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Verfahrenstechnik 11/2019

Verfahrenstechnik 11/2019

SPS I SPECIAL In

SPS I SPECIAL In dreifacher Mission Multifunktionaler Sensor für Füllstand, Grenzwert und Temperatur Füllstand, Grenzwert, Temperatur – der hier vorgestellte Füllstandsensor ist nicht nur in dieser Hinsicht ein Multitalent, sondern auch in puncto Vielseitigkeit. Weder die Form noch das Material von Behältern beeinträchtigen die einfache Bedienung und die präzise Messwerterfassung durch den Sensor. Die kompakte Bauform und individuelle Sondenlängen gewährleisten eine optimale Integration in unter- schiedlichste Applikationen – beispielsweise in den Kleinbehälter für Flussmittel einer Wellenlötanlage. bleibenden Abstand zum Sensor aufweist, also nicht wie bei einem liegenden, zylindrischen Tank gekrümmt ist. Bei Tanks aus Kunststoff entfällt die metallische Wandung – daher muss üblicherweise ein zweiter, elektrisch leitender Sondenstab im Tank montiert und geerdet werden. Hinzu kommt, dass das Messergebnis entscheidend von der Dielektrizitätszahl des Mediums abhängt. Diese weicht bspw. zwischen Wasser und Öl um etwa den Faktor 40 voneinander ab – und führt bei einem Wechsel zwischen öl- und wasserbasierten Medien ohne Neukalibrierung zu entsprechend falschen Messwerten. Nicht so beim CFP Cubic – denn sein Sensorprinzip mit einer integrierten Messelektrode und einer ebenfalls integrierten, referenziellen Gegen elektrode in einem Sondenstab sowie die Unterteilung der Sonde in einzelne Messsegmente ermöglichen eine mediums unabhängige und dabei auf den Millimeter genaue Füll- Einfach installiert in jeder Anwendung, zuverlässig in jeder Messumgebung bis in unmittelbare Bodennähe, ohne Zusatzzubehör geeignet für Öle wie auch für wasserbasierte Medien – mit dem kompakten CFP Cubic lässt die kapazitive Füllstandmessung bisherige Einsatzrestriktionen hinter sich. Möglich macht dies eine neue Messmethode – genannt Multi Capacitive intra-probe Measurement, kurz MCiM. Der integrierte Temperaturfühler im Sondenende erfasst zudem die Mediumstemperatur – für viele Applikationen eine wertvolle Zusatzinformation. Herkömmliche kapazitive Sensoren zur Füllstandmessung benötigen neben ihrer eigenen, leitfähigen Oberfläche eine weitere Elektrode, um zwischen beiden ein elektrisches Feld zu erzeugen und somit eine Kapazität auszubilden. In der Praxis wird als zweite Elektrode häufig eine geerdete metallische Tankwand benötigt – die idealerweise über die gesamte Länge einen gleichstandmessung. Gleichzeitig ist das Messverfahren dadurch unabhängig von der Beschaffenheit und Geometrie des Behälters oder des Tanks. Integration und Bedienung Kombiniert mit industriegerechter Ausführung in Schutzart IP67 und standardisierter Prozessanschlusstechnik lässt der in Sondenlängen bis 1 000 mm verfügbare Füllstandsensor kaum einen Installationswunsch offen. Mithilfe des Easy-Clamp- Klemmbackensystems kann der CFP Cubic zudem beim Wechsel der Aufgabenstellung oder des Einsatzortes in der Haltevorrichtung verschoben und so flexibel an die zu messende Füllhöhe angepasst werden. Das kompakte, platzsparende Gehäuse ermöglicht eine Montage auch in beengten Einbausituationen. Der elektrische Anschluss erfolgt über 5- oder 8-polige Rundsteckverbinder – als Ausgangssignale kann der Anwender individuell konfigurierbare Digital- und Analogausgänge (4–20 mA oder 0–10 V) nutzen. Darüber hinaus ist IO-Link standardmäßig im CFP Cubic integriert, sodass der Sensor auch per Computer einstellbar ist und die Prozessdaten über die eigentliche Anwendung hinaus in einem Automatisierungs- Autoren: Martin Urban, Product Manager Level Sensors, Lukas Lösslin, Manufacturing Equipment Support, Sick AG, Waldkirch 42 VERFAHRENSTECHNIK 11/2019

SPECIAL I SPS 01 Der Füllstandsensor CFP Cubic ist ein wahres Multitalent für die Messung sowohl ölhaltiger als auch wasserbasierter Medien netzwerk oder in Cloud-Applikationen nutzbar sind. Einmal montiert und angeschlossen, überzeugt der Füllstandsensor durch seine hohe Bedienfreundlichkeit. Über Teach-in-Tasten am Sensorkopf werden die Schaltpunkte sowie die Sensorausgänge menügeführt eingestellt und auf dem gut ablesbaren Display visualisiert. Der Messbereich entspricht der gewählten oder in den Be hälter hineinragenden Sondenlänge. Die Sonde weist praktisch keine Totzone innerhalb des Messbereichs auf, wodurch dieser bis fast unmittelbar an den Behälterboden herangeführt werden kann. Dadurch lassen sich auch minimale Füll- und Grenzstände zuver lässig detektieren. Im laufenden Betrieb zeichnet sich der robuste CFP Cubic – der im Gegensatz bspw. zu Magnettauchsonden keine beweglichen Teile besitzt – durch weitestgehende Wartungsfreiheit aus. Zudem sind die Sonden des Sensors durch einen Kunststoffüberzug resistent gegenüber aggressiven Medien und zugleich vor Ablagerungen geschützt. Messung im Prozessbehälter Dass der Schuster nicht immer die schlechtesten Schuhe tragen muss, wie es in einem Sprichwort heißt, beweisen Installationen des CFP Cubic in verschiedenen Produktionsanlagen, bspw. bei der Füllhöhen messung und Temperaturerfassung von Flussmittel im 5-Liter-Prozessbehälter einer Wellenlötanlage, in der Pla tinen verschiedener Lichtschrankenbaureihen hergestellt werden. Flussmittel ist ein für den Lötprozess wichtiges Medium, weil es eine bessere Benetzung der Platine und Lötpunkte durch das Lot bewirkt. Darüber hinaus entfernt es durch chemische Re aktion auf der Platinenoberfläche vor handene oder im Lötprozess entstehende Oxide und unterstützt so das Entstehen einwandfreier Lötverbindungen. Eine Unterbrechung der Flussmittelzufuhr durch das Leerlaufen des Prozesstanks muss daher zuverlässig vermieden werden, da es sonst zu einem Stillstand bei der Produktion der Platinen kommt. In der Lötanlage für die Lichtschrankenplatinen wird das Flussmittel aus einem mit 0,2 bar druckbeaufschlagten Edelstahlbehälter gepumpt und fein dosiert auf die Elektronikkarten aufgesprüht. Der CFP Cubic ist über einen verlängerten ¾"-Prozessanschluss im Behälter montiert. Mit der gewählten Sondenlänge von 200 mm konnte so ein Messbereich von 170 mm 02 Montiert und angeschlossen hat der Füllstandsensor durch seine Bedien-Tasten am Sensorkopf und das gut ablesbare Display eine hohe Bedienfreundlichkeit eingerichtet werden. Der Sensor misst im laufenden Betrieb kontinuierlich den Füllstand im Behälter – ein Stopp der Anlage zur visuellen Füllhöhenüberwachung durch einen Produktionsmitarbeiter ist nicht mehr erforderlich. Das Ausgangssignal für die Füllhöhe in Millimeter wird als Prozentwert auf einem Display an der Maschine visualisiert. Beim Erreichen des eingestellten Minimal-Grenzwertes von 30 % gibt der Sensor ein Signal an die Maschinensteuerung aus und aktiviert zusätzlich eine Meldeleuchte. Dadurch kann rechtzeitig Flussmittel nachgefüllt werden – der Behälter läuft nicht unbemerkt leer, ein Stillstand der Lötanlage wird zuverlässig vermieden. Parallel zur Füllhöhenmessung und Grenzwerterfassung kontrolliert der Sensor auch die Temperatur des Flussmittels im Behälter und meldet, wenn sich der übliche Wert von 40 °C signifikant verändern sollte. Die IO-Link-Anbindung ermöglicht es, die Messwerte parallel zur Überwachung der Lötanlage auch für Analyse- und Dokumentationszwecke in überlagerten Prozessapplikationen sowie für das Condition Monitoring zu nutzen. Mehrwert für viele Applikationen Der Füllstand- und Grenzwertsensor CFP Cubic mit integrierter Temperaturmessung löst mit höchster Präzision gleich mehrere Der Sensor misst im laufenden Betrieb kontinuierlich den Füllstand im Behälter – ein Stopp der Anlage zur visuellen Füllhöhenüberwachung durch einen Produktionsmitarbeiter ist nicht mehr erforderlich. Messapplikationen in einem Gerät. Er spart dadurch den Installationsaufwand für einen zweiten oder gar dritten Sensor ein und bietet durch sein medien- und behälterunabhängiges Messverfahren, seine variablen Sondenlängen sowie die einfache Integration und Bedienung ein Höchstmaß an Flexibilität. Der CFP Cubic eignet sich daher für unterschiedliche Applikationen. Hierzu gehören – neben der vorgestellten Überwachung von Prozesstanks – u. a. die Füllhöhen- und Temperaturerfassung von Ölen in Hydrauliksystemen von Pressen und anderen Maschinen oder die kontinuierliche Kontrolle von Reinigungs- und Desinfektionsmitteln im Maschinenbau, bspw. in der Abfüll- und Verpackungstechnik oder in Anlagen zur Verarbeitung von Lebensmitteln. Halle 7A, Stand 340 Fotos: Sick www.sick.com Martin Urban VERFAHRENSTECHNIK 11/2019 43