Mit integriertem ASi-Chip den Grenzstand im Visier

Dipl.-Ing. Stefan Rejda ist tätig im Bereich Füllstand Grenzstand bei der Endress + Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG, Maulburg

Das Vernetzen von Komponenten mittels Feldbus-Technologie bietet heute immer noch Einsparpotenziale. Nicht nur Steuerungseinheiten, sondern auch Überwachungskomponenten oder Feldgeräte werden zunehmend in solche Konzeptionen integriert. Beispielsweise realisiert die ASi-Technologie eine einfache Projektierung und Installation von verschiedensten binären Sensoren und Aktuatoren. In kleineren bis mittleren Anlagen ist damit eine hohe Automatisierung zu niedrigen Kosten möglich. Als einer der ersten Hersteller hat jetzt die Endress + Hauser Messtechnik GmbH + Co. KG aus Maulburg ihre Vibrationsgrenzschalter mit einem ASi-Chip versehen. Diese mechanisch schwingfähigen Systeme eignen sich auf Grund des physikalischen Messprinzips für den Einsatz in nahezu allen Flüssigkeiten.

Sie arbeiten unabhängig von verschiedensten Prozess- und Flüssigkeitseigenschaften, wie Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante, Viskosität, Druck oder Temperatur. Optimiert für die jeweiligen Applikationsanforderungen stehen Sensortypen in unterschiedlichen Bauarten und Ausführungen zur Verfügung. Die neuesten Entwicklungen ermöglichen es, diese Art von Flüssigkeitsgrenzschalter in Anwendungen mit Mediumstemperaturen von bis zu 280 °C und Drücken bis 64 bar mit einer hohen Funktionssicherheit einzusetzen.

Auch die notwendige elektrische Schnittstelle zur Adaption an Feldbus-Anlagenkonzeptionen nahmen sich die Entwickler vor. Hier hat sich im Bereich der Verfahrens- und Automatisierungstechnik neben dem Profibus PA die ASi-Technologie als Vernetzungssystem für Binärinformation der untersten Feldbusebene durchgesetzt. Während über den ASi-Bus lediglich Binärinformationen übertragen werden, ist es über Profibus PA möglich, weiterführende Informationen zum Sensor, wie die aktuelle Schwingfrequenz, auszulesen.

ASi in einem Feldgerät vereinfacht sowohl die Inbetriebnahme und Adressierung der Busteilnehmer als auch das Übertragen der Messdaten und macht den Service leicht. Hinzu kommt die Möglichkeit einer einfachen Integration und Kommunikation zwischen unterster Feldbusebene und Steuerungsebene. Das Herzstück im Liquiphant ist der so genannte Master. Er steuert und überwacht das System und organisiert den Datenaustausch mit der SPS oder den übergeordneten Bussystemen. Für den Anwender ist es nun möglich, die messtechnischen Überwachungskomponenten mit den Steuerungseinheiten, den Lichtschranken und ASi-gesteuerten Ventilen einheitlich zu vernetzen. Zusätzliche Anschlusskabel, E/A-Karten, Klemmleisten oder Wandlerbausteine werden eingespart. Wenn in der Anlage das Buskabel verlegt ist, kann ein Teilnehmer an jeder beliebigen Stelle auch nachträglich angeschlossen werden. Durch Vergabe einer entsprechenden Busadresse ist dieser Teilnehmer sofort im Netzwerk integriert und nimmt direkt seine Arbeit auf.

Die Flüssigkeitsgrenzschalter lassen sich einfach einbauen – auch an schwer zugänglichen Stellen wie beispielsweise in Kühl- und Schmiermittelbehältern, in Filteranlagen, in Rohrleitungen ab DN 25 oder direkt in Pumpengehäusen als Trockenlaufschutz.

Als Vibrationsgrenzschalter werden mechanisch schwing-fähige Systeme verwendet, die auf ihrer Resonanzfrequenz angeregt werden. Die Arbeitsweise:

Die unterschiedliche Bedeckung mit einer Flüssigkeit ändert die Frequenz.

Der Sensor ist eine schwingende Gabel mit zwei Zinken, deren Wurzel in einer 1 mm dicken Membran endet.

Die Gabel wird über die Membran durch einen piezoelektrischen Antrieb auf ihrer Resonanzfrequenz betrieben.

Das interne Überwachen dieser Frequenz stellt die Funktion sicher.