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Verfahrenstechnik 10/2016

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Verfahrenstechnik 10/2016

MESSEN, REGELN,

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Problemloser Einsatz im Ex-Bereich Drahtloses Temperaturmesssystem für Mühlen und Mischfutter-Produktionsanlagen Michael Braun Bei der Be- und Verarbeitung von Getreide und Futtermittelvorprodukten fällt unweigerlich Staub an, der mit einer wirksamen Zündquelle eine Explosion auslösen kann. Daher müssen neben den eigentlichen Produktionsanlagen auch sämtliche eingesetzten Messgeräte entsprechend den Atex-Richtlinien konstruiert und zugelassen sein. Autor: Michael Braun, internationaler Verkauf, Jumo GmbH & Co. KG, Fulda In Deutschland werden jährlich etwa 30 Mio. t Getreide von Genossenschaften und Landhandel erfasst. Hinzu kommen etwa 6 Mio. t an importiertem Getreide und 5 Mio. t an Futtermittelvorprodukten. Diese über 40 Mio. t müssen in entsprechenden Produktionsanlagen be- und verarbeitet werden, der Bedarf an explosionsgeschützter Messtechnik zur Ausrüstung der Anlagen steigt stetig an. Temperaturmesswerte übertragen Die Funk-Temperaturfühler zur Messung an stationären und beweglichen Messorten sowie die zum System passenden Multifunktionsempfänger mit vier Analogausgängen (oder mit zwei Analogausgängen und zwei Relais) wurden entwickelt, um Temperaturmesswerte mit hoher Flexibilität und Bewegungsfreiheit drahtlos übertragen zu können. Die Elektronikkomponenten befinden sich im Fühlergriff und sind durch ein wasserdichtes, doppelt abgedichtetes Gehäuse mit der Schutzart IP67 geschützt. Der Sender ist im Messfühler integriert oder als abgesetzte Sendeeinheit für kabelgebundene Temperaturfühler mit M12-Maschinensteckverbinder erhältlich. Einbaulängen von 50 bis 1 000 mm sind mit einem Platin-Chip-Widerstand als Messelement verfügbar. Senderseitig wurde ein maximaler Temperaturmessbereich von - 200 bis + 600 °C mit der M12- Variante realisiert. Die dabei benutzte Funkfrequenz von 868 MHz ist weitgehend unempfindlich gegenüber externen Störeinflüssen und erlaubt die Übertragung auch in rauer Industrieumgebung mit diversen hochfrequenten Störquellen wie z. B. Drehzahlreglern oder Frequenzumrichtern. 36 VERFAHRENSTECHNIK 10/2016

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Zulassung nach Atex-Richtlinien Der Sender mit Atex-Zulassung kann direkt in einem explosionsgefährdeten Bereich platziert werden. Der Empfänger wird außerhalb der eigentlichen Ex-Zone installiert. Kostenintensive Installationen mit Schutzbarrieren und Speisetrennern sind bei dieser Konstellation unnötig. Die Funktechnologie zeigt hierbei einen völlig neuen Weg auf und ermöglicht Anwendern die grenzüberschreitende Übermittlung von Temperaturmesswerten aus dem Ex-Bereich heraus. Dabei darf sich der Sender bei gewünschter Zonentrennung sogar bis zum Prozessanschluss in Zone 0 befinden. Der Fühlergriff sitzt in diesem Beispiel dann in Zone 1. Selbstverständlich kann auch das Komplettgerät in Zone 0 betrieben werden. Die Bauartzulassung, die dem Gerät zugeordnet ist, unterscheidet sich danach, ob eine Zonentrennung gewünscht ist oder nicht. Erstmals kann durch den Einsatz dieser zukunftsweisenden Geräte ein Ex-Bereich als komplett von der Außenwelt abgekoppelt betrachtet werden. Die Sender befinden sich auch weiterhin im Fühlergriff und sind durch ein wasser- und staubdichtes Gehäuse geschützt. Als äußeres Unterscheidungsmerkmal zum bewährten Produktprogramm wurde ein mit blauer Kappe gekennzeichneter Kunststoffgriff gewählt. Das Gerät ist eigensicher und aufgrund spezieller Konstruktionsprizipien ist sicherstellt, dass selbst im Fehlerfall kein unsicherer Zustand auftritt. Dies ist zum einen durch Sollbruchstellen auf der Elektronikbaugruppe und einen Teilverguss derselben sowie zum anderen durch eine spezielle Lithium- Batterie erreicht worden, sodass eine gefährliche Situation nicht entstehen kann. Stromstärke und Spannung sind auf Werte begrenzt, bei denen keine zündfähige Energie auftritt, sodass eine mögliche Funkenbildung keine Explosion des Brennstoff- Luft-Gemisches auslöst. Die Skalierung des jeweiligen Ausgangswertes obliegt dem Anwender und kann individuell an die Messaufgabe angepasst werden. Drahtlos auf der Überholspur Die Temperaturfühler sind durch die Funkübertragung der Messwerte für die genaue Temperaturmessung in mehreren Prozessschritten der Mischfutterproduktion und -weiterverarbeitung besonders geeignet. Beispielsweise muss bei der Herstellung der Futterwaren stets die Temperatur genau überwacht werden, um einen festgelegten Bereich nicht zu verlassen. Das Über- oder Unterschreiten der erforderlichen und für eine gleichbleibende Produktqualität wesentlichen Temperaturen lässt sich durch den Einsatz der Funktechnologie vermeiden. Durch diese Messdatenerfassung können Futterproduzenten jetzt über die Temperaturmessdaten in jedem der einzelnen Prozessschritte andauernd verfügen, auch in den verschiedenen rotierenden oder fahrbaren Herstellungsbehältern. Beinahe unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten eröffnen dem Anwender einen völlig neuen Weg, um Temperaturmesswerte aus dem Ex-Bereich heraus zu übertragen Da die verschiedenen Transportwagen in der Produktion meist individuell codiert sind, um eine einwandfreie Zuordnung der Waren zu den Prozessschritten zu gewährleisten, lassen sich auch die Sender individuell codieren. Zum einen durch vom Kunden aufgebrachte, mitgelieferte Farbringe, zum anderen durch eine eineindeutige, in der Produktion vergebene fünfstellige ID, welche jeden Sender des Systems einzigartig macht und durch die der entsprechende, vom Kunden gewünschte Sender mit dem gewünschten Empfänger „verlinkt“ bzw. gekoppelt werden kann. Hierdurch wird eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Messstellen zu den am Empfänger befindlichen Ausgängen vorgenommen. Unter Berücksichtigung der derzeit gültigen Gesetzestexte sowie unter Beachtung der verfügbaren Normen und Industriestandards wurde für die Anwendung des Systems eine Funklösung mit proprietärem Protokoll im SRD Band auf der Frequenz 868 MHz (Europa) ausgewählt. Zusätzlich zu den bereits weiter oben erwähnten Funktionalitäten steht an jedem Tragschienen-Empfänger noch eine busfähige RS485-Schnittstelle mit MOD-Bus-Protokoll zur Verfügung. Pro Empfänger können über die Schnittstelle RS485 bis zu 16 Wtrans-Sender (Einstichtemperaturfühler) verwaltet, parametriert und ausgelesen werden. Vorteile überzeugen Durch den Einsatz zukunftsweisender Funkübertragungstechnologie ergibt sich insbesondere beim Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen eine starke Reduzierung des Installationsaufwandes, da lange Anschlussleitungen in kabelgebundenen Systemen fast immer hinderlich für den Anwender sind. Funkbasierte Temperatursensoren bieten hier im Vergleich zu drahtgebundenen Lösungen mit Speisetrennern effektive und günstige Alternativen. Im Vergleich zur drahtgebundenen Messdatenübertragung reduzieren sich die Kosten bei Wartung, Reparatur und Neuinstallation. Durch die Funktechnologie – auch mit Zulassungen nach Atex-Richtlinie – werden völlig neue Anwendungsgebiete für die Übertragung von Temperaturdaten im Rahmen der Be- und Verarbeitungsprozesse in der Ernährungsindustrie oder bei der Mischfutterproduktion – aber natürlich auch bei Non-Food-Produkten – erschlossen. www.jumo.net VERFAHRENSTECHNIK 10/2016 37

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