Ventilstellungsrückmeldungen und Endlagenüberwachungen in prozesstechnischen Anlagen dienen dazu, Informationen über den Zustand von Armaturen an Steuerungen und Leitwarten zu übertragen. Moderne Lösungen arbeiten induktiv und bieten eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber konventionellen Rückmeldesystemen mit mechanischen Kontakten, deren Lebensdauer häufig begrenzt ist. Die induktiven berührungslosen Systeme von Pepperl+Fuchs sind für nahezu jede Herausforderung geeignet – vom Innen-, Außen- und Extremeinsatz über explosionsgefährdete Bereiche bis hin zu Anwendungen mit Low-Power-Elektronik. In diesem Blogbeitrag erfahren Sie, welcher induktive Doppelsensor von Pepperl+Fuchs für Ihre Applikation die optimale Lösung ist.

Um reibungslose Prozessabläufe zu ermöglichen, müssen sich Armaturen, Ventile, Kugelhähne usw. stets in der korrekten Stellung befinden. Für die entsprechenden Lösungen zur Ventilstellungsrückmeldung sind vor allem eine hohe Zuverlässigkeit und ein langer, störungsfreier Betrieb von Bedeutung. Konventionelle mechanische Endschalterboxen stoßen hierbei an ihre Grenzen, denn sie setzen auf elektromechanische Kontakte, die sich in einem Gehäuse an der verlängerten Antriebswelle des Ventilantriebs befinden und die Ventilposition rückmelden. Daher ist es nur eine Frage der Zeit, bis Schmutz, Korrosion und Verschleiß ihre Spuren hinterlassen, sodass die Zuverlässigkeit der Rückmeldungen nicht mehr sicher gegeben ist. Endschalterboxen bieten außerdem zwar eine gewisse Schirmung, sind aber nicht als dauerhaft hochdichte Lösungen ausgelegt. So können sie insbesondere gegen Gase, Dämpfe und Staub keinen nachhaltigen Schutz bieten. Denn egal, ob in der Chemie-, Lebensmittel- oder Getränkeindustrie, überall sind Feuchtigkeit, Salz, Säuren, Laugen und andere aggressive Stoffe zu finden.

Induktive Sensorik: Dauerhaft resistent in aggressiven Umgebungen

Das Funktionsprinzip induktiver Sensoren ist unempfindlich gegen derartige Umgebungseinflüsse. Bei induktiven Sensoren handelt es sich um elektronische Schalter, die durch metallische Bedämpfungselemente betätigt werden. Sobald der Betätiger in das Magnetfeld des Schwingkreises eintritt, verändert er die Induktivität und damit die Frequenz des Schwingkreises. Die Sensorelektronik detektiert diese Veränderung und erzeugt ein korrespondierendes Ausgangssignal.

Da die Elektronik keinerlei bewegliche Komponenten enthält, lässt sie sich wirkungsvoll in hochdichte Gehäuse verpacken. Die mobilen Bedämpfungselemente bestehen meist aus hochlegiertem Edelstahl und sind damit absolut unempfindlich gegenüber Schmutz, Staub, Öl, Feuchtigkeit und chemischen Einflüssen. Die berührungslose Abtastung sorgt dafür, dass induktive Sensoren dauerhaft verschleißfrei arbeiten. So lassen sich mit ihnen sehr sichere und langlebige Lösungen realisieren.

Im Fall der Ventilstellungsrückmeldung sind induktive Doppelsensoren die ideale Lösung: Sie vereinen zwei übereinanderliegende induktive Sensorelemente und stellen so für jede Position des Ventils (offen/geschlossen) eine separate Rückmeldung zur Verfügung. Je nach Stellung des Ventils ist entweder der eine oder der andere Sensorausgang aktiv, sodass maximale Betriebssicherheit gegeben ist. Der auf der Antriebswelle befestigte Betätiger enthält zwei Bedämpfungselemente aus Edelstahl, die so angeordnet werden, wie es die Bewegung des Schwenkantriebs erfordert (meist um 90 Grad versetzt). Das ebenso einfache wie effektive Prinzip des induktiven Doppelsensors reduziert gegenüber Endschalterboxen den Montage- und Wartungsaufwand erheblich.

Induktive Doppelsensoren für jeden Einsatzfall

Als Pionier und Erfinder des induktiven Näherungsschalters verfügt Pepperl+Fuchs über mehr als ein halbes Jahrhundert Erfahrung im Bereich induktiver Sensoren. Davon profitiert auch das umfangreiche Portfolio an induktiven Doppelsensoren zur Ventilstellungsrückmeldung. Die drei Baureihen F25/F25K, F31/F31K und F31K2 decken alle Anforderungen im Bereich der Ventilstellungsrückmeldung und Endlagenkontrolle ab und zeichnen sich durch hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit aus.

F25/F25K – für kleine Schwenkantriebe und Handarmaturen

Die Sensoren der Reihe F25/F25K eignen sich besonders für kleine Schwenkantriebe und Handarmaturen. Aufgrund ihrer kompakten Baugröße lassen sie sich sogar in Endschalterboxen einbauen. Damit steht auch für Anwender, die aus diversen Gründen nicht auf Endschalterboxen verzichten können, eine induktive Modernisierungslösung bereit. Für den nicht explosionsgefährdeten Bereich eignen sich 2- bzw. 3-Draht-DC-Ausgänge, während im explosionsgefährdeten Bereich eigensichere NAMUR-2-Draht-Elektronik eingesetzt wird. Die F25-Sensoren verfügen über ein GF-verstärktes, rundum geschlossenes Kunststoffgehäuse mit Schutzart IP67 und arbeiten in einem Temperaturbereich von -25…+70 °C. Wahlweise sind die Geräte mit Kabelanschluss oder M12-Stecker ausgestattet. Neu ist außerdem die Ausführung F25K mit Klemmraum.

Die weiterentwickelte Baureihe beinhaltet auch ein neues Betätigerkonzept mit geschütztem Betätiger und gut sichtbarer, farbiger OPEN/CLOSE-Anzeige der Ventilstellung. Die LEDs signalisieren zum einen den Sensorstatus und zum anderen die Spannungsversorgung je Sensorstromkreis. Als Highlight ist eine 2-Draht-DC-Version mit quasi potenzialfreiem Kontakt verfügbar, deren Reststrom (Stromaufnahme im nicht-bedämpften Zustand) so gering ist, dass sie als 1:1-Ersatz für mechanische Endschalter und Reed-Schalter einsetzbar ist. Diese Doppelsensoren sind 100 % kompatibel zu allen marktüblichen Steuerungssystemen bzw. I/O-Karten von Leitsystemen. Das heißt, es lassen sich auch bestehende I/O-Karten weiterverwenden, an denen ursprünglich nur Rückmeldungen mit mechanischen Kontakten funktioniert haben. So steht auch auf Steuerungsseite einer Modernisierung nichts im Wege.

F31/F31K – die Standardlösung mit flexiblen Integrationsmöglichkeiten

Die Sensorbaureihe F31/F31K als die Standardlösung im Bereich der Doppelsensoren besticht vor allem durch die Vielfalt an mechanischen und elektronischen Anschlüssen und Schnittstellen. Für alle Standardanwendungen bietet die Reihe F31/F31K die richtige Lösung – von 2-Draht- und 3-Draht-Sensoren über AC/DC-Sensoren und Geräte mit AS-Interface bis hin zu Versionen mit eigensicherer NAMUR-Schnittstelle für gas- und staubexplosionsgefährdete Bereiche und SIL-2-Anwendungen. Neben kompakten Versionen mit Kabel- oder Steckeranschluss ist auch eine Klemmraumlösung mit entsprechenden Magnetventilausgängen erhältlich.

Passend zu den induktiven Doppelsensoren der Reihe F31/F31K und F31K2 (s. u.) bietet Pepperl+Fuchs für Wellendurchmesser bis 60 und 90 mm entsprechende Betätiger in verschiedenen Größen und Ausführungen. Durch die reflektierenden Signalfarben des Betätigers ist die aktuelle Ventilstellung optisch weit sichtbar. Gleichzeitig ist der Schutz vor Verschmutzung und Beschädigung sichergestellt. Die Doppelsensoren lassen sich ohne sonstiges Zubehör einfach an Standardantrieben gemäß VDE 3845 (30 x 80 mm bzw. 30 x 130 mm) montieren.

F31K2 – die Premiumlösung für besonders raue Umgebungsbedingungen

Die Doppelsensoren der Baureihe F31K2 sind für Einsatzbereiche mit maximalen Belastungen ausgelegt. Die Geräte sind kompromisslos für Außenbereiche optimiert: Mit den Schutzarten IP66, IP67 und IP69K sowie einem erweiterten Temperaturbereich von -40…+75 °C halten sie allen Umgebungseinflüssen wie Kälte, Regen, Sonne, Salz oder häufigen Temperaturwechseln stand. Die Aluminium- oder Kunststoffgehäuse und der spezielle „House in housing“-Aufbau sorgen für doppelten mechanischen Schutz, höchstmögliche Dichtheit und UV-Beständigkeit.

Die High-End-Lösung F31K2 ist mit allen marktrelevanten Zertifizierungen ausgestattet: Neben globalen Zulassungen für explosionsgefährdete Bereiche (IECEx und ATEX) sind auch Zertifizierungen für den nordamerikanischen und asiatischen Markt verfügbar. Die Sensorbaureihe umfasst Versionen mit eigensicherer NAMUR-Technologie (Zone 0/Zone 20/Div. 1) sowie 3-Draht- und 2-Draht-DC, wahlweise mit den Schutzarten Ex-ec und Ex-tc für den Einsatz im nicht eigensicheren explosionsgefährdeten Bereich (Zone 2/Zone 22). Die NAMUR-Sensoren sind darüber hinaus bis SIL 2 zugelassen. Low-Power-Varianten zum Anschluss an I/O-Karten für Reststrom 0 sind ebenfalls standardmäßig verfügbar.

Der passende Doppelsensor für jede Anwendung

Die induktiven Doppelsensoren von Pepperl+Fuchs arbeiten selbst unter widrigsten Umgebungsbedingungen zuverlässig und überzeugen mit einer besonders langen Lebensdauer. Ob F25/F25K, F31/F31K oder F31K2: Die Sensoren sind in zahlreichen Varianten für den Innen- und Außeneinsatz sowie für explosionsgefährdete Bereiche verfügbar. So lässt sich für jede Aufgabe im Bereich der Ventilstellungsrückmeldung die passende Lösung finden.

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Induktive Doppelsensoren