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Ausgewählte Ausgabe: 05-2017 Ansicht: Modernes Layout
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IO-Link-Sensoren mit „Durchblick“

In der Sensorik waren die messenden Sensoren unter den ersten, die über die intelligente Schnittstelle IO-Link verfügten. Mit seinem kapazitiven Sensor „BCT“ mit IO-Link zeigt Turck, wie IO-Link auch den Funktionsumfang von Schaltern sinnvoll erweitert. Teachen bei schwierigen Medien wird durch IO-Link erheblich einfacher, da der Prozesswert des Sensors in der Steuerung angezeigt wird. Das macht die Mediendetektion transparenter. Funktionen wie die integrierte Temperatur- und Spannungsüberwachung erhöhen zudem die Verfügbarkeit der Anlage.


In der industriellen Automation detektieren kapazitive Sensoren diverse Medien und werden besonders häufig zur Grenzstandüberwachung von Flüssigkeiten oder Schüttgütern eingesetzt. Das Alleinstellungsmerkmal des kapazitiven Sensors ist dabei seine Fähigkeit, durch Behälterwände „hindurchzuschauen“. Der Sensor ist durch das Einstellen einer Schaltschwelle so parametrierbar, dass er Behälterwände aus Kunststoff, Glas, Papier oder anderen nicht-metallischen Materialien ausblendet. Diesen „Durchblick“ nutzen industrielle Anwender häufig zur Kontrolle von Tanks, Rohren oder anderen Behältern. Aber auch die Bestückung von Verpackungseinheiten, beispielsweise in Kartons, kann damit im Nachhinein kontrolliert werden.

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Mit ihrer IO-Link-Schnittstelle bieten Turcks kapazitive Sensoren der „BCT“-Serie nicht nur einfache Parametriermöglichkeiten, sondern liefern auch Diagnoseinformationen.

Ein kapazitiver Sensor ähnelt vom Aufbau her einem Kondensator: Er besteht aus zwei Platten (Elektroden), zwischen denen eine elektrische Ladung gespeichert werden kann. Nicht-medienberührende kapazitive Sensoren sind so gebaut, dass die Kapazität zwischen der aktiven Elektrode und dem elektrischen Erdpotential gemessen wird. Durch die Annäherung eines Mediums an die aktive Fläche des Sensors vergrößert sich die Kapazität und beeinflusst so die Schwingungsamplitude des Oszillators. Diese Änderung wird als Signal interpretiert.

Herausforderung Schaltpunkt

Kann der Schaltpunkt kapazitiver Sensoren eingestellt werden, ergibt sich daraus der große Vorteil kapazitiver Sensorik. Der Schaltpunkt ist so wählbar, dass eine gewisse Grundkapazität, die beispielsweise von der Bedämpfung durch eine Kunststoffwand herrührt, ausgeblendet wird. Das funktioniert mit den üblichen Behältermaterialien. Für eine zuverlässige Detek- tion der Medien ist ihre Dielektrizitätszahl der entscheidende Faktor. Dieser Blick durch die Wand erlaubt die Montage außen am Behälter, was zumeist erheblich einfacher ist als eine Montage im Inneren. Bei aggressiven und korrosiven Flüssigkeiten gibt es häufig gar keine Alternative zu einer Detektion von außen. Auch eine mögliche Kontamination der Medien lässt sich durch Grenzwerterfassung von außen zuverlässig verhindern.
Der Schaltpunkt wurde bislang bei der Mehrzahl kapazitiver Sensoren über Potentiometer eingestellt. Wenn Wasser in einem Plastikbehälter erkannt werden soll, ist diese Einstellung per Schraubendreher kein Problem. Wenn aber die Plastikwand dicker ist oder das Medium nur eine geringe Dielektrizitätszahl aufweist, kann die Einstellung des Schaltpunkts knifflig werden. Verschmutzen der Sensor oder die Behälterwand dann noch etwas, kann der Sensor durchschalten und der Grenzwert wird nicht mehr korrekt erkannt.

IO-Link erleichtert Inbetriebnahme erheblich

Turck hatte die Parametrierung seiner kapazitiven Sensoren durch den Ein-Klick-Teach der BCT-Reihe bereits vereinfacht. Jetzt wird die BCT-Reihe mit der intelligenten Kommunikationsschnittstelle IO-Link erweitert, was insbesondere bei schwer detektierbaren Medien volle Transparenz bei der Sensorparametrierung bietet und zudem eine vorausschauende Wartung ermöglicht. Dank IO-Link kann der BCT einfach aus der Steuerung auf das Medium oder den Leerzustand geteacht werden. Noch einfacher fällt die Einstellung des Sensors über DTM-Frameworks wie Pactware.

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Autoren

 Peter Arnold

Leiter Produktmanagement Fluidsensorik, Turck