TYPENBLATT T 8389-2
Bauart 3793 · Elektropneumatischer Stellungsregler TROVIS 3793
Ventildiagnose EXPERTplus

Anwendung
Stellungsregler-Firmware zur Früherkennung von Stellventil-Fehlzuständen mit Hinweis auf vorausschauende Wartungsmaßnahmen

Die Firmware EXPERTplus dient zur Fehlererkennung und vorausschauenden, zustandsorientierten Wartung von Ventilen
mit pneumatischen Antrieben. Die gesamte Diagnosefunktionalität ist vollständig im Stellungsregler integriert und bietet
eine Vielzahl von Funktionen zur Früherkennung von Fehlzuständen bei Regelventilen.
Der komfortable Zugang, die Darstellung und die Bearbeitung
der Diagnose ist mit dem Programm TROVIS-VIEW gegeben
und leicht erlernbar. Durch die Integrationsmöglichkeiten mit
eDD, eEDD, FDT/DTM sind die Diagnosefunktionen auch inweiteren Engineering-Tools problemlos verfügbar. Klassifizierte Statusmeldungen sowie der Sammelstatus nach NAMUREmpfehlung NE 107 werden zusätzlich auf dem Vor-Ort-Display gemeldet.

Ausführung mit einem Pneumatikmodul

TROVIS-VIEW: Bedienoberfläche zur Konfiguration und Parametrierung verschiedener SAMSON-Geräte
FDT: Field Device Tool – für die herstellerunabhängige Integration von Feldgeräten
DTM: Device Type Manager – Festlegung der Geräte- undKommunikationseigenschaften

Ausführung mit zwei Pneumatikmodulen undHardware-Grenzkontakten
Bild 1: Stellungsregler TROVIS 3793 mit EXPERTplusVentildiagnose

DD/eDD: Device Description/Enhanced Device Description
Merkmale•• Diagnosedaten werden stetig im Stellungsregler erfasst,
gespeichert und ausgewertet. Statusmeldungen werden
selbsttätig generiert. Die Testergebnisse und ihre Auswertung sind im Stellungsregler abgelegt.
•• Zyklische Abfrage der Diagnosedaten, multiplexerfähig•• Anzeige der minimalen und maximalen Temperatur mit
Meldung bei Überschreiten der Grenzwerte•• Beobachtungs- und Testfunktionen zur Ermittlung von kritischen Zuständen vor einem erkennbaren Fehlverhalten
und zur vorausschauenden Wartung von Regelventilen•• Anzeige von klassifizierten Status- und Fehlermeldungen•• Statusklassifikation und Sammelstatus basieren auf derNAMUR-Empfehlung NE 107•• Statusmeldungen und Sammelstatus auch vor Ort über das
Display des Stellungsreglers ablesbar•• Betriebsstundenzähler erlaubt eine zeitliche Einordnung
der Daten und Ereignisse•• Sprungantworttest zur Bewertung der dynamischen Beweglichkeit des Ventils•• Speichern der Diagnosedaten und Testergebnisse sowie
Auswertung im Stellungsregler
Optional•• Binäreingang z. B. zum Starten von Testfunktionen, Überwachen von externen Magnetventilen u. Ä.
•• Drucksensoren zur Drucküberwachung und Ermittlung derVentilsignatur

SAMSON AKTIENGESELLSCHAFT · Weismüllerstraße 3 · 60314 Frankfurt am MainTelefon: +49 69 4009-0 · Telefax: +49 69 4009-1507 · E-Mail: samson@samson.de · Internet: www.samson.de

Ausgabe Januar 2018

Tabelle 1: Funktionsübersicht EXPERTplus
Funktionvgl. Abschnitt Beschreibung

ab Benutzer­ebene 1)

Inbetriebnahme-Diagnose

1.1

Regler-Selbsttest, mechanischer Anbau, Stellbereich, Initialisierungszeit Öffnungsund Schließzeit

Vor Ort: Lesen

Aktuelle Prozessgrößen

1.2.1

Prozessgrößen Sollwert, Ventilstellung, Regelabweichung, Betriebsstundenzähler

Vor Ort: Lesen

Betriebsparameter

1.2.2Anzahl der Nullpunktabgleiche und Initialisierungen, Temperatur, Wegintegral,Regler-SelbstüberwachungVor Ort: Lesen

Statusmeldungen/-klassifikation

1.2.3
3.1

Anzeige und Protokollierung klassifizierter Statusmeldungen und Sammelstatus

DiagnoseÄndern der Statusklassifikation

Diagnose

Beobachtungsfunktionen

Daten werden während des laufenden Prozesses – ohne Beeinträchtigung des Regelbetriebs – gesammelt, im Stellungsregler gespeichert und ausgewertet. D. h., der Stellungsregler folgt jederzeit dem vorgegebenen Sollwert. Bei einem Ereignis wird eine
klassifizierte Status- oder Fehlermeldung generiert.
Histogramm Ventilstellung

2.1.1

Statistische Verteilung der Ventilstellung

Diagnose

Histogramm
Regelabweichung

2.1.1

Statistische Verteilung der RegelabweichungDiagnose

Histogramm Lastwechsel

2.1.1

Statistische Verteilung der Lastwechsel, Dynamischer Belastungsfaktor von Stopfbuchse und Metallbalg

Diagnose

Endlagenverlauf

2.1.2

Trend Endlage, Detektion Nullpunktverschiebung

Diagnose

Testfunktionen

Hier werden – ähnlich wie bei den Beobachtungsfunktionen – Daten gesammelt, im Stellungsregler gespeichert und ausgewertet.
Nur wird die Ventilposition nicht vom Sollwert, sondern von der jeweiligen Testfunktion vorgegeben. Die Testfunktionen dürfen
nur gestartet werden, wenn der Anlagenzustand dies auch zulässt (z. B. Anlagenstillstand oder Wartung in der Werkstatt).
Sprungantworttest
(SRT)

2.2.1

Zeitstempel, Totzeit, T86, Überschwinger, Druck (nur mit Option Drucksensoren),Teststatus

Vor Ort: Schreiben 2),
Diagnose

Sprungantworttest(SRT-100 %)2.2.2

Zeitstempel, Totzeit steigend/fallend, T86 steigend/fallend, T98 steigend/fallend,
Teststatus

Vor Ort: Schreiben 2),
Diagnose

Gesammelte Daten und Auswerteergebnisse sind grafisch darstellbar.

Vor Ort: Lesen

Stellungsregler mit Option Drucksensoren:
Federbereichsanfang, Federbereichsende, Kein Zuluftdruck, Geringer Zuluftdruck,
Zuluftdruck <10 bar, Status, Reibungsänderung (AUF), Reibungsänderung (Mitte),Reibungsänderung (ZU)

Diagnose

Stellungsregler mit Option Binäreingang: Protokollierte Aktionen zu einzelnen
Funktionen und einmalig ausführbaren Tests

Diagnose

Statusmeldungen
Darstellung und Parametrierung via Software

3

OptionVentilsignatur

2.1.3

Binäreingang

41)2)2Der Stellungsregler verfügt über drei Benutzerebenen mit unterschiedlichen Lese- und Schreibberechtigungen:–– Vor Ort: Lesen · Parameter, die am Stellungsregler angezeigt werden, können über die Software gelesen werden–– Vor Ort: Schreiben · Parameter, die am Stellungsregler angezeigt werden, können über die Software gelesen und geschrieben werden–– Diagnose · Parameter, die am Stellungsregler angezeigt werden und Diagnoseparameter können über die Software gelesen und geschriebenwerden
Eingeschränkte Funktion (inkl. Teststart, Teststopp)

T 8389-2

1EXPERTplus-Ventildiagnose

1.1 Inbetriebnahme-Diagnose
Um eine einwandfreie Inbetriebnahme sicherzustellen, überwacht EXPERTplus den automatischen Initialisierungslauf. Dabei wird auch die Belüftungs- und Entlüftungszeit ermittelt.
Zusätzlich meldet die Diagnose Fehler bei Anbau und Stellbereich, bei Hardware und Datenspeicher sowie die Initialisierungszeit.

1.2.3 Direkte Erkennung der Fehlerursache
Die von EXPERTplus generierten Alarm- und Statusmeldungenermöglichen im Fehlerfall eine schnelle Fehlerortung. Die letzten 400 Meldungen werden mit Zuordnung zum Betriebsstundenzähler in einem Ringspeicher protokolliert. Im Fehlerfall ist
dadurch eine schnelle Fehlerortung möglich.
Beispielsweise werden folgende Statusmeldungen unterschieden:–

Inbetriebnahme–

Konfiguration–

Prozesswerte–

Diagnose–

AMR-Signal außerhalb des Bereichs–

Grenzwert Wegintegral überschritten–

Untere/Obere Endlage verschoben

1.2.2 Wichtige Betriebsparameter/Statusmeldungen–

Dynamischer Belastungsfaktor überschritten

Für die Beurteilung des aktuellen Zustands des Stellventils undfür die vorausschauende Wartung liefert EXPERTplus dem Anwender eine Übersicht über den Gerätezustand. Durch einenZeitstempel wird die Zuordnung der Meldungen für nachfolgende Betriebsparameter erleichtert:–Regelabweichung–Brownout–

Strom zu gering/zu hoch

–IP Shutdown• Betriebsstundenzähler, Unterscheidung zwischen „Gerät
eingeschaltet seit letzter Initialisierung“, „Gerät in Regelung“ und „Gerät in Regelung seit letzter Initialisierung”–

Grenztemperatur unterschritten/überschritten–Drehwinkelbegrenzung

1.2 Prozessgrößen und Betriebsparameter1.2.1 Aktuelle Prozessgrößen
EXPERTplus stellt die im Stellungsregler gesammelten wichtigsten Prozessgrößen wie Sollwert, Regelgröße, Regelabweichung und Temperatur zur Verfügung und bewertet die Diagnosedaten.

• Anzahl der Nullpunktabgleiche• Anzahl der Initialisierungen• Setzen einer Statusmeldung• Rücknahme einer Statusmeldung• Erfolgreiches Beenden einer Testfunktion

Bild 2: Protokollierung von Ereignissen

T 8389-23

2Funktionen

2.1 Beobachterfunktionen
Das kontinuierliche Aufnehmen der Diagnoserohdaten imStellungsregler gibt Aufschluss über das Stellverhalten desStellventils unter Prozessbedingungen.
Die kontinuierliche Aufnahme der Signale erlaubt eine Auswertung für den aktuellen Messausschnitt und für die gesamte
Lebensdauer des Stellungsreglers.
Mithilfe von Beobachtungsfunktionen können Maßnahmen zur
vorausschauenden Wartung generiert werden. Weiterhin wird
auch ein akuter Handlungsbedarf gemeldet.
2.1.1 Histogramme
Die Datenaufzeichnung erfolgt selbsttätig im Hintergrund unabhängig von der eingestellten Betriebsart. In grafischer Formstehen die Daten über die Lebenszeit oder über einen individuell vorgegebenen Beobachtungszeitraum zur Verfügung.
Ventilstellung
Das Histogramm Ventilstellung ist eine statistische Auswertung
der aufgezeichneten Ventilstellungen. Es zeigt, wo das Ventil
vorwiegend gearbeitet hat und ob sich der Arbeitsbereich
verschiebt.
RegelabweichungDas Histogramm Regelabweichung ist eine statistische Auswertung der aufgezeichneten Regelabweichungen. Es gibt einen Überblick wie häufig und in welcher Höhe eine Regelabweichung am Ventil aufgetreten ist und ob sich ein bestimmter
Trend abzeichnet. Die Regelabweichung ist im Idealfall möglichst klein.

Lastwechsel
Das Histogramm Lastwechsel ist eine statistische Auswertungüber die gefahrenen Zyklen. Es liefert Informationen über die
dynamische Belastung der Packung und eines eventuell vorhandenen Metallbalgs. Ein Zyklus beginnt bei einer Richtungsumkehr des Ventilhubs und endet bei der nächsten Richtungsumkehr des Ventilhubs.
Der Stellungsregler generiert eine entsprechende Meldung,wenn die Auswertung des Histogramms auf eine Überschreitung des dynamischen Belastungsfaktors hinweist.
2.1.2 Endlagenverlauf
Der Stellungsregler erlaubt die Beobachtung der unteren undoberen Endlage mit dem Ziel, Verschleiß oder Verschmutzung
der Garnitur frühzeitig zu erkennen. Bei Erreichen der Endlage wird die Ventilstellung gemessen und bei Änderungen ein
Zeitstempel protokolliert. Dabei wird der erste Messwert alsReferenz verwendet.
Verschiebungen der Endlage werden entsprechend der vorgegebenen Statusklassifikation gemeldet.
2.1.3 Ventilsignatur
Auf der Ventilsignatur basieren alle Diagnosefunktionen, dievom Zuluftdruck abhängen. Sie zeichnet den Zuluftdruck beim
Be- und Entlüften in Abhängigkeit von der Ventilstellung sowie
den ermittelten Federbereichsanfang und das ermittelte Federbereichsende auf.
Kritische Änderungen im Zuluftdruck werden entsprechend
der vorgegebenen Statusklassifikation gemeldet.

Bild 3: Histogramm Ventilstellung

Bild 4: Histogramm Regelabweichung

4T 8389-2

Bild 5: Histogramm Lastwechsel

Bild 6: Unterer Endlagenverlauf

Bild 7: Ventilsignatur

Bild 8: Reibung

T 8389-25

2.2 Testfunktionen
Zum Durchführen der Testfunktionen muss sichergestellt sein,
dass die Anlage und ein laufender Prozess ein Durchfahrendes Arbeitsbereichs zulässt.
Die Testfunktionen liefern einen Überblick über den aktuellen
Stellventilzustand und eventuelle Fehlfunktionen. Sie unterstützen damit die Fehlersuche und die Planung von Wartungsarbeiten.
2.2.1 Sprungantworttest (SRT)
Der Sprungantworttest (SRT) ist besonders für die zustandsorientierte Erkennung von Fehlzuständen pneumatischer Absperrarmaturen geeignet. Mit ihm können die Versagenswahrscheinlichkeit im Notfall gesenkt und erforderliche Wartungsintervalle eventuell verlängert werden. Ein Festsetzen (Festfressen) einer im Normalfall in der Endlage befindlichen Absperrarmatur kann verhindert werden. Am Anfang der Bewegung
aus der Endlage muss das Losbrechmoment überwunden werden. Das Losbrechmoment ist abhängig von der Abdichtung,von Ablagerungen, vom Medium und von der Reibung in derVentilgarnitur. Wird das Losbrechmoment überwunden, kanndavon ausgegangen werden, dass das Ventil auch vollständig
schließt. Die Aufnahme des Testverlaufs ermöglicht zusätzlicheine Bewertung des dynamischen Stellverhaltens. Dazu wird
das Ventil um einen frei definierbaren Stellbereich durchfahren.
Das Testergebnis wird in einem Bericht und Diagramm dargestellt. Der Stellungsregler kann maximal 52 Berichte und 7
Diagramme speichern.
2.2.2 Sprungantworttest (SRT-100 %)Die Aufnahme des Testverlaufs ermöglicht die Bewertung desdynamischen Stellverhaltens. Beim Sprungantworttest (SRT100 %) wird das Ventil – anders als beim Sprungantworttest(SRT) – über den gesamten Stellbereich verfahren.
Das Testergebnis wird in einem Bericht und Diagramm dargestellt. Der Stellungsregler kann maximal 7 Berichte und 7 Diagramme speichern.

3Darstellung und Parametrierung der integrierten Diagnose EXPERTplus

Die von der Diagnosefirmware im Stellungsregler gesammelten Daten, Testergebnisse und Statusmeldungen werden vonden Programmen TROVIS-VIEW oder dem DTM komfortabel
grafisch aufbereitet und angezeigt.
Weiterhin sind die Diagnosedaten mit der DD (Device Description) auch anderen Engineering Tools zugänglich. Die Integration mit eDD (Enhanced Device Description) gestattet
eine grafische Darstellung (z. B. mit Siemens PDM, AMS). Die
Darstellung ist von dem entsprechenden Bedienprogramm abhängig.

6

3.1 Klassifizierung und Kennzeichnung vonStatusmeldungen
Basierend auf der NAMUR-Empfehlung NE 107 werden dievon EXPERTplus generierten Meldungen (Ereignisse) mit einem
Status klassifiziert.
Die Klassifizierung kann benutzerdefiniert zugeordnet werden. Die klassifizierten Statusmeldungen (Ereignisse) werden
zu einem Sammelstatus zusammengefasst.
Sammelstatus
Statusmeldung

TROVIS-VIEW/DTM

Keine Meldung, o. k.

grün

Wartungsbedarf

blau

Außerhalb der Spezifikation

gelb

FunktionskontrolleorangeAusfallrot

Der Sammelstatus wird auf dem Display angezeigt und istüber die Kommunikation auslesbar.

3.2 Diagrammdarstellung in TROVIS-VIEW,
DTM, eDD (z. B. Siemens PDM)
Die gesammelten Rohdaten und Testergebnisse sowie die vom
Stellungsregler gesammelten Größen werden durch die Software mit der Trend-Viewer-Funktionalität in einer entsprechenden Kurve grafisch dargestellt.
Gesammelte Rohdaten und Testergebnisse sind:–– Aktuelle Prozessgrößen–– Endlagenverlauf–– Sprungantwort (SRT)
Die in Kapitel 2.1.1 beschriebenen Histogramme werden in
Form von Balkendiagrammen dargestellt.
Die Darstellung macht Veränderungen im Stell- und Regelverhalten sichtbar und unterstützt vorausschauende Wartungsmaßnahmen.

4BinäreingangÜber den optionalen Binäreingang sind verschiedene Aktionen ausführbar, die auch die Diagnosefunktionen betreffen.
Die ausgeführten Aktionen werden vom Stellungsregler protokolliert.

T 8389-2

Bild 9: Sprungantworttest (SRT)Bild 10: Sprungantworttest(SRT-100 %)T 8389-2

7

u T 6661

Typenblatt Stellungsregler TROVIS 3793

u T 8493

Technische Änderungen vorbehalten.

T 8389-2

2018-05-24 · German/Deutsch

Typenblatt TROVIS-VIEW