Lineartechnik

Feine Zwischentöne

Kontinuierliche Positionserfassung für Linearventile
Für die Rückmeldung der Ventilpositionen an Linearventilen bis 80 Millimeter Hub konzipierte IFM electronic den Ventilsensor efector valvis. In einer mechanischen Anordnung über der Ventilspindel misst er kontinuierlich den Hub und überträgt die angefahrenen Positionen an die Steuerung.

Überall in der Industrie und Verfahrenstechnik übernehmen Ventile die Funktionen des Absperrens, Steuern und Regelns. Sie bilden damit entscheidende Glieder für die Sicherheit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit in Anlagen. Um diese Aufgaben sicher zu erfüllen, bedarf es einer Sensorik am Antrieb der Armatur, die die jeweilige Ventilposition über gebräuchliche Schnittstellen an die Steuerung oder das Prozessleitsystem überträgt.

Bisher übernehmen magnetische oder induktive Näherungsschalter diese Aufgabe. Sie melden Endlagen wie „Auf“ oder „Zu“ per Schaltsignal an die Steuerung. In zunehmendem Maße wird auch die Erfassung von Zwischenpositionen interessant. So können Reinigungszyklen bei Sitzventilen erfasst werden. Auch ungewollte Betriebszustände werden durch ein kontinuierliche Ventilabfrage visualisiert. Nur so kann den steigenden Anforderungen moderner Prozessvisualisierung Rechnung getragen werden.

Moderne Rückmeldesysteme können jedoch noch mehr: Durch eine feine Auflösung über dem gesamten Messweg ist die Zustands orientierte Überwachung der Ventildichtung möglich. Die Wartung lässt sich somit dem tatsächlichen Verschleiß anpassen. Das wiederum erhöht die Standzeit und Verfügbarkeit der Anlage.

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Der efector valvis ist für die Rückmeldung der Ventilpositionen an Hubventilen bis 80 Millimeter Hubweg konzipiert. In einer mechanischen Anordnung über der Ventilspindel wird deren Hub kontinuierlich gemessen und mittels frei programmierbarer Schaltausgänge die angefahrenen Positionen an die Steuerung übertragen. In einer Version mit Analogausgang ist die kontinuierliche Positionsübertragung an die Steuerung möglich.

Einfache Montage und Einstellung

Der efector valvis ist ein induktiver, absoluter Wegsensor. Die Spindel des Aktuators taucht in eine Anordnung von 16 übereinander angeordneten Spulen ein. Die Beeinflussung der Spulen durch die Ventilstange erzeugt in jeder einzelnen Spule ein analoges Messsignal, das abhängig von der Eintauchtiefe ist. Mittels Multiplextechnik und Mikroprozessor werden die Eintauchkurven einer jeden Spule zu einem einzigen Analogsignal verknüpft. Dieses lineare Signal erstreckt sich über den gesamten Messweg von 80 Millimeter Länge. Die Auflösung beträgt zwei Zehntel Millimeter und genügt somit den Anforderungen nach einer hohen Präzision der Rückmeldung. Sie bietet darüber hinaus die Möglichkeit, Dichtungsverschleiß zu erkennen.

Durch die Verwendung dieses Wegsensors entfällt die aufwändige Montage mehrerer, einzelner Positionsmelder. Die bequeme Programmierung der Schaltpunkte auf Tastendruck ersetzt zudem die zeitraubende, mechanische Justage auf die entsprechenden Ventilpositionen. Anbautoleranzen oder Schaltabstände müssen nicht mehr berücksichtigt werden. Somit erfordern die Montage und Einstellung nur einen Bruchteil der bisher benötigten Zeit.

Rückmeldung und Diagnose

Der Sensor meldet bis zu drei wichtige Positionen an die Steuerung: Ventil offen (Open), Ventil geschlossen (Close) sowie eine beliebige Zwischenposition, zum Beispiel für die Sitzanliftung (Seat). Die Programmierung der jeweiligen Positionen erfolgt bequem über Drucktasten am Gerät. Wird die Position „Seat“ nicht programmiert, überwacht der Sensor automatisch den Verschleiß der Ventildichtung. Fährt die Ventilspindel 0,7 Millimeter unterhalb der programmierten „Close“-Position, so wird der Ausgang „Seat“ gesetzt und kann als Wartungsaufforderung an die Steuerung übertragen werden.

In einer Ausführung als Analogtransmitter wird der Ventilhub kontinuierlich an die Steuerung übertragen. Alle relevanten Positionen lassen sich dort in einer Wertetabelle hinterlegen. Neben AUF und ZU kann man beliebig viele Positionen abfragen, die je nach Ventiltyp und Applikation weitere relevante Zustände der Armatur visualisieren. Ein im Feld verlorenes Signal – infolge einer Mittelstellung – gehört somit der Vergangenheit an.Gunthart Mau

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