Doppelsensor Berührungslose und sichere Ventilstellungs-Rückmeldung

Autor / Redakteur: Thomas Wirth / Ines Stotz

Hohe Prozesssicherheit durch Schutz vor Fehlbedienung und Ausfall von Anlagenkomponenten genießt hohe Priorität in der Prozesstechnik. Eine zentrale Rolle beim korrekten Dosieren und beim Mischen von Rezepturen spielen Ventile, Klappen und Kugelhähne. Für eine zuverlässige und verschleißfreie Detektion der aktuellen Ventilstellungen setzen sich vermehrt elektronische Stellungsrückmeldungen auf Basis des induktiven Wirkprinzips durch. Sie arbeiten berührungslos und visualisieren gleichzeitig die aktuelle Stellung über LEDs.

Anbieter zum Thema

Die Ventilstellungs-Rückmeldungen von Pepperl+Fuchs sind Outdoor-geeignet und auf den internationalen Markt ausgerichtet.
Die Ventilstellungs-Rückmeldungen von Pepperl+Fuchs sind Outdoor-geeignet und auf den internationalen Markt ausgerichtet.
(Bilder: Pepperl+Fuchs)

Effiziente Automatisierung ist nur möglich durch die richtige Kombination von Steuerung und Rückmeldung. Letzteres bedeutet, dass sowohl der Prozesssteuerung als auch dem Bedienpersonal möglichst zahlreiche Details über das Prozessgeschehen zur Verfügung stehen sollen. Die Rückmeldung von Ventilstellungen ist in diesem Sinne ein unverzichtbarer Bestandteil auf der sensorischen Seite der Anlagenkomponenten, egal ob die Armaturen manuell, elektrisch oder pneumatisch betätigt werden.

Elektronische Lösungen auf dem Vormarsch

Historisch bedingt, finden sich häufig noch mechanisch arbeitende Rückmeldungen, die in Abhängigkeit der Dreh- oder Hubbewegung zum Beispiel über Schaltnocken konventionelle Schaltelemente betätigen.

Der Trend jedoch führt heute zu berührungslosen und damit verschleißfreien Lösungen, die zuverlässig und langlebig sind.. Prädestiniert für solche sensorischen Aufgaben sind induktive Rückmelde-Systeme, insbesondere aufgrund ihrer Robustheit und Unempfindlikchkeit in rauen Industrieumgebungen mit Staub, Schmutz und Feuchtigkeit.

Schaltgenauigkeit und genau definierte Hysterese

Sobald eine metallische Fläche (Target) in das magnetische Feld eines induktiven Sensors eintaucht, wird das von der Auswerteelektronik erkannt und der Ausgang durchgeschaltet. Bei Schwenkantrieben genügen dazu einfache Metallfahnen, deren Endlagen man über induktive Sensoren berührungslos erfasst. Die Vorteile dieser elektronischen Lösung sind durch hohe Schaltgenauigkeit und eine genau definierte Hysterese charakterisiert.

LEDs zeigen Endschalter-Stellungen an

Zum reibungslosen Anschluss an das vorhandene Steuerungssystem stehen Varianten mit allen gebräuchlichen Anschlusslogiken bzw. Schnittstellen zur Verfügung. Darüber hinaus bieten durchdachte Ventilstellungs-Rückmeldesysteme zusätzlich die Möglichkeit, die Endschalter-Stellungen über LEDs anzuzeigen.

In Verbindung mit pneumatisch betätigten Schwenkantrieben findet man in der Praxis häufig Endschalter-Boxen. Bei ihnen ist die gesamte Funktionseinheit aus Targets und Sensorelementen in einem Gehäuse untergebracht, das mit der Antriebswelle über eine Wellenkupplung mit Verlängerung verbunden ist

„Offene Lösungen“ mit Doppelsensor

Einfacher aufgebaut sind die sogenannten „offenen Lösungen“ zur Ventilstellungsrückmeldung, wie sie der Sensorspezialist Pepperl+Fuchs schon seit den 1990er Jahren für verschiedene Anwendungsbereiche und Branchen anbietet. Sie bestehen aus einem Betätiger (Puck) und einem Doppelsensor und lassen sich aufgrund der mechanischen Standardisierung der Antriebe gemäß VDI/VDE 3845 (NAMUR-Befestigungsbohrungen) ohne weitere Hilfsmittel montieren. Während der Doppelsensor direkt auf dem Antriebsgehäuse befestigt wird, schiebt man den Puck lediglich auf die Antriebswelle und fixiert ihn entsprechend der aktuellen Ventilstellung.

Positionsrückmelder bei wenig Platz

Zur Familie der Positionsrückmelder des Mannheimer Herstellers gehören im Einzelnen die Baureihen F25, F31 und F31K sowie die aktuell neue Baureihe F31K2.

Die Vertreter der Baureihe F25 eignen sich gut für handbetätigte Armaturen und kommen überall dort zum Einsatz, wo nur wenig Einbauraum zur Verfügung steht. Durch die kreisförmig ausgeführte Sensorfläche mit zwei um 90° versetzt angeordneten aktiven Zonen verschmelzen Sensor und Betätiger zu einer sehr kompakten Funktionseinheit, die sich daher auch für den Einbau in Endschalter-Boxen eignet. Ausgangsseitig sind die Sensoren wahlweise in 4-Draht-Technik DC, 2x2-Draht-Technik DC und als NAMUR-Variante erhältlich. Eine Sicherheits-NAMUR-Variante (SN) für den Einsatz bis SIL3 mit entsprechendem Puck rundet das Portfolio ab.

Unterstützung zahlreicher Anschlussvarianten

Bei der Baureihe F31 sind die beiden induktiven Sensorelemente übereinander angeordnet. Zusammen mit Pucks verschiedener Größen ermöglicht dies eine flexiblere Anpassung derselben Sensor-Bauform an unterschiedliche Wellendurchmesser und -höhen. So deckt Pepperl+Fuchs mit nur zwei Puckgrößen alle Antriebsgrößen bis zu 90 mm Wellendurchmesser ab, wobei keine weiteren Hilfsmittel oder Montagezubehör erforderlich sind. Dieses Produktmerkmal ist bis heute einzigartig im Bereich der Ventilstellungsrückmeldungen.

Unterstützt werden neben allen AC- und DC-Endstufen auch NAMUR- und AS-Interface-Varianten. Es sind Ausführungen für Nicht-Ex- und Ex-Bereiche erhältlich, für die entsprechende Zulassungen vorliegen. Abgerundet wird das Sortiment durch Kabel- und Stecker-Zubehör für alle in der Branche üblichen Industriesteckverbindungen.

Um Verdrahtungsaufwand zu sparen, erlauben die F31-Geräte außerdem, das Steuerkabel für das Magnetventil über den Sensor zu führen.

Kompromisslos Outdoor-geeignet

Weiterhin steht den Anwendern die Baureihe F31K zur Verfügung, die dasselbe Sensorkonzept mit der Anschlusstechnik eines Klemmraumes verknüpft. Die robusten und dichten Ausführungen eignen sich sowohl für Innen- und Außeneinsatz.

Auch hier findet das bewährte Betätigerkonzept Verwendung, das jedoch zusätzlich durch ein neues Pucksystem mit besserer Fernsichtbarkeit der Ventilstellung erweitert wird. Schwerpunkte bei diesen Ventilstellungs-Rückmeldungen sind zum einen eine kompromisslose Outdoor-Funktionalität und zum anderen die Ausrichtung auf den internationalen Markt.

Die besonders robuste und dichte „house-in-housing“-Konstruktion in unterschiedlichen Gehäusematerialien wie elektrostatisch leitfähigen Kunststoffen oder Metall, unterstützt die hohen IP-Schutzarten IP66/67/69K und bietet Schutz gegen UV-Strahlung, Korrosion und extreme Temperaturen von -40 bis +75°C.

Gleichzeitig begegnet der Hersteller so den unterschiedlichen Anforderungen in den verschiedenen Märkten in Übersee. Für die Anschlüsse, Kabelverschraubungen und Conduits sind daher sowohl metrische als auch Zollgewinde verfügbar. Ein großer Klemmraum mit einer steckbaren Klemmenleiste vereinfacht den Umgang mit großen Kabelquerschnitten spürbar.

Der typische Kundenkreis für die neue Baureihe findet sich in der chemischen, petrochemischen, Öl- und Gas-Industrie, bei denen das Hauptaugenmerk auf Außenanlagen mit Ex-nA Zulassung für Zone 2/22 liegt. Die Vertreter der Baureihe sind zunächst in einer 4-Draht-DC-Variante und einer 2x2-Draht-Low-Power-DC-Ausführung lieferbar. Damit eignen sie sich zum Anschluss an alle bedeutenden Prozesssteuerungen und Leitsysteme der Branche.

* Thomas Wirth, Produktmanager Sensoren im Geschäftsbereich Fabrikautomation, Pepperl+ Fuchs

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

(ID:33323460)