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Mit Namur-Schnittstelle

Konduktive Sensoren mit integrierter galvanischer Trennung
Mit Namur-Schnittstelle

Die konduktiven Sensoren Levelpointer und Leckpointer mit integrierter Elektronik und mit galvanischer Trennung lassen sich direkt als binäre Signalgeber verwenden. Im Gegensatz zu einer Elektrodensteuerung kann auf ein externes Elektrodenrelais verzichtet werden. In Anlehnung an die vielseitigen induktiven und kapazitiven Näherungssensoren sind die Sensoren mit einer Namur-Schnittstelle ausgerüstet.

Dipl.-Ing. (FH) Harald Lang

Eine Elektrodensteuerung besteht üblicherweise aus einem System von konduktiven Elektroden und dem dazugehörigen Elektrodenrelais. Anwendungsfelder sind die Füllstandmesstechnik und die Leckage-Detektion. Wenn eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit eine Verbindung zwischen den Elektroden herstellt, wird in einer zugehörigen Elektronik ein Schaltvorgang ausgelöst. Das Elektrodenrelais speist dabei den Elektrodenstromkreis und sorgt für die sichere galvanische Trennung zwischen Elektroden, Versorgungsspannung und Ausgang.
Da in der Automatisierungstechnik häufig der potenzialfreie Ausgang des Elektrodenrelais für die weiterführende Signalverarbeitung ausgewertet wird, ist es von Vorteil, Sensoren mit den entsprechenden, bereits integrierten Funktionen einzusetzen. Die Sensoren Levelpointer und Leckpointer stehen daher mit integrierten Elektroden, einer Auswerteelektronik mit galvanischer Trennung des Elektrodenstromkreises vom Versorgungsstromkreis und einer binären Standardschnittstelle zur Verfügung. Die Verwendung einer Namur-Schnittstelle ermöglicht dabei durch Analyse der Stromaufnahme die Auswertung der Schaltzustände Leitungsbruch, Bereitschaft, Geschaltet und Kurzschluss. Zudem ist die eigensichere Ausführung für die Verwendung im Ex-Bereich möglich. Durch Gleichstrombetrieb des Steuerstromkreises sind die Leitungsimpedanzen der Anschlussleitung von geringer Bedeutung.
Funktionsweise der Sensoren
Der Anschluss der Jola-Sensoren erfolgt über eine zweiadrige Leitung. Der Schaltverstärker für die Namur-Stromkreise versorgt den Sensor mit einer Leerlaufspannung von ca. 8,2 V und einem Innenwiderstand von ca. 1 kOhm. In der Sensorelektronik wird ein Wechselstrom erzeugt, der, galvanisch vom Speisekreis entkoppelt, die Elektroden speist. Ein Gleichstrom würde zur Zersetzung der Elektroden führen und durch galvanische Prozesse würde an den Elektroden eine Gegenspannung erzeugt, die die Ansprechempfindlichkeit des Sensors beeinflusst.
Die Signalgabe für die einzelnen Schaltzustände erfolgt über die Auswertung der Stromaufnahme des Sensors, wodurch sich auf einfache Weise die vier möglichen Betriebszustände unterscheiden lassen. Die EN 50227 – früher als DIN 19234 bekannt – legt hierfür die Eckdaten fest. Der Schaltverstärker wertet das Schaltsignal als binäres Signal mit der Bedeutung von „aktiv“ oder „inaktiv“ bzw. „eingeschaltet“ oder „ausgeschaltet“ aus. Zusätzlich ist es bei entsprechender Ausführung des Schaltverstärkers möglich, eine zu geringe Stromaufnahme des Sensors (<0,15 mA) als Leitungsbruchzustand und eine zu hohe Stromaufnahme des Sensors (>6 mA) als Kurzschlusszustand auszuwerten. Bedarfsorientiert können die Sensoren mit unterschiedlichen Kabeln und Steckern versehen werden, zum Beispiel mit Ventilstecker oder Rundstecker mit oder ohne Leuchtdioden, so wie es dem Industriestandard in der Sensortechnik entspricht.
Breites Einsatzspektrum
Sensoren wie der Levelpointer oder der Leckpointer mit integrierter Auswerteelektronik bieten eine größere Vielseitigkeit als ein spezifisch aufeinander abgestimmtes System von Sensor und zugehörigem Schaltgerät. Dem Wunsch nach Vereinheitlichung mit dem Ziel von leichteren Vernetzungsmöglichkeiten, um dadurch ein mehr an Flexibilität bei gleichzeitiger Kostenreduzierung zu schaffen, kann mit diesen Sensoren entsprochen werden. Die integrierte galvanische Trennung verhindert die Möglichkeit einer gegenseitigen Beeinflussung und die Bildung von Erdschleifen. Der Elektrodenstromkreis, der zur Verhinderung von galvanischen Prozessen ein Wechselstrom ist, wird lediglich zwischen der Sensorelektronik und den Elektroden gebildet. Die Verbindungsleitung zum Sensor führt einen Gleichstrom, wodurch auch bei längeren Leitungen die Leitungsimpedanzen eine untergeordnete Rolle spielen.
Die Verwendung von Schutzkleinspannung bietet einen sicheren Schutz bei der Handhabung, und eine Auslegung nach Namur macht die Realisierung einer eigensicheren Ausführung für die Anwendung in explosionsgefährdeter Umgebung leicht möglich.
Der Zugang zu Standardanwendungen wird durch drei wichtige Punkte ermöglicht: Standardschnittstelle, Integrierung einer Standardfunktion und Funktionskontrolle vor Ort. Ein Namur-Sensor als Einzelkomponente ist jedoch nur innerhalb seiner spezifischen elektrischen Eckdaten einsetzbar und ist nur verwendbar mit einer Schutzkleinspannung SELV oder PELV.
cav 461

Sensoren für jede Applikation
Bei Jola haben sich entsprechend der Verwendung (Füllstandmessung oder Leckage-Detektion) und der Ausführungsform (Elektroden und Elektrodenrelais oder Kompaktgerät) verschiedene Produktfamilien herausgebildet. Geräteausführungen für Schaltschrankeinbau oder Aufputzmontage – mit DIBT-Zulassungen für die Verwendung als Überfüllsicherung oder als Leckage-Detektor für wassergefährdende Flüssigkeiten und mit Atex–Zulassungen für den Ex-Bereich – sind verfügbar.
Die Elektrodenrelais der Produktfamilie NR eignen sich mit Hilfe von zwei Elektroden zur Grenzstanderfassung oder mit Hilfe von drei Elektroden zur Niveauregelung. Elektrodenrelais der Produktfamilie Leckstar gibt es mit und ohne Leitungsbruchüberwachung; mit Sensoren zur punktuellen, linienförmigen oder flächenmäßigen Detektion von Leckagen. Die Kompaktgeräte der Produktfamilie Liqui-switch und Pumpswitch für die Niveauregelung oder Grenzstanderfassung bzw. der Produktfamilie Leckwatcher für die Leckagedetektion vereinen Elektroden und Elektrodenrelais bzw. Auswerteelektronik mit Binärschnittstelle im Anschlusskopf. Es stehen am Ausgang ein potenzialfreier Wechselkontakt oder eine binäre Schnittstelle für den direkten Anschluss an SPS, Kleinsteuerung, DDC-Regler oder Feldbuskoppler zur Verfügung.
Die Produktfamilien Levelpointer und Leckpointer schließlich beinhalten Sensoren mit Namur-Schnittstelle, wobei auch eigensichere Ausführungen möglich sind.

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