Eine sichere und effiziente Signalübertragung zwischen Feldgerät und Prozessleit- system ist die Voraussetzung für einen reibungslosen Prozessablauf. Vor diesem Hintergrund entschied sich der niederländische Zuckerproduzent Suiker Unie für Signaltrenner von Pepperl+Fuchs. Sie stellen nicht nur eine zuverlässige Signalübertragung sicher, sondern übernehmen auch die Umwandlung von Feld- in Normsignale.
Das niederländische Unternehmen Suiker Unie zählt mit einer Jahresproduktion von 1 Mio. t Zucker zu den größten Zuckerproduzenten Europas. Allein im Werk in Groningen werden pro Jahr 450 000 t Zucker in unterschiedlichen Qualitäten hergestellt. Während der Zuckerkampagne zwischen September und Januar wird Tag und Nacht im Schnitt alle zwei Minuten ein Lkw mit Zuckerrüben entladen. Insgesamt müssen 3 Mio. t Rüben verarbeitet werden.
Die Voraussetzung für einen reibungslosen Prozessablauf und hohe Produktqualität ist eine sichere und effiziente Prozesssteuerung, die wiederum auf einer fehlerfreien Messdatenerfassung und -auswertung basiert. Letztere können beispielsweise durch Erdschleifen gestört werden. Sie entstehen, wenn sowohl im Feld- als auch im Steuerkreis mehrere Erdverbindungen mit unterschiedlichen Potenzialen vorhanden sind. Diese erzeugen im Signalleiter einen Ausgleichsstrom, der zu Messabweichungen führt und die Kommunikation so stark beeinträchtigen kann, dass eine zuverlässige Prozessüberwachung und -steuerung nicht mehr möglich ist.
Galvanische Trennung hilft weiter
Die Lösung dieses Problems ist eine galvanische Trennung von Feld- und Steuerungsseite. Sie verhindert die Überlagerung des Nutzsignals durch Störspannungen und -ströme. Eine galvanische Trennung ist daher gerade bei einem weitverzweigten Anlagenaufbau wie bei Suiker Unie die ideale Lösung, um auch Brummschleifen bei der Übertragung von analogen und digitalen Signalen zu verhindern. Das Gleiche gilt für lange Kabel, die Gleichtaktstörungen auch ohne eine leitende Verbindung auffangen können und diese in Signaleingänge weiterleiten.
Die galvanische Trennung wird mithilfe eines Signaltrenners ermöglicht, in dem entweder ein Transformator (induktive galvanische Trennung) oder ein Optokoppler integriert ist. Dieser Interfacebaustein unterbricht die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen beiden Stromkreisen, sodass die Ladungsträger nicht mehr von einem zum anderen fließen können. Die Übertragung der Prozesssignale erfolgt stattdessen über das Magnetfeld beziehungsweise über ein optisches Sender- bzw. Empfängersystem.
Zu den zentralen Funktionen eines Signaltrenners gehört auch die Umformung eines Signals in ein Normsignal. Dieser Schritt ist notwendig, um beispielsweise unterschiedliche Messgrößen aus dem Feld in Steuerungs- oder Leitsystemen überhaupt verarbeiten zu können. Der Signaltrenner erfasst die Signale von Sensoren wie Thermoelementen, Widerstandstemperaturmessfühlern (RTD) oder anderen Gebern und wandelt sie in die typischen Normsignale 0/2…10 V oder 0/4…20 mA um. Die Wandlung in 0/4…20 mA ist auch für binäre Frequenzsignale von Namur-Sensoren oder mechanischen Kontakten möglich. Programmiert werden alle genannten Funktionen einfach und schnell über Dip-Schalter an der Frontseite des Gerätes oder mittels PC.
Überwachung der Förderwege
Darüber hinaus bieten Signaltrenner weitere, unterschiedliche Funktionen zur Erfassung, Verstärkung und Wandlung von Temperaturen, Frequenzen sowie anderer analoger und digitaler Signale. Zu den in der Produktion von Suiker Unie eingesetzten Signaltrennern gehören auch die Drehzahlwächter KFD2-DWB-1.D von Pepperl+Fuchs. Diese sichern beim Zuckerproduzenten eine hohe Verfügbarkeit der zahlreichen Antriebsmotoren von Förderbändern, Trockentrommeln und Zentrifugen ab.
Die Überwachung der Drehzahlüber- oder -unterschreitung erfolgt durch Abgleich der tatsächlichen Drehzahl mit einem voreinstellbaren Grenzwert. Der Drehzahlwert wird in Form eines binären Signals von einem Namur-Sensor oder einem mechanischen Kontakt bereitgestellt. Im Drehzahlwächter wird die momentane Drehzahl mit einem Grenzwert verglichen, der zwischen 1 mHz und 12 kHz liegen kann. Liegt die Drehzahl außerhalb des zulässigen Drehzahlbereiches, wird ein Alarm ausgelöst.
Zur Verringerung der Verdrahtungs- und Installationskosten von Interfacebausteinen bietet Pepperl+Fuchs die Spannungsversorgung über Power Rail an. Das Einlegeteil für die Normschiene mit integrierten Leitern versorgt den Signaltrenner rückseitig mit 24 V (DC) und ermöglicht darüber hinaus die Sammelmeldung von Leitungsfehlern des Feldkreises. Damit werden Signalleitungen in der rauen Prozessumgebung permanent auf Unterbrechung oder Kurzschluss überwacht und der Anwender kann Störungen rechtzeitig erkennen.
Der Signaltrenner KFD2-DWB-1.D mit Drehzahlüberwachung gehört zum K-System von Pepperl+Fuchs. Es bietet neben einem großen Portfolio an Signaltrennern auch eigensichere Trennbarrieren für Anwendungen im Ex-Bereich in großer Vielfalt an. Das umfangreiche Programm umfasst ca. 200 verschiedene Interfacebausteine für die Montage auf einer 35-mm-Normschiene.
prozesstechnik-online.de/dei0613437
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