Das Plus in der Sensorik: Der Sensor FTMg kann einiges mehr, als „nur“ den Durchfluss messen.

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Multifunktionaler Sensor Gleichzeitig Temperatur, Durchfluss und Prozessdruck messen

15.06.2020

Der FTMg ist ein wahres Multitalent in der Sensorik. Er misst nicht nur verschiedene Prozessparameter parallel, sondern erfüllt zudem mit IO-Link oder Ethernet mit Webserver und OPC UA alle aktuellen Anforderungen an die Steuerungs- und Cloud-Konnektivität.

Der Druckluftkompressor läuft, doch plötzlich steht die pneumatisch angetriebene Maschine. Ein lange Zeit nicht bemerkter, schleichender Druckabfall, hervorgerufen durch undichte Schläuche oder Verbindungen, ist die Ursache. Eine böse Überraschung, die aber doch nicht so plötzlich kommt – und vor allem nicht hätte sein müssen. Denn mit dem Durchflusssensor Flow Thermal Meter for gases (FTMg) von Sick lassen sich Leckagen in pneumatischen System lange vor dem Ausfall einer Maschine durch Druckverlust erkennen.

Und nicht nur das: Der Sensor kann auch dazu beitragen, die Betriebskosten der Erzeugung, Bereitstellung und Verteilung von Druckluft zu minimieren und so pneumatisch angetriebene Prozesse effizienter zu gestalten. Denn mit FTMg ist es jetzt auch möglich, Energieströme und -verbräuche kontinuierlich zu messen und transparent zu machen. Der Sensor kann sogar gemessene Leckageverluste in kWh ausgeben und ermöglicht so den direkten Vergleich mit der eingespeisten Druckluftenergie – ganz im Sinne eines DIN EN50001-gerechten Energiemanagements.

Drei Messungen – eine Messstelle

Aus messtechnischer Sicht ist ein Feature des FTMg ohne Zweifel die simultane Erfassung von Durchfluss, Druck und Temperatur durch einen einzigen Sensor. Somit müssen keine drei Einzelsensoren montiert werden, wodurch erheblich Kosten eingespart werden können.

Bei der Messung minimiert der gerade Messkanal den messtechnisch bedingten Druckverlust im pneumatischen System. Der FTMg überzeugt in jeder der drei verfügbaren Messrohr-Nennweiten und Prozessanschlüsse durch seine leichte, kompakte und bedienfreundliche Bauweise. Sein All-in-One-Design vermeidet zudem unnötige Leckagerisiken im pneumatischen System.

Transparentes Energiemanagement

Die hohe Dynamik des kalorimetrischen Messprinzips des Sensors ermöglicht es, bei der Zylinder- und Leckageüberwachung selbst kleinste Veränderungen am Verbrauchssystem frühzeitig zu erkennen. Dadurch lassen sich außerordentliche Druckverluste zielgenau detektieren und lokalisieren. Auf dem Display des Sensors werden sie als flache oder steile Flanken der Druckkurve dargestellt und können so direkt interpretiert werden.

Der gemessene Energieverlust wird in kWh ausgegeben und kann so ohne Umrechnung mit der in das Druckluftnetz eingespeisten Energie verglichen und saldiert werden. Dadurch ergibt sich eine echte Verbrauchstransparenz im Sinne von Energiemanagementsystemen nach DIN EN50001. Dies gilt sowohl für die Sensorvariante mit IO-Link-Anbindung als auch für die mit Ethernet-Schnittstelle, Kommunikationsprotokoll OPC UA und integriertem Webserver.

Der multifunktionale Durchflusssensor ist in der Lage, insgesamt bis zu acht Prozessparameter auszugeben: Durchflussgeschwindigkeit, Durchflussvolumen, summiertes Volumen, Massenstrom, summierte Masse, Energieverbrauch, aktueller Druck und Temperatur. Um alle Messwerte bereitstellen zu können, verfügt der FTMg über IO-Link. Über diese Punkt-zu-Punkt-Verbindung werden alle Prozessdaten digital übertragen und stehen zum Abruf per PC, durch ein mobiles Endgerät oder durch ein Automatisierungssystem bereit. Dazu bietet diese Sensorvariante analoge und digitale Ausgänge für die Signalübertragung und Steuerungsintegration.

Ethernet-Version mit OPC UA

Der FTMg ermöglicht einen effizienten und störungsfreien Betrieb von Druckluftsystemen. Über den integrierten Web Server kann von außen – remote – auf den Sensor zugegriffen werden, um beispielsweise die im Ringspeicher hinterlegten Messdaten der letzten sieben Tage auszulesen und zu visualisieren. Zudem erlauben die integrierten Statistik-Auswertungen des FTMg die Einrichtung grundlegender Monitoring-Funktionen, um beispielsweise Spitzenwerte oder durchschnittliche Veränderungen im Energieverbrauch zu erkennen.

Die Informationen des multifunktionalen Sensors sind aber nicht nur unmittelbar für das jeweilige Steuerungssystem interessant, sondern auch für höhere Automatisierungsebenen – seien es beispielsweise ERP-Systeme oder Cloud-basierte Applikationen. Um die Messwerte des FTMg für einen betriebsübergreifend effizienten Betrieb von Druckluftnetzen nutzen zu können, steht eine Ethernet-basierte Sensorvariante mit Datenübertragung im Standard OPC UA zur Verfügung. Sie erlaubt eine Nutzung der Messinformationen zum Beispiel für das Condition Monitoring oder für das Facility Management, aber auch in produktions- oder prozessorientierten Industrie-4.0-Anwendungen und Dashboards.

Hierbei kann die Analyse der Energieverbrauchsprofile von Druckluft-betriebenen Maschinen oder pneumatischen Systemen – gegebenenfalls fusioniert mit den Daten intelligenter Sensoren oder Aktuatoren – Aufschluss geben über die Qualität und Produktivität von Prozessen. So lassen sich gleichbleibende Verbrauchsmuster eines Prozesses als einheitliche Produktqualität oder Ausbringungsmenge interpretieren. Bau- und funktionsgleiche Maschinen können verglichen und Unterschiede analysiert werden.

Über die Zeit weglaufende Flanken von Verbrauchsprofilen erlauben Aussagen über von außen unmerkliche Veränderungen, beispielsweise durch eine veränderte Geschwindigkeit pneumatischer Zylinder. Das könnte ein Verschleißhinweis im Zylinder sein, oder auch eine Leckage in der unmittelbaren Druckluftzuführung.

Schnelle Amortisation durch Störungsvermeidung und effizienteres Energiemanagement

Mit seiner mess- und auswertetechnischen Vielseitigkeit schlägt der FTMg ein neues Kapitel bei der effizienten Nutzung druckluftbetriebener Maschinen und pneumatischer Systeme auf. Energieverbräuche werden transparent, Leckagen frühzeitig erkannt, Energieveränderungen und -verluste sichtbar und miteinander vergleichbar. Energiemanagementsysteme nach DIN EN5001 profitieren davon ebenso wie Prozessqualität, Verfügbarkeit und Produktivität von Anlagen.

Unter dem Strich ergibt sich bei der Anschaffung des multifunktionalen FTMg dadurch eine kurze Amortisationsdauer – und dank der Konnektivitätsoptionen auch eine hohe Zukunftssicherheit.

Bildergalerie

  • Mit dem multifunktionalen Durchflusssensor FTMg können Durchfluss, Druck und Temperatur simultan an einer einzigen Messstelle erfasst werden.

    Bild: Sick

  • Die hohe Dynamik des kalorimetrischen FTMg-Messprinzips ermöglicht es, bei der Zylinder- und Leckageüberwachung selbst kleinste Veränderungen am Verbrauchssystem frühzeitig zu erkennen.

    Bild: Sick

  • Der FTMg von Sick ermöglicht einen effizienten und störungsfreien Betrieb von Druckluftsystemen.

    Bild: Sick

  • Der FTMg überzeugt in jeder der drei verfügbaren Messrohrnennweiten und Prozessanschlüsse durch seine leichte, kompakte und bedienerfreundliche Bauweise.

    Bild: Sick

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