4-20 mA: Seiglivet strømsløyfe
Borregaard gjorde en grundig vurdering av kommunikasjon med feltinstrumentering da et av anleggene skulle oppgraderes. Resultatet var at eksisterende, digital feltbuss ble faset ut. Og klassikeren 4-20 mA gjorde comeback for å sørge for pålitelig kommunikasjonen i tiårene fremover.
Sarpsborg: Den tradisjonelle strømsløyfen ser ut til å ha flere liv enn (myten om) katten, altså ni liv. Tidlig på 2000-tallet ble den utfordret av både trådbundne og trådløse feltbusser.
Basisfunksjonen i strømsløyfen, med 4-20 mA som representasjon for 0-100 prosent av målt verdi fra instrumentet, har bestått. Samtidig har den blitt videreutviklet med overlagret digital kommunikasjon, HART (Highway Addressable Remote Transducer).
Treg
Mange har klaget på (den digitale) kommunikasjonshastigheten, med rette. Men så spørs det hva som er viktigst da. Og det er selvsagt avhengig av individuelle behov.
Andreas Austad Kjøniksen er teknisk prosjektleder hos Borregaard. Han forteller om bakgrunnen for kommunikasjonsløsningen da de skulle bytte ut 20 år gammel instrumentering på en av anleggets fire dampkjeler. Det aktuelle anlegget er biogjenvinningskjelen ALVA.
- ALVA var på ett vis et pilotanlegg for å vurdere Foundation Fieldbus (FF) tidlig på 2000-tallet. Teknologien har gjort en god jobb. Men aldrende utstyr og noe mangelfullt vedlikehold kan ha ført til feil som noen ganger har slått ut produksjonen, sier han. - Og nedetid er kostbart.
 |
| Trond-E. Pentz Pedersen |
Feilsøking
Ifølge Kjøniksen har anlegget drøyt hundre instrumenter tilkoblet styringssystemet, Honeywell Experion, fordelt på 37 temperaturmålere, 14 mengdemålere, 11 nivåmålinger, 24 trykkmålinger og 20 ventilstillere.
Borregaard la stor vekt på driftserfaringene med digitale feltbusser, både FF og Profibus, og 4-20 mA inn i vurderingen for valg av feltkommunikasjon.
- Feilsøking er stort sett enklere på 4-20 mA. Du kommer ofte langt med et multimeter og sløyfesimulatorer, forteller prosjektlederen. - Det kreves typisk mer kompetanse for å feilsøke på digitale feltbusser.
Omstart?
Personlig stiller han med mest erfaring med Profibus fra andre anlegg utenfor Borregaard, men mener det er likhetstrekk med oppgaver som hovedsakelig gjelder digitale feltbusser.
- Konfigurasjonsfiler kan skape trøbbel om de går ut på dato, kanskje trengs en omstart av kontrolleren? Og ved installasjon kan det være dårlig plass for terminering av kabler. Det kan være litt kilent og vanskeliggjøre feilsøking. Samtidig kan man også gjøre feil med tvinnet parkabel for 4-20 mA.
Lagerhold
Temaer som vakttjeneste og lagerføring av kritisk utstyr (les instrumentering i denne sammenheng) ble også lagt inn i regnestykket for å videreføre FF eller gjeninnføre 4-20 mA.
- Borregaard bioraffineri i Sarpsborg består av 20 anlegg på et område på rundt tre ganger én kilometer. Det er delt i fire ansvarsområder, men med felles vaktordning som skal håndtere alle kommunikasjonsteknologier, forteller Kjøniksen. – Dessuten lagerfører vi alt kritisk utstyr, som betyr både plassbehov og pengebinding. Det kan være vanskelig å rettferdiggjøre dobbelt lagerhold, med både feltbuss og 4-20 mA.
Retur
Siste del av vurderingen gikk på funksjonalitet og kompabilitet.
- Hva skulle være riktig teknologi for oss? Trenger vi alle parametere som feltbuss kan tilby? HART er treg, men vi bruker den ikke til regulering, sier han. - Og hva med eksisterende utstyr og infrastruktur på hele fabrikkområdet? Vårt felles driftssenter etablert i 2010 har bidratt til standardisering og strømlinjeforming av 4-20 mA og HART.
Vi avslørte Borregaards valg av retur til 4-20 mA allerede i ingressen.
- Instrumenteringen ble byttet ut under planlagte vedlikeholdsstopper fra 2023 til høsten 2024. Hittil har vi ikke hatt noen produksjonsstopp på grunn av instrumenteringen eller kommunikasjonen med den, sier prosjektleder Andreas Austad Kjøniksen hos Borregaard.
Ethernet?
Betyr så Borregaards nysatsing på 4-20 mA en skyfri reise for teknologien framover? Neppe. For det første har andre teknologier et godt fotfeste og vil leve side om side med strømsløyfen. Vi kan forvente videreutvikling av alle teknologier og at nykommere prøver seg. I disse dager er Ethernet APL (Advanced Physical Layer) en het kandidat. I en tidligere utgave av AMNYTT kan du lese om hva Equinor tenker om 4-20 mA og Ethernet APL.
Hva mener KI?
Andreas Austad Kjøniksen, teknisk prosjektleder hos Borregaard, lot ChatGPT gjøre en sammenligning av kostnader for 4-20 mA vs Foundation Fieldbus. Han forteller at han kan ha ledet språkmodellen inn på en sti som var litt «pro-4-20 mA» og at resultatene bør tas med en liten klype salt.
| Kostnadstype | 4–20 mA (med HART) | Foundation Fieldbus (FF) |
| Feltinstrumenter | Rimeligere og standard | Dyrere, FF-spesifikke enheter |
| I/O-moduler | Én kanal per signal | Delt digital I/O – færre moduler |
| Kabler og kabling | Én kabel per signal (flere kabler totalt) | Én delt kabel for flere enheter |
| Strømforsyning | Standard 24V | Spesialisert FF-busstrømforsyning |
| Terminering og bokser | Enkel terminering | Krever terminatorer og eventuelt «junction boxes» |
| Installasjonstid | Kort og enkel | Lenger – krever planlegging og segmentdesign |
| Konfigurasjon | Enkelt og kjent | Mer avansert – krever spesialverktøy og erfaring |
| Feilsøking | Multimeter og HART-håndterminal | Digitale verktøy og FF-kompetanse |
| Opplæringsbehov | Lavt – kjent teknologi | Høyt – krever opplæring på FF-konsepter og verktøy |
| Endringer/utvidelser | Krever ny kabel og I/O | Flere enheter kan legges til på samme segment |
| Vedlikeholdskostnad | Lav – enkelt å håndtere | Lavere over tid pga. avansert diagnostikk |
| Startkostnad | Lav | Høy (utstyr, ingeniørtid, opplæring) |
| Langsiktig kostnad (TCO) | Høyere – mer kabling og vedlikehold | Potensielt lavere i store og nye installasjoner |
Kilde: Borregaard/ChatGPT
Oppgraderer for utslippskutt
Råvarene hos Borregaard er biobasert materiale, tømmer på godt norsk. Hele 94 prosent av stokken benyttes til produksjon av produkter som kan erstatte oljebaserte alternativer. Treforedling er kraftkrevende. Det trengs blant annet store mengde damp for koking av materialet. Biokjelen ALVA hadde inntil få år tilbake fossilbasert støttefyring. Nå er den oppgradert, blant annet med ny instrumentering (se hovedartikkel), for å kutte utslipp av klimagasser.
Tiltaket er en del av Borregaards planer for å nå sine hårete mål for klimautslipp, med 42 prosent kutt innen 2030 og netto null i 2050.
Borregaard
- Har et av verdens mest avanserte og bærekraftige bioraffinerier
- Produserer avanserte og miljøvennlige biokjemikalier
- De kan erstatte oljebaserte produkter med naturlige, fornybare råmaterialer ved å utnytte de ulike bestanddelene i tømmer
- Lager biopolymerer som spesialcellulose, biovanillin, cellulosefibriller og bioetanol
- Produktene benyttes innen blant annet landbruk, fiskeri, byggeindustri, farmasi, kosmetikk, næringsmidler, batterier og biodrivstoff
- Har 1100 ansatte i fabrikker og salgskontorer i 13 land i Europa, Asia og Amerika
- Største produksjonsanlegg ligger i Sarpsborg og dekker et område på 3 x 1 km
Elektromagnetiske mengdemålere
Helt magnetisk tiltrekningskraft
Tredje del av AMNYTTs Flowskole setter søkelyset på elektromagnetiske mengdemålere.
Den populære og fleksible volumselgeren løser de fleste måletekniske oppgaver i væsker med en viss ledningsevne. Men, i likhet med andre måleprinsipper, er et par forutsetninger nødvendig for å levere gode målinger.
Med enklere integrasjon som ledestjerne
Topplederen for Factory Automation hos Pepperl+Fuchs forteller i eksklusivt videointervju med AMNYTT om viktigheten av enkel integrasjon av automatiseringsutstyr, om markedstrender og datasikkerhet.
AMNYTT nr. 2 – 2026 er ute nå
Hvordan skaper norsk industri global konkurransekraft gjennom automatisering? I denne utgaven møter du blant annet Vistin Pharma, som produserer for et verdensmarked med høy effektivitet og avansert teknologi. Vi ser også på hvordan damp kan redde jord fra deponi, hva som skal til for å gjøre industridata til «digitalt gull», og om Europa kan utvikle kunstig intelligens vi faktisk forstår.
Kunstig intelligens gir bedre prosjektering av bygg og anlegg
Bygg blir mer komplekse, det gir flere utfordringer i byggeprosessen. Nå kan byggherrer og entreprenører ta kunstig intelligens (KI) direkte inn i prosjekteringsprosessen.
for optimalisere prosjektering og. Consiglis prosjekteringsverktøy kartlegger risiko i anbudsdokumenter og FDV-dokumentasjon, holder oversikt over kravspesifikasjon og koordinerer tekniske fag som involveres i byggeprosjektet.
– KI gjør at prosjekteringen blir bedre og mer effektiv, noe som gir en bedre byggeprosess. Da blir også byggene bedre, sier Kristin Svånå Piene i Consigli.
