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Verkabelungsaufwand reduziert

Digitaler Stellungsregler für Ventile mit AS-Interface
Verkabelungsaufwand reduziert

Die Technologie des AS-Interfaces – kurz AS-i – hat in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie die Installation und Vernetzung von Sensoren wesentlich vereinfacht und damit sicherer gemacht. Diese Technologie, die auch für modular aufgebaute, schlüsselfertig gelieferte und vor Ort montierte und installierte Anlagen erhebliche Vorteile bietet, ist jetzt auch für Stellungsregler von Regelventilen und Hygieneventilen verfügbar. Schubert & Salzer Control Systems stellte auf der Achema einen digitalen Stellungsregler mit einer solchen modernen AS-i-Schnittstelle vor.

Dr. Rainer Lange

Pneumatische Regelventile benötigen einen Stellungsregler, der die in der Regelungstechnik üblichen Einheitssignale in einen korrelierenden Stelldruck wandelt. Digitale Stellungsregler bieten vielfältige Parametrierungsmöglichkeiten, denen bisher allerdings relativ aufwändige Systeme zur digitalen Anbindung an Prozessleitsysteme, wie Hart, Profibus, Foundation Fieldbus u.a., gegenüber standen. Eine einfache und extrem sichere Anbindung schafft die Vernetzungslösung über das AS-Interface. Speziell der Anlagenbau für die Getränke- und Nahrungsmittelindustrie hat schon sehr rasch die signifikanten Vorteile dieser Vernetzungstechnik erkannt und genutzt. Letztere bestehen in einem deutlich reduziertem Verkabelungsaufwand und damit wesentlich weniger Fehlerquellen und vereinfachter Installation und Inbetriebnahme. Besonders zum Tragen kommen diese Vorteile bei modular aufgebauten Anlagen, die vormontiert in weit entfernte Länder geliefert und dort in Betrieb genommen werden müssen. Diese sehr einfach zu handhabende Lösung erlaubt zudem den Einsatz von Ferndiagnose-Tools zur Abfrage des Gerätestatus und etwaiger Fehlermeldungen. Es ist auch eine Diagnose über das Internet möglich. Und selbstverständlich können AS-i-Strukturen durch entsprechende Gateways problemlos in andere Busstrukturen eingebettet werden.
Für hygienische Anwendungen
Schubert & Salzer Control Systems hat AS-i als das zurzeit einfachste Bussystem für die Aktor-/Sensor-Ebene in seine digitalen Stellungsregler integriert. Voraussetzungen für die Adaption der AS-i-Technologie war der integrierte Aufbau des Stellungsregler auf pneumatischen Stellventilen. Gerade für die Lebensmitteltechnik haben sich diese Top-Mounted-Ausführungen für Einsätze unter hohen hygienischen Anforderungen als sehr gut geeignet erwiesen, da sie zentrisch auf dem Ventilantrieb sitzen und nicht seitlich über Stellhebel angelenkt werden. Durch diesen integrierten Anbau wird eine kompakte und hygienische Bauweise erreicht. Zudem sind alle beweglichen Teile, wie der Hebel für die Hubrückführung, von außen nicht mehr zugänglich.
Die nächste Generation dieser sehr erfolgreichen, digitalen Top-Mounted Stellungsregler hat die Typenbezeichnung 8049. Abhängig von der Wahl der internen Aktorik, die den Ventilantrieb mit Luft versorgt, werden drei Ausführungen angeboten. Der digitale Stellungsregler 8049 mit konventionellen Magnetventilen in Vierleitertechnik für raue Betriebsumgebungen; der 8049 mit leistungsarmen Piezo-Ventilen in Zweileitertechnik, bei dem der Stellungsregler ausschließlich auf Basis des 4-20-mA-Stellsignals funktioniert. Sowie der 8049 mit innovativer AS-i-Technologie.
Alles läuft über gelbes Kabel
Diese dritte Ausführung des digitalen Stellungsreglers 8049 besitzt ein AS-Interface für die Anschaltung. Über das charakteristische gelbe AS-i-Kabel wird dieser Stellungsregler an den Master angeschlossen. Das gelbe zweiadrige AS-i-Kabel dient sowohl der Energieversorgung als auch der gleichzeitigen Datenkommunikation.
Diese innovative Art der Vernetzung bietet ein bisher nicht erreichtes Maß an Sicherheit. Die Verdrahtung dieses Stellungsreglers mit dem charakteristischen, gelben AS-i-Kabel ist sehr einfach. Damit wird auch die Inbetriebnahme von Anlagen – unabhängig vom Aufstellungsort – wesentlich sicherer. Verdrahtungsfehler sind ausgeschlossen. Ein weiterer Vorteil dieser Schnittstelle ist die sehr kostengünstige Vernetzung von verschiedenen Feldgeräten innerhalb einer Anlage und die Möglichkeit zur Ferndiagnose und zur Übertragung von Statusinformationen.
Der digitale Stellungsregler 8049 ist jedoch nicht nur einfach zu installieren, sondern auch universell einsetzbar, da er wie die Vorgängermodelle über eine PC-Schnittstelle und eine benutzerfreundliche grafische Oberfläche sehr einfach parametriert werden kann. Die Vorortbedienbarkeit des Stellungsreglers ist aus Gründen der Betriebssicherheit auf ein Minimum reduziert und beschränkt sich auf den Selbstabgleich, bei dem sich der Stellungsregler an den Ventilantrieb adaptiert, sowie die Möglichkeit die Stellgröße lokal zu erzeugen. Damit kann das Ventil vor Ort positioniert werden, ohne dass ein Stellsignal von der zentralen Steuerung der Anlage notwendig ist. Die Schutzklasse des Stellungsreglers ist generell IP 65.
Leistungsstarkes Tandem
Die Vorteile des innovativen Stellantriebs 8049 mit AS-i-Technologie können mit verschiedenen Regelventilen zu individuellen, modular aufgebauten Verfahrenslösungen kombiniert werden. Besondere Vorteile bietet das Innovations-Tandem aus Hygiene-Stellventil 6020 und 8049-AS-i-Stellantrieb.
Beim Hygieneventil 6020 handelt es sich um ein Eckventil, das aus porenfreiem Edelstahlvollmaterial gefertigt ist. Die Oberflächengüte wird an die jeweiligen Prozessanforderungen durch Feindrehen, Polieren, Feinpolieren oder Elektropolieren punktgenau angepasst. Für die weichdichtende Regelventilinnengarnituren stehen mediumsabhängige Modifikationen der Ventilsitze zur Verfügung. Die Eckventil-Konstruktion ist konsequent auf vollständige Selbstentleerung ausgelegt.
Sollten die Prozessbedingungen so hohe Anforderungen stellen, dass eine sichere Trennung von Prozessraum und Kolbenstange zur Ventilbetätigung durch eine Membrane realisiert werden muss, dann kann der digitale AS-i-Stellungsregler auch mit dem Aspetik-Stellventil 6021 kombiniert werden. Dieses Ventil mit einer speziellen Spindelabdichtung, die durch eine völlig glatte Membran erfolgt, ist nicht nur EHEDG-geprüft, sondern bietet vor allem einen großen Stellhub von 16 mm und damit höchste Regelgüte. Durch die Kombination dieses Ventils mit dem AS-i-Stellungsregler lassen sich die besonderen Vorteile dieser Vernetzungslösung nun auch für Sterilprozesse nutzen. Die beiden Ventilbaureihen 6020 und 6021 werden in den Nennweiten DN 15, 25 und 40 bis zum Nenndruck PN 16 angeboten.
Angrenzende Prozessbereiche
Natürlich lässt sich der AS-i-Stellungsregler auch mit anderen, nicht für Sterilprozesse ausgelegten Regelventilen kombinieren. So werden beispielsweise Gleitschieberventile als Präzisionsstellgeräte für flüssige, dampf- und gasförmige Medien in vielen angrenzenden Prozessbereichen der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt. Sie sind kompakt, extrem kurz bauend, leichtgewichtig und bieten regelungstechnische Vorteile, wie günstige strömungstechnische Kenndaten, kurzen Hub für schnelle Regelungen, weniger Verschleiß, Unempfindlichkeit bei Kavitation, reduzierte Schallemission und sehr geringe Antriebskräfte. In Prozessvorstufen und prozessnahen Anlagen werden solche Ventile jetzt auch mit AS-i-Stellungsregler in den Baugrößen DN 15 bis DN 200 für Drücke bis PN 100 und Mediumtemperaturen von -60 bis +350 °C angeboten.
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