Beamex Blog für Kalibrier-Spezialisten

Schleifenkalibrierung vs. Gerätekalibrierung

Geschrieben von Heikki Laurila | 17.08.2026

Für die Kalibrierung von Prozessinstrumenten gibt es mehrere Ansätze. Während die Kalibrierung in der Regel durch eine separate Kalibrierung jedes einzelnen Geräts erfolgt, verwenden viele Betriebe auch eine Schleifenkalibrierung (Loop Calibration), um die gesamte Messschleife von Anfang bis Ende zu überprüfen.

Die Herausforderung besteht darin, dass diese beiden Ansätze unterschiedliche Fragen beantworten. Bei der Schleifenkalibrierung steht der vom Regelsystem verwendete Endmesswert im Mittelpunkt, während die Gerätekalibrierung sich auf die Genauigkeit und Rückführbarkeit einzelner Geräte konzentriert. Die Wahl des falschen Ansatzes für Ihre Bedingungen kann zu unnötiger Arbeit, versteckten Risiken oder Dokumentationslücken führen.

In diesem Blogbeitrag betrachten wir die Schleifenkalibrierung im Vergleich zur Gerätekalibrierung aus praktischer Sicht. Wir erklären, was eine Messschleife in diesem Zusammenhang bedeutet, wo sich die beiden Kalibrieransätze unterscheiden und unter welchen Bedingungen eine teilweise Schleifenkalibrierung die passende Lösung ist. Wir besprechen auch praktische Aspekte wie Filterung, Bildschirmauflösung, Fehlerkompensation, Rückführbarkeit und Konformität.

Das Ziel ist jedoch nicht, einer Methode den Vorzug über die andere zu geben. Stattdessen wollen wir Ihnen dabei helfen, zu verstehen, wann jeder Ansatz sinnvoll ist und wie sie im Rahmen einer klugen Kalibrierstrategie kombiniert werden können.

 

Inhaltsverzeichnis

 

Was verstehen wir in diesem Artikel unter einer „Schleife“?

Der Begriff Schleife (engl. "loop") kann im Bereich Messausrüstung je nach Branche, Rolle und Hintergrund unterschiedliche Bedeutungen haben. Um Verwirrung zu vermeiden, sollten wir zunächst klären, was wir unter einer Schleife verstehen.

Für die Zwecke dieses Artikels bezeichnet das Wort Messschleife eine Reihe von in Serie geschalteten Geräten, die zusammen einen einzigen Messwert produzieren, der vom Regelsystem oder den Bedienern verwendet wird.

Ein typisches Beispiel hierfür ist eine Temperaturmessschleife. Sie kann Folgendes umfassen:

  • einen im Prozess installierten Temperatursensor,
  • einen an den Sensor angeschlossenen Temperaturmessumformer,
  • eine lokale Anzeige,
  • die Verbindungskabel vom Feld zur Steuerung (SPS oder PLS) und
  • den skalierten Wert, der im Kontrollraum oder auf der Bedienoberfläche angezeigt wird.

 

Beispiel einer Messschleife, die am Prozesssensor beginnt und mit den Endwerten endet, die auf dem Kontrollraumdisplay angezeigt werden.

 

Das gleiche Prinzip gilt auch für andere Messgrößen wie Druck, Durchfluss oder Füllstand. Die Schleife beginnt bei dem im Prozess installierten Sensor und endet bei dem Wert, der zur Überwachung und Steuerung, für Alarme oder Berichte verwendet wird.

Mit anderen Worten: Bei der Schleife handelt es sich nicht um ein einzelnes Gerät, sondern um die gesamte Signalkette vom physikalischen Prozess bis hin zum schlussendlich angezeigten oder verwendeten Messwert.

 

Zwei Ansätze zur Kalibrierung einer Messschleife

Für die Kalibrierung einer Messschleife gibt es zwei grundlegend unterschiedliche Ansätze. Beide sind in der Branche weit verbreitet und haben ihre Berechtigung.

Der Unterschied liegt nicht in den Werkzeugen oder Normalen, sondern darin, was Sie entscheiden zu kalibrieren.

Ein Ansatz konzentriert sich auf das vom Steuersystem verwendete endgültige Messergebnis, während der andere sich auf die einzelnen Geräte konzentriert, aus denen die Messschleife besteht.

Kalibrierung der Schleife von Anfang bis Ende

Bei einer Schleifenkalibrierung wird die gesamte Messschleife als eine zusammenhängende Funktionskette kalibriert. Ein genaues Referenzsignal wird auf das erste Element der Schleife angewendet, in der Regel den Sensor- oder Transmittereingang, und der Referenzwert wird dann mit dem endgültigen Wert verglichen, der auf dem Kontrollraumdisplay angezeigt wird.

Wenn der angezeigte Wert innerhalb der zulässigen Toleranz liegt, gilt die Schleife als für den vorgesehenen Zweck kalibriert, ohne dass einzelne Geräte justiert oder von den anderen getrennt werden müssen.

Dieser Ansatz beantwortet eine sehr praktische Frage:
Stellt der von der Steuerung verwendete Messwert den Prozess ausreichend genau dar?

Kalibrierung einzelner Geräte

Bei der herkömmlichen Gerätekalibrierung wird jedes Gerät der Messschleife separat kalibriert.

Dies bedeutet in der Regel die Kalibrierung:

  • des Sensors,
  • des Messumformers,
  • etwaiger lokaler Anzeigen und
  • des Eingangs oder der Skalierung des Steuersystems.

Jede dieser Kalibrierungen wird als individuelle Kalibrieraufgabe durchgeführt, häufig unter Verwendung verschiedener Referenzsignale und Methoden.

Hierdurch wird sichergestellt, dass jedes einzelne Gerät der Schleife innerhalb seiner spezifizierten Genauigkeitsanforderungen kalibriert wird.

Dieser Ansatz beantwortet eine andere Frage: Funktioniert jedes einzelne Gerät innerhalb seiner spezifizierten Genauigkeitsgrenzen?

Gleiche Schleife, anderer Fokus

Beide Ansätze konzentrieren sich auf dieselbe Messschleife bzw. Messkette, aber aus unterschiedlichen Perspektiven.

Die Schleifenkalibrierung konzentriert sich auf die Leistung der Messschleife als Ganzes, während die Gerätekalibrierung sich auf die Leistung jedes einzelnen Bausteins der Messschleife konzentriert.

In der Praxis kombinieren Kalibrierstrategien oft beide Ansätze. Die Schlüsselfrage ist nicht, welche Methode die „richtige“ ist, sondern wann welcher Ansatz Sinn macht.

 

Schleifenkalibrierung in der Praxis

In der Praxis bedeutet Schleifenkalibrierung, dass die Messschleife als eine einzige funktionale Einheit bearbeitet wird und nicht als eine Reihe einzelner Geräte. Im Mittelpunkt steht das Verhalten der Schleife unter realen Betriebsbedingungen, vom Anlegen des Referenzsignals im Feld bis zum Ablesen des daraus resultierenden Wertes aus dem Steuersystem.

Nachdem Sie einmal das Grundprinzip der Schleifenkalibrierung verstanden haben, werden die praktischen Details wichtig. Hierzu gehören die Reaktion der Schleife über einen längeren Zeitraum, die Art und Weise wie die Messwerte abgelesen werden sowie die Koordination der Aktivitäten vor Ort und im Kontrollraum.

Timing, Filterung und Geduld

Bei der Kalibrierung einer Schleife ist es wichtig, die Messwerte nicht zu früh abzulesen.

Viele Messschleifen verfügen über eine Filterung oder Dämpfung, entweder im Transmitter selbst oder im Steuersystem, um zu verhindern, dass das System zu schnell auf Prozessschwankungen reagiert. Dadurch kann es sein, dass der final angezeigte Wert nur langsam auf Änderungen des Eingangssignals reagiert.

Wenn Referenzwerte angewendet und zu schnell abgelesen werden, kann diese Verzögerung leicht wie ein Kalibrierfehler aussehen, obwohl die Schleife selbst korrekt funktioniert.

Wenn z.B. eine Druckmessschleife mit Druck beaufschlagt wird, kann es passieren, dass sich der unmittelbar im Kontrollraum angezeigte Wert aufgrund der Filterung noch nicht stabilisiert hat. Mit anderen Worten: Zu frühes Ablesen kann zu falschen Schlussfolgerungen führen.

Darüber hinaus sind die Anzeigen in Kontrollräumen oft bewusst mit einer begrenzten Anzahl von Dezimalstellen konfiguriert (oder sogar auf ganze Zahlen gerundet), um die Werte für Bediener einfacher les- und verwendbar zu machen. Dies ist zwar völlig angemessen für den normalen Betrieb, kann jedoch die Aussagekraft des angezeigten Werts für Kalibrierzwecke einschränken.

Bei der Schleifenkalibrierung ist es oft notwendig, die Anzahl der angezeigten Dezimalstellen vorübergehend zu erhöhen oder auf eine detailliertere Diagnoseansicht im Steuersystem zurückzugreifen. Ohne ausreichende Auflösung des angezeigten Wertes kann es schwierig oder sogar unmöglich sein, festzustellen, ob die Schleife wirklich innerhalb der geforderten Kalibriertoleranz liegt.

Gleichzeitiges Ablesen von Ein- und Ausgang

Bei der Schleifenkalibrierung liegen Schleifeneingang und Schleifenausgang oft physikalisch weit voneinander entfernt. Das Referenzsignal wird in der Regel im Feld erzeugt, während der Endwert im Kontrollraum abgelesen wird.

Aus diesem Grund wird die Schleifenkalibrierung in der Regel von zwei Personen durchgeführt: eine im Feld, die den Referenzeingang anlegt und abliest, und eine im Kontrollraum, die den angezeigten Wert abliest.

Es ist wichtig, dass diese Messungen gleichzeitig durchgeführt werden. Dies wird besonders kritisch, wenn:

  • das Eingangssignal sich im Laufe der Zeit langsam ändert (z. B. Druckabfall),
  • die Schleife eine Filterung oder Zeitverzögerungen enthält, oder
  • die Prozessbedingungen nicht absolut stabil sind.

Wenn sich der Eingang ändert, während gleichzeitig der Ausgang verzögert ist, kann es schwierig werden, eine stabile Beziehung zwischen den beiden herzustellen, solange die Messwerte nicht ordnungsgemäß synchronisiert sind.

Was passiert, wenn die Schleife ausfällt?

Wenn das Kalibrierergebnis innerhalb der Toleranz liegt, müssen die einzelnen Instrumente der Schleife in der Regel nicht kalibriert werden.

Wenn der Schleifenfehler jedoch die zulässigen Grenzwerte überschreitet, reicht eine Schleifenkalibrierung alleine nicht mehr aus. In diesem Fall besteht der nächste Schritt darin, die einzelnen Instrumente in der Schleife zu kalibrieren, um festzustellen, welche Komponente(n) am meisten zum Fehler beiträgt/beitragen.

Die Schleifenkalibrierung kann daher sowohl als effiziente Kalibriermethode als auch als Ausgangspunkt für eine Fehlersuche betrachtet werden.

 

Eine typische Schleifenkalibrierung, bei der ein Referenzsignal im Feld angelegt und der resultierende Wert im Kontrollraum abgelesen wird.

 

Kalibrierung von Instrumenten in der Praxis

Bei der Gerätekalibrierung wird jedes Instrument in der Messschleife separat mit einem entsprechenden Referenzsignal kalibriert.

Dies bedeutet in der Regel, dass der Sensor, der Messumformer, die lokalen Anzeigen und der Eingang des Steuerungssystems als einzelne Vorgänge und nicht in Form einer End-to-End-Messung. kalibriert werden müssen.

Kalibrierung einzelner Geräte

Bei der Kalibrierung von Messgeräten steht die Leistung jedes einzelnen Geräts im Vordergrund. Das Referenzsignal wird direkt an das zu prüfende Instrument angelegt und der Ausgang mit der Referenz verglichen.

Zum Beispiel:

  • ein Temperatursensor wird mit einem Temperaturblock als Wärmequelle und einem Referenzsensor kalibriert und das Sensorausgangssignal gemessen
  • ein Messumformer wird kalibriert, indem ein Sensorsignal simuliert oder ein bekannter Eingang angelegt und dann das Ausgangssignal gemessen wird (in der Regel mA)
  • eine lokaler Anzeige wird je nach Gerätetyp gegen ein bekanntes Referenzsignal kalibriert
  • ein Eingang des Steuerungssystems wird kalibriert, indem ein genaues elektrisches Signal angelegt und dann überprüft wird, ob der Messwert korrekt ist.

Bei der Gerätekalibrierung wird jedes Instrument anhand seiner eigenen Akzeptanzkriterien und Toleranzen bewertet.

Genauigkeit und Rückführbarkeit

Eine der größten Stärken der Gerätekalibrierung ist, dass sie für jedes einzelne Gerät eine lückenlose Rückführbarkeit gewährleistet. Jedes Gerät kann unabhängig vom Rest der Schleife auf die Einhaltung seiner spezifizierten Genauigkeitsanforderungen überprüft werden.

Dies ist besonders wichtig, wenn:

  • strenge Genauigkeitsanforderungen gelten,
  • die einzelnen Geräte unterschiedliche Kalibrierintervalle haben oder wenn
  • Dokumentation und Rückführbarkeit von entscheidender Bedeutung sind, z. B. in regulierten oder qualitätskritischen Umgebungen.

Praktische Implikationen im Feld

Um Geräte einzeln zu kalibrieren, müssen diese oft aus der Schleife genommen werden. Dies kann im Vergleich zur Schleifenkalibrierung einen höheren Arbeitsaufwand erforderlich machen, insbesondere bei Schleifen mit mehreren Geräten.

Das Trennen und Wiederanschließen von Geräten birgt auch praktische Risiken, wie z. B.:

  • Verdrahtungsfehler,
  • schlechte Verbindungen oder
  • unbeabsichtigte Konfigurationsänderungen.

Andererseits kann die Gerätekalibrierung häufig von einem einzigen Techniker durchgeführt werden und erfordert während des Kalibrierungsprozesses in der Regel auch keinen Zugriff auf das Kontrollraumdisplay.

Wann wird eine Gerätekalibrierung erforderlich

Eine Gerätekalibrierung ist in der Regel erforderlich, wenn:

  • eine Schleifenkalibrierung fehlschlägt und die Fehlerquelle identifiziert werden muss,
  • ein einzelnes Gerät ersetzt oder repariert wurde oder
  • die Messung ist äußerst kritisch ist und jede Komponente ihre eigenen Genauigkeitsanforderungen und Kalibrierintervalle einhalten muss.

In diesen Fällen reicht die Kalibrierung der Schleife allein nicht aus, da diese nichts über die Leistung der einzelnen Geräte aussagt.

Überprüfung einer Schleife nach der Gerätekalibrierung

Es hat sich bewährt, nach dem Kalibrieren und Wiedereinsetzen eines Geräts in die Schleife eine schnelle Schleifenprüfung durchzuführen.

Eine Schleifenprüfung muss keine vollständige Schleifenkalibrierung umfassen. In vielen Fällen reicht es aus, ein bekanntes Eingangssignal an einem Punkt der Schleife anzulegen und zu bestätigen, dass der entsprechende Wert korrekt vom Steuersystem empfangen und angezeigt wird. Dies hilft dabei, zu überprüfen, dass:

  • alles korrekt verkabelt und angeschlossen ist,
  • die Signalpfade intakt sind und
  • die Skalierung und Konfiguration immer noch mit dem vorgesehenen Setup übereinstimmen.

Bei den kritischsten Messungen kann nach der Kalibrierung aller einzelnen Geräte noch eine vollständige Schleifenkalibrierung durchgeführt werden. Dieses Vorgehen bietet die größtmögliche Sicherheit, dass die gesamte Messschleife korrekt funktioniert.

Selbst wenn keine vollständige Schleifenkalibrierung erforderlich ist, hilft die Durchführung mindestens einer einfachen Schleifenprüfung nach der Kalibrierung des Geräts, Installations- oder Anschlussprobleme frühzeitig zu erkennen und sicherzustellen, dass die Schleife wie vorgesehen funktioniert, bevor sie wieder in Betrieb genommen wird.

 

Teilschleifenkalibrierung

Es geht beim Kalibrieren nicht immer um eine Wahl zwischen der Kalibrierung der gesamten Schleife von Ende zu Ende oder der individuellen Kalibrierung jedes einzelnen Geräts. In vielen realen Situationen bietet stattdessen eine Teilschleifenkalibrierung eine praktische und effiziente Alternative.

Bei der Teilschleifenkalibrierung werden mehrere Geräte der Messschleife zusammen kalibriert, aber die Schleife selbst wird nicht durchgehend kalibriert.

Eine Teilschleife kann zum Beispiel umfassen:

  • einem Messumformer und den Eingang der Steuerung,
  • einen Sensor und einen Messumformer ohne den Eingang der Steuerung,
  • einen Messumformer, die Verkabelung und eine lokale Anzeige.

Der genaue Umfang hängt davon ab, welche Teile der Schleife zugänglich sind, welche Teile kritisch sind und was der Zweck der Kalibrierung ist.

Wann ist eine Teilschleifenkalibrierung das Mittel der Wahl?

Eine Teilschleifenkalibrierung wird häufig verwendet, wenn:

  • eine End-to-End-Kalibrierung der gesamten Schleife nicht praktikabel ist,
  • der Zugang zum Prozesssensor eingeschränkt oder schwierig ist,
  • das Kontrollraumdisplay nicht leicht zugänglich ist,
  • es bekannt ist oder vermutet wird, dass nur bestimmte Teile der Schleife zu Fehlern beitragen.

Eine Teilschleifenkalibrierung kann auch eine bewusste Strategie sein, wenn verschiedene Teile der Schleife unterschiedliche Kalibrierintervalle haben.

Vorteile und Grenzen der Teilschleifenkalibrierung

Im Vergleich zur Kalibrierung jedes einzelnen Geräts kann eine Teilschleifenkalibrierung den Aufwand erheblich reduzieren und bietet dennoch mehr Sicherheit.

Da die Schleife jedoch nicht End-to-End getestet wird, stellt eine Teilschleifenkalibrierung keine vollständige Verifizierung des vom Steuersystem verwendeten Endmesswerts dar. Von der Kalibrierung ausgeschlossene Schleifenteile können trotzdem zum Gesamtmessfehler beitragen.

Ein pragmatischer Ansatz

In der Praxis wird die Teilschleifenkalibrierung häufig als Teil einer umfassenderen Kalibrierstrategie eingesetzt, in deren Rahmen sie mit Folgendem kombiniert wird:

  • der regelmäßigen Kalibrierung der gesamten Schleife,
  • der durch Ausfälle oder Austausch ausgelösten Kalibrierung von Geräten und
  • dem risikobasierten Kalibrierplan.

Dieser pragmatische Ansatz ermöglicht es Unternehmen, Genauigkeit, Aufwand und betriebliche Einschränkungen in Einklang zu bringen.

 

Fehlerkompensation und versteckte Risiken

Ein wichtiger aber einfach zu übersehender Aspekt der Schleifenkalibrierung ist die Fehlerkompensation zwischen verschiedenen Geräten im Schleifensystem.

Es ist möglich, dass zwei oder mehr Geräte einer Messschleife Fehler aufweisen, die in entgegengesetzte Richtungen weisen. Diese Fehler können sich teilweise oder sogar vollständig gegenseitig aufheben. Beispielsweise kann ein Sensor einen leicht niedrigen Wert anzeigen, während ein Messumformer oder Steuersystemeingang einen leicht erhöhten Wert anzeigt. Wenn diese Fehler in der Schleife zusammenkommen, kann der angezeigte Endwert klar innerhalb der Toleranz liegen.

Aus Sicht der Schleifenkalibrierung sieht die Schleife genau aus und besteht die Kalibrierung, und aus betrieblicher Sicht ist das vom Steuersystem verwendete Messergebnis akzeptabel. Die Schleifenkalibrierung allein zeigt jedoch nicht, ob einzelne Geräte bereits driften.

Warum Fehlerkompensation ein Risiko darstellt und was das für die Praxis bedeutet

Die Fehlerkompensation wird zum Risiko, sobald sich etwas in der Schleife ändert. Wird ein Gerät ausgetauscht, repariert oder rekalibriert, verschwindet dadurch vielleicht der vorher kompensierende Fehler. Sobald dieser Fall eintritt, wird der verbleibende Fehler in der Schleife sichtbar und die Schleife besteht möglicherweise plötzlich die Kalibrierung nicht mehr oder verhält sich anders als erwartet.

Dies kann eine Überraschung sein, wenn die Schleife in der Vergangenheit die Schleifenkalibrierung ohne Probleme bestanden hat. Fälle wie dieser bedeuten nicht, dass die Schleifenkalibrierung falsch oder nicht sicher ist, sie zeigen aber, dass die Schleifenkalibrierung als das verstanden werden sollte, was sie ist: eine Kalibrierung des finalen Messergebnisses und keine Garantie dafür, dass jedes einzelne Gerät vollkommen genau ist.

Aus diesem Grund reicht eine Schleifenkalibrierung oft für den laufenden Betrieb aus, aber die Kalibrierung des Geräts wird nach Änderungen im Schleifensystem und insbesondere nach dem Austausch eines oder mehrerer Geräte wichtig.

Eine praktische Kalibrierstrategie berücksichtigt dieses Verhalten und ermöglicht es Unternehmen, entsprechend zu planen. Die Schleifenkalibrierung kann zur effizienten Bestätigung der korrekten Schleifenleistung durchgeführt werden, während die Gerätekalibrierung selektiv eingesetzt wird, um die längerfristige Genauigkeit und Änderungen der Schleife zu überwachen.

Das Verständnis der Fehlerkompensation hilft dabei, falsches Vertrauen zu vermeiden und unterstützt eine bessere Entscheidungsfindung hinsichtlich der Frage, wann eine gründlichere Kalibrierarbeiten erforderlich ist.

 

Entscheidung zwischen Schleifenkalibrierung und Gerätekalibrierung

Bei der Wahl zwischen Schleifenkalibrierung und Gerätekalibrierung geht es nicht darum, eine Methode der anderen vorzuziehen. In der Praxis hängt diese Entscheidung vom Zweck der Messung, der geforderten Genauigkeit und den mit falschen Messungen verbundenen Risiken ab.

Die wichtigste Frage lautet nicht, wie kalibriert werden soll, sondern was dabei sichergestellt werden muss.

Rückführbarkeit, Dokumentation und Compliance

Bei kritischen Geräten ist die Kalibrierung häufig nicht nur eine technische Aufgabe, sondern auch eine Dokumentationsanforderung.

In Fällen, in denen ein spezielles Kalibrierzertifikat für die Rückführbarkeit, Audits oder die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften erforderlich ist, ist in der Regel eine Kalibrierung des Messgeräts erforderlich. Eine End-to-End-Kalibrierung der Schleife kann zwar die korrekte Funktion der Schleife bestätigen, liefert in der Regel jedoch keine individuellen Kalibrierprotokolle für jedes einzelne Gerät.

Dies ist insbesondere in regulierten Umgebungen von Bedeutung, in denen aus der Kalibrierdokumentation eindeutig Hervorgehen muss, welches Gerät anhand welcher Referenz kalibriert wurde und welches Ergebnis dabei erzielt wurde.

In solchen Fällen ist eine Kalibrierung des Geräts erforderlich, unabhängig davon, ob eine Schleifenkalibrierung technisch ausreichend wäre oder nicht.

Geforderte Genauigkeit und Toleranz

Je enger die erforderliche Toleranz ist, desto wichtiger wird es, die Leistung einzelner Geräte zu verstehen.

Wenn der zulässige Fehler im Vergleich zur Genauigkeit der Geräte in der Schleife relativ groß ist, reicht oft eine Schleifenkalibrierung aus. Bei engen Toleranzen ist in der Regel eine Kalibrierung des Geräts erforderlich, um kleine Fehler in einzelnen Komponenten zu identifizieren und zu beheben.

Kombination von Schleifenkalibrierung und Gerätekalibrierung

In vielen Betrieben besteht die effektivste Kalibrierstrategie aus einer Kombination von:

  • Schleifenkalibrierung zur effizienten Bestätigung der Schleifenleistung,
  • Gerätekalibrierung für kritische Schleifen oder nach Änderungen und
  • Teilschleifenkalibrierung, wenn vollständige End-to-End-Überprüfung nicht praktikabel ist.

Statt einer festen Regel zu folgen, geht es darum, die richtige Methode zur richtigen Zeit anzuwenden.

 

Vor- und Nachteile der Schleifen- und Gerätekalibrierung

Sowohl die Schleifenkalibrierung als auch die Gerätekalibrierung haben klare Vorteile und Einschränkungen. Wenn Sie diese verstehen, können Sie die für die jeweilige Situation am besten geeignete Methode auswählen.

Schleifenkalibrierung

Vorteile

  • Kalibriert die gesamte Messschleife End-to-End in einem Durchgang
  • Bestätigt die Genauigkeit des vom Steuersystem verwendeten Werts
  • Macht das Trennen einzelner Geräte während der Kalibrierung überflüssig
  • Kann eine effiziente Möglichkeit sein, mehrere ähnliche Schleifen zu kalibrieren

Nachteile

  • Erfordert oft zwei Personen, eine im Feld und eine im Kontrollraum
  • Liefert keine individuellen Kalibrierergebnisse oder Zertifikate für jedes einzelne Gerät
  • Kann aufgrund der Fehlerkompensation einzelne Gerätefehler verschleiern
  • Ist nicht immer praktikabel, wenn der Sensor nicht zugänglich ist oder nicht simuliert werden kann

Gerätekalibrierung

Vorteile

  • Bietet eindeutige Kalibrierergebnisse und Rückführbarkeit für jedes einzelne Gerät
  • Bietet individuelle Kalibrierzertifikate für jedes Gerät
  • Kann oft von einem Techniker alleine durchgeführt werden
  • Erleichtert die Identifizierung und Behebung von Fehlern in bestimmten Geräten
  • Ermöglicht unterschiedliche Kalibrierintervalle für verschiedene Geräte in der Schleife

Nachteile

  • Erfordert mehr Aaufwand, wenn eine Schleife mehrere Geräte umfasst
  • Erfordert oft das Trennen und Wiederanschließen von Geräten, was das Risiko von Verkabelungs- oder Konfigurationsfehlern erhöht
  • Validiert nicht die Leistung der gesamten Schleife

 

Expertenmeinung: Warum die Pharmaindustrie die Schleifenkalibrierung bevorzugt

Wir haben einen Kalibrierexperten aus der Pharmaindustrie um seine Meinung zur Schleifenkalibrierung gebeten.

Josh Jesse, globaler Kalibrierungsexperte bei einem pharmazeutischen CDMO, erklärt:

"In einer risikobasierten validierten GMP-konformen Pharmaumgebung besteht das Ziel darin, nachzuweisen, dass die Systeme im installierten Zustand wie vorgesehen funktionieren. Aus diesem Grund ziehe ich in den meisten Fällen die Schleifenkalibrierung gegenüber einer Gerätekalibrierung vor und empfehle sie auch immer wieder, da sie die EndtoEnd-Leistung des Regelkreises unter realen Betriebsbedingungen bestätigt, statt sich auf die angenommene Korrektheit einzelner Komponenten zu verlassen.

Natürlich kann eine gründlcihe Risikobewertung im Rahmen der Eingangsprüfung der Geräte dabei helfen, die beste Lösung für jede einzelne Kalibrieraufgabe zu finden."

 

Risikobasierter Kalibrieransatz

Nicht alle Komponenten in einer Messschleife sind gleichermaßen anfällig für Drift oder Ausfall . Einige Geräte werden unter raueren Bedingungen eingesetzt oder unterliegen einer höheren Prozessbelastung als andere.

Ein risikobasierter Kalibrieransatz konzentriert die Kalibrieraktivitäten auf die Bereiche, in denen das Risiko am höchsten ist. Anstatt die gesamte Schleife im gleichen Intervall zu kalibrieren, können einzelne Geräte, die mit höherer Wahrscheinlichkeit driften, häufiger kalibriert werden.

Ein Prozesstemperatursensor, der großen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, muss beispielsweise vielleicht häufiger kalibriert werden als der Rest der Schleife, während die Kalibrierung der gesamten Messschleife seltener durchgeführt wird. Dieser Ansatz trägt dazu bei, Kalibrierressourcen effizient zu nutzen und gleichzeitig das Vertrauen in die Gesamtmessung zu wahren.

 

Sicherheitsgerichtete Systeme (Safety Instrumented Systems - SIS) und Schleifenkalibrierung

Ein häufiger Anwendungsbereich, in dem die Schleifenkalibrierung in der Prozessindustrie weit verbreitet ist, sind Sicherheitsgerichtete Systeme (Safety Instrumented Systems - SIS).

Bei SIS-Anwendungen geht es vor allem darum, ob der gesamte Sicherheitskreis durchgehend korrekt funktioniert, nicht nur darum, wie einzelne Geräte alleine funktionieren. Aus diesem Grund werden SIS-Messschleifen häufig getestet und verifiziert, indem vor Ort ein Referenzsignal angelegt und die Reaktion über die gesamte Signalkette hinweg beobachtet wird, einschließlich des Logiksolvers und der abschließenden Anzeige oder Aktion. Dies macht die schleifenbasierte Kalibrierung und Prüfung zu einem natürlichen und praktischen Ansatz für sicherheitskritische Schleifen.

Mit der Schleifenkalibrierung kann überprüft werden, ob sich Signalübertragung, Skalierung, Konfiguration und Systemreaktion unter realen Bedingungen wie vorgesehen verhalten. Sie ersetzt jedoch nicht die Kalibrierung des Geräts selbst. Die einzelnen Sensoren und Messumformer in SIS-Schleifen werden in der Regel immer noch separat kalibriert, um die Genauigkeit, Rückführbarkeit und Konformität auf Dauer zu gewährleisten.

Eine ausführlichere Erörterung von SIS, Nachweisprüfungen und Kalibrierpraktiken speziell für Sicherheitsanwendungen finden Sie in unserem entsprechenden Blog: Sicherheitsgerichtete Systeme (Safety Instrumented Systems - SIS) und die Bedeutung der Kalibrierung verstehen>>

 

Digitale Signale und Schleifenkalibrierung

Moderne Messschleifen nutzen zunehmend digitale Kommunikation und intelligente Messgeräte. Im Vergleich zu herkömmlichen analogen Schleifen erfordern digitale Signale in der Regel weniger Analog-Digital- und Digital-Analog-Umwandlungen in der Signalkette.

Daher können digitale Schleifen weniger Fehlerquellen aufweisen als analoge Schleifen und sie erfordern weniger Elemente, die einer herkömmliche Kalibrierung bedürfen.

Doch auch bei digitalen Systemen gilt weiterhin das Grundprinzip der Kalibrierung. Die Messschleife beginnt immer noch am Sensor im Prozess und endet bei dem von der Steuerung oder dem Bediener verwendeten Wert. Digitale Systeme mögen zwar den Ort, an dem Fehler auftreten, verlagern, sie entbinden jedoch nicht von der Notwendigkeit, bei der Wahl der Kalibrierstrategie das Gesamtbild im Blick zu behalten.

Die Schleifenkalibrierung hat hier immer noch Relevanz, da sie bestätigt, dass das endgültige Messergebnis - einschließlich digitaler Verarbeitung, Skalierung und Konfiguration – korrekt ist. Mit der Gerätekalibrierung stellt man hingegen sicher, dass einzelne Geräte, Sensoren und interne Messfunktionen wie vorgesehen funktionieren.

 

Fazit

Die Schleifenkalibrierung und die Gerätekalibrierung sind keine konkurrierenden Methoden. Sie sind eher sich ergänzende Ansätze, die im Rahmen der Gewährleistung zuverlässiger und genauer Messungen unterschiedlichen Zwecken dienen.

Schleifenkalibrierungen sind eine effiziente Methode, zu bestätigen, dass der vom Steuersystem verwendete Messwert für den vorgesehenen Zweck genau genug ist. Die Gerätekalibrierung bietet Sicherheit, Rückführbarkeit und detaillierte Einblicke in die Leistung einzelner Geräte.

In der Praxis kombinieren die effektivsten Kalibrierstrategien diese beiden Ansätze. Die Schleifenkalibrierung kann zur effizienten Überprüfung der Gesamtleistung der Schleife verwendet werden, während die Gerätekalibrierung zum Einsatz kommt, wenn Genauigkeit, Rückführbarkeit oder Änderungen der Schleife eine tiefergehende Analyse erfordern.

Indem Unternehmen die Stärken und Grenzen jeder Methode verstehen, können sie bessere Kalibrierentscheidungen treffen, unnötigen Aufwand reduzieren und das Vertrauen in ihre Messsysteme aufrechterhalten.

 

Die Perspektive von Beamex: Unterstützung verschiedener Kalibrieransätze

Das Beamex Kalibrier-Ecosystem ist darauf ausgelegt, bei der Kalibrierung einen flexiblen Ansatz zu ermöglichen. Ganz gleich, ob Sie einzelne Geräte, Teilschleifen oder vollständige Messschleifen End-to-End kalibrieren, Beamex-Lösungen helfen Ihnen, genaue Messungen, effiziente Arbeitsprozesse und eine zuverlässige Dokumentation sicherzustellen.

Mit Beamex Kalibriergeräten können Sie im Feld genaue Referenzsignale erzeugen und messen, während die Beamex Kalibriermanagementsoftware Sie beim Planen von Kalibrierarbeiten, der Dokumentation der Ergebnisse und dem Sicherstellen der Rückführbarkeit unterstützt. Zusammen ermöglichen Ihnen Beamex Geräte und Software die Anwendung der Kalibriermethode, die am besten zu jeder Situation passt, ohne Kompromisse bei der Genauigkeit oder Konformität einzugehen.

Die Wahl des richtigen Kalibrieransatzes ist jedoch nicht immer einfach. Faktoren wie die Kritikalität des Prozesses, Genauigkeitsanforderungen, Dokumentationsbedarf und Ressourcenverfügbarkeit spielen alle eine Rolle. Die Experten von Beamex können Sie beim Erarbeiten von Kalibrierstrategien unterstützen, die praktisch, effizient und auf die tatsächlichen betrieblichen Anforderungen abgestimmt sind.

Wir entwickeln unsere Lösungen kontinuierlich in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden weiter und passen sie dabei an Veränderungen in der Technologie, bei Arbeitspraktiken und der Systemkonnektivität an. Auch wenn sich das Kalibrieren weiterentwickelt, ist unser Ziel immer noch dasselbe: die Kalibrierung effizienter zu gestalten und gleichzeitig Genauigkeit, Rückführbarkeit und Vertrauen in die Messergebnisse zu gewährleisten.

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