Je komplexer ein Prozess aufgebaut ist, desto wichtiger sind präzise Messgeräte für seinen kontinuierlichen Ablauf: Sie übernehmen und sichern den Kommunikationsfluss innerhalb des Systems. Für diese technologischen Managementaufgaben werden Messgeräte von Camille Bauer in zahlreichen Branchen mit Erfolg eingesetzt.
Temperatur ist die meistgemessene Grösse in der Prozessindustrie. Je nach Anforderung werden entsprechende Messfühler eingesetzt, meist Thermoelemente oder Widerstandsthermometer. Zur Weiterverarbeitung werden die Daten dieser Messfühler von unseren Signalkonvertern zuverlässig in Standardsignale oder auf einen Feldbus umgesetzt.
Die Sicherheit und die Verfügbarkeit einer Prozessanlage stehen bei den Anlagenbetreibern an erster Stelle. Um Signale sicher und Störungsfrei zu übertragen, müssen diese oft verstärkt, galvanisch zwischen den einzelnen Kreisen getrennt und gegebenenfalls den Erfordernissen angepasst werden. So lassen sich Potentialverschleppungen effektiv verhindern - Mensch und Anlage werden optimal geschützt.
Trotz einem immer höheren Automatisierungsgrad und der immer stärkeren Verbreitung von Feldbussystemen in der Prozessautomatisierung sind Signalkonverter weiterhin unerlässlich. Hierbei erfüllen Signalkonverter im Wesentlichen 3 Hauptaufgaben: Signale konvertieren, Signale galvanisch trennen und Signale verstärken. Daneben verfügen einige Signalkonverter noch über die Möglichkeit 2-Draht Messumformer zu speisen. Man unterscheide zudem zwischen passiven Signalkonvertern welche in sogenannter 2-Draht Technik ausgeführt sind und Ihre Energie direkt aus dem Messkreis beziehen und den aktiven Signalkonvertern z.B. Trennverstärkern, welche über einen gesonderten Anschluss für die Hilfsenergie verfügen. Von grosser Bedeutung ist die galvanische Trennung der einzelnen „Kreise“. Typischerweise besitzen Camille Bauer Signalkonverter eine galvanische 3-Wege Trennung, welche den Eingangs-, den Ausgangs-, und den Hilfsenergiekreis komplett galvanisch voneinander entkoppeln.
Als galvanische Trennung (auch galvanische Entkopplung) wird im Allgemeinen eine elektrische Trennung zweier Stromkreise, bezeichnet. Ladungsträgern ist es hier nicht möglich, von einem Stromkreis in einen anderen zu fließen, da keine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen diesen beiden Stromkreisen besteht. Über entsprechende Kopplungsglieder können jedoch zwischen den Stromkreisen elektrische Leistung oder Signale übertragen werden. Typisches Beispiel für eine Galvanische Trennung ist z.B. ein einfacher Trafo mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung. Beide Wicklungen sind komplett voneinander getrennt. Die EnergieÜbertragung erfolgt hier durch elektromagnetische Felder. Camille Bauer verwendet verschiedene Verfahren zur galvanischen Trennung wie z.B. optische Strecken.
(Aktive Signalkonverter / 4-Draht Technik) Diese Signalkonverter verfügen über eine Hilfsenergieversorgung, welche vom Messkreis galvanisch getrennt ist. Je nach Ausführung werden diese Signalkonverter häufig nicht nur als Potentialtrenner, sondern auch als Signalkonvertierer oder Verstärker eingesetzt.
Siehe Bild 1.
Signalkonverter ohne Hilfsenergie (Passive Signalkonverter / 2-Draht Technik) Es sind zur Potentialtrennung oder zur Messsignalkonvertierung nicht unbedingt immer aktive Signalkonverter erforderlich, auch der Einsatz von Signalkonvertern ohne Hilfsenergie ist oft ohne Einschränkung möglich. Die Energieversorgung erfolgt hier aus dem Spannungsabfall an den Eingangsklemmen des passiven Signalkonverters. Die Eignung für die jeweilige Anwendung ist allerdings unter Berücksichtigung der Belastbarkeit des Eingangssignals und der Ausgangsbürde zu prüfen. Signalkonverter ohne Hilfsenergie ermöglichen keine Signalverstärkung und arbeiten nicht rückwirkungsfrei, d.h., die Ausgangsbürde belastet direkt das Eingangssignal. Beispiel siehe Bild 2: Ein Messumformer mit 0…20 mA-Signal am Eingang eines passiven Signalkonverters ist maximal mit 18 V belastbar (IE = 0…20 mA, UE max = 18 V) Der Spannungsabfall oder Eigenspannungsbedarf UEigen des Signalkonverters wird mit 2,8 V angegeben. Daraus ergibt sich UE = UEigen + (IA x RB) die maximale Ausgangsbürde:
RB max = (UE max – UEigen) / 20 mA =760 Ω.
Signale konvertieren
Ein Eingangssignal wird in ein Ausgangssignal gewandelt. Hier gibt es eine Vielzahl von Anwendungen. So werden z.B. Widerstandsoder Spannungswerte von Temperaturfühlern in normierte Stromsignale wie z.B. 4…20 mA oder 0…20 mA konvertiert. Auch Anpassungen von 4…20 mA auf 0…20 mA oder auf Spannungssignale kommen häufig vor. Zudem müssen Eingangskurven oft angepasst linearisiert oder invertiert werden (Bild 3).
Signale trennen
Eingangs- und Ausgangssignal werden galvanisch voneinander getrennt. Hierdurch werden Spannungsverschleppungen durch Potentialunterschiede vermieden, Anlagensicherheiten gewährleistet und Personen geschützt. So gewährleistet die entsprechende galvanische Trennung z.B. den Personenschutz beim Messen von Spannungen an gefährlich hohen Potentialen. Obwohl ein Messsignal nur wenige mV betragen kann, wäre im Fehlerfall das Potential gegen Erde und somit gegen Personen gefährlich hoch. Man spricht hier von der Arbeitsspannung. Bild 4 zeigt das Beispiel einer Messung von 10 mV an einer Arbeitsspannung von 100 V.
Signale verstärken
Dies Funktion ist den aktiven Signalkonvertern vorbehalten, da hierfür eine separate Hilfsenergieversorgung notwendig ist. Hauptsächlich finden sich hier Anwendungen bei der Überbrückung von langen Signalwegen und der Vermeidung von Störreinflüssen.
Prozessmanagementsysteme übernehmen das Visualisieren, die Aufzeichnung und die Verwaltung von Prozessdaten. Diese Systeme verfügen über intelligente Steuerungsfunktionen und bilden die Schnittstelle von analogen Signalen sowie Bussystemen hin zur nächsthöheren Steuerungsebene.
