M+O sensoren: een nieuwe wereld in de procesindustrie

Met de digitalisering wordt in procesautomatisering een nieuwe laag ontwikkeld boven de procescontrole, met monitoring en optimalisering als belangrijkste doelstellingen. Die laag krijgt ook steeds meer eigen sensoren – een nieuwe wereld in de procesindustrie waarvoor vandaag nog geen normen en regels bestaan.

In de traditionele automatiseringspiramide behoren monitoring en optimalisering tot de MES-laag (Manufacturing Execution Systems) die zich net boven de procescontrole bevindt. Nog steeds in dat traditionele model komt de input voor die MES-laag via het DCS-systeem. Dat moet de informatie doorgeven die door sensoren en instrumenten in het veld verzameld wordt.

Dat model is in de afgelopen jaren steeds meer onder druk komen te staan. Door het toenemend belang van monitoring en optimalisering is de nood aan data in het MES-niveau alsmaar toegenomen. Bovendien laten de diverse applicaties zich steeds moeilijker vangen in een vaste positie in de piramide. Het mooiste voorbeeld hiervan zijn toepassingen in de cloud.

De clue in het doorbreken van de piramide is dat er heel wat informatie zit in het veld die wel relevant is voor monitoring en optimalisering, maar die niet gebruikt wordt in de procescontrole. Voor het ontsluiten van die data is het niet langer vol te houden dat in het DCS-systeem omslachtige aanpassingen moeten gebeuren met als enige doel om de informatie simpelweg door te geven.

De oplossing die Namur twee jaar geleden gelanceerd heeft voor het doorbreken van de automatiseringspiramide en die men nu verder wil formaliseren is Namur Open Architecture (zie Namur Open Architecture wil openheid en betrouwbaarheid verzoenen).

Naast de klassieke piramide

Cruciaal element in de Namur Open Architecture is dat er nieuwe communicatiekanalen gecreëerd worden die op de verschillende niveaus data uit de piramide kunnen halen. De tool die Namur hiervoor wil gebruiken is OPC UA.

Een debietmeter in het veld behoudt dan zijn klassieke communicatie met het DCS maar zal via een tweede kanaal ook direct kunnen communiceren met het M+O niveau (Monitoring en Optimalisering).

Een merkwaardig gevolg van dit concept is dat er een nieuwe klasse van sensoren ontstaat, namelijk sensoren waarvan de meetwaarden wel in M+O maar niet in de procescontrole gebruikt worden. In het oude model, waarin alle data doorheen het DCS ging, viel dat onderscheid niet echt op.

In het nieuwe model wel. Daar komen de M+O sensoren naast de klassieke piramide te staan. Dat wil zeggen dat ze via een apart netwerk kunnen communiceren met het M+O niveau. In zekere zin haalt dit concept dus ook het M+O niveau uit de piramide. Dat is voor zijn input niet langer alleen van het DCS afhankelijk.

Dezelfde strenge eisen?

Op de jaarlijkse General Meeting van Namur werd dieper ingegaan op deze nieuwe klasse van M+O sensoren. Voor een deel gaat het om de klassieke sensoren die ook in de procescontrole gebruikt worden.

Men zou bijvoorbeeld extra temperatuurmetingen kunnen toevoegen aan een proces om een beter zicht te krijgen op de fenomenen die zich in een reactor voordoen. Het zou ook om extra druksensoren kunnen gaan die de performantie van een pomp bewaken. Eigen aan de M+O sensoren is dan dat hun meetwaarden niet gebruikt worden in de procescontrole.

Daarnaast is er een hele reeks van sensoren die bijkomende informatie kunnen opleveren maar die klassiek niet met de procesindustrie geassocieerd worden. Een voorbeeld dat al ingang gevonden heeft is het gebruik van trillingssensoren om pompen en andere roterend equipment te bewaken. Andere mogelijkheden zijn akoestische sensoren, camera’s, enz. Ook het inzetten van low cost multisensoren die parameters als temperatuur en vochtigheid meten is mogelijk.

Vraag is nu of men voor deze nieuwe categorie van M+O sensoren dezelfde strenge eisen moet hanteren als voor procesinstrumentatie.

Voor de klassieke procesinstrumentatie heeft Namur in aanbeveling NE 131 een hele reeks requirements gedefinieerd die door alle fabrikanten opgevolgd worden.

Voor M+O sensoren valt het belangrijkste argument voor die strenge eisen – het garanderen van de betrouwbaarheid en beschikbaarheid – weg.

Kosten besparen

De vraag is dan ook simpel: kunnen er in het domein van M+O sensoren kosten bespaard worden? Namur wil in de komende periode hierover de discussie aangaan met fabrikanten.

Een van de voor de hand liggende mogelijkheden om kosten te besparen is het terugbrengen van het aantal varianten in M+O sensoren. In de klassieke procesinstrumentatie is er heel veel maatwerk, wat deels een historisch overblijfsel is uit een tijd waarin elk groot chemisch bedrijf nog zijn eigen standaarden definieerde. Voor de nieuwe categorie van M+O sensoren moet het mogelijk zijn om de rollen van in het begin om te keren zodat bedrijven zich aanpassen aan wat beschikbaar is.

Een ander belangrijk besparingspotentieel zit in mogelijke toegevingen inzake prestaties. Van procesinstrumentatie wordt een lange levensduur verwacht zodat de kans op onverwachte stilstanden kleiner wordt. Misschien hoeven de eisen voor M+O sensoren wat dat betreft niet zo streng te zijn. Ook inzake meetnauwkeurigheid kan in het in veel gevallen mogelijk zijn om toegevingen te doen. En dan zijn er nog de robuustheid van de behuizing en het verhaal van Ex-certificatie.

En dan is er tot slot nog de merkwaardige vraag in hoeverre M+O sensoren moeten beschikken over functies voor zelfdiagnose. Moet je met andere woorden een bewaking voorzien op een sensor die op zijn beurt gebruikt wordt voor de bewaking van een ander instrument?

Met de ambities die Namur heeft in het verder ontwikkelen van Namur Open Architecture is duidelijk geworden dat het ook op het vlak van M+O sensoren nog een belangrijke rol kan spelen.

© Productivity.be, 13/11/2018, Tekst: Erwin Vanvuchelen