Vier Generationen von Durchflusscomputern – revolutionäre Technikverbesserungen und die Messungslösungen von morgen 

Data Respons Solutions und Data Respons R&D Services arbeiten seit 26 Jahren eng mit TechnipFMC Measurement Solutions zusammen, mit denen wir drei Generationen von Durchflussrechnern entwickelt haben (und derzeit an der vierten arbeiten). Wir haben beigetragen mit Software-, Hardware- und FPGA-Spezialisten. 

TechnipFMC Measurement Solutions ist ein Systemlieferant, der Messsysteme für die Öl- und Gasindustrie liefert. In den 80er Jahren begann eine neue Ära für sie, als das Unternehmen seinen ersten Durchflusscomputer entwickelte – einen Computer, der mit Hilfe von Fiskalmessung misst, wie viel Öl und Gas verteilt wird. 

Die fiskalische Messung wird in Verbindung mit dem Kauf, dem Verkauf und der Berechnung von Steuern und Gebühren verwendet. Sie misst mit großer Präzision und kontrolliert und korrigiert unter anderem Druck, Temperatur und Dichte. Fiskalische Messungen müssen rückverfolgbar sein und es muss nachgewiesen werden können, dass die durchgeführten Messungen korrekt sind. Die Anforderungen sind hoch, für Gas beträgt die Berechnung 0,02 % und für Öl 0,05 %. 

Generation 1: 1985 – 1994 

Der erste Durchflussrechner wurde Mitte der 80er Jahre entwickelt. TechnipFMC (damals Kongsberg Offshore) gehörte zu Siemens, und natürlich kamen die Technologie und die Komponenten auch daher. 

Generation 1 war ein großes 19-Zoll Rack – Regal auf Basis der Siemens Simatic, bestehend aus verschiedenen Karten. Es wurden verfügbare Technologie und Standardprodukte von der Stange verwendet. Außerdem wurde die Relé-Technologie verwendet, und der Computer bestand aus großen Brettern mit Drucktasten und einem physikalischen Zähler. Zur Steuerung der Ventile wurde eine SPS verwendet und zur Programmierung ein Step5-Code. 

Generation 2: 1994 – 2003

Mitte der 90er brauchte der Durchflussrechner eine technische Aufrüstung, da viele Teile überholt waren. Wir wurden wegen unserer großen Kompetenz im Umgang mit Kunden verpflichtet, welchen sie selbst nicht hatten.  

 Die technische Verbesserung von Generation 1 zu Generation 2 war gigantisch. Die ganze Software wurde umgeschrieben und neu designed in C und C ++. Die Kommunikation wurde von zwei seriellen Kommunikationsverbindungen auf eine Ethernet-Verbindung umgestellt. In jener Zeit wurde es als bahnbrechend angesehen das Ethernet in so einer Weise zu (?) verändern. (?) Der Durchflusscomputer wurde von Siemens an Motorola und O29 übergeben. Die Größe der Rack Regale wurde um die Hälfte reduziert und bis zu sechs CPUs passten jetzt in eines. Außerdem war Platz für nicht gebrauchte Stromquellen für beide CPUs und Feldinstrumente. 

 Im Laufe unserer beruflichen Tätigkeit haben wir viele F&E-Projekte für Kunden durchgeführt, bei denen wir SPS durch kundenspezifische Lösungen ersetzt haben. In den 90er Jahren waren SPS-Komponenten teuer, so dass es bei einem bestimmten Produktumfang rentabler war, eine separate CPU auf einer Grafikkarte zu entwickeln. 

 1999 wurde die 2. Generation mit einem Übergangsmodul ausgestattet – eine Zugabe, die ein normales Interface auf dem Rücken der Karte brachte. Diese angepasste Karte war die erste, die wir je für einen Kunden entwickelten. Alle Bestandteile wurden auf eine einzige Karte zusammengezogen, welche serielle Kommunikation mit Instrumenten und die Twisted-Pair-Kommunikation begann, wodurch die große Anzahl loser Komponenten im Schaltschrank reduziert wurde.  

 Generation 3: 2003 – 2017

Fast 10 Jahre später war es an der Zeit für eine neue fortschrittliche Verbesserung am Durchflusscomputer und wir wurden erneut unter Vertrag genommen. Dieses Mal brauchte er wieder eine Neugestaltung, denn die Motorola Karten waren teuer und einig der Module waren langsam veraltet. Das Übergangsmodul und die Motorola Teile waren aneinander befestigt aber der Kunde wollte die Möglichkeit, die CPU-Module zu ändern. Wir benutzten ein PC104 CPU Modul und entwickelten den Rest. So bekam der Kunde mehr Kontrolle über die Bestandteile dieser Karte und wir hatten auf einmal die Möglichkeit, uns zu melden, wenn die nächste Verbesserung bevorstand oder es Zeit für neue Teile wurde. Das Betriebssystem wurde von OS9 zu Windows CE geändert. 

Die größte Veränderung kam im Jahr 2006, als sowohl das Betriebssystem als auch die GPU geändert wurden. Bereits 6 Jahre später wurde das GPU schon wieder gewechselt. Ein und dasselbe Design so lange zu behalten war revolutionär und bewies, dass es die beste technische Wahl war, die man zu der Zeit treffen konnte, was das System für über 15 Jahre am Leben behielt.    

Generation 4: 2017 – now

Seit 2017 hat das System zwar einige Anpassungen bekommen und wurde weiterentwickelt, aber es ist so wie es ist seit 1994 dasselbe. Wir arbeiten momentan an der 4. Generation des Durchflussrechners Gerade ersetzten wir Windows CE mit Linux und entwickeln ein Touch Display. Es wird eine physisch kleinere Karte haben, die dennoch dieselbe Leistung erbringt, um weiterhin effizient allein arbeiten zu können, sodass man keine neuen Rack Regale oder Schränke kaufen muss.

Unserer Empfehlung folgend, wird die Generation 4 auf einer System-on-Chip (SoC)-Lösung basieren. Bei der CPU handelt es sich um ein FPGA mit zwei ARM-Hardcore-Kernen. 

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