Generation Plus: Fluidsensorik mit Mehrwert

Präzise Druck-, Strömungs- und Temperaturmessung sowie kontinuierliche Füllstandmessung und Grenzwerterfassung erfordern eine breite Palette an maß­geschneiderten Lösungen, was zunehmend immer komplexere Fluidsensorik-Portfolios nach sich zieht. Logistische Prozesse werden unübersichtlich, die Lagerhaltung aufwendig und es kommt zu verlängerten Lieferzeiten. Gleichzeitig stellen immer kürzere Entwicklungszyklen die Entwicklung vor zusätzliche Herausforderungen: Schnelligkeit, Flexibilität, Skalierbarkeit und Effizienz werden mehr denn je zu entscheidenden Erfolgsfaktoren. Genau da setzt TURCKs modulare Fluid+ Familie an.  

Konsolidierung durch Plattformstrategie 

Die Fluid+ Architektur teilt die komplexe Produktfamilie in ihre einzelnen Elemente auf, die spezifischen Modulen zugeordnet sind. Die Interaktion der einzelnen Module wird auf standardisierte Schnittstellen begrenzt, sodass die Module unabhängig voneinander entwickelt werden können. Dieses frei konfigurierbare Konzept der Fluid+ Plattform begünstigt eine hohe Variantenvielfalt von Geräten, ein vereinfachtes Lagermanagement und verkürzte Lieferzeiten, sodass besonders gefragte Sensoren binnen weniger Tage verfügbar sind. 

Innovatives Designkonzept  

TURCKs Fluid+ Plattform basiert auf der einfachen Strategie, dass für den Anwender familienweit das gleich ist und gleich aussieht, was gleich sein muss. So haben alle Fluid+ Sensoren das gleiche Aussehen und eine ebenso vertraute Handhabung, unabhängig von der Applikation.  

Charakteristisches Merkmal der kompakten Sensoren ist ihr Sensorkopf, der sich aus einem Edelstahlgehäuse und einer einteiligen, transluzenten Frontkappe zusammensetzt. Durch die so reduzierten Dichtflächen gelangen weder Feuchtigkeit noch Staub ins Innere der Geräte, denn die Sensoren haben keine mechanischen Bedienelemente mehr, die abgedichtet werden müssten. Zusätzlich gewährleisten UV- und Salzsprühnebel-beständige Werkstoffe maximalen Schutz im Außenbereich. Wie auf dem Smartphone, navigieren Anwender über abnutzungsfreie, kapazitive Touchpads. Anlagen können somit weitaus einfacher erweitert und gewartet werden, da Mitarbeiter nur noch auf ein einziges Bedienkonzept geschult werden müssen. Die neutrale Überwurfmutter M18 x 1 erlaubt die Anpassung verschiedener Prozessanschlüsse an die jeweilige Anwendung. Auf diese Weise sind die Geräte der Fluid+ Familie variantenreich und kombinierbar, teilen aber zugleich wesentliche Eigenschaften. Sowohl das einheitliche Look-and-Feel als auch das Eingabekonzept sind einzigartig in der Branche.  

Mehrfach ausgezeichnet 

Mit dem Drucksensor PS+ wurde 2019 bereits der erste Sensor der Fluid+ Familie mit dem iF Design Award in der Kategorie „Industry/Tools“ ausgezeichnet. Der seit 1954 jährlich verliehene Preis zeichnet besondere Leistungen im Produktdesign aus. Insbesondere das plattformübergreifende, innovative Bedienkonzept der Sensorfamilie hat die Jury überzeugt.  

TURCKs Fluid+ Sensoren konnten aber nicht nur Fachjurys überzeugen, auch von interessierten Anwendern gab es viel Zuspruch. So ist die Fluidsensorik-Familie 2019 auch mit dem Automation Award des Fachmagazins elektro AUTOMATION ausgezeichnet worden. Die Besucher der Nürnberger Fachmesse SPS – Smart Sensor Solutions wählten die Produktserie mehrheitlich auf Platz eins im Bereich Standardkomponenten & Sensorik. Das Zusammenspiel von einheitlichem Technologiekonzept und funktionalem Design begeisterte das Fachpublikum. 

Die Leser des Fachmagazins Computer&Automation wählten TURCKs smarten Strömungssensor FS+ in der Kategorie Sensorik & Messtechnik auf den zweiten Platz zum „Produkt des Jahres 2021“. Mehr als 6100 Leser beteiligten sich an der Onlineumfrage und kürten aus über 500 Produkten ihre Favoriten in insgesamt zwölf Kategorien.  

Vereinfachte Integration und Inbetriebnahme  

Wichtige Anforderungen bei der Entwicklung der Fluid+ Familie waren ein reibungsloser Einbau und eine vereinfachte Inbetriebnahme und Bedienung. Der Anwender soll sich schnell in der Menüstruktur zurechtfinden. Entsprechend bietet die Fluid+ Familie neben einem durchgängigen Bedienkonzept besonders flexible Montagemöglichkeiten, da der Sensorkopf um 340° frei drehbar und das Display für einen Überkopfeinbau umkehrbar ist. Die Sensoren erkennen automatisch, ob die Steuerung bzw. das Feldbusmodul eingangsseitig PNP- oder NPN-Signale erwarten. Werden analoge Ausgangssignale ausgewertet, gilt gleiches für Strom oder Spannung. Plug-and-Play wird dadurch zur gelebten Praxis. 

Das Display der Fluid+ Sensoren ist im Vergleich zu anderen Geräten größer und heller, was bei entsprechender Montage eine problemlose Sichtbarkeit aus jeder Position ermöglicht. Die berührungsempfindlichen Tastenfelder der innovativen Bedieneinheit mit Smartphone-Haptik sind auch mit verschiedenen Handschuhtypen bedienbar, ohne Kraftaufwand oder umständliche Hilfsmittel. Dabei verhindert ein Sperrmechanismus zunächst mögliche Fehlbedienungen. Erst durch eine Wischbewegung auf dem Display wird die Bedienung freigegeben.  

Eine benutzerfreundliche Navigation führt den Anwender intuitiv durch das Klartext-Menü, dessen Struktur wahlweise dem TURCK- oder dem VDMA-Standard folgt. Relevante Einstellungen werden einfach und komfortabel durch Berührung des jeweiligen Bedienfelds vorgenommen. Auch erweiterte Funktionen wie die Einrichtung des Passwortschutzes oder Farbwechsel des Displays als Handlungsaufforderung bei Überschreitung definierter Schaltpunkte können so konfi­guriert werden. 

Hohe Anlagenverfügbarkeit  

Geht es um Anlagenverfügbarkeit, ist Zuverlässigkeit das entscheidende Stichwort. Auch an dieser Stelle kommen die kapazitiven Touchpads zum Tragen. Das Edelstahlgehäuse ist in Verbindung mit dem einteiligen Deckel eine äußerst robuste Konstruktion. Der Verzicht auf mechanische Bedienelemente und die dadurch reduzierte Anzahl an Dichtflächen bieten maximalen Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Staub in das Geräteinnere und gewährleisten eine hohe Verschleißfreiheit. Das Dichtungskonzept ermöglicht die Schutzarten IP66, IP67 sowie IP69K. Sehr gute Schock- und Vibrationseigenschaften sowie eine hohe Druckfestigkeit gewährleisten einen zuverlässigen Betrieb und damit eine hohe Anlagenverfügbarkeit, selbst in rauesten Umgebungen. 

Kommunikationskonzept für Industrie 4.0 

Durchgängigkeit und Transparenz bei Erfassung, Übertragung und Aufbereitung von Sensordaten bilden zentrale Anforderungen von Industrie 4.0. Daher unterstützen die Geräte der Fluid+ Familie offene Standards wie IO-Link 1.1, über den sie bidirektional mit der Steuerung kommunizieren. Die IO-Link-Schnittstelle stellt dem Anwender neben Prozesswerten zahlreiche Condition-Monitoring-Daten für smarte IIoT-Anwendungen zur Verfügung. Dabei übertragen die Sensoren nicht nur digitale Prozesswerte, sondern empfangen auch Parameter wie zum Beispiel Schaltpunkte. Zur Vermeidung von Maschinenausfällen lassen sich Diagnosedaten via IO-Link auslesen und auswerten. So können Anwender Unregelmäßigkeiten frühzeitig erkennen und mögliche Schäden abwenden. 

Die Geräte der Fluid+ Familie bieten unterschiedliche IO-Link-Prozessdatenprofile, die eine flexible Einbindung des Sensors in bestehende Systemlandschaften durch einen 1:1-Austausch vorhandener Geräte erlauben – auch von Fremdherstellern. Auf diese Weise entfallen aufwendige Anpassungen der Steuerungsumgebung.  

PS+ Drucksensoren – maximale Robustheit 

Die robusten und intuitiv bedienbaren PS+ Drucksensoren waren 2019 die ersten Geräte der Fluid+ Familie. Die Drucksensoren ermöglichen eine zuverlässige und reproduzierbare Messung von Prozessdrücken in industriellen Anwendungen. Die hohe Zahl unterschiedlicher Druckbereiche und Prozessanschlüsse bietet eine Variantenvielfalt, mit der sich die meisten Applikationen umsetzen lassen. Klassische Anwendungsfelder sind Hydraulikapplikationen, Kühlkreisläufe und Schmiermittelapplikationen. 

PS+ Drucksensoren sind für Druckbereiche bis 600 bar ausgelegt und sowohl mit bewährten Keramikmesszellen (PS310) als auch Metallmesszellen (PS510) erhältlich. Die Messzellen verfügen über einen Berstdruck, der mindestens dem Vierfachen des maximalen Nenndrucks entspricht. Der Minimal-/Maximaldruck-Speicher bildet einen digitalen „Schleppzeiger“, der es ermöglicht, Prozesse noch besser zu analysieren. Auch im Fall einer Überlast gewährleisten die Drucksensoren der PS+ Serie hermetische Dichtheit.   

FS+ Strömungssensoren – ein Sensor, zwei Abfragen 

Die kompakten Strömungssensoren der FS+ Serie lassen sich zügig und komfortabel in Maschinen oder Anlagen integrieren. Sie überwachen flüssige Medien nach dem kalorimetrischen Prinzip und bieten daher die Möglichkeit, zusätzlich zur Strömung dauerhaft die Medientemperatur zu messen. Das heißt, ein einziger Sensor kann gleich zwei Aufgaben übernehmen. Typische Anwendungsfelder sind Kühlkreisläufe in Schweißapplikationen, Trockenlaufschutz von Pumpen und Prozessabläufe bei Reinigungsvorgängen. Die zuverlässige Überwachung von Strömung und Temperatur sowie durchgängige Kommunikation via IO-Link sichern so den Anlagenbetrieb und verringern Stillstandzeiten. Mit ihren vielfältigen Montagemöglich­keiten und einer intuitiven Inbetriebnahme erleichtern die FS+ Strömungssensoren zudem das Engineering. 

Anwender haben in der Produktserie FS100 die Wahl zwischen Geräten mit zwei Ausgangsfunktionen: Entweder analog (4…20 mA) oder mit automatischer PNP/NPN-Erkennung und Kommunikation über IO-Link 1.1. Das Schaltverhalten ist dabei zwischen „Normally Open“ (NO) und „Normally Closed“ (NC) einstellbar. Rundum sichtbare LED-Anzeigen signalisieren den Zustand der Ausgänge, während ein zweifarbiges LED-Band auf der Benutzeroberfläche wahlweise Strömungs- oder Temperaturwerte anzeigt. 

Die Quick-Teach-Funktion bietet neben vereinfachter Montage und Auto-Erkennung von PNP/NPN-Signalen beträchtliche Vorteile. Sie erlaubt es, direkt am Gerät einen Schaltpunkt in nur wenigen Sekunden einzustellen. Dabei garantiert die Delta-Flow-Überwachung das Einlernen des Teach-Punkts zum richtigen Zeitpunkt.

TS+ Temperatursensoren – maximale Freiheitsgrade

Die Sensoren der TS+ Serie garantieren die zuverlässige und reproduzierbare Messung von Prozesstemperaturen in industriellen Anwendungen. Die hohe Zahl unterschiedlicher Messbereiche und Prozessanschlüsse bietet eine Variantenvielfalt, mit der sich die meisten Applikationen problemlos umsetzen lassen. Die TS+ Sensoren sind sowohl als Kompaktgeräte mit integriertem Temperaturfühler (TS700) sowie als Auswerte- und Anzeigeeinheiten (TS720) für den Anschluss von Widerstandsthermometern oder Thermoelementen verfügbar. Die Geräte unterstützen und erkennen nahezu alle industrietypischen Temperaturfühler – wie Widerstandsthermometer oder Thermoelemente – vollautomatisch.  

Um die Inbetriebnahme zu vereinfachen, bieten auch die TS+ Geräte die automatische Erkennung der Ausgangsart (PNP/NPN bzw. Strom/Spannung). Die Auswertegeräte der Reihe TS720 erkennen außerdem die Art des angeschlossenen Temperaturfühlers (TC oder Pt-RTD), womit eine häufig vorkommende Fehlerquelle eliminiert wird. Soll der TS+ in bestehende Anlagensysteme integriert werden oder vorhandene Sensoren ersetzen, erlaubt die Auswahl unterschiedlicher IO-Link-Prozessdaten-Profile eine schnelle Anpassung ohne aufwendige Änderungen in der Steuerung.

Typische Einsatzbereiche der TS+ Sensoren liegen im Maschinen- und Anlagenbau sowie in der Prozessindustrie. Kompaktgeräte der Bauform TS700 arbeiten in einem Messbereich von -50 bis +150 °C. Abhängig vom angeschlossenen Temperaturfühler, können Aus-werte- und Anzeigeeinheiten vom Typ TS720 sogar Werte zwischen -200 und 1.800 °C messen.

LS+ Füllstandsensoren – effiziente Problemlöser 

Damit Anwender für unterschiedliche Anwendungs-szenarien das jeweils optimale Messprinzip nutzen können, bietet TURCK in der LS+ Serie zwei verschiedene Sensortechnologien: die LRS-Füllstandsensoren mit Radartechnologie für größere Reichweiten und die LUS-Ultraschall-Füllstandsensoren für kleinere und mittlere Behälter. 

Die IO-Link-fähigen Radarsensoren der LRS-Serie wurden zur Füllstandmessung in Tanks und Silos im Bereich von 0,35 bis 10 m entwickelt. Sie lösen dort Probleme, wo andere Sensortechnologien an ihre Grenzen stoßen. Die Geräte in den Schutzarten IP67 und IP69K empfehlen sich vor allem für Füllstandapplikationen in der Fabrikautomation, in denen optische oder Ultraschallsensoren wegen ihrer begrenzten Reichweite oder aufgrund von Störfaktoren wie Staub, Wind oder Lichteinfall ungeeignet sind. Die frei strahlenden LRS-Radarsensoren bieten zudem umfangreiche Analysefunktionen, die bislang den meist in der Prozessindustrie eingesetzten Highend-Radarsensoren vorbehalten waren.  

Die Bedieneinheit der LRS-Reihe mit kapazitiven Tastern und transluzenter Frontkappe folgt dem Konzept der Fluid+ Familie und ermöglicht darüber die Ausgabe von Abstand-, Füllstand- und Volumenwerten. LRS-Sensoren sind entweder mit zwei Schaltausgängen oder mit einem Schalt- und einem Analogausgang verfügbar. Dank ihrer zusätzlichen IO-Link-Schnittstelle und der intelligenten, dezentralen Signalvorverarbeitung stellen alle Varianten auch zahlreiche Zusatzinformationen zur Verarbeitung in Condition-Monitoring-Anwendungen im IIoT bereit. Neben der Signalstärke sind das Temperaturwerte, Betriebsstunden oder Schaltzyklen. 

Anwender der IO-Link Master von TURCK können den Radar Monitor ohne Zusatzsoftware über den IODD Configurator aufrufen. Das browserbasierte Konfigurations-Tool stellt die Messkurve des Sensors grafisch dar und bietet Klartextzugriff auf alle relevanten Parameter. So lässt sich beispielswiese leicht das Störsignal eines Rührwerks oder Gitters ausblenden oder mittels Echtzeit-Feedback der Sensor perfekt ausrichten, um die Zuverlässigkeit der Füllstanderfassung zu maximieren. Typische Einsatzbereiche der LRS-Sensoren liegen im Maschinen- und Anlagenbau, in der Automobilindustrie sowie der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. 

Die LUS-Ultraschall-Füllstandsensoren eignen sich bestens für die kostengünstige Füllstandmessung in kleinen und mittelgroßen Tanks an und können bei Drücken von 0,5 bis 5 bar am Prozessanschluss betrieben werden. Sie sind mit marktüblichen Prozessanschlüssen G ¾ und NPT ¾ jeweils für 40 bzw. 130 cm Reichweite verfügbar, entweder mit zwei Schaltausgängen oder mit einem Schalt- und einem Analogausgang. Dank ihrer IO-Link-Schnittstelle und der dezentralen Signalvorverarbeitung eignen sich alle Varianten auch als smarte Datenlieferanten für das IIoT. Über IO-Link lassen sich die Sensoren zudem mit vorhandenen Behältergeometriedaten parametrieren, sodass dieser direkt Abstand-, Füllstand- oder Volumenwerte absolut oder in Prozent ausgibt.  

Bedingt durch die hohen Schutzarten IP67 und IP69K sind die Geräte auch unter widrigen Bedingungen zuverlässig einsetzbar. Für eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit sorgen darüber hinaus auch die kontinuierliche Auswertung der Signalstärke sowie der zurückgesetzte und damit geschützte Schallwandler. Bei Überfüllung verhindert ein Luftpolster den Kontakt des Mediums mit dem Schallwandler. Klassische Einsatzbereiche der LRS-Sensoren liegen im Maschinen- und Anlagenbau, in der Automobilindustrie sowie der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. 

Fazit   

Das modulare und frei konfigurierbare Mechanik-Konzept von TURCKs Fluid+ Familie erlaubt eine hohe Variantenvielfalt, Kombinierbarkeit und verkürzte Lieferzeiten, sodass viele Sensorvarianten bereits binnen weniger Tage verfügbar sind. Der modulare Aufbau gibt allen Sensoren der Fluid+ Familie ein einheitliches Aussehen und eine vergleichbare Handhabung. Anwender können ihre Anlagen somit einfacher erweitern und warten, da Mitarbeiter nur auf ein einziges Bedienkonzept geschult werden müssen. Flexible Montagemöglichkeiten, eine intelligente Systemintegration und die innovative Bedieneinheit mit Smartphone-Haptik garantieren eine schnelle und unkomplizierte Geräte-Inbetriebnahme. Zur Sicherung der Anlagenverfügbarkeit stellen die IO-Link-fähigen Geräte dem Anwender neben Prozesswerten zahlreiche Diagnosedaten für smarte IIoT-Anwendungen zur Verfügung. Die Dichtungskonzepte sowie die verwendeten Werkstoffe machen TURCKs Fluid+ Familie enorm widerstandsfähig gegenüber äußeren Einflüssen.  

Insgesamt profitieren Anwender von einer im wahrsten Wortsinn „ausgezeichneten“ Produktfamilie, die Funktionalität, Komfort, Benutzerfreundlichkeit und Innovation in einem intelligenten Design vereint.