Industrielle Automation 3/2018

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Durchgängig kommunizieren IO-Link-Sensor vereint Mess- und Schaltfunktion und bietet neue Möglichkeiten für die Automatisierung In integrierten Industrie-4.0- Anwendungen ist eine durchgängige Kommunikationsfähigkeit von entscheidender Bedeutung. Diese Anforderung erfüllt das neue induktive Positioniersystem eines Mannheimer Unternehmens. Dank seiner Mehrspulentechnologie erhält die Prozesssteuerung Positionsdaten von höchster Genauigkeit; die eingebaute Intelligenz erleichtert die Parametrierung. Tobias Dittmer B.Eng., Global Product Manager Business Unit Sensors, Pepperl+Fuchs GmbH in Mannheim Die induktive Positionsbestimmung ist in vielen Anwendungen das optimale Messverfahren. Es ist verschmutzungsresistent sowie verschleiß- und wartungsfrei, arbeitet störsicher und toleriert einen variablen Abstand zum Messobjekt. Pepperl+Fuchs hat diese bauartbedingten Stärken bereits vor 60 Jahren erkannt und den ersten induktiven Näherungsschalter entwickelt. Eines der neuesten Ergebnisse ist das Mehrspulensystem für den induktiven Sensor. Es erreicht mit einer Auflösung von 50 µm eine sehr hohe Genauigkeit. Darüber hinaus kann derselbe Gerätetyp ganz unterschiedliche Messaufgaben bewältigen und damit bei vereinfachter Auslegung der Positionssensorik die Typenvielfalt reduzieren. Die Messsignale der versetzt nebeneinander angeordneten Spulen können sowohl die absolute Position des Targets als auch den dynamisch wechselnden Abstand zwischen zwei Targets präzise abbilden. Informationsbestand vertiefen Die hochpräzisen Messdaten werden durch die Datenanbindung per IO-Link zur Verfügung gestellt. Diese Schnittstelle bietet über die reine Sensorik hinaus weitere Möglichkeiten, den Informationsbestand zu vertiefen, einen echten Mehrwert für Automatisierungsgrad und Integrationsniveau zu generieren. Per IO-Link werden Ereignis-Logs, Fehlermeldungen und Daten über den Gerätestatus bereitgestellt. Aus ihnen lassen sich Prozessabläufe im Detail nachvollziehen. Mit solchen Daten kann man die Serviceplanung an den tatsächlichen Bedarf anpassen oder durch das Definieren von Grenzwerten auch punktuelle Maßnahmen auslösen. Die Parametrierung des Sensors wird im Data Storage hinterlegt und bei einem Gerätetausch automatisch aus dem IO-Link- Master auf das neue Gerät über tragen. Die Signalqualität kann stets überprüft werden. Das Nachjustieren wird damit vereinfacht. Einsatz unter rauen Bedingungen Für die konkrete Anwendung bietet das induktive Positionsmesssystem PMI F90 zahlreiche sensorische Anpassungsmöglichkeiten: Sein Messbereich ist ohne Mindestlänge skalierbar; er kann sowohl kontinuierlich messen als auch definierte Schaltpunkte registrieren; Mess- und Schaltbereich lassen sich frei programmieren. Als Target kommen grundsätzlich alle Bauteile oder Gegenstände aus Stahl in Frage, magnetische oder aktive Betätiger werden nicht gebraucht. So kann 28 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2018

SENSORIK UND MESSTECHNIK 01 Der Sensor PMI F112 verfügt über eine IO-Link-Schnittstelle und ermöglicht einen umfassenden Datenfluss 02 Das induktive Positionsmess system PMI F90 ist für raue Anwendungen mit starker Verschmutzung geeignet etwa eine Nut an der Frässpindel in der CNC-Maschine oder die Kupplungsschelle am Antrieb eines Stellventils als Target dienen. Die Position des Targets wird bis zu einer Distanz von 3 mm unabhängig vom Abstand detektiert. Es kann zwischen Geräteversionen mit einem Analogausgang, bis zu drei Schaltausgängen oder mit Kombinationen beider Ausgangsarten gewählt werden. Das Gerät ist zudem in verschiedenen Baulängen für Messbereiche von 40, 80 und 120 mm erhältlich. Der Einsatztemperaturbereich des vollgekapselten Gerätes mit den Schutzarten IP67/IP69K beträgt - 25 bis + 85 °C und eignet sich auch für den Einsatz im Außenbereich. Variante für geringen Bauraum Die PMI-Gerätefamilie hält außerdem den kompakten Sensor PMI F112 für beengte Einbaubedingungen bereit. Des Weiteren verfügt er über eine IO-Link-Schnittstelle, ermöglicht einen entsprechend umfassenden Datenfluss und bietet die Möglichkeit der komfortablen Parametrierung. Die Länge des skalierbaren Messbereichs beträgt bei diesem Gerät 14 mm, bei einem Messabstand von bis zu 2,5 mm zum Target. Bei Versionen mit Schaltausgängen kann das Schaltfenster parametriert werden. Dank Metallgehäuse und Vollkapselung sind Schutzarten bis IP67 und damit der Einsatz unter harten Bedingungen möglich. Aus der Praxis: Bestimmung der Position einer Werkzeugspindel In einer Werkzeugspindel genügt dem PMI F90 ein definiertes Bauteil wie etwa die Spindelnabe als Target, um die Position der Spindel zu verfolgen. Mithilfe der IO-Link- Anbindung kann es auch weitere Daten für die Maschinensteuerung erfassen und sie über den IO-Link-Master zur Verfügung stellen. So können u. a. Daten zu Sensorstatus und Signalqualität bereitgestellt sowie eine detaillierte Online-Analyse ermöglicht werden. Zudem kann der Sensor die Betriebsstunden zählen und zur vorausschauenden Wartung beitragen. Überwachung des wechselnden Abstands von Förderrollen Neben der absoluten Position einer Tänzerrolle kann das PMI F90 auch den ständig wechselnden Abstand zwischen zwei Förderrollen dynamisch überwachen. Für solche Abstandsmessungen waren bisher zwei Sensoren nötig, der Abstand wurde aus den Messwerten errechnet. Das PMI F90 detektiert den Abstandswert direkt und übermittelt die relative Position von zwei Förderrollen als prozessrelevanten Messwert an die Steuerung. Bestimmung der Ventilposition in Prozessanwendungen Stellventile gehören zur Grundausstattung der Prozesstechnik. Für die Bestimmung der Ventilposition werden oft zwei Sensoren verwendet, von denen einer die Auf- und der andere die Zu-Position erkennt. Das PMI F90 kann beide Aufgaben übernehmen und einen kontinuierlichen Positionswert dazwischen angeben. Damit übt es auch die Messfunktion eines Stellungsreglers aus. Per IO-Link stellt es weitere Daten bereit, etwa über Abweichungen von definierten Positionen oder die Anzahl der Hubwege. Analyse und vorausschau ende Wartung erhalten damit wertvolle Basis daten. Nach ATEX 3G/3D zertifizierte Ge räteversionen sind für die Zone 2/22 zugelassen. Damit lässt sich das PMI universell einsetzen und überzeugt durch vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Bilder: 01-02 Pepperl+Fuchs, 03 Fotolia www.pepperl-fuchs.com 03 Induktive Positioniersysteme sind universell einsetzbar, z. B. zur Bestimmung der Ventilposition in der Prozesstechnik INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2018 29