Aktuální vydání

celé číslo

10

2017

Systémy pro řízení výroby, PLM, SCADA

celé číslo

Chytrá a spolehlivá řešení měřicí techniky

Článek představuje novinky v oboru měřicí a komunikační techniky společnosti Siemens určené pro procesní výrobu, tj. pro odvětví s převažujícími kontinuálními výrobními procesy. Zvláštní pozornost věnuje, v souladu se zaměřením tohoto vydání časopisu Automa, technice použitelné ve vodohospodářství, vodárenství a zpracování odpadních vod.  

Sledovat přesnost a spolehlivost výrobních procesů je nutností, obzvláště ve zpracovatelském průmyslu. S použitím měřicích přístrojů s odpovídajícími vlastnostmi lze nejen vyrábět produkty požadované kvality, ale i cílenou optimalizací procesů snižovat výrobní náklady. Siemens nabízí široký sortiment průmyslové měřicí techniky – pro měření výšky hladiny, průtoku, tlaku, teploty, pro analýzu plynů a kapalin a statické i kontinuál­ní vážení (včetně průtoku sypkých látek), které vynikají svou přesností a spolehlivostí. Spolu s prvky průmyslové komunikace jsou odpovědí na současné požadavky zpracovatelského průmyslu vyrábět rychleji, pružněji a hospodárněji.  

Flexibilní vážicí systémy Siwarex

Významnou novinkou v nabídce vážicích produktů Siemens je nový vážicí modul Siwarex WP251 (obr. 1), jenž získal certifikát pro obchodní vážení od Mezinárodní organizace pro legální metrologii OIML (pro váhy s automatickou činností – AWI i s neautomatickou činností – NAWI). Siwarex WP251 dokáže zcela samostatně vykonávat pracovní úlohy spojené s dávkováním a plněním a také má všechny vlastnosti potřebné pro tento druh procesů – tedy zvláště přesnost a rychlost.

Flexibilní systém modulu Siwarex WP251 s řídicím systémem Simatic S7-1200, určený pro dávkování a plnění, může pracovat i samostatně v režimu bez centrální procesorové jednotky (CPU). Zařízení je standardně vybaveno čtyřmi digitálními vstupy a čtyřmi digitálními výstupy, má jeden analogový výstup, port pro Ethernet (Modbus TCP/IP), rozhraní RS-485 (Modbus RTU) a systémovou sběrnici S7-1200, čímž se otevírají široké možnosti jeho využití i integrace bez dalších dodatečných nákladů. Při začlenění modulu do systému Simatic S7-1200 je možné díky centrální jednotce jednoduše přidávat další funkce a naprogramovat systém podle speciálních požadavků zákazníka, což vytváří zcela volně programovatelné řešení pro vážení s využitím běžných komponent řídicího systému Simatic.

Dalším zajímavým řešením v oboru vážicí techniky Siemens je použití nových elektronických jednotek Siwarex WT231 (obr. 2) a WT241, které jsou navrženy jako flexibilní vážicí terminály. Vážicí terminál Siwarex WT231 je určen pro oblast statického vážení, např. vážení zásobníků, a Siwarex WT241 pro dynamické vážení, např. vážení na pásových dopravnících.

Čtyřpalcový barevný dotykový panel s displejem TFT širokoúhlého formátu má rozlišení 480 × 272 px, a proto ho lze použít i ve velmi stísněných prostorech, aniž by byla ohrožena bezpečnost obsluhy a funkčnost aplikací. Kryt vážicího terminálu je z korozivzdorné oceli DIN 1.4301, splňující podmínky pro použití v mnoha odvětvích průmyslu.

Terminály umožňují flexibilní připojení do všech automatizačních systémů, které podporují protokol Modbus RTU. Siwarex WT231 a WT241 jsou praktické terminály, navíc s velmi jednoduchou obsluhou.  

Spolehlivé měření výšky hladiny

Vyhodnocovací jednotky Sitrans LUT400

Hlavní novinkou v oblasti hladinoměrné techniky je zcela nová řada vyhodnocovacích jednotek skládající se ze tří základních modelů: Sitrans LUT420 pro měření výšky hladiny, Sitrans LUT430 pro regulaci výšky hladiny, chodu čerpadel a měření průtoku a Sitrans LUT440 OCM pro velmi přesné měření průtoku v otevřených žlabech. Přístroje řady Si­trans LUT400 dosahují velmi vysoké přesnosti měření výšky hladiny (až 1 mm), mj. díky použití patentovaných filtrů a vyhodnocovacích algoritmů (Sonic Inteligence).

Jednotky Sitrans LUT400 pomáhají snížit výdaje na energii ve vodárnách a čističkách odpadních vod, a to díky měření polohy hladiny v reálném čase. K energetické efektivitě a snižování provozních nákladů přispívají také úsporné algoritmy omezující provoz čerpadel v době špičkového zatížení rozvodné sítě.

Všechny tři nové jednotky Sitrans LUT400 jsou plně kompatibilní se všemi ultrazvukovými snímači řady Echomax. Jednotky řady Sitrans LUT400 mají také funkci záznamníku dat, jež uživatelům umožňuje podle potřeby ukládat naměřené údaje, prohlížet je a popř. je přenášet do počítače k dalšímu zpracování.

Krátký film s příkladem použití ve skotské vodárenské společnosti zájemci najdou na http://bit.ly/2rdPY0E

MultiRanger 200 HMI a HydroRanger 200 HMI

Zcela nové řady převodníků pro ultrazvukové hladinoměry MultiRanger 200 HMI a HydroRanger 200 HMI urychlují uvedení do provozu. Přispívá k tomu vylepšený displej HMI, grafický Quick Start Wizard (rychlý průvodce základním nastavením, ukázka viz http://bit.ly/2rW01u1) i přepracovaný kryt s demontovatelnými svorkovnicemi pro snadnější instalaci.  

Sitrans LU150

Novinkou v oblasti kompaktních ultrazvukových hladinoměrů je Sitrans LU150 (obr. 3). Toto zařízení obsahuje senzor i převodník v jednom kompaktním krytu, proto jsou jeho zástavbové rozměry velmi malé a je možné ho instalovat i ve velmi stísněných prostorech. Používá se především pro kontinuální měření výšky hladiny kapalin a kalů v otevřených nebo uzavřených nádobách s rozsahem do 5 m.  

Sitrans LR560

V oboru radarových hladinoměrů je velmi zajímavým produktem Sitrans LR560 (obr. 4). Tento bezkontaktní hladinoměr využívá princip frekvenční modulované kontinuální vlny (FMCW) s dosahem až 100 m. Pracuje na frekvenci 78 GHz, a proto má velmi úzký kuželový paprsek (s vrcholovým úhlem pouhé 4°). Sitrans LR560 je určen k měření hladiny sypkých látek, a to i velmi prašných, jako jsou např. popílek, cement, vápno apod. 

Sitrans LH300

Nový ponorný snímač Sitrans LH300 (obr. 5) využívá princip hydrostatického měření výšky hladiny. Uplatnění nalezne zejména ve vodárenství. Díky hydrostatickému principu je možné tento snímač s výhodou použít k měření výšky hladiny kapalin např. s vrstvou pěny nebo vrstvami par nad hladinou. Tělo snímače z korozivzdorné oceli, keramická měřicí membrána (99,6% čistota keramického materiálu) a příslušná certifikace dovolují použít ho i pro pitnou vodu. Použití pro měření v úzkých vrtech usnadňují jeho velmi malé rozměry (průměr 30 mm, délka 170 mm) a volitelné montážní příslušenství. 

Vysoce přesné měření průtoku

Sitrans FC430 a FC410

Hmotnostní průtokoměry Sitrans FC430 (obr. 6) a FC410 jsou přední zástupci přístrojů pro měření průtoku kapalin a plynů. Jsou kompaktní, vynikají přesností 0,1 % z měřené hodnoty, malou tlakovou ztrátou, mimořádně stabilním nulovým bodem a digitální komunikační sběrnicí umožňující aktualizovat měřenou hodnotu s četností 100 Hz.

Sitrans FC430 je běžně k dispozici s analogovým výstupem 4 až 20 mA a protokolem HART 7.2. Další vstupy a výstupy mohou být volně konfigurovány jako analogové, pulzní, frekvenční, reléové nebo stavové. Sitrans FC430 je dodáván s uživatelsky konfigurovatelným grafickým displejem a aplikací SensorFlash, umožňující ukládat tovární i uživatelské nastavení a kalibrační data na kartu micro SD.

Snímač Sitrans FC410 naproti tomu vy­užívá adresovatelné rozhraní RS-485 pro protokol Modbus RTU s topologií sítě multidrop. Modbus RTU je časově efektivní komunikační protokol, který je snadno programovatelný a diagnostikovatelný. Díky jednoduchému hardwaru a kabeláži je instalace průtokoměru Sistrans FC430 velmi rychlá a snadná. 

Indukční průtokoměr MAG 8000

Zajímavostí v oblasti měření průtoku kapalin je bateriový indukční průtokoměr Si­trans MAG 8000 W (obr. 7). Integrovaná baterie umožňuje provoz po dobu až sedmi let (při použití externí baterie až deset let), a je proto ideálním a spolehlivým vodoměrem pro monitorování vodovodní rozvodné sítě. Má funkci správy napájení, která zajišťuje velmi dobrý výpočet zbývající životnosti baterie a usnadňuje servis. Se svým vestavěným záznamníkem dat (datalogger) dokáže zaznamenávat data po dobu až 26 měsíců a registrovat alarmy např. při poklesu pod minimální nebo maximální průtok. MAG 8000 W je konstruován podle mezinárodního doporučení pro vodoměry OIML R49 (vyhovuje evropské normě ČSN EN ISO 4064 Vodoměry pro studenou pitnou vodu a teplou vodu).

MAG 8000 W je možné osadit integrovaným bezdrátovým komunikačním modulem GSM/GPRS/3G pro snadné získávání aktuál­ních dat přímo z přístroje. 

Komunikace a přenos dat

Připojovat klasickou „procesní“ měřicí techniku do komunikační sítě bez nutnosti instalovat řídicí a komunikační systémy, a to i v oblastech bez možnosti připojení k běžné napájecí síti, je možné prostřednictvím vzdálených stanic RTU. Společnost Siemens proto uvedla na trh novou telemetrickou stanici Simatic RTU3030C (obr. 7).

Jednotka Simatic RTU3030C může být napájena ze zdroje 12 až 24 V DC nebo až dvěma vysoce výkonnými průmyslovými akumulátorovými bateriemi, popř. i kombinací nabíjecí baterie se solárním článkem. Jednotka Simatic RTU3030C má režim spánku, aktualizace a komunikace. Příkon v režimu spánku činí méně než 2 mW, což umožňuje provoz na baterie až po několik let.

Samotný modul má krytí IP20, ale díky doplňkovému rozváděči lze zvýšit ochranu krytím až na IP68. Takto vybavenou stanici Simatic RTU3030C je možné spolehlivě provozovat např. i v oblastech ohrožených povodněmi. Pracovní teplota okolního prostředí je od –40 do +70 °C. 

Závěr

Příklady různých skupin produktů společnosti Siemens uvedené v tomto článku usnadňují realizace měřicích řetězců a systémů vyhovujících v co největší možné míře požadavkům různých náročných měřicích, řídicích a komunikačních úloh v mnoha odvětvích průmyslu. V oboru měřicích přístrojů a komunikační techniky pro průmyslová odvětví se spojitými technologickými procesy lze využít služby technických poradců ze společnosti Siemens. Kromě řešení technických dotazů jsou připraveni navrhnout optimálně uspořádané měřicí a komunikační systémy přímo pro konkrétní automatizační projekty v souladu s jednotnou koncepcí plně integrované automatizace (Totally Integrated Automation
TIA) společnosti Siemens. 

Filip Tůma, Siemens s. r. o.

Obr. 1. Vážicí modul Siwarex WP251

Obr. 2. Vážicí terminál Siwarex WT231

Obr. 3. Kompaktní ultrazvukový hladinoměr LU150

Obr. 4. Radarový hladinoměr Sitrans LR560

Obr. 5. Hydrostatický hladinoměr Sitrans LH300

Obr. 6. Hmotnostní průtokoměr Sitrans FC430

Obr. 7. Bateriovy indukčni průtokoměr MAG 8000 W připojeny na telemetrickou jednotkuSimatic RTU3030C