Schnelligkeit statt technischer Überhang

Über die Differenzdruckmessung kann man zum Beispiel die Durchflussgeschwindigkeiten von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen, den Füllstand in drucküberlagerten Behältern oder die Kapazität von Filtrationsanlagen bestimmen. Werden schnelle Ansprech- bzw. Anstiegszeiten unter den normalerweise üblichen 50 bis 500 ms benötigt, haben Anwender jedoch kaum eine Wahl. Daher lassen Lösungen, die Druckverläufe mit einer Messrate von 250 Hz erfassen können, aufhorchen.

Der Grund für die bislang recht langen Ansprechzeiten ist einfach: Die internen Rechenzeiten typischer Geräte aus der Prozesstechnik reduzieren die Geschwindigkeit der Messwerterfassung, was Auswirkungen auf die gesamte Prozessgeschwindigkeit hat. Die Beschleunigung der Prozesse ist mit der bisher vorhandenen Technik nur schwer umsetzbar. Wer andere Erwartungen hatte, musste Kompromisse in Kauf nehmen.

Als Spezialist für die elektronische Druckmesstechnik hat sich BD Sensors dieser Problematik angenommen. In enger Zusammenarbeit mit betroffenen Anwendern wurde eine Lösung entwickelt, die für die schnelle Messwerterfassung geradezu prädestiniert ist. Die Spanne an konkreten Anwendungen reicht dabei von der Überwachung von Industrie-, Nass- oder Staubfiltern bis hin zur Füllstandsmessung in druckbeaufschlagten Behältern der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Aber auch Leckageüberwachungen in Leitungen oder Durchflussmessungen von Gasen oder Flüssigkeiten mittels Wirkdruckelementen sind realisierbar.

Die Grundlage für die schnellere Messwerterfassung schafft die optimierte Elektronik der Differenzdruckmessumformer. An ihrer Abstimmung wurde lange gefeilt, um Signalpfade und Rechenzeiten zu verbessern. Auch auf technischen Overhead, wie Kommunikationsmöglichkeiten über das Hart-Protokoll haben die Entwickler verzichtet, weil das in den oben genannten Anwendungen nicht gefordert ist. Ergebnis dieser Anstrengungen ist eine Anstiegszeit von ca. 10 ms. Diese liegt damit 5- bis 200-mal unter den in der Prozessindustrie üblichen Differenzdruckmessumformern.

Basis des DPT-100-Differenzdruckmessumformers bildet ein piezoresistiver Drucksensor. Unter dem piezoresistiven Effekt versteht man die Widerstandsänderung eines Materials basierend auf seiner Piezostruktur. Übt man auf diese Struktur Druck aus, ändert sich der Widerstand um das etwa 10-fache gegenüber herkömmlicher resistiver Technologie. Dies bildet unter anderem die Grundlage für die Genauigkeit des Differenzdruckmessumformers, die bei ≤0,1 % FSO (Full Scale Output) liegt. Dieser Wert ist geringfügig höher, als bei den bisherigen für die Prozessindustrie ausgelegten Geräten, die eine Genauigkeit von 0,075 % FSO bieten. Die Genauigkeit ist aber für Anwendungen, bei denen kurze Anstiegszeiten gewünscht sind, mehr als ausreichend.

Der Differenzdruckmessumformer lässt sich einfach einbauen und auch problemlos nachrüsten, da die Mess- und Anschlusstechnik gegenüber den im Markt erhältlichen Geräten mit Flanschverbindung unverändert geblieben ist. Somit kann der Anwender ein bereits vorhandenes Gerät gegen den schnellen DPT 100 tauschen, ohne Umbauten an der Anschlusstechnik vornehmen zu müssen. Beim Austausch muss lediglich 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. Dies verschafft in Umgebungen mit ohnehin eingeschränkten räumlichen Bedingungen wie 19″-Racks, kleinen Schaltschränken oder Gehäusen einen entscheidenden Vorteil, da durch den sinkenden Platzbedarf die Anlagen selbst kompakter werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass neben der klassischen Variante mit analogem 4…20-mA-Signal eine digitale Version mit einer RS485-Schnittstelle zur Verfügung steht. Das dabei verwendete Protokoll ist Modbus RTU. Bei der RS485-Schnittstelle handelt es sich um eine störunempfindliche, vielfach erprobte Schnittstellentechnologie, die u. a. in Zusammenhang mit Profibus-Anwendungen verwendet wird und auf einer Master-Slave-Architektur basiert, mit der bis zu 256 Teilnehmer vernetzt werden können. Der Differenzdruck-Messumformer kann in diesem Netzwerk Daten mit einer Übertragungsrate bis 115 kB/s zur Verfügung stellen. Für kompakte Anlagen spielt die Komponente Leitungslänge kaum eine Rolle, dennoch besteht die Möglichkeit, Leitungen bis zu einer Länge von 1,2 km zur Datenübertragung zu nutzen. Für die Integration in übergeordnete Steuerungen (SPS) sind keine Analog-Eingangsmodule notwendig, da der Slave direkt mit dem Master der SPS verbunden wird.

Halle 11, Stand C51

www.prozesstechnik-online.de Suchwort: cav0317bdsensors

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Redaktionsbüro Stutensee