products4engineers

Meer mogelijkheden en lagere kosten met smart sensoren

29 October 2020 • Sjors

Snelle veranderingen in de vraag bij klanten, steeds kortere levertijden en een groeiend tekort aan goede technici zorgen voor de nodige kopzorgen bij productiebedrijven. Automatisering en digitalisering kunnen de zorgen verlichten. Omdat ze op tijd waarschuwen voor aankomende productieproblemen, zorgen smart sensoren voor een hoge beschikbaarheid en voor kostenbesparingen.

Vraag een medicus, een stedenbouwkundige, een hobbyïst, een procesautomatiseerder en een onderhoudstechnicus wat een smart sensor is, en u krijgt van alle verschillende antwoorden. In wezen praten ze echter allemaal over hetzelfde, alleen de te meten grootheid en de toepassing verschillen.

Een 'smart sensor' bevat behalve een opneemelement (de eigenlijke sensor) ook een microchip en voorzieningen voor communicatie. Hierdoor kan het instrument niet alleen de gevraagde waarde opnemen, maar deze met behulp van de processor ook vóór het verzenden intern verwerken. De smart sensor kan bijvoorbeeld een signaal uitsturen bij overschrijding van grenswaarde of op ingestelde intervallen. Het signaal bestaat dan vaak niet enkel uit de meetwaarde maar omvat kan meerdere meetwaarden, te ondernemen actie, adressering, locatie et cetera omvatten.

Afhankelijk van het gebruik kan een smartsensor lokaal direct een actie ondernemen zonder dat het verstuurde signaal eerst centraal moet worden verwerkt in bijvoorbeeld een PID-regelaar of PLC. Smart sensoren hebben door de geïntegreerde processorkracht vaak de mogelijkheid om processen ter plaatse aan of bij te sturen. Ze kunnen acties in werking stellen zonder verdere netwerkinfrastructuur, maar sturen (via een hub) vaak data naar een fabrieks- of gebouwnetwerk. Veel smart sensoren worden juist toegepast om ‘big data’ te verzamelen door van meerdere sensoren periodiek data te verzamelen voor centrale opslag, analyse en trendbepaling.

Gebruik

De toepassing van een 'smart' sensor in plaats van een 'domme' sensor is een afweging die de gebruiker moet maken. Een smart sensor is in aanschaf duurder dan een 'domme sensor' (zonder microprocessor), maar daardoor kan een IO-kaart of zelfs een bovenliggende besturing (met bijbehorend programmeerwerk) vervallen.

Een constante datastroom van sensoren beheren is vaak belastend voor het netwerk of het energieverbruik. Smart sensoren kunnen een oplossing zijn om het dataverkeer te beperken, mede omdat ze vaak meerdere opneemelementen combineren (bijvoorbeeld ingebouwde temperatuurmeting). Door al gefilterde of verwerkte data te verzenden, communiceren de smart sensoren duidelijke signalen voor besturing en analyse.

Dankzij de microprocessor zijn bovendien extra functies mogelijk. Zo heeft Althen Sensors & Controls smart sensoren waarvan de grenswaarden en filtering geprogrammeerd kan worden door de eindgebruiker. Door de aanwezigheid van een microprocessor kunnen smart sensoren ook een zelfdiagnose uitvoeren, al kan het hierbij moeilijk zijn om onderscheid te maken tussen normale meetafwijkingen en sensorfouten. Sommige smart sensoren ondervangen dit door meerdere meetwaarden rond een setpoint op te slaan en de gemeten waarde daaraan te toetsen.

Onderhoud en kalibratie

Als een intelligente sensor wordt losgekoppeld van de aangesloten besturing of het netwerk, blijven alle gegevens in de microprocessor opgeslagen. Als het fabrieksnetwerk onverhoopt wegvalt, kan de sensor zijn data na systeemherstel 'nasturen'. Ook kan de sensor aansluiten op een PC en alle informatie uitlezen, bijvoorbeeld fabrikant, artikelnummer en serienummer. Smart sensoren kunnen ook aangeven hoe lang ze al in gebruik zijn, wanneer ze voor het laatst zijn gekalibreerd (en eventueel wie dat gedaan heeft) met de bijhorende resultaten.

Na onderhoud en kalibratie kan de sensor weer op zijn locatie worden ingebouwd. De bovenliggende besturing controleert type en tagnummer van de sensor, zodat direct een melding volgt als de onderhoudstechnicus per vergissing een verkeerde sensor inbouwt. Dit draagt bij tot de procesveiligheid, productkwaliteit en procesintegriteit. De informatie over de levensduur van sensoren is te koppelen aan het voorraadbeheer. Zo zorgt de gebruiker ervoor dat hij nooit onverwacht (meestal op ongelegen momenten) zonder de juiste sensor zit. Tevens is het mogelijk om per meetpunt (tag) eenvoudig de Total Cost of Ownership (TCO) van de smart sensor te bepalen.

Ad Spijkers, met dank aan Althen Sensors & Controls

Gerelateerde blogs en casestudies