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Verfahrenstechnik 4/2018

Verfahrenstechnik 4/2018

TOP-THEMA I TITEL Immer

TOP-THEMA I TITEL Immer auf der sicheren Seite Füllstandüberwachung mithilfe eines Automatisierungssystems Eine Füllstandüberwachung in geschlossenen Tanks ist ein in der chemischen oder in der Nahrungsund Genussmittel-Industrie häufig benötigtes Messverfahren. Mithilfe eines Automatisierungssystems können bei diesem Prozess zahlreiche weitere nützliche Funktionalitäten bis hin zu einer automatischen Bestandsüberwachung realisiert werden. Druckmessumformer oder Pegelsonden werden zur hydrostatischen Füllstandmessung in belüfteten Tanks oder zur Ermittlung des Pegels, z. B. in Trinkwasserbrunnen, eingesetzt. Das Messprinzip basiert dabei auf dem hydrostatischen Druck in einer Flüssigkeit oder einem Gas. Dieser wird durch die Höhe der über dem Messgerät befindlichen Flüssigkeitssäule hervorgerufen (Einheit: Meter Wassersäule). Der Druck nimmt richtungsunabhängig mit zunehmender Tiefe zu. Dabei entsprechen zehn Meter Wassersäule (mWS) 0,98 bar (annähernd 1 bar). Der gemessene hydrostatische Druck p wird zur Berechnung des aktuellen Füllstands h herangezogen. Dabei wird der Umgebungsdruck p o , die temperaturabhängige Messstoffdichte ρ und die Erdbeschleunigung g berücksichtigt. Bei Relativdruckmessgeräten wird der schwankende Umgebungsdruck automatisch kompensiert. Dieser wird z. B. durch die Wetterlage oder die geografische Höhe beeinflusst. Die Dichte eines Gases oder einer Flüssigkeit ist darüber hinaus temperaturabhängig und hat Einfluss auf die Genauigkeit der Füllstandmessung und demnach auch auf die Füllhöhe. Beispielsweise beträgt die Dichte von Wasser bei 5 °C 999,964 kg/m 3 , nach einer Erwärmung auf 30 °C fällt diese auf 995,645 kg/m 3 ab. Exakte Messung Die genaueste Messung des Füllstands in geschlossenen Tanks kann über die Verwendung von Differenzdruckmessumformern wie z. B. dem Jumo dTrans p20 Delta realisiert werden. Dazu wird je Tank ein Differenzdruck-Messumformer mit zwei Druckmittlern verwendet. Bei der Montage wird das Messgerät über Rohrleitungen mit dem Behälterboden und dem Behälterdeckel verbunden. Sind hygienische Anfor­ derungen zu erfüllen, dann werden anstelle der Rohrleitungen geeignete Druckmittler mit Kapillarleitungen montiert. Bei einer Linearität des Transmitters von 0,07 % und den Linearitäten von Druckmittler und Kapillare ergibt sich hier eine hochgenaue Messung, die den Füllstand je nach Tankgröße bis auf den Zentimeter genau bestimmen kann. Der Druckmessumformer Jumo dTrans P20 vereint dabei höchste Präzision mit einer einfachen Bedienung. Er dient zur Messung von Relativdruck und Absolutdruck von Gasen, Dämpfen und Flüssigkeiten. Das integrierte LCD zeigt die Messwerte und Gerätedaten an. Gehäuse und Sensoren sind aus hochwertigem Edelstahl gefertigt. Für den Einsatz mit hygienischen Anforderungen stehen unterschiedliche frontbündige Prozessanschlüsse zur Verfügung, darunter auch das EHEDG-zertifizierte Anschlusssystem Peka. Für heiße Medien Speziell für Messaufgaben an heißen Medien und Leitungen gibt es eine Hochtemperaturvariante, die Temperaturen bis 200 °C standhält. Für besondere Anwendungen der Prozesstechnik ist auch der Anschluss von Druckmittlern möglich. Der Messumformer ist programmierbar und dadurch an vielfältige Messaufgaben flexibel anpassbar. Für die Bedienung über die Schnittstellen steht ein komfortables Setup- Autor: Rene Krug, Produktmanager, Jumo GmbH & Co. KG, Fulda

TITEL I TOP-THEMA 01 Einbausituation an der Tankanlage 02 Mit dem Automatisierungssystem können Anwender jederzeit auf die Prozesswerte zugreifen Programm als Zubehör zur Verfügung. Die manuelle Bedienung vor Ort – auch im Ex- Bereich – ist über einen Drehknopf sehr bequem und schnell möglich. Bei einer Messung des Füllstands von außen können der Jumo dTrans P30 oder der Jumo Delos SI eingesetzt werden. Für den Einsatz in Brunnen eignet sich besonders die Pegelsonde Jumo Maera S28. Für kabellose Anwendungen steht mit dem Wtrans p ein neuer Druckmessumformer mit Funk-Messwertübertragung zur Verfügung. Passt zusammen Kombiniert man diese Messtechnik nun mit einem Automatisierungssystem, erschließen sich eine Vielzahl weiterer Möglichkeiten. Bei Jumo in Fulda werden mithilfe des dTrans P20 Delta und des mTron T mehrere Stickstofftanks auf dem Firmen gelände überwacht. Die Vorteile liegen auf der Hand, denn der modulare Aufbau des mTron T bietet ein Maximum an Flexibilität. So stehen verschiedene Ein-/Ausgangsmodule zur Verfügung, wie etwa ein Mehrkanal-Reglermodul, ein Analog-Eingangsmodul mit vier oder acht Kanälen, ein Relaismodul in 4-Kanal-Ausführung sowie ein frei konfigurierbares digitales Ein-/Ausgansmodul mit zwölf Kanälen. Eine Besonderheit ist das 4-Kanal-Analog-Eingangsmodul, das mit universellen und galvanisch getrennten Analogeingängen für Thermoelemente, Widerstandsthermometer sowie Einheitssignale ausgestattet ist. Somit können mit der gleichen Hardware verschiedenste Messgrößen wie Temperatur, Druck und Feuchte präzise erfasst und digitalisiert werden. Für individuelle Steuerungsapplikationen verfügt das System über eine SPS (Codesys V3), Programmgeber- und Grenzwertüberwachungsfunktionen sowie Mathematik- und Logikmodule. Das Jumo mTron T ermöglicht den gleichzeitigen Betrieb von bis zu 120 Regelkreisen. Mittels Optionssteckplätzen können Ein- und Ausgänge jedes Reglermoduls darüber hinaus individuell erweitert und angepasst werden. Übersichtliche Darstellung Ein weiterer Vorteil ist die übersichtliche Darstellung aller erfassten Werte. Das Multifunktionspanel ermöglicht neben der Visualisierung auch die komfortable Bedienung der Regler und Programmgeber. Weiterhin ist ein benutzerabhängiger Zugriff auf Parameter- und Konfigurationsdaten des Gesamtsystems möglich. Als Besonderheit sind beim Jumo-System darüber hinaus die Registrierfunktionen eines vollwertigen Bildschirmschreibers inklusive Webserver implementiert. Zum Auslesen und Auswerten der aufgezeichneten Daten stehen bewährte PC-Programme zur Verfügung. Durch serienmäßig vordefinierte Bildschirmmasken reduzieren sich Inbetriebnahmezeiten für den Anwender erheblich. Da das Automatisierungssystem über einen integrierten Webserver verfügt, können Anwender jederzeit bequem und zuverlässig auf die Prozesswerte zugreifen. Das kann entweder über einen PC aber 03 Die genaueste Messung des Füllstands in geschlossenen Tanks ist mit Differenzdruckmessumformern möglich auch mobil über ein Smartphone und ein Tablet erfolgen. Benachrichtigungen – z. B. Alarmmeldungen – sind auch per SMS oder E-Mail möglich. Mit dieser Funktionalität lässt sich aber auch eine automatisierte Füllstandüberwachung realisieren. So wird im Jumo mTron T ein Grenzwert definiert. Falls dieser unterschritten wird, wird vollautomatisch ein Bestellvorgang per E-Mail beim Lieferanten ausgelöst. So lässt sich mithilfe bewährter Messtechnik und moderner Automatisierungslösungen eine Anwendung realisieren, die die Tür zur vielbeschworenen Industrie 4.0 erfolgreich aufstößt. Halle 11, Stand C28 www.jumo.net VERFAHRENSTECHNIK 4/2018 25