106 IT-INFRASTRUKTUR Feinfühlige Helfer teme bis hin zu hochgenauen Infrarot-, Laser-, Mikrowellen-, Radar- sowie Ultraschallsensoren. Nicht zuletzt die radiometrische Füllstandsmessung gilt es mit zu berücksichtigen. Für jeden Einsatzfall gibt es das optimale Messgerät. Einen Universalsensor, der alles und das auch noch günstig kann, gibt es dagegen nicht. Die kapazitiven Sensoren des renommierten Unternehmens Balluff erfassen Flüssigkeiten, Granulate und Pulver in direktem Kontakt oder durch eine nicht metallische Behälterwand hindurch. Die patentierte „Smart-Level“-Technologie kompensiert bei der Messung Feuchtigkeit, Schaum und Anhaftungen jeglicher Art, selbst wenn 10 mm dicke Glas- oder Kunststoffwände im Wege stehen. Vor allem als Füllstandsensoren für leitfähige Medien sind die kapazitiven Sensoren in unterschiedlichen Bauformen ideal. Mit einem Klebestreifen/-punkt versehen, lassen sie sich nahezu an jeder Gehäuseform anbringen. Verschleißfrei, da berührungslos arbeitend, weisen ein prellfreies Ausgangssignal auf und lassen sich sogar zur Objekterkennung einsetzen. Der Hersteller weist dezidiert darauf hin, dass die Sensoren auch zur berührungslosen Erfassung von Schüttgütern einsetzbar sind. Kapazitiv oder per Vibration? KIESGRUBE AM NIEDERRHEIN: Hier arbeiten zwar keine Füllstandmesser, aber induktive Sensoren und Drehzahlwächter von Turck für die Laufbänder. Foto: Turck Die fünf Sinne eines Menschen sind extrem präzise, robust und helfen, das gesamte Individuum zu steuern. Im Bereich der Technik übernehmen Sensoren diese Funktion, sie sind daher genauso wichtig, um eine Maschine oder Anlage exakt laufen zu lassen. Einen großen Anteil daran haben Einheiten zur Füllstandmessung. Hier eine Auswahl dazu mit Seitenblick auf verwandte Kollegen. Im Bereich der Rohstoffindustrie kommen neben den üblichen Maschinensensoren wie Lichtschranken, Näherungsschalter, Drehzahl-, Winkel- und Drehmomentmesser vor allem solche für die Messung von Feuchtigkeit, Temperatur, Füllstand und Durchfluss sowie Gewicht zum Einsatz. Vor allem die Füllstandmessung in Behältern und Silos ist häufig gefragt, gilt es doch nicht nur die diversen Rohstoffrezepte, sondern eben auch die Vorratsmengen genau zu bestimmen. Eine kontinuierliche Produktion qualitativ hochwertiger Baustoffe wird nämlich massiv gestört, wenn Rezepturen nicht korrekt ausgeführt werden oder gar der Vorrat einer „Zutat“ während laufender Fertigung plötzlich versiegt. Für jeden Aggregatzustand und für jeden zu verarbeitenden Stoff gibt es das passende Füllstandmessgerät, angefangen von einfachen kapazitiven Sensoren über (hydrostatische) Pegelsonden, Drehflügel- und Differenzdruckmesssys- Das Unternehmen Pepperl + Fuchs hat sich inzwischen zu einem Weltkonzern entwickelt. Es bietet Sensoren sowohl zur kontinuierlichen Füllstandmessung wie Grenzstandmessgeräte (nur min./max.) zur diskontinuierlichen Messung. Für Feststoffe gelangen zur Grenzstanderfassung ebenfalls kapazitive oder Vibrationssensoren zur Anwendung, bei Flüssigkeiten kommen Vibrationssensoren, konduktive Elektroden, Magnettauchsonden oder Schwimmschalter zum Einsatz. Geführte Schwimmersysteme mittels Magnettauchsonden, die hydrostatische Druckmessung oder Ultraschall- und Mikrowellensensoren sind zur kontinuierlichen Füllstandsmessung bestens geeignet. Der genaue Verbrauch von Materialien, Bilanzierung, Verlustkontrollen und anderes mehr ermöglichen dann eine exakte Prozesssteuerung. Mit Hilfe von Ultraschall- und Mikrowellensensoren, nach dem sogenannten Laufzeitverfahren arbeitende Geräte, lassen sich Füllstände medienunabhängig erfassen. Ob grobkörnig oder fein, Schüttgut oder Flüssigkeiten, mit diesen berührungslosen Messmethoden erhält man in der Regel stets hochpräzise Mess ergebnisse. Sie sind besonders für den Einsatz in abrasiven und aggressiven Medien geeignet. Das Messergebnis ist unabhängig von Dichte, Leitfähigkeit und der relativen Dielektrizitätskonstante des Materials. Störziele wie Schweißnähte, Niete oder Streben lassen sich mittels aktiver Festzielausblendung unterdrücken. Selbst temperaturbedingte Änderungen der Schallgeschwindigkeit werden kompensiert. Die Messbereiche reichen bei Schüttgütern bis 7 m. Eine schnelle sowie einfache Inbetriebnahme soll gegeben sein, eine Einbindung in ein Feldbussystem ist selbstverständlich möglich. Pulscon-(Mikrowellen-)Transmitter stellen die ideale Lösung zur kontinuierlichen Füllstandsmessung von pulverför- GESTEINS PERSPEKTIVEN 2/2019
IT-INFRASTRUKTUR 107 migen bis körnigen Schüttgütern und Flüssigkeiten dar. Sie liefern selbst unter schwierigsten Bedingungen wie bei Turbulenzen, staubiger Umgebung oder bei einem Schüttkegel hochpräzise Ergebnisse. Die Pulscon-Sensoren sind in Stab-, Seil- und Koax-Ausführung erhältlich und so optimal auf die Anforderung jedes Mediums zugeschnitten. Ultraschall oder Mikrowelle? Kapazitive Sensoren für statisch aufgeladene Schüttgüter/Medien liefert das Unternehmen Hans Turck zur zuverlässigen Detektion aller Feststoffe, Flüssigkeiten, Metalle und Nichtmetalle. Sie sind robust, arbeiten sehr zuverlässig und sind schnell sowie einfach in Betrieb zu nehmen. Es besteht praktisch kein Ausfallrisiko durch ESD (elektrostatische Entladung) und sie bieten eine erhöhte Sicherheit gegen EMV-Störeinflüsse (hohe elektromagnetische Verträglichkeit). Für Applikationen, die besonders hohe Reichweiten erfordern, hat Turck den robusten RU-600U im M30-Edelstahlgehäuse mit 600 cm Reichweite entwickelt. Er überzeugt trotz hoher Reichweite durch eine sehr kurze Blindzone von nur 60 cm. Die kompakten Ultraschallsensoren stehen in drei Varianten zur Verfügung. Der M18-Sensor mit Frequenzausgang (LFX) stellt in Anwendungen, die einen Messwert fordern, eine kostengünstige Alternative zum klassischen Analogausgang dar. Die andere Kompaktvariante ist eine Reflexschranke. Der Sensor schaltet, sobald das Schallsignal nicht mehr reflektiert wird. In dieser Variante ist die Blindzone der Sensoren äußerst gering. Ferner sind kompakte Ultraschallsensoren mit NPN-Ausgang im Angebot. Ultra klein, ultra smart, eben Ultraschall, so preisen die Marketingfachleute von Wenglor ihre Ultraschallsensoren zur Füllstandsmessung und Objekterkennung in jeder Umgebung an. Das Messprinzip der Ultraschallsensoren basiert auf hochfrequenten Ultraschallimpulsen, die von den Objekten, Schüttgütern oder Flüssigkeiten reflektiert werden. Der Abstand zu den Objekten wird präzise über die Laufzeit der empfangenen Ultraschallwellen gemessen. Schallkeule, Schaltpunkte und Schaltfenster lassen sich dabei flexibel einstellen. Der kompakte Ultraschall-Reflextaster U1KT001 mit seiner Reichweite von 40 cm weist nur Abmessungen von 32 × 16 × 12 mm auf. Mit einem Arbeitsbereich von 10 cm bis zu 6 m glänzen die Ultraschallsensoren der UMS-Serie. Mit Abmessungen von 55 × 81 × 30/47 mm bauen sie ebenfalls sehr kompakt. Laser-Füllstandmessungen zeichnen sich gegenüber anderen berührungslosen Messverfahren vor allem durch die einfache Handhabung aus. Der Laserstrahl hat selbst bei Entfernungen bis 10 m einen sehr geringen Abstrahlwinkel (Divergenz). Dadurch bleibt das Messsignal auch bei großen Entfernungen eng fokussiert. Da der Laserstrahl nicht mit seiner Umgebung interagiert oder von ihr beeinflusst wird, müssen auch keine Störsignale ausgeblendet werden. Lasersensoren lassen sich bei der Füllstandmessung von Feststoffen in jeder beliebigen Ausrichtung installieren. Ändern sich die Umgebungsbedingung, müssen meist keine Anpassungen der Geräteparameter vorgenommen werden. Die projizierte Oberfläche, die durch den Laserstrahl bestrichen wird, beträgt etwa 50 mm bei einem Abstand von rund 6 m zwischen Sensor und Medium. Dies ermöglicht die Messung in verschiedenen schwierigen Anwendungen, wie durch Rohre, Ventile oder Gitter beispielsweise von Rührwerken und Mischern. Laser mit dem gewissen Etwas Lasergeräte von ABB basieren auf dem Laufzeitverfahren von Wellen. Der Messumformer generiert einen kurzen Laserpuls in Richtung Medium. Die Oberfläche reflektiert den Laserpuls zurück zum Sender, was über einen schnellen Photodetektor erfasst wird. Die Zeit, die zwischen dem Sendepuls und bis zur Rückkehr verstreicht, wird über eine präzise Zeitgeberschaltung ermittelt. Ein weiteres Verfahren zur Distanzmessung ist die Phasenmodulation. Dort wird die Phasenverschiebung über die zurückgelegte Strecke bestimmt. Diese Methode wird durch Nebel oder Staub allerdings oft negativ beeinflusst. Die Laufzeitmessung gepulster Laser liefert daher in der Regel deutlich genauere und zuverlässigere Messergebnisse. Neben ABB liefern die Unternehmen Binmaster (USA), Dropsa in Düsseldorf, ifm in Essen, Honeywell Eclipse (USA), KLASSISCHER EIN- SATZFALL: Füllstandmessung in Silos (l.). Foto: Balluff PULSCON-TRANSMITTER dienen zur kontinuierlichen Füllstandmessung von pulverförmigen bis körnigen Schüttgütern und Flüssigkeiten. Foto: Pepperl + Fuchs ULTRASCHALLSENSOREN von Wenglor messen Füllstände von Schüttgütern präzise und eignen sich ebenso zur Objekterkennung. Foto: Wenglor 2/2019 GESTEINS PERSPEKTIVEN
E 43690 Ausgabe 2/2019 Offizielles
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