fähige Messstellen schnell und kos­tengünstig nachträglich einzubinden, auch bereits vorhandene, verdrahtete Geräte können ganz einfach mit drahtlosen Kommunikationsanwendungen aufgerüstet wer­den. Sie werden so in die Lage versetzt, zusätzliche Informationen an den Leitstand zu senden. Besonders geeignet ist diese Technologie natürlich auch für Anlagen, die häufig umgerüstet werden müssen und Feldgeräte, die nur vorübergehend genutzt werden.

Über die drahtlose Technologie werden Anwendungen zur Steuerung und lückenlosen Kontrolle der Prozesse anlagenweit unterstützt. Im täglichen Betrieb ist so z.B. eine erheblich bessere Überwachung von Tanklagern möglich. Drahtlose Messgeräte können hoch oben auf den Tanks platziert werden und von hier aktuelle Daten senden. Ein weiterer Einsatzbereich für Wireless­HART sind Kläranlagen. Hier ermöglicht es der drahtlose Standard, Messgeräte direkt an den Schiebern anzubringen, die die Flüssigkeit im Klärbecken bewegen. Verdrahtete Geräte könnten an diesen dynamischen Messstellen nicht zum Einsatz kommen.

Anbindung leichtgemacht

WirelessHART-Netzwerke sind maschenförmig aufgebaut – als so genanntes „Mesh Network“, bei dem jedes teilnehmende Gerät zugleich auch Repeater ist. So kann man sehr weitläufige Netzwerkstrukturen mit hoher Verfügbarkeit realisieren, da bei Übertragungsstörungen die Signale um die Störstelle herum zum Empfänger weiter­geleitet werden. Eine ganz entscheidende Rolle beim Aufbau dieser Netzwerke spielen WirelessHART-Adapter. Sie werden an Feldgeräte angeschlossen und lesen die Messwerte über HART oder übertragen das 4...20 mA-Signal in einen digitalen Wert, den sie drahtlos weiterleiten.

An ihre Grenzen stieß die drahtlose Technologie aber bisher immer dann, wenn der Energiebedarf von Messvorgängen für die batteriegespeisten Adapter zu hoch war.

Energie für neue Anwendungen

Abhilfe schafft hier eine neue Generation von WirelessHART-Adaptern von Pepperl+Fuchs. Gespeist werden diese Geräte nicht wie bisher über Batterie, sondern über ein elektronisch geregeltes Netzteil. Dazu wer­den sie ganz einfach an eine beliebige Stromquelle angeschlossen – infrage kommen hier vorhandene Klemmkästen, aber auch im Feld befindliche Motoren, Pumpen oder vergleichbare Energielieferanten. Die Kommunikation ins Leitsystem erfolgt na­türlich weiterhin drahtlos. So ermöglichen die neuen fremdgespeisten Adapter die Einbindung energieintensiver Messgeräte in WirelessHART-Netzwerke.

Selbst 4-Leiter-Messgeräte, die einen sehr hohen Energiebedarf haben, können daher über die modifizierten WirelessHART-Adap­ter ins drahtlose Netzwerk integriert werden. So können z.B. auch Messverfahren realisiert werden, bei denen Coriolis-Massedurchflussgeräte zur Anwendung kommen. Sie sind nicht nur für fast alle Medien geeignet – dank der multivariablen Messung von Durchfluss, Dichte und Temperatur helfen sie auch, Prozessmessstellen einzusparen. Ebenfalls problematisch ­waren in WirelessHART-Netzwerken bisher Ultraschall- oder Radarmessungen. Dank der neuen Adapter mit Weitbereichsnetzteil sind die extrem langen Boot- und Messzeiten dieser Geräte aber nun völlig unkritisch.

Neue Möglichkeiten eröffnen sich auch dort, wo die Messgeräte aufgrund der ständigen Updates permanent eingeschaltet sein ­müssen.

Einfache Konfiguration – schnelle Inbetriebnahme

Die modifizierten Adapter können schnell und einfach integriert werden. Sobald die Geräte konfiguriert sind, empfangen und erkennen sie das Funksignal. Die Verbindung zu den benachbarten Netzteilnehmern bauen sie dann völlig eigenständig auf. Das integrierte Weitbereichsnetzteil der Adapter deckt Spannungen von 24 V bis 230 V ab und ermöglicht die Verbindung von bis zu vier HART-Geräten im Multidrop-Verfahren. Im Falle eines Stromausfalls kann der ­Funkbetrieb durch einen internen Energie­speicher noch mindestens eine Stunde auf­rechterhalten werden. Der fremdgespeiste WirelessHART Adapter wird ab Mitte 2014 verfügbar sein.

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