Industrielle Automation 6/2018

SENSORIK UND MESSTECHNIK
02 Kompakte Massendurchflussregler ermöglichen
eine reaktionsschnelle Gasdosierung
der resultierenden Flamme. Nun ändern
sich im Praxisalltag allerdings vielfach sowohl
die Druckbedingungen wie auch die
Temperatur der Gase. Eine klassische volumetrische
Gasmengenmessung mithilfe
von Schwebekörpern kann das nicht berücksichtigen,
denn sobald sich Druck oder
Temperatur ändern, messen diese Volumendurchflussmesser
nicht mehr genau.
Für eine rückverfolgbare und dokumentationspflichtige
Produktion ist das nicht
akzeptabel. Als zuverlässige Alternative
bietet sich hier der Einsatz von Massendurchflussmessern
an.
Das Messprinzip der eingesetzten Massendurchflussregler
basiert auf dem thermischen
Verfahren. Aus dem Wärmetransport
des eingesetzten Gases kann hierbei direkt
auf den Massendurchfluss geschlossen
werden. Dieses Gasgewicht ist unabhängig
von Gasdruck und -temperatur. Der Wärmetransport
ist dabei sowohl von der Masse
der einzelnen Gasmoleküle als auch von
der absoluten, durchgeströmten Gasmenge
abhängig. Leichte Gase wie Wasserstoff
nehmen schnell viel Hitze auf, schweres
Propan dagegen weniger. Aus diesem
Grund lassen sich die Sensoren auf mehrere
Gasarten im Voraus justieren.
Bei den zumeist eingesetzten Massendurchflussreglern
findet diese Messwerterfassung
in einem Nebenkanal statt. Ein
Laminar-Flow-Element im Hauptkanal erzeugt
einen geringen Druckabfall, der einen
definierten, kleinen Teil des Gesamtdurchflusses
durch den Nebenkanal treibt. Gemessen
wird in einem speziell geformten
Strömungskanal, an dessen Wandung ein
Si-Chip mit einer freigeätzten Membran
sitzt. Auf dieser Membran ist ein Heizwiderstand
symmetrisch zwischen zwei Temperatursensoren
aufgebracht, die die
Gas-Temperatur vor und nach der
Erwärmung messen. Bei einer konstanten
Spannung am Heizwiderstand
ist die Differenzspannung der
Temperatursensoren ein Maß für
den Massendurchfluss des strömenden
Gases.
Unterstützung
verschiedener Bussysteme
Für die hohen Anforderungen der Glasindustrie
bietet Bürkert mit seinen Massendurchflussreglern
nicht nur eine kompakte
und exakt arbeitende Gasmassenbestimmung,
sondern erfüllt auch die Anforderungen
einer flexiblen Produktion. In einer
solchen Anlage kommen oft bis zu 60 Brenner
zum Einsatz, was bedeutet, dass bis zu
120 Massendurchflussregler über das Gasgemisch
wachen. Diese können zu einer
individuellen Systemlösung verbaut werden
und kommunizieren untereinander
über verschiedene Feldbus- oder Industrial
Ethernet-Standards. Dazu kommen vielfach
noch Sicherheits-Absperrventile für
jeden Gasstrang, die ebenfalls Teil des intelligenten
Brennersteuerungsblocks sein
können. Aufgrund des modularen Aufbaus
können diverse Bussysteme (Profinet, Profibus-DP,
Modbus-TCP, Ethernet/IP oder
EtherCAT) unterstützt werden – die Integration
in bestehende Anlagensteuerungen
PAM-199-P
mit Feldbusanbindung
Wahlweise mit:
• EtherCAT-Schnittstelle mit
Parametrierung über CoE
• Profibus-Schnittstelle
• ProfiNet-Schnittstelle
Der Massendurchflussregler erfüllt unter anderem
die Anforderungen einer flexiblen Produktion
wird dadurch erleichtert. Für schnelle,
marktangepasste Produktwechsel können
in der übergeordneten Steuerung die passenden
Rezepturen hinterlegt werden und
müssen in der Praxis dann nur noch per
Knopfdruck geladen werden. Dabei senden
die Feldgeräte rund um die Uhr Informationen
über den Gerätezustand und
den Prozess zur Anlagensteuerung. So ist
eine vorbeugende Wartung möglich und
sollte es doch einmal zu einer Störung
kommen, kann diese schnell lokalisiert
und behoben werden. Das Konzept ermöglicht
so eine flexible, aber dennoch robuste
und wirtschaftliche Prozessführung
im Sinne des Trends zur Digitalisierung
und Automatisierung von Produktionsprozessen.
Bilder: Aufmacher Piotr Piatrouski – stock.adobe.com;
01 Robert Gerhardt – stock.adobe.com; 02 Bürkert
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