Ranger Pro: 16 Messwerte, ISA100 und WirelessHART

Der Ranger Pro von Bently Nevada ist ein batteriebetriebener drahtloser Schwingungssensor, der pro Sensor 16 Messwerte liefert: Schwingungsgeschwindigkeit auf drei Achsen, Beschleunigung auf drei Achsen, PeakDemod auf der Z-Achse, Temperatur und Batteriestand, gezählt über Gesamtwerte sowie Wellenform- und Spektraldaten. Er arbeitet wahlweise mit ISA100.11a oder WirelessHART, verschlüsselt Pakete mit 128-Bit-AES, ist nach IP67 geschützt und für -40 °C bis +85 °C ausgelegt. Das Datenblatt nennt 150 m vom Sensor zum Access Point und 100 m von Sensor zu Sensor, jeweils bei Sichtverbindung. Die wechselbare D-Zelle aus Lithium-Thionylchlorid ist mit bis zu fünf Jahren angegeben, doch Temperatur und Datenintervall entscheiden, ob dieses Ziel erreicht wird.

Von der TenBN-Redaktion · Aktualisiert am 2. November 2026 · Lesedauer etwa 15 Minuten

Kurzantwort

Der Ranger Pro ist das richtige Werkzeug, wenn eine Maschine Wälzlager besitzt, in einem explosionsgefährdeten oder schwer zugänglichen Bereich steht und keinen kabelgebundenen Überwachungskanal rechtfertigt. Er ist kein Maschinenschutzsystem: Es gibt keine Abschaltausgänge, keine Rolle nach API 670 und keinen Keyphasor-Eingang. Er ist ein Zustandsüberwachungssensor, der aus einer monatlichen Messroute eine kontinuierliche Trendkurve macht, mit genügend Spektraldaten, um einen Lagerschaden zu diagnostizieren und nicht nur einen Anstieg der Schwingung festzustellen.

Drei Details der prominenten Spezifikation verdienen vor der Standardisierung einen zweiten Blick. Die 16 Messwerte sind 16 Datenprodukte aus neun Kanälen, keine 16 unabhängigen Messstellen. Die Beschleunigungsgrenze von 10 kHz gilt nur für die Z-Achse; X und Y enden bei 4 kHz. Und 100 m ist die Routing-Distanz zwischen Sensoren, nicht die Entfernung zum Gateway, die bei Sichtverbindung 150 m beträgt. Diese Unterschiede verändern Montage, Netzwerkauslegung und die Auswahl der Assets, die drahtlos überwacht werden.

Technische Daten im Überblick

Die 16 Messwerte im Detail

Die Produktseite von Bently Nevada selbst erklärt, dass Gesamtwerte sowie Wellenform- und Spektraldaten von allen drei Achsen in Geschwindigkeit und Beschleunigung erfasst werden, dazu Peak-Demodulation auf der Z-Achse sowie Temperatur und Batteriestand, und dass dies „16 Messwerten pro Sensor entspricht“. Das Datenblatt listet neun Kanäle. Der Unterschied ist keine Marketing-Arithmetik: Jede Achse liefert einen Gesamtwert und ein Spektral- oder Wellenformprodukt, während PeakDemod, Temperatur und Batteriestatus eigene Ausgaben sind.

Die praktische Konsequenz ist einfach. Ein dreiachsiger Ranger Pro deckt ein Lagergehäuse ab, nicht drei separate Maschinen. Der Montageort entscheidet weiterhin, was die Daten diagnostizieren können: Ein Sensor auf einer flexiblen Schutzhaube oder einem dünnen Ventilatorblech meldet die Resonanz der Haube, egal wie viele Kanäle er überträgt. Die Zahl 16 beschreibt den Datenreichtum pro Messstelle, nicht die Abdeckung pro Sensor.

Frequenzabdeckung: Wo sich die Achsen unterscheiden

Die Geschwindigkeit ist auf allen drei Achsen gleich, von 5 bis 2000 Hz. Die Beschleunigung ist es nicht. Die Z-Achse erreicht 10 kHz, X und Y enden bei 4 kHz. Diese Asymmetrie ist die häufigste Fehlerquelle beim Vergleich eines Ranger Pro mit einem kabelgebundenen Beschleunigungsaufnehmer, und sie sollte die Ausrichtung des Sensors bestimmen.

Bei einem horizontalen Motor wandert die höchste Energie von Lager oder Zahneingriff meist über den radialen Pfad, den die Z-Achse sieht, wenn der Sensor senkrecht auf dem Gehäuse sitzt. Wird der Sensor seitlich montiert, sodass Z horizontal zeigt, wird die 10-kHz-Fähigkeit für die horizontale Richtung verbraucht, und die vertikale Richtung ist auf 4 kHz begrenzt. Für das Getriebe eines Kühlturms gilt dieselbe Logik: Z gehört auf den kürzesten und steifsten Weg zu dem Lager, das die größten Sorgen bereitet.

Geschwindigkeit von 5 bis 2000 Hz ist das Band, das ISO 20816-3 für die Bewertung von Industriemaschinen über 15 kW verwendet. Wenn das Ziel ein Trend ist, der mit Abnahmekriterien oder einer Messroute verglichen werden kann, ist der Geschwindigkeitsgesamtwert die Größe der Wahl. Wenn das Ziel die frühzeitige Erkennung von Lagerschäden ist, liefern Beschleunigung und PeakDemod das Signal, und die Z-Achsen-Grenze wird zur Randbedingung der Auslegung. Bei einer kabelgebundenen Maschine kommt das äquivalente Geschwindigkeitssignal von einem 330500 Velomitor; wenn drahtlose und kabelgebundene Trends dieselben Einheiten verwenden, gelingt der Übergang zwischen den Stufen leichter.

PeakDemod: die Z-Achsen-Messung, die ihren Platz verdient

PeakDemod ist eine demodulierte Beschleunigungsmessung: Der hochfrequente Träger, den ein Wälzlagerschaden erzeugt, wird extrahiert, und seine Wiederholrate erscheint im Spektrum. Beim Ranger Pro steht sie nur auf der Z-Achse zur Verfügung, mit einer Fmax von 200 bis 5000 Hz und einem Demodulationsband ab 500, 1000, 2000 oder 5000 Hz.

Genau dieser eine Kanal unterscheidet einen drahtlosen Sensor häufig von einem Schwingungsschalter. Ein Schalter meldet, dass der Gesamtwert einen Grenzwert überschritten hat. Ein über Monate trendgeführter PeakDemod zeigt, ob sich der Lagerzustand verschlechtert, während die Gesamtgeschwindigkeit noch im Abnahmebereich liegt. Für Maschinen mit niedriger und mittlerer Kritikalität ist das der Unterschied zwischen einem geplanten Lagerwechsel und der Reaktion auf einen festgefressenen Ventilator.

Die Beschränkung auf Z ist ein Auslegungskompromiss und kein Versehen. Eine Demodulation auf drei Achsen würde Verarbeitung, Funknutzlast und Batterieverbrauch erhöhen. Wenn dreiachsige Demodulation zwingend ist, führt der kabelgebundene Weg über einen 330400-Beschleunigungsaufnehmer in einen Monitor mit Demodulation oder über einen 3500/42M-Kanal. Unterhalb dieser Schwelle ist eine gut ausgerichtete Z-Achse ein vernünftiger Kompromiss.

ISA100.11a gegen WirelessHART: derselbe Sensor, unterschiedliche Anlage

Der Ranger Pro wird in beiden Protokollfamilien verkauft. Die Messhardware ist identisch; Bestellnummer, Gateway-Ökosystem und Integrationspfad ändern sich. Die Entscheidung sollte aus der vorhandenen Funkinfrastruktur und dem Leitsystem der Anlage abgeleitet werden, nicht aus dem Sensor-Datenblatt.

Daraus folgen zwei Konsequenzen. Erstens gibt es die einachsige Option nur in der ISA100-Familie: Wenn eine Messstelle zur Kostenersparnis eine einzelne Achse braucht, ist die Protokollentscheidung bereits gefallen. Zweitens ist die Gateway-Kapazität nicht gleich: Ein Bently 70M320 unterstützt 50 Sensoren, ein Emerson 1410S bis zu 200. Dieser Unterschied zählt, wenn ein Pilot von zehn Sensoren auf eine ganze Anlageneinheit wächst.

Beide Familien verwenden 128-Bit-AES-verschlüsselte Pakete auf der Link-Ebene. Das schützt die Funkschnittstelle; es ersetzt weder Netzsegmentierung noch Gateway-Härtung oder einen Patch-Prozess. Behandeln Sie das Funknetz als Industriecontrollnetz mit eigener Sicherheitsrichtlinie und nicht als Erweiterung des Büro-WLANs.

Gateways, Repeater und die Grenze von drei Hops

Ranger-Pro-Geräte leiten Daten über andere Geräte weiter. Das Datenblatt begrenzt das Netzwerk auf drei Hops vom Sensor zum Gateway, wodurch die physische Anordnung zur Designaufgabe erster Ordnung wird. Ein Sensor am Ende einer langen Förderergalerie kann in Funkreichweite des Gateways liegen und trotzdem die Hop-Grenze verfehlen, wenn jeder Pfad vier andere Geräte kreuzt.

Die Daten verlassen das System auf zwei Wegen. Gesamtwerte stehen über Modbus am Geräte-Gateway bereit, genug für einen DCS-Trend oder ein Historian-Tag; auf der kabelgebundenen Seite entspricht dem das 3500/92-Kommunikationsgateway. Wellenformen und Spektren benötigen das Generic Client Interface für ISA100-Geräte oder HART-IP für WirelessHART-Geräte und landen in System 1 ab Version 20.2. Für jeden mit System 1 verwendeten Sensor ist eine System-1-Gerätelizenz für Ranger Pro (3071/13) erforderlich. Planen Sie Lizenzierung und Gateway-Firmware, bevor der erste Sensor eingeschaltet wird, denn beides sind Beschaffungspositionen mit Lieferzeit.

Was 100 m und 150 m in einer realen Anlage bedeuten

Das Datenblatt nennt zwei Entfernungen: 150 m vom Sensor zum Access Point und 100 m von Sensor zu Sensor, jeweils bei Sichtverbindung. Die kürzere Zahl ist das Routing-Budget. Sobald Sensoren Daten über andere weiterleiten, muss jede Verbindung innerhalb von 100 m schließen, und der Pfad darf drei Hops nicht überschreiten.

Sichtverbindung ist in einer Anlage eine strengere Bedingung, als es klingt. Eine stahlverkleidete Wand, ein dichtes Rohrbrückenfeld, ein großer Motor oder ein gefüllter Silo absorbieren oder reflektieren 2,45-GHz-Energie. Dasselbe gilt für einen Sensor, der flach auf einer heißen Oberfläche montiert ist und dessen Antenne in die falsche Richtung zeigt. Das Datenblatt merkt an, dass die tatsächliche Reichweite von Hindernissen, dem Gateway-Antennentyp und der Sensorausrichtung abhängt. Ein Begehungstermin mit einem temporären Gateway ist billiger, als das Problem nach der Inbetriebnahme zu entdecken.

Der zweite Punkt ist die Koexistenz. Das 2,45-GHz-Band wird mit WLAN, Schnurlostelefonen und anderen Funksystemen geteilt. Eine Anlage mit starker WLAN-Abdeckung im selben Bereich ist nicht automatisch ein guter ISA100-Standort; die beiden Netze können sich stören, obwohl beide frequenznah zu IEEE 802.15.4 liegen. Nehmen Sie eine Spektrumprüfung in die Standortbegehung auf und halten Sie das Funk-Gateway vom Büronetzsegment fern.

Die Batterielebensdauer ist eine Konfigurationsentscheidung

Die Schlagzeile lautet bis zu fünf Jahre. Der reale Wert hängt davon ab, wie oft der Sensor Gesamtwerte meldet, wie oft er Spektren oder Wellenformen erfasst, wie viele Hops er für andere Sensoren weiterleitet und wie warm er läuft. Die Intervalle für Gesamtwerte reichen von 10 Minuten bis 6 Stunden; Wellenform- und Spektralintervalle von 6 Stunden bis 28 Tagen. Ein Sensor, der alle 10 Minuten Gesamtwerte und täglich Spektren sendet, erreicht keine fünf Jahre.

Die Temperatur ist die härtere Randbedingung. Der Sensor ist für +85 °C Betrieb ausgelegt, doch die zugelassenen Batterien werden darunter abgewertet: Die Tadiran TLH-5930 ist auf 80 °C Umgebung begrenzt, während TL-5930, SL-2780 und Xeno XL-205F auf 70 °C begrenzt sind. Der Temperaturmessbereich reicht bis 120 °C, was für Trends nützlich ist, aber nichts an der Batterie-Obergrenze ändert.

Nutzen Sie die erweiterten Modi, um das Budget zu schonen. „Data on demand“ erlaubt es dem Analysten, einen Messwert anzufordern, statt auf das nächste Intervall zu warten. „Data on vibration acquisition“ startet die Erfassung nur bei laufender Maschine, mit einem Schwellenwert zwischen 0 und 0,1 in/s RMS und Erkennung über die XYZ-Vektorsumme oder die Z-Achse. „Data on severity“ ergänzt grüne, gelbe und rote Zustände bei benutzerdefinierten Werten zwischen 0,05 und 2,5 in/s RMS sowie einen separaten Temperaturbereich von 0 bis 125 °C. Diese Modi verringern die Zahl der Übertragungen bei intermittierend laufenden Maschinen, also dort, wo drahtlose Batterien üblicherweise früh sterben.

Die Batterie ist eine wechselbare D-Zelle 3,6 V Lithium-Thionylchlorid mit Standard-Knopfabschluss. Zugelassen sind die vier oben genannten Modelle; der Einsatz einer nicht zugelassenen Zelle macht die Zulassung für den explosionsgefährdeten Bereich ungültig. Der Sensor kann mit mitgelieferter, aber nicht installierter Batterie bestellt werden; das Installationskit (130M5452) enthält das Batteriewerkzeug, O-Ringe und Schlüssel. Der Wechsel ist eine Feldaufgabe und keine Rücksendung ins Werk, was gegenüber vollständig versiegelten Funksensoren ein praktischer Vorteil ist.

Die Umgebungshülle: IP67, Zone 0 und -40 bis +85 °C

Der Ranger Pro besitzt globale Zulassungen für explosionsgefährdete Bereiche: Class I Zone 0, Class I Division 1, ATEX und IECEx ia sowie Staubklassifizierungen für Zone 20 und Class II Division 1. Das ist wichtig, weil die Assets, die drahtlose Überwachung am dringendsten brauchen, oft in klassifizierten Bereichen stehen, in denen die Verlegung von Schutzrohren teuer oder unmöglich ist.

Das mechanische Paket ist für dieselbe Umgebung gebaut: Gehäuse aus Edelstahl 316, glasfaserverstärktes PPS-Oberteil, IP67-Dichtung, Fallprüfung aus 0,5 m auf Beton, 20 g Schwingungsgrenze und maximale Höhe von 3000 m im Außenbereich. Das Montagegewinde ist M6 x 1 mm, 5 mm tief, mit Stehbolzenadaptern, Magnetbefestigung und Epoxid-Klebepads. Die Magnetbefestigung ist praktisch für eine Begehung und eine schlechte Wahl für die dauerhafte Montage an einer schnelllaufenden Maschine.

Lesen Sie die Zulassungen als System, nicht als Sensor. Das Zertifikat gilt für die zugelassene Bestellnummer mit einer zugelassenen Batterie; eine Fremdzelle oder ein nicht gelisteter Adapter verändert die Baugruppe. In einer Zone 0 ist das eine technische Änderung und kein Verbrauchsmaterialtausch.

Wohin drahtlos gehört: Stufung mit kabelgebundener Hardware

Drahtlose Sensoren sind keine billigere Version eines 3500-Racks. Sie decken eine andere Asset-Stufe ab, und das Programm funktioniert am besten, wenn die Stufen explizit sind.

Die Maschinenliste im Datenblatt ist eindeutig: Rührwerke, Luftverdichter, Kugelmühlen, Gebläse, Zentrifugen, Kühlturmventilatoren und -pumpen, Motoren, kleine Hubkolbenverdichter sowie kleine Wasser- und Dampfturbinen, alle mit Wälzlagern. Bei Maschinen mit Gleitlagern sieht der drahtlose Beschleunigungsaufnehmer das Gehäuse, aber nicht die Ölfilmdynamik, die Näherungssonden messen. Verwenden Sie ihn nicht als Ersatz für einen Velomitor CT oder eine Näherungssonde an einer Maschine, bei der wellenrelative Schwingung die Schutzgröße ist.

Drahtlos eignet sich auch für die Nebenanlagen, die nie überwacht wurden: Kühlwasserpumpen, Ventilatoren des geschlossenen Kühlkreislaufs, Instrumentenluftverdichter und die kleinen Motoren, die eine Kühlungs- und HLK-Umgebung oder die Nebenanlagen einer Papierfabrik füllen. Dieselbe Logik gilt für die Hilfsstränge rund um eine Gasturbine oder ein Gaskompressor-Paket. Diese Assets sind einzeln wenig wertvoll und gemeinsam für einen großen Teil der ungeplanten Stillstände verantwortlich.

Ein 90-Tage-Einführungsplan

Die Basislinienphase ist nicht optional. Ein Funksensor, der an einer Maschine ohne Historie installiert wird, erzeugt am ersten Tag einen Alarm, den niemand interpretieren kann. Vier bis sechs Wochen Daten im Produktionsintervall legen die normale Streuung und saisonale Effekte fest; erst dadurch wird ein späterer Schwellenwert aussagekräftig.

Häufige Fehler

Häufige Fragen

Was sind die 16 Messwerte am Ranger Pro?

Bently Nevada zählt 16 Messwerte pro Sensor: Geschwindigkeit auf X, Y und Z; Beschleunigung auf X, Y und Z; PeakDemod auf der Z-Achse; Temperatur; und Batteriestand, wobei Gesamtwerte sowie Wellenform- und Spektraldaten über diese Kanäle erfasst werden. Das Datenblatt listet neun physikalische Kanäle, sodass die Zahl 16 sowohl Datenprodukte als auch Achsen abbildet.

Unterstützt der Ranger Pro sowohl ISA100.11a als auch WirelessHART?

Ja, aber nicht im selben Gerät. Die ISA100.11a-Versionen sind 70M303 (dreiachsig) und 70M301 (einachsig); die WirelessHART-Version ist 70M403 (nur dreiachsig). Das Protokoll wird bei der Bestellung festgelegt und bestimmt, welche Gateways und Integrationspfade verfügbar sind.

Wie groß ist die Funkreichweite des Ranger Pro?

Das Datenblatt nennt 150 m vom Sensor zum Access Point und 100 m von Sensor zu Sensor, jeweils bei Sichtverbindung. Hindernisse, Antennentyp und Sensorausrichtung verringern die reale Reichweite, und das Netzwerk ist auf drei Hops vom Sensor zum Gateway begrenzt.

Welche Frequenzbereiche misst der Ranger Pro?

Die Geschwindigkeit deckt 5 bis 2000 Hz auf allen drei Achsen ab. Die Beschleunigung deckt 5 Hz bis 10 kHz auf der Z-Achse ab, aber nur 5 Hz bis 4 kHz auf X und Y. PeakDemod gibt es nur auf der Z-Achse, mit einer Fmax von 200 bis 5000 Hz und einem Demodulationsband ab 500, 1000, 2000 oder 5000 Hz.

Wie lange hält die Batterie des Ranger Pro, und ist sie wechselbar?

Die wechselbare D-Zelle 3,6 V Lithium-Thionylchlorid ist mit bis zu fünf Jahren angegeben, abhängig von Datenintervall, Wellenform-Einstellungen, Routing-Last und Temperatur. Zugelassene Zellen sind Tadiran TLH-5930, TL-5930, SL-2780 und Xeno XL-205F, mit Umgebungsgrenzen von 80 °C bzw. 70 °C.

Kann der Ranger Pro in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden?

Ja. Zugelassene Versionen besitzen Class I Zone 0, Class I Division 1, ATEX und IECEx ia sowie Staubklassifizierungen für Zone 20 und Class II Division 1. Die Zulassung gilt für die zugelassene Bestellnummer mit einer zugelassenen Batterie, sodass Substitutionen die Zertifizierung verändern.

Ersetzt der Ranger Pro ein 3500-Überwachungssystem?

Nein. Er hat keine Abschaltausgänge, keinen Keyphasor-Eingang und keine Schutzrolle nach API 670. Er ist ein Zustandsüberwachungssensor für Maschinen mit Wälzlagern und eignet sich am besten für Assets mit niedriger und mittlerer Kritikalität, die keinen kabelgebundenen Kanal rechtfertigen.

Welche Software und Gateways braucht der Ranger Pro?

ISA100-Geräte verwenden ein Gateway Bently Nevada 70M320, Yokogawa oder Honeywell mit Generic Client Interface in System 1 ab Version 20.2. WirelessHART-Geräte verwenden ein Gateway Emerson 1410S, 1410 oder 1420 mit HART-IP. Gesamtwerte sind auch über Modbus am Gateway verfügbar. Pro Sensor ist eine System-1-Gerätelizenz erforderlich.

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Quellen und Methode

Die Spezifikationen in diesem Artikel stammen aus dem Datenblatt Bently Nevada Ranger Pro Wireless Condition Monitoring, Dokument 125M5237 Rev. V, und aus dem Ranger-Pro-Fact-Sheet GEA34045A. Die Aussage zu den 16 Messwerten ist von der Ranger-Pro-Produktseite auf bakerhughes.com zitiert. Wo die Marketing-Zählung und die Kanalliste des Datenblatts voneinander abweichen, werden beide gezeigt und der Unterschied erklärt, statt ihn zugunsten der größeren Zahl aufzulösen.

Drei Grenzen sollten ausdrücklich genannt werden. Erstens sind die Reichweitenangaben im Datenblatt Werte für Sichtverbindung; es ist kein standortspezifisches Funkfeldanalyse-Ergebnis veröffentlicht, sodass die tatsächliche Abdeckung gemessen werden muss. Zweitens ist die Batterielebensdauer konfigurationsabhängig, und die fünf Jahre sind ein Maximum, kein typischer Wert. Drittens liegt die genaue Beschleunigungsgrenze für X und Y bei 4 kHz, nicht bei 10 kHz; jede Spezifikation, die allen drei Achsen 10 kHz zuweist, überzeichnet die horizontale und vertikale Abdeckung.

Referenzdokumente:

• Bently Nevada Ranger Pro Wireless Condition Monitoring Datenblatt 125M5237 Rev. V
• Ranger Pro fact sheet GEA34045A
• Baker Hughes Ranger Pro product page