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Wiegen im Ex-Bereich

Präzise Gewichtsbestimmung mit elektromagnetischer Kraftkompensation
Wiegen im Ex-Bereich

Wiegen im Ex-Bereich
Abb. 5 Die Möglichkeiten des Profibus-DP können genutzt werden, wenn der Profibusadapter über eine Zenerbarriere im sicheren Bereich eingesetzt wird
Die industrielle Produktion kommt nicht ohne Wiegevorgänge aus, und der Umgang mit explosionsgefährdeten Stoffen stellt besondere Ansprüche sowohl an den Betreiber solcher Produktionsanlagen als auch an den Hersteller der in diesen Bereichen benötigten Wägetechnik. Die Waagen der Factory-Serie sind für den Einsatz in kritischen Bereichen eigensicher ausgeführt.

Abb. 2 Das monolithische Wägesystem ist das Herzstück der explosionsgeschützten Factory-Waagen

Abb. 3 Ex-Waage Factory mit hochgestellter Anzeige
Abb. 4 Die Anzeige kann separat bis zu 2,7 m entfernt auf einen Tisch gestellt oder an der Wand angebracht werden
Abb. 5 Die Möglichkeiten des Profibus-DP können genutzt werden, wenn der Profibusadapter über eine Zenerbarriere im sicheren Bereich eingesetzt wird
Die industrielle Produktion kommt nicht ohne Wiegevorgänge aus, und der Umgang mit explosionsgefährdeten Stoffen stellt besondere Ansprüche sowohl an den Betreiber solcher Produktionsanlagen als auch an den Hersteller der in diesen Bereichen benötigten Wägetechnik. Die Waagen der Factory-Serie sind für den Einsatz in kritischen Bereichen eigensicher ausgeführt.
Die Auflagen für den Einsatz elektronischer Geräte im explosionsgefährdeten Bereich sind in den letzten Jahren immer strenger geworden: in der europaweit gültigen Richtlinie 94/9/EG wurden die konkreten Forderungen für den Hersteller von Produkten für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen artikuliert, und in der Installationsrichtlinie RL 1999/92/EG sind die Auflagen für den Betreiber solcher Anlagen festgeschrieben. Deshalb ist es für den Produzenten, der explosive Stoffe handhaben muss, eine sichere Entscheidung, Atex-zertifizierte Produkte einzusetzen. Wenn die Ex-Waage in einer eichpflichtigen Anwendung eingesetzt werden soll, ist es von Vorteil die Herstellereichung (also geeicht ab Werk für den jeweiligen Aufstellort) zu nutzen, da somit die Ersteichung beim Kunden inklusive der dabei anfallenden Kosten entfallen kann.
Messprinzip
Die explosionsgeschützten Waagen der Sartorius Factory-Serie reichen von einer Auflösung von 0,001 g für einen Wägebereich bis 620 g über die 0,1 g vollauflösende 34-kg-Ex-Waage bis zu einer Auflösung von 2 g bei einem Wägebereich von 300 kg. Um die hohe Auflösung erzielen zu können, kommt das Messprinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation zum Einsatz. Abbildung 1 zeigt das Prinzip dieses Messverfahrens. Die Gegenkraft zum aufgelegten Gewicht auf der Lastplatte (5) wird durch die Magnetkraft einer stromdurchflossenen Spule aufgebracht. Die Kraftwirkung der Last wird über eine Krafteinleitung (2) auf einen Hebel übertragen und durch diesen zur Spule (3) untersetzt, die sich im Feld eines Permanentmagneten (4) befindet. Ein optischer Lagesensor (1) erkennt die Auslenkung des Hebels durch die Belastung aus der Gleichgewichtslage. Der Spulenstrom wird so geregelt, dass der Hebel wieder in die Gleichgewichtsposition zurückkehrt. Somit ist der Spulenstrom das Messsignal für den Gewichtswert. Die Waagen mit diesem Messprinzip können eine interne Justiergewichtsschaltung (7) haben, die durch das interne Justiergewicht (6) in Verbindung mit der isoTest-Funktion (Kalibrieren und Justieren per Knopfdruck) eine optimale Einbindung als Prüfmittel in Qualitätssicherungssysteme ermöglicht. Diese Funktion steht durch den Einsatz spezieller Motoren auch für Ex-Waagen zur Verfügung.
Robustes Wägesystem
Ein derartiges monolithisches Wägesystem ist auch das Herzstück der Waagen der explosionsgeschützten Factory-Serie (Abb. 2). Es zeichnet sich durch eine besondere Robustheit für den Einsatz im industriellen Bereich aus und erreicht gleichzeitig eine Auflösung von 640 000 Anzeigeschritten. Die Waagen bewähren sich insbesondere durch sehr gute metrologische Daten hinsichtlich Linearität und Reproduzierbarkeit. Der Einsatz des Systems sichert eine hohe Langzeitstabilität der Wägedaten und Unempfindlichkeit gegen Temperaturschwankungen. Auch die Möglichkeit, feste Aufbauten auf der Lastplatte als Vorlast elektrisch zu kompensieren (bis zu 20% des Wägebereichs) – und dennoch den gesamten Wägebereich zur freien Verfügung zu erhalten -, macht die Waagen für den industriellen Einsatz interessant.
Anzeige der Messwerte
Die Familie der Sartorius Factory-Waagen für den explosionsgefährdeten Bereich wurde durch hochauflösende Modelle bis 300 kg und zwei Typen variabel fixierbarer Anzeigeeinheiten – in der Ex-Schutzart EEx ib IIC T4 II 2 G – erweitert. Für den Wägebereich bis 64 kg steht eine Anzeige aus hochbeständigem Kunststoff (Abb. 3) oder eine Edelstahlanzeige mit großflächigen Tasten zur Auswahl. Die 150- und 300-kg-Modelle sind serienmäßig mit Edelstahlanzeige ausgerüstet. Die Anzeigeeinheiten der Waagen sind entsprechend den Kundenbedürfnissen flexibel anzubringen: Neben der Montage auf einem Stativ an der Wägeplattform oder auf einem Bodenstativ, ist auch eine vorgesetzte Montage möglich. Die Anzeige kann separat bis zu 2,7 m entfernt auf einen Tisch gestellt oder an der Wand angebracht werden (Abb. 4). Für den Einbau in eine Schalttafel ist die Edelstahlanzeigeeinheit ebenfalls geeignet, sie erfüllt die Maße der Norm DIN 43 7800. Die Wägewertanzeige der Factory-Ex-Waagen ist durch ihre Hinterleuchtung sehr gut ablesbar. Das grafische Display erleichtert nicht nur die Bedienerführung, sondern auch die Konfiguration der Waage per Menüeinstellungen in Klartext.
Weitere Funktionen
Druckbelege der Factory-Waagen lassen sich mit einem Programm frei gestalten. Es können zum Beispiel Logos, Texte, Barcodes und Grafikelemente eingebunden werden. Mit dem Profibusadapter lassen sich die Waagen an Feldbussysteme anbinden. Die Möglichkeiten des Profibus-DP können genutzt werden, wenn der Profibusadapter über eine Zenerbarriere im sicheren Bereich eingesetzt wird. Für die Anbindung der Factory-Ex-Waage über diesen Adapter existieren fertige Funktionsbausteine für die Steuerungen S7 und Freelance 2000. Natürlich stehen für die Waagen auch RS232- oder RS485-Datenschnittstellen zur Verfügung (Abb. 5). Mit der Software Sartorius Winscale lassen sich die Waagen über eine DDE-Schnittstelle zur weiteren anwenderorientierten Darstellung und Auswertung der Wägedaten an einen PC anbinden. Die Wägewerte können eichfähig im PC gespeichert werden. Außerdem wird das Waagendisplay in voller Funktionalität als Zweitanzeige am Bildschirm dargestellt; bei Vernetzung umschaltbar zwischen den Netzwerkwaagen. Eine interessante Möglichkeit, die Waage optimal auf den Bediener und den Prozess abzustimmen, ist mit der Nutzung der funktionellen Möglichkeiten des erweiterten Waagenprotokolls gegeben. Die Befehle dieses Protokolls erlauben zum Beispiel auch die Ausgabe kurzer Bedieneranweisungen ins Display der Anzeige. Ob als Terminalwaage in einem großen Qualitätskontrollsystem (SPC Win) oder als Einzelplatzsystem (SartoPac basic), die Fertigpackungskontrolle beispielsweise von lösemittelhaltigen Produkten muss nicht am Ex-Bereich enden. Die Standard-Ex-Factory-Waagen können mit der Funktionalität der Non-Ex-Waagen ausgestattet werden.
E cav 221
Angelika Laubstein
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