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Funktionalitäts- und Zuverlässigkeitsoptimierungen am Hydrodynamischen Prüffeld

22.07.2009

Die gesamte IT-Hard- und -Software des Hydrodynamischen Prüffeldes wurde nach mehr als zehnjähriger Betriebslaufzeit durch aktuelle, dem neuesten Stand der Technik entsprechende Computerhardware sowie entsprechende System- und Anwendersoftware ersetzt, wodurch Zuverlässigkeit, Funktionalität und Bedienbarkeit der Anlage wesentlich verbessert werden konnten.

Das Hydrodynamische Prüffeld (HDP) ist das nationale Normal für die Mengen- und Durchflussmessung von Flüssigkeiten und ist in der Lage, die entsprechenden Einheiten (Masse und Volumen strömend sowie Massen- und Volumendurchfluss) in einem Durchflussbereich von 300 L/h bis 2100 m³/h mit einer erweiterten Messunsicherheit von 0,02% zu realisieren. Durch internationale Vergleiche, insbesondere auch einen BIPM-Schlüsselvergleich, konnte diese Spitzenstellung des HDP im internationalen Maßstab eindeutig nachgewiesen werden. Anlagenstruktur und funktioneller Umfang dieser Messeinrichtung erschließen sich anhand des vereinfachten Rohrleitungs- und Instrumentierungsschemas (RI-Schema) in Bild 1.

RI-Schema des Hydrodynamischen Prüffeldes

Bild 1: RI-Schema des Hydrodynamischen Prüffeldes

Die Komplexität des Gesamtsystems mit seinen zwei Messstrecken und den alternativ anwählbaren Wägesystemen (300 kg, 3 t und 30 t) resultiert aus den ca. 500 Datenpunkten, d.h. Daten, die von Sensoren und Stelleinrichtungen erfasst werden bzw. als berechnete Werte von zusammengesetzten Messgrößen im System vorliegen. Die Werte aller dieser Datenpunkte werden im 2-Sekunden-Takt in einer Echtzeit-Datenbank abgespeichert. Zusätzlich zu diesen messtechnischen Funktionen werden von dem im HDP eingesetzten Rechnersystem auch die erforderlichen Echtzeit-Steuerungs- und Regelungsfunktionen ausgeführt.

Zur Bewältigung dieser unterschiedlichen Aufgaben sind dedizierte Rechnerkomponenten im Einsatz. Die Übersicht über die prinzipielle Aufgabenzuordnung der o.g. Funktionen zu den unterschiedlichen Rechnern und deren strukturelle Verknüpfung sind im Bild 2 dargestellt. Durch Aktualisierung dieser Systemkomponenten im Rahmen des Großgeräte-Vorhabens konnte eine signifikante Verbesserung sowohl der Funktionalität als auch der Zuverlässigkeit der Anlage erreicht werden. Dies resultiert zum einem aus der höheren Verarbeitungsgeschwindigkeit der neuen Rechnerkomponenten und zum anderen und aus den hier generell zum Einsatz kommenden redundant ausgeführten Speichermedien in jeder einzelnen Rechnerkomponente.

IT-Struktur des Hydrodynamischen Prüffeldes

Bild 2: IT-Struktur des Hydrodynamischen Prüffeldes

Insbesondere die höhere Zuverlässigkeit der dezentralisierten Datensicherung vermeidet die organisatorischen und gerätetechnischen Mehraufwendungen einer zentralisierten Backup-Datenhaltung im PTB-Rechenzentrum.

Die mit der Erneuerung einhergehende Aktualisierung der System- und Anwendersoftware brachte weitere wesentliche Verbesserungen des Gesamtsystems beispielsweise auch in der Ergonomie der Bedienung der Anlage. Neben den üblichen Visualisierungsfunktionen zur Anlagenbedienung und Überwachung stehen in der neueren Anwendersoftware eine Vielzahl von Funktionen zur Verfügung, die den universellen Zugriff auf historische Versuchs- und Messdaten ermöglichen und damit eine verbesserte Datenauswertung garantieren (siehe Bild 3). Von besonderem Nutzen ist diese Funktionalität, um auf der Grundlage aller in der Echtzeit-Datenbank gespeicherten historischen Anlagenmessdaten Ursachen bei eventuellen Fehlfunktionen der Anlage bzw. beim Ausfall von Sensoren zu ermitteln.

Darstellung und Auswertung dynamischer Prozessdaten

Bild 3: Darstellung und Auswertung dynamischer Prozessdaten

Ansprechpartner:

Rainer Engel, FB 1.5, AG 1.52, E-Mail: rainer.engel@ptb.de