O+P Fluidtechnik 6/2018

MESSTECHNIK SCHNELLE

MESSTECHNIK SCHNELLE PRÜFPROZESSE FORDERN KURZE ANSTIEGSZEITEN Autoren: B.Eng. Wirtschafts-Ing. Gerald Rösel, Produkt-Promotion und Technische Dokumentation BD|SENSORS GmbH, und Ellen-Christine Reiff, M.A., Redaktionsbüro Stutensee PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Anwendungen für Differenzdruckmessungen sind verschieden und hinsichtlich der Messwerterfassung oftmals auf eine schnelle Signalverarbeitung angewiesen. Lösungen, die mit kurzen Anstiegszeiten arbeiten und Druckverläufe mit einer Messrate von 250 Hz erfassen können, geben die Antwort auf die Forderung der schnellen Prüfprozesse. Trotz der großen Auswahl an Differenzdruck-Messumformer stießen Anwender hier in der Vergangenheit an Grenzen. Vor allem dann, wenn sie schnelle Ansprechbzw. Anstiegszeiten unter den normalerweise üblichen 50 bis 500 ms benötigten, ohne auf die gewohnt hohen statischen Drücke (bis ca. 400 bar) zu verzichten. SCHNELLIGKEIT STATT TECHNISCHEM OVERHEAD Der Grund dafür ist einfach: Die internen Rechenzeiten klassischer Geräte aus der Prozesstechnik reduzieren die Geschwindigkeit der Messwerterfassung, was sich auf die gesamte Prozessgeschwindigkeit auswirkt. Die Beschleunigung der Prozesse ist mit der bisher vorhandenen Technik nur schwer umsetzbar. Wer andere Erwartungen hatte, musste bisher Kompromisse in Kauf nehmen. Dies galt auch für die Differenzdruckmessung. Nach Marktanalysen und enger Zusammenarbeit mit betroffenen Anwendern entwickelte der Spezialist für die elektronische Druckmesstechnik BD|Sensors eine Lösung für die schnelle Messwerterfassung. Zu den Einsatzbereichen zählen inzwischen 26 O+P Fluidtechnik 6/2018

MESSTECHNIK POINTIERT DIFFERENZDRUCK-MESSUMFORMER FÜR SCHNELLE PRÜFPROZESSE EINSATZ IM BEREICH DER LECKAGE- UND DURCHFLUSSMESSUNG KONZIPIERT FÜR ANWENDUNGEN MIT KUR- ZER ANSTIEGSZEIT UND HOHER ABTASTRATE KOMPAKTE BAUFORM ERLEICHTERT EINSATZ IN STANDARDISIERTEN APPLIKATIONEN vor allem die Prüftechnik, der Maschinen- und Anlagenbau sowie die Umwelttechnik und die Energieerzeugung. Die Vielfalt der Anwendungen reicht dabei von der Überwachung von Industrie-, Nass- oder Staubfiltern bis hin zur Füllstandmessung in druckbeaufschlagten Behältern der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Aber auch Leckageüberwachungen in Leitungen oder Durchflussmessungen von Gasen oder Flüssigkeiten mithilfe von Wirkdruckelementen sind realisierbar. SCHNELLER ERFASSEN UND DOKUMENTIEREN Die Grundlage für die schnellere Messwerterfassung bildet die Elektronik der neuen Differenzdruck-Messumformer, welche zur Verbesserung von Signalpfaden und Rechenzeiten optimiert wurde. Auch auf technischen Overhead, wie Kommunikationsmöglichkeiten über das HART-Protokoll haben die Entwickler verzichtet. Das Resultat ist eine verkürzte Anstiegszeit von ca. 10 ms, mit der sich Prozesse beschleunigen und Ergebnisse besser dokumentieren lassen. Sie liegt damit 5- bis 200- mal unter den in der Prozessindustrie üblichen Differenzdruck-Messumformern. Basis des DPT 100 bildet ein piezoresistiver Drucksensor. Unter dem piezoresistiven Effekt versteht man die Widerstandsänderung eines Materials basierend auf seiner Piezostruktur. Wird auf die Struktur Druck ausgeübt, so ändert sich der elektrische Widerstand um das etwa Zehnfache gegenüber klassischer resistiver Technologie. Dies bildet u. a. die Grundlage für die Genauigkeit des Differenz- Druckmessumformers, die bei ≤ 0,1 % FSO (Full Scale Output) liegt. Dieser Wert ist im Vergleich zu den bisher für die Prozessindustrie ausgelegten Geräten, die eine Genauigkeit von 0,075 % FSO gewährleisten, geringfügig höher. Für Anwendungen, bei denen kurze Anstiegszeiten gewünscht sind, ist die Genauigkeit dennoch mehr als ausreichend. EINFACHE INTEGRATION UND PROBLEMLOSER AUSTAUSCH Aufgrund der unveränderten Mess- und Anschlusstechnik lässt sich der DTP 100 einfach einbauen und problemlos nachrüsten. Beim Austausch sollte jedoch auf den Differenzdruck in der Anlage geachtet werden, denn der maximal zulässige statische Druck von 400 bar übersteigt die Eigenschaften gängiger Geräte. Die kompakte Bauform des Geräts erleichtert zudem die Verwendung in standardisierten Applikationen. Ein weiterer Vorteil ist, dass neben der klassischen Variante mit analogem 4 bis 20 mA-Signal eine digitale Version mit einer RS485-Schnittstelle zur Verfügung steht. Das dabei verwendete Protokoll ist Modbus RTU, das in der industriellen Messtechnik als offenes Protokoll Einzug gehalten hat. Bei der RS485-Schnittstelle handelt es sich um eine störunempfindliche, vielfach erprobte Schnittstellen-Technologie, die u. a. in Zusammenhang mit Profibus-Anwendungen verwendet wird und auf einer Master-Slave-Architektur basiert. Mit dieser können bis zu 256 Teilnehmer vernetzt werden. Der Differenzdruck- Messumformer kann in diesem Netzwerk Daten mit einer Übertragungsrate bis 115 kB/s zur Verfügung stellen. Die Komponente „Leitungslänge“ hat für kompakte Anlagen nur wenig Bedeutung. Dennoch besteht die Möglichkeit Leitungen bis zu einer Länge von 1,2 km zur Datenübertragung zu nutzen, was die Störunempfindlichkeit dieser Technologie verdeutlicht. Für die Integration in übergeordnete Steuerungen (SPS) sind keine Analog-Eingangsmodule erforderlich, da der Slave direkt mit dem Master der SPS verbunden wird. Fotos: Aufmacher und 02 BD Sensors, 01 iStock 10530214, majorosl www.bdsensors.de 01 Klassische Einsatzbereiche der Differenzdruck-Messumformer finden sich z. B. in der Prüftechnik und Filterüberwachung im Maschinen- und Anlagenbau 02 Die Anstiegszeit ist mit ca. 10 ms z. B. um bis zu 5- bis 200-mal kürzer als bei den in der Prozessindustrie üblichen Geräten 01 DRUCKÄNDERUNG 10ms EINSTELLZEIT herkömmlicher Differenz-Druckmessumformer Druck Differenz-Druckmessumformer DPT 100 200ms 02 O+P Fluidtechnik 6/2018 27