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Prozessanzeigen übernehmen auch kleine Steuerungsaufgaben

| Redakteur: MM

Bei der Auswahl von Anzeigeinstrumenten für die Prozesstechnik müssen auch die Belange des Anwenders berücksichtigt werden. Er will sehen, wie viel Liter beispielsweise pro Minute tatsächlich...

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( Archiv: Vogel Business Media )

Bei der Auswahl von Anzeigeinstrumenten für die Prozesstechnik müssen auch die Belange des Anwenders berücksichtigt werden. Er will sehen, wie viel Liter beispielsweise pro Minute tatsächlich fließen, ohne rechnen zu müssen. Geräte, die lediglich Strom- oder Spannung anzeigen, helfen in solchen Fällen nicht weiter. Die elegantere und vor allem anwenderfreundlichere Lösung sind so genannte Prozessanzeigen, die gleichzeitig auch noch kleine Steuerungsaufgaben übernehmen können.Analoge Standardsensoren werden für viele Aufgaben in der Steuer- und Regeltechnik eingesetzt, kaum aber, um die Werte vor Ort anzuzeigen. Der Hauptgrund dafür ist sicherlich, dass die dafür notwendige Auswertung keineswegs so trivial ist, wie es auf den ersten Blick scheint. Schließlich interessiert den Anwender nicht, dass ein Sensor ohne Durchfluss einen Strom von 4 mA liefert und bei maximalem Durchfluss ein 20-mA-Signal abgibt. Er will stattdessen sehen, wie viel Liter beispielsweise pro Minute tatsächlich fließen, ohne rechnen zu müssen. Geräte, die lediglich Strom- oder Spannung anzeigen, helfen in solchen Fällen nicht weiter. Natürlich kann man die Anzeigefunktion auch über eine SPS realisieren. Dann braucht man aber zumindest noch ein einfaches Anzeigegerät, das auch seinen Preis hat und installiert werden muss. Außerdem ist der Programmieraufwand für die Steuerung nicht zu unterschätzen und nicht bei jeder Applikation ist eine Steuerung vorhanden. Die elegantere und vor allem anwenderfreundlichere Alternative sind in solchen Fällen so genannte Prozessanzeigen, die gleichzeitig auch noch kleine Steuerungsaufgaben übernehmen können. Wie einfach der Umgang mit solchen Geräten sein kann, zeigt die Prozessanzeige TA 205 (Bild 1), die mit analogen Sensoren für alle physikalischen Größen zusammenarbeitet, beispielsweise mit Distanz-, Füllstands-, Durchfluss- oder Druckaufnehmern. Einzige Voraussetzung ist, dass die Sensoren lineare Ausgangssignale liefern. Zwei Ausgangssignale, am besten der minimale und maximale Ausgangswert des jeweiligen Aufnehmers, werden einfach beliebigen Anzeigewerten zugeordnet. Das Gerät interpoliert in dem so definierten Messbereich automatisch mit einer hohen Auflösung von 12 Bit. Jedes lineare Signal lässt sich so ohne große Fachkenntnisse in aussagekräftige Anzeigewerte wandeln. Da die Prozessanzeige im Gegensatz zu einfachen Anzeigegeräten wie Messuhren oder Manometern rechnen kann, lassen sich unterschiedliche Aufgabenstellungen problemlos berücksichtigen:Typische Anwendungen für die Prozessanzeigen finden sich dort, wo Messsignale als Spannung (0/2 bis 10 V) oder Gleichstrom (0/4 bis 20 mA) vorliegen und für den Bediener ablesbar sein müssen, also bei Distanz-, Durchhang-, Abstands-, Füllstands- oder Druckmessungen. Ein Zweipunktabgleich gestattet die flexible Kalibrierung der Anzeige an das Analogsignal. Außer der Anzeige von Messsignalen können die Geräte vom Typ TA205 weitere Aufgaben übernehmen: Offsetwerte lassen sich berücksichtigen, als Option können zwei einstellbare Grenzwerte verwaltet werden, beispielsweise für eine Zweipunktregelung. In der Ausführung TA203 kann die Prozessanzeige zusätzlich zu den analogen Werten auch digitale Eingangssignale verarbeiten. Die in dieser Version integrierte Berechnungsfunktion bildet aus den aktuellen Eingangswerten der beiden Tachometereinheiten beispielsweise prozentuale Verhältnisse, Differenzen, Streckung/Stauchung, Durchlaufzeiten und Maschinentaktzahlen. Die 96 mm breiten und 48 mm hohen Geräte sind für den Frontplatteneinbau ausgelegt. Ihre 14 mm hohe 7-Segment-Anzeige lässt sich auch aus einiger Entfernung noch gut ablesen. Über eine RS232-, RS422- oder RS485-Schnittstelle kann man die Prozessanzeigen in übergeordnete Automatisierungskonzepte einbinden. Unterschiedliche Aufgaben lassen sich flexibel lösenDie geringsten Anforderungen an die Anzeige stellen Anwendungen, bei denen einem Signal ,,0" der Anzeigewert ,,0" zugeordnet wird (Bild 2a). Fürs Nullsignal definiert man dann einfach den Wert ,,0" und kann für den oberen Wert eine beliebige Größe ,,X" festlegen. Dazwischen wird der aktuelle Messwert automatisch interpoliert und angezeigt. Prinzipiell ließe sich eine solche einfache Aufgabenstellung auch noch mit einem Digitalvoltmeter bewältigen. Schon die Anpassung des oberen Wertes kann jedoch problematisch werden, vor allem wenn die Anforderungen an die Genauigkeit hoch sind. Die Prozessanzeige dagegen hat auch dann kein Problem, wenn das Messsignal nicht im Nullpunkt beginnt (Bild 2b), also wenn der Sensor ein 4- bis 20-mA- oder 2- bis 10-V-Signal liefert oder man sich einfach nur einen Ausschnitt aus dem Messbereich anzeigen lassen möchte. Den oberen und unteren Abgleichpunkt kann man beliebig platzieren und verschieben, beispielsweise wenn ein Offsetwert berücksichtigt werden soll. Auch bei fallenden Kennlinien, also wenn großen Sensorsignalen kleine Anzeigewerte zugeordnet werden sollen und umgekehrt, genügt es, die entsprechenden Abgleichpunkte zu definieren. Häufig ist das bei Füllstandsmessungen der Fall (Bild 3). Bei vollem Behälter liefert der Füllstandsmesser sein kleinstes Signal, während bei leerem Behälter das Maximalsignal ansteht. Die Prozessanzeige interpoliert auch hier automatisch und zeigt den aktuellen Messwert an, ohne dass Programmieraufwand erforderlich ist. Ohne ihre Hilfe wäre bei einer solchen Aufgabenstellung bereits eine kleine Elektronikentwicklung fällig, um die Signale bei fallender Kennlinie für eine aussagekräftige Anzeige zu verarbeiten.Zwei Grenzwerte lassen sich verwaltenDie Prozessanzeige kann aber noch mehr: Als Option lassen sich zwei Grenzwerte verwalten. Die gewünschten Werte werden ebenfalls einfach über die frontseitige Tastatur eingegeben. Sobald einer der beiden Grenzwerte erreicht wird, gibt die Prozessanzeige ein entsprechendes Signal aus. Die zwei potentialfreien Ausgangsrelais sind als Öffner oder Schließer programmierbar. Genutzt wurde die Möglichkeit beispielsweise bei einer eher ungewöhnlichen Anwendung im Brückenbau, um die Spannung der Litzenanker zu überwachen: Der Messbereich wurde auf 0 bis 400 bar festgelegt. Bei 380 bar (Grenzwert 1) liefert die Prozessanzeige ein Vorsignal. Beim Endsignal 400 bar (Grenzwert 2) wird der Spannvorgang beendet. Eine Steuerung ist dafür nicht notwendig.Eine typische Anwendung für die Grenzwertfunktion ist auch die Distanzmessung. Hier kann ein Signal ausgegeben werden, wenn die Abmessungen unter oder über einem bestimmten Wert liegen. Das Teil wird dann beispielsweise ausgeschleust oder es wird ein Alarm ausgelöst. Bei Füllstandsmessungen lassen sich die Grenzwerte für eine Zweipunktregelung nutzen. In Abhängigkeit von der Füllhöhe wird ein Schieber oder ein Ventil geöffnet oder geschlossen. Legt man bei einem 4- bis 20-mA-Sensor einen der beiden Grenzwerte in den Bereich zwischen 0 und 4 mA, hat man eine einfache, aber wirkungsvolle Leitungsbruchkontrolle.Noch einen Schritt weiter geht die Prozessanzeige TA 203, die zusätzlich zu den analogen Werten auch digitale verarbeitet. Hier lassen sich also auch digitale oder sinusförmige PNP-, NPN- oder Namur-Signale bis 40 kHz in die Auswertung mit einbeziehen. Eine integrierte Berechnungsfunktion bildet aus den aktuellen Eingangswerten der beiden Tachometereinheiten prozentuale Verhältnisse, Differenzen, Streckung/Stauchung, Durchlaufzeiten, Maschinentaktzahlen. Produktionsabläufe lassen sich auch bei dieser Version über zwei programmierbare Grenzwerte überwachen. Hierzu sind neben Geräten mit Relaisausgängen auch Varianten mit elektronischen Signalausgängen verfügbar. Da sich das universelle Gerät wahlweise digital, analog oder gemischt ansteuern lässt, reduziert sich beim Anwender die Typenvielfalt und die damit verbundenen Lagerhaltungskosten. Anzeigen sind leicht in Betrieb zu setzen und zu bedienenDer Umgang mit den Prozessanzeigen ist einfach und praxisgerecht. Die 96 mm breiten und 48 mm hohen Geräte sind für den Frontplatteneinbau ausgelegt und lassen sich einfach mit einem Spannrahmen befestigen. Steckbare Schraubklemmen vereinfachen den elektrischen Anschluss. Die Prozessanzeige versorgt die Sensoren mit Spannung. Zwischen beiden braucht man lediglich eine dreiadrige Verbindungsleitung. Die Prozessanzeigen sind für den Einsatz in industrieller Umgebung ausgelegt. Sie arbeiten bei Umgebungstemperaturen zwischen 0 und +50 °C und erfüllen frontseitig die Anforderungen der Schutzart IP 65. Eine Frontfolie mit Kurzhubtasten sorgt für komfortable Bedienung. Die 14 mm hohe 7-Segment-Anzeige lässt sich auch aus einiger Entfernung noch gut ablesen. Falls gewünscht kann man die Prozessanzeigen über eine RS232-, RS422- und RS485-Schnittstelle auch in übergeordnete Automatisierungskonzepte einbinden. Über ein PC-Programm lässt sich dann zwischen verschiedenen produktspezifischen Parametersätzen umschalten.