Das Feld wird digital

CT Produktfokus Prozessmessgeräte Druck, Temperatur, Füllstand

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23.06.2020 Druck, Temperatur und Füllstand gehören zu den klassischen Messaufgaben in Prozessanlagen. Zuletzt zeichnet sich ein klarer Trend hin zur Digitalisierung dieser Messgeräte ab. Unser Produktfokus zeigt die jüngsten Entwicklungen.

Den Anfang machen Geräte zur Füllstandmessung. Gerade zur kontinuierlichen Erfassung von Füllständen wurden in den vergangenen Monaten eine ganze Reihe an neuen Geräten vorgestellt, die allesamt eine Gemeinsamkeit aufweisen: Sie basieren auf der 80-GHz-Technik mit der nicht nur ein sehr fokussierter Messstrahl erreicht wird, sondern die auch durch Kunststoff- und Glaswände hindurch messen kann.

1: IIoT-Lösung zur Füllstandmessung und Bestandsmanagement von IBC

Den aktuellen Bestand an Chemikalien in mobilen Containern (IBC) zu erfassen, ist eine der vielversprechenden Anwendungen für Sensoren im Internet der Dinge (IIoT). Ein neues, energieautarkes Radar-Füllstandmessgerät in Kombination mit einer Cloudlösung ermöglicht es nun, stets den Überblick zu behalten. Als Sensor agiert das 80-GHz-Füllstandsmessgerät Micropilot FWR30, das in einem unscheinbaren, grauen Gehäuse steckt, welches auf den IBC mithilfe eines Montagekits installiert wird. Üblicherweise kommen die IBC an Orten zum Einsatz, wo keine Kabelverbindungen zum Prozessleitsystem bestehen, hier waren Messungen bisher nicht möglich, bzw. ein Verlegen von Kabeln extra für die Füllstandmessung nicht wirtschaftlich. Mit dem Radargerät von Endress+Hauser ist es nun in Verbindung mit dem IIoT-Ökosystem Netilion erstmalig möglich, jederzeit und von überall auf die Füllstände zuzugreifen und zudem zu wissen, wo sich der Behälter befindet. Das kabellose Gerät läuft im Batteriebetrieb mit einer Batterielebensdauer von bis zu 15 Jahren. Für die berührungslose Messung kommt die 80-GHz-Radar-Technologie zum Einsatz. Der Mikrowellenstrahl des Geräts dringt dabei durch die Plastikbehältnisse und liefert einen sehr zuverlässigen Messwert, auch durch Schaumbildung im Behälter wird der Wert nicht beeinträchtigt. Neben dem Füllstandmesswert ermittelt das Gerät auch die Position über die Mobilfunkzelle. Dies funktioniert auch dann, wenn viele IBCs übereinandergestapelt werden. Des Weiteren verfügt das Radargerät zusätzlich über einen Temperatursensor zur Messung der Außentemperatur. Auch der Batteriestatus wird in die Cloud übermittelt.

2: Autarker Radarsensor für das Internet der Dinge

Auf dieselbe Anwendung sowie generell die Digitalsierung von Logistikprozessen zielt der von Vega entwickelte autarke Radarsensor (Aura). Mit dem batteriebetriebenen Gerät sollen Kunststoffbehälter und Tanks (IBC) künftig an Cloudapplikationen angeschlossen werden. Der in einem cremedosenförmigen Kunststoffgehäuse installierte Sensor kann auf Kunststoffbehälter einfach aufgeklebt werden und je nach Messfrequenz bis zu zehn Jahre lang Füllstände messen und per Funkkommunikation in die Cloud übermitteln. Damit lässt sich der Sensor beispielsweise auch in der neuen Namur Open Architecture als sogenannter M+O-Sensor nutzen. Konkret hat der Hersteller bereits die Überwachung von lBC im Blick. Die Geräte sollen ab Mitte 2020 verfügbar sein.

3: 80-GHz-Radar für schwierige Anwendungen

Das kompakte Antennendesign und der schmale Öffnungswinkel des 80-GHz-Radar-Messumformers der Baureihe Sitrans LR100 von Siemens ermöglicht den flexiblen Einbau in bestehende Behälter und eine nicht-intrusive Messung durch Wände von Kunststoffbehältern. Die hohe Frequenz des Messumformers sorgt selbst bei schwierigen Anwendungen mit Dampf, Kondensat, Turbulenzen oder bei Schüttgütern für zuverlässige Mess­ergebnisse. Da alle Sensoren der Serie keine Totzone haben, können diese zuverlässig bis zur Antenne messen, was kostspielige Überfüllungen vermeidet. Zusätzlich erhöht eine Messgenauigkeit von 2 mm die Betriebssicherheit der Anwendung über den gesamten Messbereich. Das Gerät ist in einem korrosionsbeständigen und überflutbaren IP68-PVDF-Gehäuse gekapselt. Die Inbetriebnahme erfolgt über die integrierte Bluetooth-Schnittstelle, der Sitrans-Mobile-IQ-Applikation oder der Remote-Digitalanzeige Sitrans RD150.

Die Baureihe umfasst drei Varianten. Sitrans LR100: Zweileiter mit 4…20 mA, Zulassung für die allgemeine Verwendung, Messbereiche bis 8 m; Sitrans LR110: Zweileiter mit 4…20 mA, Hart und Modbus RTU, Zulassungsoptionen für Ex-Bereiche, Messbereiche bis 15 m; Sitrans LR120: Zweileiter mit 4…20 mA, Hart und Modbus RTU, Zulassungsoptionen für Ex-Bereiche, Messbereiche bis 30 m und optionaler Überflutungshülse zum Schutz vor Überflutungen.

4: Radar soll in der Abwassertechnik Ultraschall-Füllstandgeräte ersetzen

Vega hat sich vorgenommen, die in der Wasser- und Abwassertechnik beliebten Ultraschallgeräte zu ersetzen. Die Messung der Füllstände in Einlaufbereichen, verschiedenen Reinigungsprozessen und im Ablauf ist dabei nicht nur für die Steuerung der Anlagen essenziell, sondern auch für die Abrechnung. Bislang dominieren an diesen Stellen vergleichsweise kostengünstige Ultraschallgeräte. Bei diesen kommt es infolge von Temperaturschwankungen und Gasschichten zu schwankenden Messwerten. Außerdem ist das Messsignal anfällig gegenüber Verschmutzungen des Sensors. Die auf 80-GHz-Radartechnik basierenden neuen Geräte von Vega sind auf die drei in der Wassertechnik üblichen Installationsarten abgestimmt: Es gibt sie als Kompaktversion mit Anschlusskabel (Vegapuls 11, 21 und 31), in einer Ausführung mit fest angeschlossenem Kabel (Vegapuls C 11, 21, 23) sowie für den Anschluss an ein separates Steuergerät (Vegamet Serie 800), das als Anzeige- und Steuergerät fungiert und zusätzliche Aufgaben übernimmt, wie beispielsweise Pumpensteuerungen, Durchflussmessungen und Summenzähler.

Die Geräte können sowohl für Flüssigkeiten als auch für Schüttguter eingesetzt werden. Gegenüber den Prozessmessgeräten des Herstellers wurde der Funktionsumfang reduziert und entfällt der modulare Aufbau, der die unterschiedlichsten Prozessanschlüsse und Varianten ermöglicht, weshalb sie deutlich günstiger sind, als individuell konfigurierte Prozessmessgeräte. Um die neuen Radargeräte robust gegenüber den widrigen Bedingungen in Abwasseranlagen zu machen, hat der Hersteller den Sensor komplett vergossen. Dadurch sind die Geräte auch vor Überflutung geschützt. Zudem vereinfacht sich so auch der Aufwand für den Explosionsschutz.

5: Neue Drucksensoren für Pharma- und Lebensmittelanwendungen

Auch Drucksensoren können zur Füllstandmessung eingesetzt werden – man spricht dann von der hydrostatischen Messung. Doch neben der Standmessung spielt der Druck selbst bei der Prozesssteuerung eine wichtige Rolle.

Vega hat sein Portfolio an Drucksensoren und Grenzschalter für hygienesensible Prozesse komplettiert. Die neuen Vegabar- und Vegapoint-Sensoren zielen auf eine einfache und kostengünstige Automatisierung von Hygieneprozessen. Die neuen Messgeräte sind auf Standardapplikationen zugeschnitten. Ihr einheitliches Hygieneadaptersystem verringert den Aufwand für die Lagerhaltung. Die Prozessanschlüsse lassen sich nach Bedarf auswählen und an die Anforderungen vor Ort anpassen. Schaltzustände werden visuell mit einer Rundum-Schaltzustandsanzeige angezeigt und sind so aus jeder Richtung erfassbar. Die Farbe des Leuchtrings bleibt selbst bei Tageslicht gut erkennbar, auch weil sie aus über 256 Farben frei wählbar ist. Auf den ersten Blick wird damit erkennbar, ob der Messvorgang läuft, ob der Sensor schaltet oder ob womöglich eine Störung im Prozess vorliegt. Für die einfache Kommunikation sorgt das Standardprotokoll IO-Link. Die neuen Geräte lassen sich komfortabel mit Smartphone oder Tablet auslesen und konfigurieren.

6: Vakuum-Messgerät für den Ex-Bereich

Das Messgerät DVR 3pro von Vacuubrand ist jetzt noch flexibler einsetzbar und bietet in explosionsgefährdeten Bereichen den netzunabhängigen Betrieb mit einer handelsüblichen 9-V-Batterie. Das Atex-konforme Messgerät für den Vakuumbereich bis 1 mbar löst das Vorgängermodell DVR 3 ab. Neben optimierter Elektronik und Gerätesoftware bietet es den netzunabhängigen Betrieb für den variablen Einsatz im Labor. Das große Display mit digitaler und analoger Anzeige macht es dem Anwender leicht, sowohl Messwerte präzise abzulesen als auch Tendenzen schnell zu erfassen. Die Atex-Zulassung (II 2G EX ib IIC T4 Gb) ermöglicht den sicheren Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen der Atex-Kategorie 2. Alle medienberührten Teile bestehen aus chemiebeständigen Materialien.

7: Überlastsicherer Differenzdruck-Messumformer

Mit dem Pascal CI4350 bietet Labom einen Differenzdruck-Messumformer an, der hoch überlastsicher ist und gleichzeitig Differenzdruck und statischen Druck anzeigen kann. Er eignet sich besonders zur Messung von aggressiven Messstoffen oder bei hohen Prozesstemperaturen. Das Gerät ist mit einer Füllstandsoftware ausgerüstet und kann gleichzeitig Differenzdruck und statischen Druck anzeigen. Weitere Merkmale sind ein hochauflösendes Grafikdisplay, die intuitive Bedienung sowie die Quick-Setup-Funktion. Der maximale Betriebsdruck liegt in der Standardausfertigung bei 160 bar, optional sind bis 400 bar möglich. Bei den Prozesstemperaturen reicht der Messbereich von -90 bis 400 °C. Die messstoffberührten Teile sind wahlweise aus Edelstahl, Tantal, Hastelloy oder PTFE gefertigt. Die Geräte können mit zahlreichen Prozessanschlüssen ausgerüstet werden.

8: Kompakter Differenzdruckmessumformer

Zur V-Line von Labom gehört der neue digitale Differenzdruckmessumformer Pascal CV4 Delta P CV 4300. Das Gerät ist flexibel und kann unter beengten Platzverhältnissen eingebaut und bedient werden. Das Edelstahlgehäuse in Schutzart IP 65 oder 67 (Optional IP 69K) sowie der elektrische Anschluss sind stufenlos um 170° gegenüber dem Prozessanschluss drehbar. Auch das hochauflösende Display lässt sich drehen und ermöglicht so eine gezielte Ausrichtung auf den Bediener. Die intuitive 4-Tasten-Bedienerführung und die frei konfigurierbaren Anzeigemodi tragen zur Benutzerfreundlichkeit bei. Das Display ist zudem auch unter Spannung abnehmbar. Eingesetzt wird der Differenzdruckmessumformer für die Füllstandmessung von Druckbehältern sowie für die Überwachung von Filtern. Der Nennbereich liegt zwischen 0,25 und 40 bar bei einer Genauigkeit von 0,15 %.

9: Druckschalter zur Maschinenüberwachung

Eine unkomplizierte und zuverlässige Drucküberwachung in Maschinen ermöglicht der neue programmierbare Druckschalter Typ PSD-4-Eco von Wika. Mit IO-Link-Version 1.1 ist das Gerät in platzsparendem Design und mit zweifarbigem Display eine flexibel einsetzbare Automatisierungslösung. Der neue Druckschalter ist nach dem Plug-and-Play-Prinzip rasch in Betrieb genommen, entweder über eine werkseitige, individuelle Vorkonfiguration oder über IO-Link. Der Druckschalter ist für enge Einbausituationen konzipiert. Mit einem Durchmesser von 29 mm und einer vertikalen Ausrichtung des elektrischen Ausgangs lässt er sich nahezu überall einpassen. Der Druckschalter eignet sich auch für raue Umgebungen: Er ist für Medientemperaturen zwischen -40 °C und 125 °C ausgelegt und schockfest bis 50 g.

10: Druck- und Temperatursensor für die Überwachung von Prozesskreisläufen

Mit seinen Messbereichen von 0 bis 10 bar und -10 bis 100 °C eignet sich der Druck- und Temperatursensor PTM von Stübbe zur Überwachung von Prozesskreisläufen. Der Sensor kann damit zum Schutz vor Trockenlauf, zur Erkennung verschmutzter Filter und zur Überwachung von Temperaturgrenzen in Pumpen und angeschlossenen Anlagenteilen eingesetzt werden. Mit den Signalausgangs-Schnittstellen Modbus RTU, Stromschleife oder dem direkten Anschluss an bis zu vier Relais lassen sich Informationen in eine SPS leiten oder direkt in das System eingreifen. Die ganze Einheit ist chemisch hoch beständig, da sie in den Materialien PVC-U, PP und PVDF verfügbar ist.

11: Redundanter Temperatursensor sorgt für Überwachungssicherheit

Redundante Sensoren kommen dort zum Einsatz, wo Temperatur zuverlässig an exponierten Stellen zu messen ist. Ephy-Mess hat einen solchen Temperatursensor entwickelt, der zum Beispiel in der petrochemischen Industrie für Überwachungssicherheit sorgt. Die im Sensorkopf integrierte Elektronik prüft zyklisch beide im gleichen Gehäuse eingebauten Temperaturfühler auf Funktionsfähigkeit. Bei einem Ausfall schaltet die Elektronik auf den vorhandenen Reservesensor. Gleichzeitig wird über den separaten Signalausgang eine Störungsmeldung ausgegeben. Die Verwendung einer Stromschleife mit Ausgang 4…20 mA schließt aus, dass es sich beispielsweise nur um eine durch externe Störeinstrahlung verursachte Falschmeldung handelt. Der Sensor ist mit dem Messbereich zwischen -40 und 110 °C und für Umgebungstemperaturen von -40 bis 65 °C spezifiziert und genügt der Schutzklasse IP65.

12: Strahlungsthermometer für aggressive Umgebungen

Für besonders aggressive Umgebungen hat Heitronics ein neues Strahlungsthermometer mit Diamantfenster und einem PVDF-Flansch entwickelt. Das Thermometer ist speziell für die berührungslose Temperaturmessung von konzentrierten Säuren und Laugen und beim Einsatz von aggressiven Reinigungsmitteln zur Sterilisation geeignet. Durch die Schutzart IP67 und die chemische Beständigkeit der produktberührenden Gehäuseteile ist das Strahlungsthermometer für verschiedene Anwendungen in der (petro-)chemischen Industrie und der Pharmazie geeignet. Der Temperaturbereich reicht von -50 bis 500 °C.

13: Eigensicherer Feuchte- und Temperaturmessumformer

Der eigensichere Feuchte- und Temperaturmessumformer EE100Ex von E+E Elektronik ist nach Atex und IECEx für den Einsatz im Gas-Ex-Bereich bis Zone 1 zertifiziert. Der Feuchte- und Temperatur-Messumformer bietet eine hohe Messgenauigkeit und eignet sich für besonders anspruchsvolle Klima- und Prozesssteuerungsaufgaben. Das Gerät entspricht der Temperaturklasse T4 für eigensichere Betriebsmittel und kann direkt in explosionsgefährdeter Umgebung montiert werden. Durch das hochwertige IP65-Aluminiumgehäuse und einer Auswahl an verschiedenen Filterkappen ist der Messumformer vielseitig einsetzbar, z. B. in Versorgungstunneln, Gefahrgutlagern oder in der Pharmaindustrie. Der Messumformer ermöglicht die genaue Messung der relativen Feuchte und Temperatur im Arbeitsbereich von 0…100 % rF und -40…60 °C.

14: Signalwandler zur Messung von Feuchte und Temperatur

Der Signalwandler Hity 4000 von Mütec wird zur Messung von relativer Feuchte und Temperatur eingesetzt. Er zeichnet sich durch eine hohe Langzeitstabilität und die hohe Resistenz gegen schwierige Messeinflüsse aus. Das Gerät wird in Klimaanlagen, Kühltürmen, Trocknungsanlagen, Kompostanlagen, Lager- und Produktionsräumen in der Lebensmittel- und Tabakindustrie, Gassterilisationsanlagen, Luftkonditionierungsanlagen usw. eingesetzt. Das Messprinzip beruht auf einer Änderung des Widerstandes und der Kapazität bei Feuchteschwankungen. Der Feuchtemesswert wird über einen 4…20-mA-Ausgang übertragen. Über einen weiteren 4…20-mA-Ausgang kann die Temperatur ausgegeben werden. Das Gerät arbeitet mit automatischer Temperaturkompensation über einen PT100-Temperatursensor.

15: Multifunktions-Vierdrahtmessumformer

Mit dem dtrans T06 Junior im Tragschienengehäuse bietet Jumo ein Einstiegsmodell für Vierdrahtmessumformer an. Er lässt sich anwendungsspezifisch linearisieren und kann so für verschiedene Anwendungen im Anlagenbau eingesetzt werden. Der Vierdrahtmessumformer ist 17,5 mm schmal und spart Platz beim Einbau in einen Schaltschrank, was die Erweiterung einer bestehenden Anlage vereinfacht. An den robusten Messeingang können Widerstandsthermometer, bis zu 16 Thermoelementtypen, Potenziometer oder Widerstandsferngeber angeschlossen werden. Die hohe Messgenauigkeit sorgt in Kombination mit der galvanischen Trennung und der Fühlerbruchüberwachung auch unter kritischen Umgebungsbedingungen für hohe Prozesssicherheit.

16: Temperaturmessumformer konvertiert Ex-i-Signale

Als jüngstes Modul des schlanken, kontinuierlich erweiterten Ispac-Trennstufenprogramms hat R. Stahl den Temperaturmessumformer 9282 eingeführt. Der Signalwandler konvertiert Ex-i-Signale von Thermoelementen und Widerstandsthermometern in 0/4…20-mA-Standardsignale. Die Geräte sind für den Betrieb in Zone 2 sowie für Applikationen der funktionalen Sicherheit gemäß SIL2 einsetzbar. Der Umgebungstemperaturbereich umfasst eine Spanne von -40 bis 70 °C. Damit eignen sie sich auch für Feldinstallationen in klimatisch schwierigen Verhältnissen.

17: Datenlogger mit Fernübertragungseinheit

Keller hat seinen Datenlogger mit Fernübertragungseinheit weiterentwickelt. Das Produkt unter dem Namen ARC-1 ermöglicht es weiterhin, Druckmessungen wie Füll- und Pegelstände aus der Ferne zu verfolgen und Grenzwerte zu überwachen, bietet jedoch einige Neuerungen. Das 48 mm starke Gerät umfasst die Funktionen des Vorgängermodells GSM-2 und lässt sich einfach in das Kopfende eines Peilrohrs mit 2 Zoll Durchmesser platzieren. Es kommuniziert über das Mobilfunksystem 3G (optional 4G) und kann per Mobilfunknetz lokalisiert werden. Zu den Systemstatus-Informationen, wie Batteriezustand und Signalstärke, ist ein Feuchtigkeitssensor hinzugekommen. Im Datenlogger ist außerdem eine Echtzeituhr (RTC) mit erhöhter Genauigkeit integriert, die bei einem Batteriewechsel eigenständig weiterläuft. Zum Datenlogger gibt es die kostenlose und flexible PC-Software Datamanager, welche die Schlüsselfunktionen einer Überwachungs-, Sammel-, Steuer- und Organisationseinheit übernimmt. Außerdem bietet eine Cloudlösung den einfachen Zugriff auf die Messdaten.

 

Heftausgabe: Juni-Juli 2020

Über den Autor

Armin Scheuermann, Redaktion
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