Pepperl+Fuchs-Blog

Ultraschallsensoren helfen dabei, den Produktionsprozess dieser höchst empfindlichen Leiterplatten sicher zu steuern.

In industriellen Anlagen ist nicht nur der richtige Sensor wichtig, sondern auch die richtige Montage. Damit es nicht zu falschen Messergebnissen in Ihrer Anlage kommt, beantworten wir an dieser Stelle häufig gestellte Kundenfragen

1. Was muss bei der parallelen Montage von Ultraschallsensoren beachtet werden?

Mindestabstände bei der parallelen Montage von Ultraschallsensoren

Zur Verhinderung gegenseitiger Beeinflussung sind die in den nachfolgenden Abbildungen angegebenen Mindestabstände zwischen Ultraschallsensoren desselben Typs zu beachten. Die angegebenen Werte sind als Richtlinien zu verstehen. Sie gelten, wenn die Strahlwinkel parallel zueinander ausgerichtet sind und sich die Oberflächen der Objekte im rechten Winkel zu den Achsen der Strahlwinkel befinden. Andernfalls ist der tatsächlich erforderliche Abstand „X“ experimentell zu ermitteln. Dieser hängt von der Ausrichtung, Art und Oberfläche der zu erkennenden Zielobjekte ab, die sich innerhalb der Schallkeule befinden.

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Durch sogenannte „Human Machine Interfaces“ (HMI) können relevante Daten entlang eines Herstellungsprozesses visualisiert oder Verfahrensschritte manuell gesteuert werden, wobei sich die Virtualisierung aktuell immer mehr in der Prozessautomation etabliert. Dort wirkt sie sich hauptsächlich auf die verfahrenstechnischen Abteilungen aus, welche für die Verwaltung von Prozessanwendungssoftware zuständig sind. In diesem Blogbeitrag erklären wir, was Virtualisierung in der Industrie bedeutet und zeigen die verschiedenen Virtualisierungstypen auf.

1. Was bedeutet Virtualisierung?

Virtualisierung bedeutet den Betrieb von mehreren Computern, die sich einen „echten“ Computer teilen und bestimmte Aufgaben wie Datenspeicherung, Bereitstellung von Verwaltungssystemen oder Betrieb von Webservern etc. erledigen. Das ermöglicht, mehrere Betriebssysteme und Anwendungen zeitgleich, aber getrennt voneinander, auf einer physikalischen Host-Hardware auszuführen. In den herkömmlichen Prozessautomatisierungssystemen werden mehrere leistungsstarke Computer, sogenannte Workstations, eingesetzt, um Prozessanwendungen wie Prozesssteuerung, Alarm, Anlagenverwaltung, historische Daten etc. zu hosten. Ein Nachteil der Workstation-basierten Infrastrukturen ist jedoch, dass die Anwendungen und Betriebssysteme an die Workstation-Hardware gebunden sind. Die Idee der Virtualisierung besteht darin, diese enge Kopplung zwischen Anwendungssoftware, Betriebssystem und Hardware aufzuheben.

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Für die richtige Auswahl eines Sensors muss geklärt werden, welche Faktoren auf die Reichweite und Genauigkeit von Sensoren wirken und mit welchen Mitteln sich fehlerhafte Messungen bereinigen lassen.

1. Welche Faktoren beeinflussen die Reichweite von Ultraschallsensoren?

Die höchste Reichweite wird durch eine ebene Fläche (Normreflektor), die sich exakt im rechten Winkel zur Sensorachse befindet, erreicht.

Einfluss auf die Reichweite eines Ultraschallsensors haben die Oberflächenbeschaffenheit und der Anstellwinkel eines Objekts. Die höchste Reichweite wird durch eine ebene Fläche (Normreflektor), die sich exakt im rechten Winkel zur Sensorachse befindet, erreicht. Bei sehr kleinen Gegenständen oder Objekten, die den Schall teilweise „wegreflektieren“, verringert sich die Reichweite entsprechend. Bei Objekten mit glatter Oberfläche muss der 90°-Anstellwinkel möglichst genau eingehalten werden. Besitzt das Objekt eine raue Oberflächenstruktur, kann der Winkel entsprechend weiter abweichen. Auch Staub und eine hohe Luftfeuchtigkeit dämpfen die Schallwellen in der Luft ab. Da die Ultraschallsensoren von Pepperl+Fuchs jedoch mit großen Funktionsreserven ausgestattet sind, wirkt sich dieser Umstand kaum auf die Reichweite aus.

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Flexibilität ist ein entscheidender Faktor in der Automatisierungstechnik: Maschinen und Anlagen müssen termingerecht in Betrieb genommen werden, Umstellungen an einer Fertigungslinie oder Wartungsfälle so schnell wie möglich abgehandelt werden. Diese fünf Tools helfen Ihnen bei der schnellen und einfachen Handhabung von Sensor- und Aktor-Verkabelungen im industriellen Umfeld.

1. M12-Kabelmarkierungsringe

Die neuen M12-Kabelmarkierungsringe können schnell und einfach an ein Kabel angefügt werden und helfen dabei, die Montage einer Maschine am Aufstellungsort zu erleichtern. Auch nach der Montage ist eine sichere Zuordnung durch farbige Markierungen im Betrieb möglich, was eine Verwechslungsgefahr der verwendeten Kabel minimiert. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn ein Kabel einen Defekt aufweist oder anderweitig ausgetauscht werden muss.

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Wie beeinflussen Temperatur, Regen oder andere Außeneinflüsse die Leistungsfähigkeit von Ultraschallsensoren? Lesen Sie im folgenden Blog, wie Ultraschallsensoren von Pepperl+Fuchs mit extremen Bedingungen umgehen.

1. Beeinflussen Temperatur und Luftfeuchtigkeit die Sensorreichweite?

Aus Praxissicht sind beim industriellen Einsatz von Ultraschall-Näherungsschaltern im Arbeitsbereich von -25°C bis +70°C absolute Genauigkeiten von 1-3% realistisch

Die relative Luftfeuchte und Temperatur der Umgebungsluft können die Reichweite des Ultraschallsignals beeinflussen. Hierbei kann die Reichweite eines Ultraschallsensors sowohl mit steigender Temperatur als auch mit steigender Luftfeuchte abnehmen. Allerdings verläuft diese Abnahme nicht linear, sondern unterscheidet sich von Sensor zu Sensor. Die im Datenblatt genannte Nennreichweite des Sensors wird unter allen Bedingungen erreicht.

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Große Mengen an Papier-, Plastik-, Textil- und Blechrollen bestehen normalerweise aus mehreren Materialschichten. Um bei der Verarbeitung von Rollenmaterial ein aufwändiges Neueinfädeln in die Maschine zu vermeiden, wird das Material einer neuen Rolle an die Bahn der zur Neige gehenden Rolle geklebt. Ultraschallsensoren zur Klebestellenkontrolle erkennen diesen Materialübergang, der für den weiteren Prozess unerwünscht ist. Die Klebestelle kann dadurch vor der weiteren Verarbeitung aus der Bahn herausgeschnitten werden. So sichern die Klebestellensensoren den kontinuierlichen Materialfluss und vermeiden Prozessstillstände.

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1. Was sind die Unterschiede zwischen einem Reflexionstaster, einer Reflexionsschranke und einer Einwegschranke?

Beim Reflexionstaster wird der Ultraschallwandler als Sender und Empfänger verwendet und befindet sich meist zusammen mit der Auswerteelektronik in einem gemeinsamen Gehäuse. Der Reflexionstaster benötigt eine Reflexion (Echo) der ausgesandten Schallwellen vom Objekt zurück zum Ultraschallsensor. Sobald sich ein Objekt im Schaltbereich des Sensors befindet, wird der Abstand zum Objekt bestimmt bzw. ein Schaltvorgang ausgelöst.

Bei der Reflexionsschranke wird der Ultraschallwandler ebenfalls als Sender und Empfänger verwendet. Im Unterschied zum Reflexionstaster wird das Ultraschallsignal jedoch ständig von einem fest installierten Reflektor – dem Referenzreflektor – reflektiert. Beispielsweise kann eine Platte aus Metall oder Kunststoff oder ein Hintergrund (z.B. Wand, Förderband, Fußboden) als Reflektor dienen. Beim Betrieb als Reflexionsschranke werden Objekte zwischen Ultraschallsensor und Reflektor in jeglicher Orientierung (also auch z.B. schräg stehende Objekte, die den Schall wegreflektieren) erkannt.

Füllstandsmessung in einem Tank unter Zuhilfenahme eines Ultraschallsensors als Reflexionstaster

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In der industriellen Anwendung zeichnen sich Ultraschallsensoren neben ihrer Zuverlässigkeit besonders durch ihre enorme Vielseitigkeit aus. Sie lösen auch besonders komplexe Aufgaben beim  millimetergenauen Erfassen von Objekten oder Füllständen, weil ihr Messprinzip unter fast allen Umständen zuverlässig funktioniert.

1. Wie funktionieren Ultraschallsensoren?

Ultraschallsensoren erfassen eine Vielzahl an Materialien und lassen sich auch von problematischen Oberflächen nicht beeinflussen.

Ultraschallsensoren sind in der Lage, Objekte berührungslos zu erkennen und ihre Entfernung zum Sensor zu messen. Abhängig vom verwendeten Sensor sind Reichweiten von wenigen Zentimetern bis hin zu 10 Metern möglich. Für die Berechnung von Abständen zwischen Sensor und Objekt wird ein Ultraschallimpuls ausgesendet. Das vom Objekt reflektierte Echo wird vom Sensor wieder empfangen und über den piezoelektrischen Wandler in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Verfahren wird als Echo-Laufzeitverfahren bezeichnet. Hierbei misst der Sensor den zeitlichen Abstand zwischen dem gesendeten Ultraschallimpuls und dem empfangenen Echo und berechnet über die Schallgeschwindigkeit die Entfernung zum Objekt. (mehr …)

Zuverlässige elektrische Verbindungen möglichst schnell herzustellen, ist das Ziel bei der Verkabelung von Sensoren. Insbesondere in der Lager- und Fördertechnik sowie im Material Handling kommt dabei auch der Faktor Flexibilität verstärkt zum Tragen. Pepperl+Fuchs zeigt anhand des Beispiels neuer M8-Steckverbinder, wie hier Standardkomponenten durch intelligente Anpassungen und ein integriertes Produktportfolio zu echten Effizienztreibern werden.

1. Rast- und Schraubverriegelung kombiniert

Die speziellen M8-Stecker bedienen sich der international gängigen Rastverriegelung, mit der elektrische Verbindungen zügig eingerichtet werden. Ohne zeitaufwändiges Schrauben können komplette Anlagen dank der standardisierten Schnellanschlusstechnik nach Bedarf auf- und abgebaut werden. Zusätzlich sind die Stecker durch ein gleichzeitig integriertes Schraubgewinde aber auch für besonders robuste Verbindungen mit herkömmlicher Schraubverriegelung einsetzbar. Nutzen Sie in Ihrer Anlage beide Verbindungsarten, profitieren Sie also von einer reduzierten Variantenvielfalt und vereinfachten Lagerhaltung. (mehr …)

Industrielle Smartphones wie das ecom Smart-Ex® 01 bieten eine Geräuschunterdrückungsfunktion.

Jeder von uns kennt das frustrierende Gefühl, wenn man versucht, in einer lauten Umgebung zu telefonieren – sei es bei einer Sportveranstaltung, einem Konzert, im Restaurant oder in einer Bar. Man kann kaum verstehen, was die Person am anderen Ende der Leitung sagt und muss immer wieder mit „Wie Bitte?“ oder „Könnten Sie das vielleicht wiederholen?“ antworten.

Selbst nach dem Telefonat ist die Verunsicherung oftmals groß, da man etwas völlig anderes verstanden hat, als das, was die Person eigentlich gesagt hat. (mehr …)