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Feuchtigkeitssensor PCE-MWM 2xx
Betriebsanleitung
Bedienungsanleitungen in verschiedenen Sprachen
(français, italiano, español, português, nederlands,
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www.pce-instruments.com
Letzte Änderung: 10 Februar 2017 v1.2
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uts
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Betriebsanleitung
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ......................................................................................................................... 5
2 Sicherheitsinformationen................................................................................................ 5
3 Spezifikationen ................................................................................................................ 6
4 Mechanische Installation ................................................................................................ 7
4.1 PCE-MWM 210 ........................................................................................................ 7
4.1.1 Flansch ......................................................................................................... 8 4.1.2 Montage ........................................................................................................ 9
4.2 PCE-MWM 240A .................................................................................................... 10
4.2.1 Abmessungen der Sensorplatte .................................................................. 10 4.2.2 Installation mit Schweißnaht ........................................................................ 11 4.2.3 Installation mit Schraubverbindung ............................................................. 12 4.2.4 Installation mit Flansch ................................................................................ 13 4.2.5 Installation auf gewölbten Oberflächen ........................................................ 14 4.2.6 Messvolumen des Sensors ......................................................................... 15
4.3 PCE-MWM 240B .................................................................................................... 16
4.3.1 Messvolumen des Sensors ......................................................................... 18
5 Elektrische Installation .................................................................................................. 19
5.1 Kabelanschluss .................................................................................................... 19
5.1.1 Allgemeine Eigenschaften ........................................................................... 19 5.1.2 Spannungsversorgung ................................................................................ 19 5.1.3 Kommunikationsschnittstelle ....................................................................... 22
5.2 Analogsignalausgang .......................................................................................... 24
5.2.1 Verbindung.................................................................................................. 24 5.3 Serielle Schnittstelle RS-485................................................................................ 25
5.3.1 Anschlüsse.................................................................................................. 25 5.3.2 Kommunikationsprotokoll ............................................................................ 25
6 PCE-MWM Manager ....................................................................................................... 27
6.1 Einführung ............................................................................................................ 27
6.2 Übersicht PCE-MWM Manager ............................................................................. 28
6.3 Verbindung herstellen .......................................................................................... 29
6.4 Leerkalibrierung .............................................................................................. 30
6.5 Kalibrierung .................................................................. 32
6.5.1 Neue Kalibrierung erstellen ................................................................... 32 6.5.2 Kalibriertabelle ............................................................................................ 33 6.5.3 Bewertung der Kalibrierung ......................................................................... 36 6.5.4 Abschluss der Kalibrierung .......................................................................... 37
6.6 Kalibrierung an Auswerteeinheit senden / von Auswerteeinheit lesen . 37
6.7 Kalibrierung in Datei speichern / aus Datei laden ................................... 39
6.8 Auswahl der Kalibrierung in der Auswerteeinheit ........................................ 39
6.9 Verbindung herstellen / trennen ............................................................... 39
6.10 Test .................................................................................................................. 39
6.11 Einstellungen .................................................................................................. 39
Betriebsanleitung
3
6.12 Konfiguration Auswerteeinheit ...................................................................... 40
6.13 Sprache ........................................................................................................... 40
7 Anhang ........................................................................................................................... 41
7.1 Hinweise zur Bestimmung der Feuchtigkeit ....................................................... 41
7.2 Referenzbestimmung der Feuchtigkeit ............................................................... 41
7.2.1 Trocknungsofen .......................................................................................... 41 7.2.2 Feuchtebestimmerwaagen .......................................................................... 42
8 Kontakt ........................................................................................................................... 43
Betriebsanleitung
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1 Installation des PCE-MWM 210 Feuchtigkeitssensors .......................................................................................... 7 Abb. 2 Schweißflansch ...................................................................................................................................................... 8 Abb. 3 Befestigungsring .................................................................................................................................................... 8 Abb. 4 Sensorkopf mit Montageringen .............................................................................................................................. 9 Abb. 5 Montageringe ......................................................................................................................................................... 9 Abb. 6 Abmessungen der Sensorplatte des Feuchtigkeitssensors PCE-MWM 240A .................................................... 10 Abb. 7 Abmessungen des rechteckigen Ausschnitts ...................................................................................................... 11 Abb. 8 Montage mit Schweißnaht ................................................................................................................................... 11 Abb. 9 Abmessungen des rechteckigen Ausschnitts ...................................................................................................... 12 Abb. 10 Montage mit Schraubverbindung ....................................................................................................................... 12 Abb. 11 Abmessungen des rechteckigen Ausschnitts .................................................................................................... 13 Abb. 12 Schweißflanschabmessungen bei Installation mit Flansch ............................................................................... 13 Abb. 13 Beispiel bei Montage auf unebener Fläche ....................................................................................................... 14 Abb. 14 Ausreichende Materialfüllung für PCE-MWM 240A .......................................................................................... 15 Abb. 15 Ungenügende Materialfüllung für PCE-MWM 240A .......................................................................................... 15 Abb. 16 Komponenten des Feuchtigkeitssensors PCE-MWM 240B .............................................................................. 16 Abb. 17 Abmessungen der Schweißmuffen .................................................................................................................... 16 Abb. 18 Montage für PCE-MWM 240B ........................................................................................................................... 17 Abb. 19 Ausreichende Materialfüllung für PCE-MWM 240B .......................................................................................... 18 Abb. 20 Ungenügende Materialfüllung für PCE-MWM 240B .......................................................................................... 18 Abb. 21 M12 Stecker ....................................................................................................................................................... 20 Abb. 22 Anschlussdiagramm .......................................................................................................................................... 20 Abb. 23 Belegung der Pins ............................................................................................................................................. 20 Abb. 24 Aderfarben ......................................................................................................................................................... 21 Abb. 25 Anschluss für Spannungsversorgung ................................................................................................................ 21 Abb. 26 M12 Stecker ....................................................................................................................................................... 22 Abb. 27 Anschlussdiagramm .......................................................................................................................................... 22 Abb. 28 Belegung der Pins ............................................................................................................................................. 23 Abb. 29 Aderfarben ......................................................................................................................................................... 23 Abb. 30 Anschluss für Kommunikationsschnittstelle....................................................................................................... 23 Abb. 31 Anschluss für Analogausgang ........................................................................................................................... 24 Abb. 32 Anschluss für Serielle Schnittstelle RS485........................................................................................................ 25 Abb. 33 Kennlinien für verschiedene Materialien............................................................................................................ 27 Abb. 34 PCE-MWM Manager Hauptfenster .................................................................................................................... 28 Abb. 35 Einstellung RS-485 Adapter .............................................................................................................................. 29 Abb. 36 Einstellungsmenü .............................................................................................................................................. 30 Abb. 37 Statusmeldung bei Verbindung ......................................................................................................................... 30 Abb. 38 Hinweis für erforderliche Leerkalibrierung ......................................................................................................... 30 Abb. 39 Konfiguration Auswerteeinheit ........................................................................................................................... 31 Abb. 40 Dialog für Leerkalibrierung ................................................................................................................................ 31 Abb. 41 Leerkalibrierung durchgeführt ............................................................................................................................ 31 Abb. 42 Baumansicht erstellter Kalibrierungen ............................................................................................................... 32 Abb. 43 Fenster für eine neue Kalibrierung .................................................................................................................... 32 Abb. 44 Kalibriertabelle ................................................................................................................................................... 33 Abb. 45 Warnung bei Temperaturdifferenz von mehr als 5°C ........................................................................................ 33 Abb. 46 Kalibriertabelle mit erstem Messwert ................................................................................................................. 34 Abb. 47 Zuweisung der Feuchtigkeit ............................................................................................................................... 34 Abb. 48 Kalibriertabelle mit mehreren Messpunkten ...................................................................................................... 35 Abb. 49 Kalibrierung mit hoher Genauigkeit ................................................................................................................... 36 Abb. 50 Kalibrierung mit geringerer Genauigkeit ............................................................................................................ 36 Abb. 51 Fehlerhafte Kalibrierung .................................................................................................................................... 37 Abb. 52 Übertragung der Kalibrierung an die Auswerteeinheit ....................................................................................... 37 Abb. 53 Dialog für Lesen einer Kalibrierung von der Auswerteeinheit ........................................................................... 38 Abb. 54 Von der Auswerteeinheit ausgelesene, linearisierte Kalibrierung ..................................................................... 38 Abb. 55 Aktuell ausgewählte Kalibrierung ...................................................................................................................... 39 Abb. 56 Statusleiste für Test ........................................................................................................................................... 39
Betriebsanleitung
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1 Einleitung Vielen Dank, dass Sie sich für den Kauf eines Feuchtigkeitssensors von PCE Instruments entschieden haben. Diese Betriebsanleitung beinhaltet die technische Beschreibung, die mechanische und elektrische Installation sowie die Vorbereitung zur Inbetriebnahme und Einbindung des Sensorsystems.
2 Sicherheitsinformationen Bitte lesen Sie diese Anleitung sorgfältig und vollständig, bevor Sie das Gerät zum ersten Mal in Betrieb nehmen. Die Benutzung des Gerätes darf nur durch sorgfältig geschultes Personal erfolgen. Schäden, die durch Nichtbeachtung der Hinweise in der Betriebsanleitung entstehen, entbehren jeder Haftung.
Verwenden Sie ausschließlich ein 24V Netzteil mit Schutzerde für Feuchtigkeitssensoren der PCE-MWM 200 Serie
Der Feuchtigkeitssensor darf nicht verwendet werden, wenn der Deckel der Auswerteeinheit entfernt wurde oder wenn die Kabel bzw. Kabelanschüsse beschädigt sind
Jegliche Montage-, Reparatur- oder Instandhaltungsarbeiten dürfen nur durchgeführt werden, nachdem die Spannungsversorgung unterbrochen wurde
Verwenden Sie den Feuchtigkeitssensor nur, wenn die Umgebungstemperatur innerhalb der in den Spezifi-kationen angegebenen Grenzwerte liegt
Das Öffnen des Sensorgehäuses darf nur von Fachpersonal der PCE Deutschland GmbH vorgenommen werden
Es dürfen keine technischen Veränderungen am Gerät vorgenommen werden
Der Feuchtigkeitssensor sollte nur mit einem feuchten Tuch gereinigt werden. Verwenden Sie keine Scheuer-mittel oder lösungsmittelhaltige Reinigungsmittel.
Für Druckfehler und inhaltliche Irrtümer in dieser Anleitung übernimmt die PCE Deutschland GmbH keine Haftung. Die PCE Deutschland GmbH weist ausdrücklich auf die allgemeinen Gewährleistungsbedingungen hin, die Sie in unseren Allgemeinen Geschäftsbedingungen finden. Bei Fragen kontaktieren Sie bitte die PCE Deutschland GmbH. Die Kontaktdaten finden Sie am Ende dieser Anlei-tung.
Betriebsanleitung
3 Spezifikationen
PCE-MWM 200/230/240A/
240B
PCE-MWM 220
PCE-MWM 210
Sensor
Messbereich 0 … 100 %
Messbereich für Zementleim in der Beton Produktion
30 … 60 %
Fehler (absolut) s. Tabelle 1
Temperaturbereich (Kalibrierung) +5 … +80 °C
Arbeitstemperaturbereich -20 … +145 °C
Messintervall 1 Sekunde
Abmessungen Länge:
200 … 1500 mm Länge x Breite: 270 x 290 mm
Länge x Ø: 103 x 108 mm
Gewicht Ca. 9 kg
Schutzklasse IP67, GOST 14254-96
Kabellänge 1,5 … 4 m
Auswerteeinheit
Abmessungen 255 x 170 x 60 mm
Gewicht 2 kg
Schutzklasse IP54, GOST 14254-96
Arbeitstemperaturbereich +5 … +60 °C
Signalausgang Serielle Schnittstelle: RS-485 MODBUS RTU
Normsignal: 4 … 20 mA
Spannungsversorgung Nennspannung: 24 V
Zulässiger Spannungsbereich: 18 … 36 V
Stromaufnahme Max. 200 mA
Max. Kabellänge RS485 zu Anzeige-/Kontrolleinheit
1000 m
Max. Kabellänge 4 … 20 mA Normsignal zu Anzeige-/Kontrolleinheit
100 m
Durchschnittliche Lebensdauer 10 Jahre
Inline Feuchtemessung (nur PCE-MWM 220)
Nennweite DN50, DN80, DN125
Max. Überdruck 10 MPa
PCE-MWM 200/230/240A/240B PCE-MWM 220 PCE-MWM 210
Material-feuchtigkeit [%]
Min. Fehler (absolut) [%]
Material-feuchtigkeit [%]
Min. Fehler (absolut) [%]
Material-feuchtigkeit [%]
Min. Fehler (absolut) [%]
0 … 6 0,3 0 … 0,3 0,03 bis 10 0,06 6 … 8 0,4 0,3 … 3 0,1 10 … 20 0,085
8 … 10 0,5 3 … 7 0,2 20 … 50 0,16 10 … 20 1 7 … 10 0,3 50 … 100 0,285 20 … 50 2,5 10 … 20 0,5
50 … 100 5 20 … 40 1 40 … 100 2,5
Tabelle 1: Minimaler Fehler bei der Feuchtigkeitsbestimmung
Betriebsanleitung
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4 Mechanische Installation Hinweis: Nach der mechanischen Installation muss eine Leerkalibrierung durchgeführt werden (s. 6.4). Für die
Leerkalibrierung darf sich kein Material im Messvolumen des Sensors befinden.
4.1 PCE-MWM 210
Der Sensorkopf wird mithilfe von zwei Ringen installiert. Bei dem ersten Ring handelt es sich um einen Schweiß-flansch der an die Behälter- bzw. Mischerwand geschweißt wird. Der zweite Ring dient zur Befestigung und Aus-richtung des Sensors.
Abb. 1 Installation des PCE-MWM 210 Feuchtigkeitssensors
1) Zwischenraum zwischen dem Sensorkopf und der Behälterwand muss mit einem angemessenen Abdichtmittel verschlossen werden
2) Behälter- bzw. Mischerwand
3) Schweißnaht, die den Flansch mit der Behälter- bzw. Mischerwand verbindet
4) Schweißflansch
5) Befestigungsring
6) Sensorkopf
Betriebsanleitung
4.1.1 Flansch
Abb. 2 Schweißflansch
Abb. 3 Befestigungsring
1) Schweißflansch
2) Gewindebolzen
3) Befestigungsmutter
4) Befestigungsring
5) Befestigungsschraube
6) Ausrichtungsschraube
7) Sensorkopf
8) Durchgangsbohrung
Betriebsanleitung
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4.1.2 Montage
1) Für die Montage des Sensorkopfes (7) muss ein Loch mit einem Durchmesser von 125 mm in die Behälter- bzw. Mischerwand geschnitten werden. Im Anschluss wird der Schweißflansch (1) zentriert über dem Loch angeschweißt. Während der Schneid- und Schweißarbeiten darf der Sensor nicht installiert sein.
2) Gewindebolzen (2) in den Schweißflansch schrauben und mit Befestigungsmuttern (3) fixieren
3) Befestigungsring (4) am Sensorkopf (7) mit den Befestigungsschrauben (5) fixieren
4) Sensorkopf mit Befestigungsring im Schweißflansch positionieren indem die Gewindebolzen des Schweiß-flansches durch die Bohrung (8) des Befestigungsrings geführt werden
5) Mithilfe der Ausrichtungsschrauben (6) kann der Sensorkopf ausgerichtet werden. Die Sensoroberfläche muss so ausgerichtet werden, sodass sie bündig mit der Behälter- bzw. Mischerinnenwand abschließt
6) Sensorkopf mit Befestigungsring mithilfe der Befestigungsmuttern sichern
7) Nachdem alle Befestigungsmuttern und Schrauben festgezogen wurden, muss die Ausrichtung des Sensors noch einmal überprüft werden. Der Sensorkopf darf unter keinen Umständen über die Behälter- bzw. Mischerinnenwand herausragen, da sonst die Gefahr von Beschädigungen besteht.
Abb. 4 Sensorkopf mit Montageringen
Abb. 5 Montageringe
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4.2 PCE-MWM 240A
Für die Montage des PCE-MWM 240A Sensors an ein Silo oder einen Behälter existieren verschiedene Möglich-keiten. Der Sensor kann mit einer Schraub- oder Schweißverbindung installiert werden. Die nachfolgenden Abbildungen zeigen verschiedene Installationsbeispiele, die je nach Behälterdimensionen und –geometrien variieren können. Beispielhaft wird nur die vertikale Ausrichtung des Sensors aufgezeigt. Jedoch ist die Orientierung unter jeglichem Winkel möglich.
4.2.1 Abmessungen der Sensorplatte
Abb. 6 Abmessungen der Sensorplatte des Feuchtigkeitssensors PCE-MWM 240A
Betriebsanleitung
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4.2.2 Installation mit Schweißnaht
Abb. 7 Abmessungen des rechteckigen Ausschnitts
Abb. 8 Montage mit Schweißnaht
Für die Montage der Sensorplatte wird ein rechteckiger Ausschnitt mit den Mindestabmessungen von 315 mm x 80 mm in der Behälterwand benötigt. Auf gewölbten Oberflächen können die Abmessungen abweichen und die benötigten Abmessungen müssen je nach Behälter angepasst werden. Die Schneidkanten sollten abgeschliffen werden, um Materialablagerungen an der Innenwand nach Sensormontage zu verhindern und um Verletzungen vorzubeugen. Hinweis: Bitte beachten Sie die Sicherheitsvorkehrun-gen in Zusammenhang mit Schneidwerkzeugen. Diese Arbeiten dürfen nur von befugten Personen ausgeführt werden.
Nachdem der Sensor in dem Ausschnitt positioniert wurde, kann die Sensorplatte von außen an die Behälterwand geschweißt werden. Achtung: Die Schweißarbeiten dürfen nicht durchgeführt werden, solange der Sensor an die Spannungsversorgung angeschlossen ist! Hinweis: Bitte beachten Sie die Sicherheitsvorkehrungen im Zusam-menhang mit Schweißarbeiten. Diese Arbeiten dürfen nur von befugten Personen ausgeführt werden.
Betriebsanleitung
4.2.3 Installation mit Schraubverbindung
Abb. 9 Abmessungen des rechteckigen Ausschnitts
Abb. 10 Montage mit Schraubverbindung
Für die Montage der Sensorplatte wird ein rechteckiger Ausschnitt mit den Mindestabmessungen von 315 mm x 80 mm in der Behälterwand benötigt. Für die Schraubverbindung werden zudem 4 Löcher mit den Abmessungen von 336 mm x 100 mm be-nötigt. Auf gewölbten Oberflächen können die Ab-messungen abweichen und die benötigten Abmes-sungen müssen je nach Behälter angepasst werden. Die Schneidkanten sollten abgeschliffen werden, um Materialablagerungen an der Innenwand nach Sensormontage zu verhindern und um Verletzungen vorzubeugen. Hinweis: Bitte beachten Sie die Sicherheitsvor-kehrungen in Zusammenhang mit Schneidwerk-zeugen. Diese Arbeiten dürfen nur von befugten Personen ausgeführt werden.
Nachdem der Sensor in dem Ausschnitt positioniert wurde, kann die Sensorplatte von außen an die Behälterwand mithilfe von Schrauben installiert werden. Je nach Behälteroberfläche und Wölbung können Fugen zwischen Behälterwand und Sensorplatte entstehen, durch die besonders feinkörniges Material austreten kann. In diesem Fall sollte diese Fuge mit einem angemessenen Abdichtmittel verschlossen werden. Achtung: Die Montage darf nicht durchgeführt werden, solange der Sensor an die Spannungsversorgung angeschlossen ist!
Betriebsanleitung
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4.2.4 Installation mit Flansch
Abb. 11 Abmessungen des rechteckigen Ausschnitts
Abb. 12 Schweißflanschabmessungen bei Installation mit Flansch
1) Rechteckiger Ausschnitt in der Behälterwand mit den Mindestabmessungen von 360mm x 125 mm. Scharfe Kanten abschleifen.
2) Einen Flansch mit den in Abb. 12 beschriebenen Abmessungen von außen an die Behälterwand schweißen. Bitte beachten Sie die symmetrische Ausrichtung des recht-eckigen Ausschnitts und des Schweiß-flansches.
3) Den Sensor innerhalb des Behälters auf den Schweißflansch schrauben.
Die Abmessungen des Flansches stellen ein Beispiel dar. Änderungen der Abmessungen oder Form haben keine Auswirkung auf die Messgenauigkeit des Sensors. Hinweis: Bitte beachten Sie die Sicherheitsvor-kehrungen in Zusammenhang der eingesetzten Werk-zeuge. Diese Arbeiten dürfen nur von befugten Personen ausgeführt werden.
Es ergeben sich zwei Vorteile bei der Montage mit einem Flansch:
1) Aufgrund der Fixierung mit Schrauben werden Wartungsarbeiten erleichtert, da sich der Sensor mit weniger Aufwand entfernen lässt.
2) Die Montage kann so erfolgen, sodass die Sensorplatte und die Behälterinnenwand auf einer Ebene abschließen. Dies verhindert Materialablagerungen um den Sensor und begünstigt den Materialfluss am Sensor.
Betriebsanleitung
4.2.5 Installation auf gewölbten Oberflächen
Abb. 13 Beispiel bei Montage auf unebener Fläche
Bei der Montage der Sensorplatte auf einer gewölbten Behälteroberfläche muss der Ausschnitt auf die jeweilige Wölbung angepasst werden. Bei der Standardabmessung für den rechteckigen Ausschnitt von 356 mm x 120 mm ist eine Möglichkeit den Ausschnitt so zu dimensionieren, dass eine Seite kürzer und die andere Seite länger als die Länge der Sensorplatte ist. In diesem Fall würde eine Seite der Sensor-platte in den Behälter hineinragen und die andere Seite würde auf der Schnittkante verbleiben. Eine weitere Möglichkeit besteht darin einen für den Behälter spezifischen Flansch zu benutzen, an den der Sensor ange-schweißt bzw. angeschraubt werden kann. Entstehende Fugen zwischen Sensor bzw. Flansch und Behälterwand sollten mit einem angemessenen Abdichtmittel verschlossen werden.
Betriebsanleitung
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4.2.6 Messvolumen des Sensors
Um eine präzise Messung zu ermöglichen wird eine ausreichende Materialüberdeckung des Sensors benötigt. Das Messvolumen des PCE-MWM 240A Sensors beträgt etwa 360 x 130 x 100 mm. Zudem soll der Sensor so positioniert werden, sodass sich keine Metallkomponenten im Messvolumen des Sensors befinden. Im Fall von minimalem Materialfluss auf einem Förderband bzw. Mindestfüllstand des Behälters muss immer noch eine ausreichende Materialüberdeckung gewährleistet sein, da dies sonst zu Messfehlern führt.
Abb. 14 Ausreichende Materialfüllung für PCE-MWM 240A
Abb. 15 Ungenügende Materialfüllung für PCE-MWM 240A
Ausreichende Materialfüllung
Ungenügende Materialfüllung
Betriebsanleitung
4.3 PCE-MWM 240B
Der Sensor wird an der Messposition mithilfe von 2 Schweißmuffen befestigt. Sofern noch nicht geschehen, muss aus diesem Grund der Sensor in seine Montagekomponenten zerlegt werden, bevor mit der Installation begonnen werden kann. Für die Zerlegung müssen die Hülsen (3) / (4) und die Schweißmuffen (1) / (2) gelöst werden, sodass sie von rechts abgenommen werden können. Die Hülsen (1) und (2) können am Sensor verbleiben.
Abb. 16 Komponenten des Feuchtigkeitssensors PCE-MWM 240B
Abb. 17 Abmessungen der Schweißmuffen Der Durchmesser für den kreisförmigen Ausschnitt für die Schweißmuffe (1) darf, wie in Abb. 17 beschrieben, nicht größer als 60 mm und nicht kleiner als 52 mm sein. Entsprechend darf der Durchmesser für die Schweißmuffe (2) nicht größer als 60 mm und nicht kleiner als 45 mm sein.
Betriebsanleitung
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Achtung: Die Schweißarbeiten dürfen nicht durchgeführt werden, solange die Schweißmuffen nicht von dem Sensor abgenommen worden sind. Zudem darf der Sensor nicht installiert werden, wenn die Auswerteeinheit an die Spannungsversorgung angeschlossen ist. Hinweis: Bitte beachten Sie die Sicherheitsvorkehrungen in Zusammenhang mit den eingesetzten Schneid- bzw. Schweißwerkzeugen. Diese Arbeiten dürfen nur von befugten Personen ausgeführt werden.
Abb. 18 Montage für PCE-MWM 240B
1) Nachdem die Schweißmuffen an die Behälterwand geschweißt wurden, kann der Sensor installiert werden. Dazu wird der Sensor von links durch die Schweißmuffen (1) und (2) geführt, bis die Hülse (2) die Endposition in der Schweißmuffe (1) erreicht.
2) Im Anschluss wird die Hülse (3) bis zu der Schweißmuffe (2) geschraubt.
3) Das bereits abgenommene Kabel, welches das Thermoelement für die Temperaturmessung und Kompensation enthält muss nun wieder befestigt werden, indem ein temperaturbeständiger Kleber verwendet wird. Dazu wird das Thermoelement in den Stab geführt und mit Kleber fixiert. Zum Schluss werden die Hülsen (1) und (4) verschraubt.
4) Entstehende Fugen zwischen Sensor und Behälterwand sollten mit einem angemessenen Abdichtmittel verschlossen werden.
Betriebsanleitung
4.3.1 Messvolumen des Sensors
Um eine präzise Messung zu ermöglichen wird eine ausreichende Materialüberdeckung des Sensors benötigt. Zudem soll der Sensor so positioniert werden, sodass sich keine Metallkomponenten im Messvolumen des Sensors befinden. Im Fall von minimalem Materialfluss auf dem Förderband bzw. Mindestfüllstand des Behälters muss immer noch eine ausreichende Materialüberdeckung gewährleistet sein, da dies sonst zu Messfehlern führt.
Abb. 19 Ausreichende Materialfüllung für PCE-MWM 240B Abb. 20 Ungenügende Materialfüllung für PCE-MWM 240B
Ungenügende Materialfüllung
Ausreichende Materialfüllung
Betriebsanleitung
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5 Elektrische Installation Benutzen Sie ausschließlich geschirmte Kabel, um die Auswerteeinheit des Feuchtigkeitssensors mit einer Anzeige-oder Kontrolleinheit und der Spannungsversorgung zu verbinden.
5.1 Kabelanschluss
PCE Deutschland empfiehlt für die Verkabelung Sensor / Aktor Kabel Typ M12 (z.B. Lapp Kabel).
5.1.1 Allgemeine Eigenschaften
Kodierung A
Schutzklasse IP65 / IP67 / IP68
Isolationswiderstand ≥ 100 MΩ
Durchgangswiderstand ≤ 5 mΩ
Überspannungskategorie II
Anzugsdrehmoment 0,4 Nm
5.1.2 Spannungsversorgung
Für die Spannungsversorgung der Auswerteeinheit wird ein Sensor / Aktor Kabel, 4-polig mit M12 Steckverbindung benötigt. PCE Deutschland empfiehlt Lapp Kabel Art.-Nr. 22260322
5.1.2.1 Technische Daten
Anzahl der Adern 4
Aderfarben braun (1), weiß (2), blau (3), schwarz (4)
Aderisolation, Material PP
Außenmantel PUR
Außendurchmesser, Kabel 4,5 mm
Aderquerschnitt 0,34 mm²
Umgebungstemperatur, fest verlegt -40 °C … +80 °C
Umgebungstemperatur, flexibel -25 °C … +80 °C
Mindestbiegeradius, fest verlegt 5 x Leitungsdurchmesser
Mindestbiegeradius, flexibel 10 x Leitungsdurchmesser
Nennspannung ≤ 300 V
Bemessungsstrom 4 A
Prüfspannung ≥ 3000 V
Produktnorm / UL gelistet (E-File) IEC 61076-2-101, E249137
Betriebsanleitung
5.1.2.2 Technische Zeichnungen
Abb. 21 M12 Stecker
Abb. 22 Anschlussdiagramm
Abb. 23 Belegung der Pins
Betriebsanleitung
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Abb. 24 Aderfarben braun (1), weiß (2), blau (3), schwarz (4)
Abb. 25 Anschluss für Spannungsversorgung
Betriebsanleitung
5.1.3 Kommunikationsschnittstelle
Für die Kommunikationsschnittstelle der Auswerteeinheit wird ein Sensor / Aktor Kabel, 5-polig mit M12 Steckverbin-dung benötigt. PCE Deutschland empfiehlt Lapp Kabel Art.-Nr. 22260404
5.1.3.1 Technische Daten
Anzahl der Adern 5
Aderfarben braun (1), weiß (2), blau (3), schwarz (4), grün-gelb (5)
Aderisolation, Material PP
Außenmantel PUR
Außendurchmesser, Kabel 4,5 mm
Aderquerschnitt 0,34 mm²
Umgebungstemperatur, fest verlegt -40 °C … +80 °C
Umgebungstemperatur, flexibel -25 °C … +80 °C
Mindestbiegeradius, fest verlegt 5 x Leitungsdurchmesser
Mindestbiegeradius, flexibel 10 x Leitungsdurchmesser
Nennspannung ≤ 300 V
Bemessungsstrom 4 A
Prüfspannung ≥ 3000 V
Produktnorm / UL gelistet (E-File) IEC 61076-2-101, E249137
5.1.3.2 Technische Zeichnungen
Abb. 26 M12 Stecker
Abb. 27 Anschlussdiagramm
Betriebsanleitung
23
Abb. 28 Belegung der Pins
Abb. 29 Aderfarben braun (1), weiß (2), blau (3), schwarz (4), grün-
gelb (5)
Abb. 30 Anschluss für Kommunikationsschnittstelle
Betriebsanleitung
5.2 Analogsignalausgang
Die vom Feuchtigkeitssensor PCE-MWM 2xx gemessene Feuchtigkeit kann mithilfe des analogen Ausgangs als 4 … 20 mA Normsignal ausgegeben werden. Die Standardskalierung beträgt:
4 mA 0 % Feuchtigkeit
20 mA 100 % Feuchtigkeit Diese Skalierung lässt sich je nach Anwendung modifizieren.
5.2.1 Verbindung
+4 … 20 mA Anschluss links Sensor / Aktor Buchse 1
-4 … 20 mA Anschluss links Sensor / Aktor Buchse 4
Abb. 31 Anschluss für Analogausgang
Betriebsanleitung
25
5.3 Serielle Schnittstelle RS-485
Mithilfe des MODBUS RTU Protokolls und des seriellen Ports RS-485 wird die Kommunikation mit den Feuchtig-keitssensoren PCE-MWM 2xx ermöglicht. Somit können verschiedene Register, die u.a. die gemessene Feuchtigkeit, Temperatur und aktuelle Kalibrierung enthalten, gelesen und andere Parameter mithilfe beschreibbarer Register ver-ändert werden.
5.3.1 Anschlüsse
Modbus RTU A(+) Anschluss links Sensor / Aktor Buchse 2
Modbus RTU B(-) Anschluss links Sensor / Aktor Buchse 3
RS-485 Schirm Anschluss links Sensor / Aktor Buchse 5
Abb. 32 Anschluss für Serielle Schnittstelle RS-485
5.3.2 Kommunikationsprotokoll
Die Register können mit dem Befehl 03 (03 hex) gelesen und mit dem Befehl 16 (10 hex) beschrieben werden.
Mithilfe des Befehls 08 (08 hex) können Echos getestet werden
Je Anfrage können höchstens 48 Register gleichzeitig gelesen oder beschrieben werden
Unterstütze Baudraten 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 38400, 56000, 57600, 115200
Paritätsbit None
Stoppbits 2
Datentyp der Register 16-bit unsigned Integer
5.3.2.1 Schreibschutz
Um auf die Register Schreibzugriff zu erhalten, muss der Schreibschutz deaktiviert werden. Dies geschieht indem die Nummer 4988 (137C hex) in die Registeradresse 0020 (0014 hex) geschrieben wird. Darüber hinaus besitzen zahl-reiche Register nur Lesezugriff. Falls versucht wird in diese nur leseberechtigten Register zu schreiben, wird dies unterbunden und die Auswerteeinheit antwortet nicht.
Betriebsanleitung
5.3.2.2 Standardeinstellung
Baudrate 19200
Paritätsbit Kein
Stoppbit 2
Adresse 127
5.3.2.3 Auszug der Registeradressen
Register- adresse (DEC)
Register- adresse (HEX)
Description R/W
0000 0000 Feuchtigkeit (in Prozent, 2 Nachkommastellen) R
0001 0001 Temperatur in Kelvin R
0002 0002 Fehlercode (0 = kein Fehler) R
0020 0014 Schreibschutz R/W
0163 00A3 Anzahl der gespeicherten Kalibrierungen R
0164 00A4 Index der aktuell ausgewählten Kalibrierung (Beginn = 1). R/W
Betriebsanleitung
27
6 PCE-MWM Manager
6.1 Einführung
Das Messprinzip der PCE-MWM 2xx Feuchtigkeitssensoren beruht auf der Messung der dielektrischen Eigenschaften eines Materials. Bei Änderung der Materialfeuchtigkeit ändern sich diese dielektrischen Eigenschaften, sodass die Feuchtigkeitsmessung ermöglicht wird. Diese Änderung der dielektrischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit ist materialspezifisch, sodass jedes Material und alle Materialmischungen separat kalibriert werden müssen. Die Kalibrierung geschieht mithilfe des Programms PCE-MWM Manager. Mithilfe dieses Programms werden die dimensionslosen Sensorwerte in einer Kalibriertabelle dargestellt. Diese dimensionslosen Werte korrelieren mit der Feuchtigkeit (s. Abb. 33). In der Abbildung ist die Feuchtigkeit in Abhängigkeit von den Sensorwerten dargestellt. Für unterschiedliche Materialien ergeben sich verschiedene Kennlinien, sodass der gleiche Sensorwert je nach Material für verschiedene Feuchtigkeiten steht. Somit ist die Erstellung einer materialspezifischen Kennlinie das Ziel der Kalibrierung.
Abb. 33 Kennlinien für verschiedene Materialien
Material 1
Material 4
Material 3
Material 2
Betriebsanleitung
6.2 Übersicht PCE-MWM Manager
Mithilfe des Programms PCE-MWM Manager kann eine Verbindung zwischen der Auswerteeinheit und einem PC her-gestellt werden, sodass diverse, nachfolgend erläuterte Einstellungen und die Kalibrierung vorgenommen werden können.
Abb. 34 PCE-MWM Manager Hauptfenster
Beschreibung der Elemente:
1) Navigation: Hauptnavigationsleiste für Verbindung, Kalibrierung und Einstellungen
2) Baumansicht: Ansicht und Auswahl der erstellten Kalibrierungen
3) Kennlinie: Grafische Darstellung der Messpunkte und Kennlinie der ausgewählten Kalibrierung
4) Test: Leiste zur Darstellung von Messergebnissen bei Verwendung der Funktion Test
5) Statusleiste: Anzeige von Verbindungseinstellungen und aktuellen Parametern
1 Navigation
2 Baumansicht
3 Kennlinie
4 Test
5 Statusleiste
Betriebsanleitung
29
6.3 Verbindung herstellen
Nachdem die Auswerteeinheit mithilfe eines RS-485 Adapters an einen PC angeschlossen wurde, kann mithilfe des PCE-Managers eine Verbindung hergestellt werden. Dazu kann der im Lieferumfang enthaltene Adapter oder andere RS-485 Programmieradapter (Beispiel: PCE-PD14) verwendet werden. Nach Anschluss des Adapters sollte sichergestellt werden, dass die RS-485 Funktion des Adapters (s. Abb. 35) vom Betriebssystem automatisch ausgewählt wurde:
1) Geräte-Manager öffnen
2) Anschlüsse erweitern
3) Rechtsklick auf den RS-485 Adapter
4) Auswahl des Reiters Port Settings
5) Aktivierung des Kontrollkästchens RS-485 und Bestätigung mit OK
Abb. 35 Einstellung RS-485 Adapter
Betriebsanleitung
Nach der Überprüfung, ob die RS-485 Funktion des Adapters ausgewählt wurde, lässt sich eine Verbindung zwischen der Auswerteeinheit und dem PC mithilfe des PCE-MWM Managers herstellen:
1) Einstellungsmenü mit der Schaltfläche der Hauptnavigationsleiste öffnen
2) In dem Menü (s. Abb. 36) den korrekten COM-Port des RS-485/USB-Adapters auswählen
3) Auswahl der Standardparameter der Auswerteeinheit: Baudrate 19200, Adresse 127
4) Einstellung mit der Schaltfläche übernehmen
5) In der Hauptnavigationsleiste über dem Reiter Verbindung wird mit der Schaltfläche die Verbindung hergestellt
Abb. 36 Einstellungsmenü
Eine erfolgreiche Verbindung wird mit der Meldung verbunden in der Statusleiste (s. Abb. 37) signalisiert.
Abb. 37 Statusmeldung bei Verbindung
Nach der erfolgreichen Verbindung kann die Leerkalibrierung durchgeführt werden. Diese Leerkalibrierung muss nach der mechanischen Installation nur ein einziges Mal durchgeführt werden. Nach der Leerkalibrierung kann mit der Materialkalibrierung begonnen werden.
6.4 Leerkalibrierung
Bevor mit der Materialkalibrierung begonnen werden kann, muss eine Leerkalibrierung durchgeführt werden. Aus diesem Grund sind die Schaltflächen für die Kalibrierung bei erstmaligem Start des PCE-MWM Manager nicht aktiv und ein entsprechender Hinweis erscheint in der Statusleiste (s. Abb. 38).
Abb. 38 Hinweis für erforderliche Leerkalibrierung
Betriebsanleitung
31
Achtung: Während der Durchführung der Leerkalibrierung darf sich kein Material im Messvolumen des Sensors befinden! Nach Sicherstellung, dass sich kein Material im Messvolumen des Sensors befindet, kann der Dialog für die Leerkalibrierung geöffnet werden:
1) Verbindung zur Auswerteeinheit herstellen (s. 6.3)
2) Menü Konfiguration Auswerteeinheit (s. Abb. 39) mit der Schaltfläche in der Hauptnavigationsleiste öffnen
3) Leerkalibrierung mit der Schaltfläche starten
Abb. 39 Konfiguration Auswerteeinheit
Nachdem die Leerkalibrierung gestartet wurde, erscheint eine Dialogbox (s. Abb. 40):
Abb. 40 Dialog für Leerkalibrierung
Falls noch keine Leerkalibrierung nach der mechanischen Installation durchgeführt wurde, muss diese Dialogbox mit Ja bestätigt werden. Die erfolgreiche Leerkalibrierung wird mit der Meldung Leerkalibrierung OK in der Statusleiste (s. Abb. 41) signalisiert, sodass mit der Materiakalibrierung begonnen werden kann. Hinweis: Die Leerkalibrierung muss nur ein einziges Mal nach der mechanischen Installation durchgeführt werden und stellt einen Referenzpunkt für alle nachfolgenden Kalibrierungen dar. So ist es nicht nötig die Leerkalibrierung nochmals durchzuführen, wenn sich das zu kalibrierende Material verändert.
Abb. 41 Leerkalibrierung durchgeführt
Betriebsanleitung
Die Durchführung der Leerkalibrierung wird lokal auf dem PC, mit welchem die Leerkalibrierung durchgeführt wurde, gespeichert. Falls die Materialkalibrierung auf einem anderen PC fortgeführt werden soll, erscheint in der Statusleiste aufgrund des fehlenden Eintrags der Hinweis auf eine erforderliche Leerkalibrierung und die Schaltflächen für die Kalibrierung sind nicht aktiv. In diesem Fall muss der Dialog für die Leerkalibrierung gestartet werden und anschließend Nein ausgewählt werden. Dies führt dazu, dass die Leerkalibrierung richtigerweise nicht durchgeführt und übersprungen wird und lokal auf dem PC ein Eintrag über die schon durchgeführte Leerkalibrierung angelegt wird, sodass die Schaltflächen für die Kalibrierung aktiviert werden. Hinweis: Sobald die Position des Sensors verändert wird, ist eine erneute Leerkalibrierung an der neuen Messposition notwendig.
6.5 Kalibrierung
Nach Durchführung der Leerkalibrierung sind die Schaltflächen für die Kalibrierung aktiv. Die einzeln erstellten Kalibrierungen werden in einer Baumansicht (s. Abb. 42) in der linken Hälfte des Hauptfensters angezeigt.
Neue Kalibrierung Kalibrierung bearbeiten Kalibrierung löschen
Abb. 42 Baumansicht erstellter Kalibrierungen In dieser Baumansicht werden die Bezeichnungen der Kalibrierungen und die untergeordneten Kalibriertabellen für verschiedene Temperaturen und Messwerte angezeigt. Kalibrierungen können mit den entsprechenden Schaltflächen der Hauptnavigationsleiste erstellt, bearbeitet und gelöscht werden.
6.5.1 Neue Kalibrierung erstellen
Die Schaltfläche beginnt eine neue Kalibrierung. In dem geöffneten Fenster (s. Abb. 43) muss ein Name vergeben werden und für eine etwaige Temperaturkompensation können bis zu 4 verschiedene Kalibriertabellen für ein Material angelegt werden.
Neue Kalibriertabelle Tabelle bearbeiten Tabelle löschen
Abb. 43 Fenster für eine neue Kalibrierung Eine Kalibrierung ist je nach Material nur für einen bestimmten Temperaturbereich gültig, da sich die dielektrischen Eigenschaften eines Materials in der Regel mehr oder weniger stark mit der Temperatur ändern. Sofern die
Betriebsanleitung
33
Materialtemperatur an der Messstelle starken Schwankungen unterliegt, kann eine Temperaturkompensation mithilfe mehrerer Kalibriertabellen für verschiedene Temperaturen sinnvoll sein. Sollte die Materialtemperatur nur geringfügig schwanken, reicht eine einzige Kalibriertabelle aus und die verbleibenden 3 Kalibriertabellen können leer bleiben. Eine Kombination aus 2, 3 oder 4 Kalibriertabellen ist ebenso möglich.
6.5.2 Kalibriertabelle
Die Schaltfläche in dem Fenster für eine neue Kalibrierung öffnet ein neues Fenster (s. Abb. 44), in dem die Kalibrierung für eine jeweilige Temperatur durchgeführt wird.
Abb. 44 Kalibriertabelle
Neuen Messwert aufnehmen Feuchtigkeit eingeben Messwert löschen
Nachdem sichergestellt wurde, dass sich das zu vermessende Material im Messfeld des Sensors befindet und
ausreichend überdeckt, kann mit der Schaltfläche ein Messwert aufgenommen werden, sodass dieser in der Tabelle erscheint (s. Abb. 46). Gleichzeitig wird mithilfe des im Sensorkopf integrierten Temperaturfühlers die aktuelle Materialtemperatur gemessen und in das Feld für die Temperatur eingefügt. Da eine Kalibrierung in der Regel je nach Material nur für einen bestimmten Temperaturbereich gültig ist, sollte darauf geachtet werden, dass sich die Materialtemperatur für eine Kalibriertabelle nicht stark verändert. Hinweis: Falls die gemessene Temperatur für neue Messwerte um mehr als 5°C von der für diese Kalibriertabelle gültigen Temperatur abweicht erscheint eine Warnung (s. Abb. 45). Je nach Material kann dies zu einer höheren Ungenauigkeit der Kalibrierung führen. Die Kalibrierung kann dennoch fortgeführt werden.
Abb. 45 Warnung bei Temperaturdifferenz von mehr als 5°C
Betriebsanleitung
Der Sensormesswert wird durch eine Mittelwertbildung aus mehreren Einzelmesswerten gebildet. Die Standardeinstellung beträgt 10, sodass in diesem Fall 10 Einzelmesswerte zu einem Tabelleneintrag zusammengefasst werden. Diese Anzahl von berücksichtigten Einzelmesswerten kann in den Einstellungen bei Bedarf (s. 6.11) verändert werden.
Abb. 46 Kalibriertabelle mit erstem Messwert
Der aufgenommene Messwert wird in der Tabelle angezeigt und muss nun einer Feuchtigkeit zugeordnet werden. Dazu muss unmittelbar nach der Messung eine Materialprobe entnommen werden, um die Feuchtigkeit im Material zu bestimmen, die tatsächlich vom Sensor gemessen wurde. Dabei ist darauf zu achten, dass diese Probe so zeitnah wie möglich aus der Nähe der Installationsposition des Sensors entnommen wird. Die korrekte Probenentnahme wirkt sich unmittelbar auf die Güte der Kalibrierung aus (s. 7.1). Nachdem die Feuchtigkeit dieser Probe bestimmt wurde (s. 7.2), kann sie dem Messwert zugewiesen werden. Dies
geschieht mithilfe der Schaltfläche oder eines Doppelklicks auf den entsprechenden Tabelleneintrag (s. Abb. 47).
Abb. 47 Zuweisung der Feuchtigkeit
Betriebsanleitung
35
Dieser Vorgang muss nun mehrmals wiederholt werden, um genügend Messwerte für die Kalibrierung zu erhalten (s. Abb. 48). In diesem Zusammenhang ist es möglich zunächst mehrere Messwerte aufzunehmen und die den Messwerten entsprechenden Proben zu entnehmen, um sie im Anschluss auf die Feuchtigkeit zu untersuchen. Dabei ist auf die korrekte Zuordnung der Proben zu den Messwerten zu achten, um sie nachher den richtigen Messwerten zuweisen zu können.
Abb. 48 Kalibriertabelle mit mehreren Messpunkten
Mindestens 3 Messwerte müssen vorliegen, um die Kalibrierung auf die Auswerteeinheit übertragen zu können. Für eine optimale Kalibrierung sind Messwerte über den gesamten, zu erwartenden Materialfeuchtigkeitsbereich erforderlich. Eine geringe Anzahl von Messwerten, die sich nur geringfügig in der Feuchtigkeit unterscheiden, kann zu hohen extrapolierten Fehlern führen, wenn sich die tatsächliche Materialfeuchtigkeit stark von den in der Kalibrierung berücksichtigten Messpunkten unterscheidet. Da sich die Materialfeuchtigkeit unter Umständen im Prozess kurzzeitig nicht stark verändert, empfiehlt es sich eine Anfangskalibrierung mithilfe weiterer Messwerte, die über einen längeren Zeitraum hinweg aufgenommen werden, zu erweitern und zu validieren.
Betriebsanleitung
6.5.3 Bewertung der Kalibrierung
Die aufgezeichneten Messwerte werden in der rechten Hälfte des Fensters für die Kalibriertabelle dargestellt. Nach der Zuordnung der Feuchtigkeit von mindestens 3 Messwerten erscheint zudem eine Ausgleichsgerade in derselben Grafik. Für die meisten Materialien ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen Sensorwerten und Feuchtigkeit, sodass die Ausgleichsgerade die Kalibrierkennlinie darstellt. Mithilfe dieser Kalibrierkennlinie wird die Feuchtigkeit in der Auswerteeinheit berechnet. Die Ausgleichsgerade interpoliert die Messwerte linear, sodass geringe Abweichungen zwischen den Messpunkten und der Ausgleichsgeraden eine hohe Genauigkeit der Kalibrierung bedeutet. Dies wird anhand der drei nachfolgenden Beispiele verdeutlicht: In Abb. 49 ist eine Kalibrierung dargestellt, die eine hohe Genauigkeit bietet. In diesem Fall sind die Abweichungen zwischen den Messpunkten und der Kalibrierkennlinie sehr gering, sodass die Messpunkte nahezu alle auf der Kennlinie liegen. Darüber hinaus decken die 10 Messpunkte den gewünschten Feuchtigkeitsmessbereich ausreichend ab. Zu Beginn einer Kalibrierung mit nur einer geringen Anzahl von Messpunkten kann es vorkommen, dass die Abweichungen unter Umständen sehr hoch sein können, insbesondere wenn die Materialfeuchtigkeit im Prozess hohen Schwankungen unterliegt. Aus diesem Grund ist eine Vielzahl von Messpunkten empfehlenswert, um die Kalibrierung zu verbessern. Abb. 49 Kalibrierung mit hoher Genauigkeit
In Abb. 50 ist eine Kalibrierung mit geringerer Genauigkeit dargestellt. Insgesamt lässt sich wie bei dem vorherigen Beispiel ein tendenziell steigender Zusammenhang zwischen Sensorwert und Feuchtigkeit erkennen. Es ergeben sich teilweise jedoch größere Abweichungen zwischen der Kalibrierkennlinie und den Messwerten, sodass Fehler von mehreren Prozent in der absoluten Feuchtigkeitsbestimmung zu erwarten sind. In diesem Fall sollten offensichtliche Ausreißer in Hinblick auf Referenzfeuchtigkeitsermittlung und korrekte Sensorwertaufnahme überprüft werden. Dennoch kann diese Kalibrierung je nach Anwendung und geforderter Genauigkeit ausreichend sein und jederzeit mit neuen Messwerten erweitert werden.
Abb. 50 Kalibrierung mit geringerer Genauigkeit
Betriebsanleitung
37
In Abb. 51 ist eine fehlerhafte Kalibrierung dargestellt. Die Messpunkte weisen eine sehr hohe Streuung auf, sodass diese Kalibrierung für die Feuchtigkeitsermittlung ungeeignet ist. Es sollte unbedingt die Sensorposition in Bezug auf ausreichende und konstante Materialüberdeckung überprüft werden. Weitere Fehlerquellen könnten wie bei dem vorherigen Beispiel Fehler bei der Ermittlung der Feuchtigkeit der entnommenen Proben oder inkorrekte Feuchtigkeitszuordnung zu den Messwerten in der Kalibriertabelle sein.
Abb. 51 Fehlerhafte Kalibrierung
6.5.4 Abschluss der Kalibrierung
Sobald mindestens 3 Messpunkte aufgezeichnet und entsprechenden Feuchtigkeiten zugeordnet wurden, kann die
Kalibrierung abgeschlossen werden. Dazu wird das Fenster für die Kalibriertabelle mit der Schaltfläche geschlossen, sodass auf die weiteren Funktionen der Kalibrierung über die Hauptnavigationsleiste zugegriffen werden kann. Die im MWM Manager erstellte Kalibrierung muss nun auf die Auswerteeinheit übertragen werden, damit diese die berechnete Feuchtigkeit mithilfe des Analogausgangs bzw. der seriellen Schnittstelle ausgeben kann.
6.6 Kalibrierung an Auswerteeinheit senden / von Auswerteeinheit lesen
Auf der Auswerteeinheit lassen sich bis zu 20 Kalibrierungen speichern. Davon unabhängig sind die im PCE-MWM Manager vorhandenen Kalibrierungen. Das bedeutet, dass die im PCE-MWM Manager erstellten Kalibrierungen mithilfe der Funktion Kalibrierung an Gerät senden auf die Auswerteeinheit übertragen werden müssen.
Kalibrierung an Gerät senden Mithilfe dieser Funktion können im PCE-MWM Manager vorhandenen Kalibrierungen auf die Auswerteeinheit übertragen werden.
Kalibrierung hinzufügen Alle Kalibrierungen löschen
Abb. 52 Übertragung der Kalibrierung an die Auswerteeinheit
Betriebsanleitung
Dazu muss zunächst in der Baumansicht des Hauptfensters eine Kalibrierung ausgewählt und daraufhin kann mithilfe
der Schaltfläche der Transfer gestartet werden. Die ausgewählte Kalibrierung erscheint in der Überschrift des Dialogs für die Übertragung (s. Abb. 52). Über die Dropdown-Liste wird anschließend die interne Kalibriernummer in
der Auswerteeinheit ausgewählt. Nach Bestätigung des Dialogs mit der Schaltfläche wird die Kalibrierung auf die Auswerteeinheit übertragen. Die maximale Anzahl an Kalibrierungen, die in der Auswerteeinheit gespeichert werden können, beträgt 20 und die
aktuelle Anzahl an Kalibrierungen in der Auswerteeinheit kann mit der Schaltfläche vergrößert werden. Es ist zudem möglich, bereits in der Auswerteeinheit vorhandene Kalibrierungen zu überschreiben.
Achtung: Es lassen sich nur alle in der Auswerteeinheit vorhandenen Kalibrierungen auf einmal mit löschen! Bei der Übertragung der Kalibrierung wird nur die lineare Ausgleichsgerade berücksichtigt. Die Messwerte in der Kalibriertabelle, die für die Erstellung der Ausgleichsgerade verwendet wurden, werden nicht übertragen. Sofern eine Erweiterung der Kalibrierung zu einem späteren Zeitpunkt gewünscht ist, muss diese Kalibrierung in eine .csv-Datei exportiert werden (s. 6.7).
Kalibrierung von Gerät lesen Mithilfe dieser Funktion lässt sich eine auf der Auswerteeinheit gespeicherte Kalibrierung auslesen. Diese Funktion dient nur Diagnose- und Sicherungszwecken und ist ungeeignet, um eine bereits erstellte Kalibrierung zu erweitern, da auf der Auswerteeinheit die linearisierten Kalibrierungen gespeichert werden.
Abb. 53 Dialog für Lesen einer Kalibrierung von der Auswerteeinheit Um eine Kalibrierung von der Auswerteeinheit auszulesen, muss zunächst die interne Kalibriernummer der
Auswerteeinheit ausgewählt werden. Mit der Eingabe einer Bezeichnung und abschließender Bestätigung wird die Kalibrierung in das Hauptfenster des PCE-MWM Managers geladen (s. Abb. 54). Hierbei ist zu beachten, dass die linerarisierte Kalibrierung, die immer 15 Messwerte enthält, ausgelesen wird.
Abb. 54 Von der Auswerteeinheit ausgelesene, linearisierte Kalibrierung
Zudem enthält die ausgelesene Kalibrierung immer 4 Kalibriertabellen für unterschiedliche Temperaturen. Sofern nur eine Kalibriertabelle in der ursprünglich übertragenen Kalibrierung verwendet wurde, enthalten die 3 restlichen Tabellen T2, T3, T4 eine Kopie der ersten Tabelle. Entsprechend verhält sich dies für T3 und T4, wenn in der übertragenen Kalibrierung 2 bzw. 3 Kalibriertabellen für unterschiedliche Temperaturen verwendet werden und diese Kalibrierung wieder von der Auswerteeinheit gelesen wird.
Betriebsanleitung
39
6.7 Kalibrierung in Datei speichern / aus Datei laden
Die Kalibrierung kann zu jedem Zeitpunkt unterbrochen und zu einem späteren Zeitpunkt fortgesetzt werden. Zu diesem Zweck muss zunächst eine Kalibrierung in der Baumansicht ausgewählt werden, sodass diese in eine .csv-
Datei gespeichert und wieder eingelesen werden kann. Die Kalibrierungen im PCE-MWM Manager werden nicht automatisch gespeichert, sodass beim Beenden des Programms ein Hinweis erscheint, der auf noch nicht gespeicherte Kalibrierungen aufmerksam macht.
6.8 Auswahl der Kalibrierung in der Auswerteeinheit
Die Berechnung der Feuchtigkeit für die Ausgabe mithilfe des analogen Ausgangs bzw. der seriellen Schnittstelle geschieht mit den auf der Auswerteeinheit gespeicherten Kalibrierungen. Es können bis zu 20 Kalibrierungen auf der Auswerteeinheit gespeichert werden, jedoch kann jeweils nur eine Kalibrierung aktiv sein. Zu diesem Zweck lässt sich
mithilfe der Funktion eine Kalibrierung auswählen, wenn z.B. auf eine Kalibrierung für ein anderes Material gewechselt werden soll. Die in der Auswerteeinheit aktuell aktive Kalibrierung erscheint in der Statusleiste (s. Abb. 55), sobald eine Verbindung zur Auswerteeinheit besteht. Sofern die Auswerteeinheit in ein bestehendes RS-485 Netzwerk eingebunden wird, lässt sich mithilfe des entsprechenden Registers (s. 5.3.2.3) die Kalibrierung auswählen, um zwischen verschiedenen Materialkalibrierungen umzuschalten.
Abb. 55 Aktuell ausgewählte Kalibrierung
6.9 Verbindung herstellen / trennen
Nach der Einstellung der Verbindungsparameter (s. 6.3) kann mithilfe dieser beiden Schaltflächen direkt eine Verbindung zur Auswerteeinheit hergestellt und wieder getrennt werden. So ist es nicht notwendig nach einem erneuten Start des PCE-MWM Managers die Verbindungseinstellungen wiederholt einzugeben.
6.10 Test
Mithilfe der Schaltfläche wird die Testfunktion in der unteren Statusleiste (s. Abb. 56) aktiviert. Die Anzeige wird im 2-Sekunden-Abstand aktualisiert und stellt den aktuell gemessenen Sensorwert und die Temperatur dar. Auf Basis der ausgewählten Kalibrierung in der Auswerteeinheit (s. 6.8) wird die berechnete Feuchtigkeit angezeigt.
Abb. 56 Statusleiste für Test
6.11 Einstellungen
Mithilfe der Navigationsleiste kann auf dieses Menü zugegriffen werden (s. Abb. 36). In diesem Menü können Einstellungen für die Verbindung, Kalibrierung und Formatierung verändert werden.
Verbindung
Um eine Verbindung zu der Auswerteeinheit herzustellen, ist die Einstellung der Baudrate und Adresse der Auswerteeinheit und des COM-Ports des PC notwendig (s. 6.3). Die Werkseinstellung entspricht der Baudrate 19200 und Adresse 127 für die Auswerteeinheit.
Kalibrierung
Mithilfe dieser Einstellungen wird die Anzahl an Einzelmessungen festgelegt, die durch Mittelwertbildung eine Stützstelle für Materialkalibrierung erzeugen (s.6.5.2).
Formateinstellungen
Betriebsanleitung
Die Formatierung für Datum und Zeit können mithilfe dieser beiden Einstellungen verändert werden.
6.12 Konfiguration Auswerteeinheit
Das Menü Konfiguration Auswerteeinheit kann über die Navigationsleiste nach erfolgreicher Verbindung zur Auswerteeinheit geöffnet werden (s. Abb. 39), da die hier vorgenommenen Änderungen unmittelbar nach Bestätigung
in der Auswerteeinheit gespeichert werden.
Gleitender Mittelwert
Mithilfe dieser Einstellung kann eine gleitende Mittelwertbildung des Feuchtigkeitswertes für die serielle Schnittstelle bzw. den Analogausgang eingestellt werden. Mit der Standardeinstellung von 1 wird der aktuell gemessene Feuchtigkeitswert jede Sekunde über die serielle Schnittstelle bzw. den Analogausgang ausgegeben. Mit Anzahl 1 … 127 wird entsprechend ein gleitender Mittelwert gebildet, sodass dies je nach Anwendung für ein konstanteres Signal sorgen kann.
Analogausgang
Die Skalierung des analogen 4 … 20 mA Ausgangs lässt sich mit diesen beiden Einstellungen verändern. Min. Feuchtigkeit bezieht sich auf 4 mA und dementsprechend max. Feuchtigkeit auf 20 mA.
RS-485 Schnittstelle
Mithilfe dieser Parameter kann die Werkseinstellung der Baudrate 19200 und Adresse 127 der Auswerteeinheit verändert werden. Dies wird benötigt, falls die Auswerteeinheit in ein bereits bestehendes RS-485 Netzwerk eingebunden werden soll.
Leerkalibrierung
Nach der mechanischen Installation muss eine Leerkalibrierung (s. 6.4) vorgenommen werden. Die Leerkalibrierung
kann mithilfe dieser Schaltfläche gestartet werden.
6.13 Sprache
Die Programmsprache kann in diesem Menü verändert werden. Zu den derzeit unterstützten Sprachen gehören Deutsch und Englisch.
Betriebsanleitung
41
7 Anhang
7.1 Hinweise zur Bestimmung der Feuchtigkeit
Um eine erfolgreiche Kalibrierung zu ermöglichen sollten folgende Hinweise für die Referenzbestimmung der Feuchtigkeit beachtet werden:
Unmittelbar nachdem ein Sensorwert in die Kalibriertabelle eingelesen wurde, sollte die Probe entnommen werden
Die Probe sollte direkt aus der Nähe des Sensors entnommen werden, um ein für den Sensorwert repräsentatives Ergebnis zu erhalten
Es muss ein luftdicht verschließbarer Behälter für die Probeentnahme verwendet werden
Bis zur Bestimmung der Feuchtigkeit sollte darauf geachtet werden, dass die Probe keiner großen Wärmebelastung oder direkter Sonnenstrahlung ausgesetzt wird
7.2 Referenzbestimmung der Feuchtigkeit
Für die Erstellung der Kalibrierkurve muss dem bereitgestellten Sensorwert der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt zugeordnet werden. In der Regel wird auf die gravimetrische Darr-Methode zurückgegriffen, die sich für die meisten Materialien eignet. Dabei wird eine Probe bis zur Massenkonstanz getrocknet, sodass aus der Differenz des Start- und Endgewichts der Feuchtigkeitsgehalt in der ursprünglichen Probe berechnen berechnet werden kann. Die Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts kann mit einem Trocknungsofen oder Feuchtebestimmerwaagen durchgeführt werden.
7.2.1 Trocknungsofen
Benötigtes Material:
Trocknungsofen
Ofenfeste Gefäße
Waage (Beispiel: PCE-BSH 10000) Für die Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts wird zuerst das Leergewicht des ofenfesten Gefäßes bestimmt und notiert. Nach Befüllung des Gefäßes mit der entnommenen Probe und anschließendem Wiegen kann diese Probe im Ofen getrocknet werden. Die Probe wird bis zur Massenkonstanz getrocknet. Dies ist erreicht, sobald sich das Endgewicht sich zwischen zwei Messungen nicht mehr verändert, sodass ein periodisches Wiegen der Proben notwendig ist. Die Trocknungszeit hängt maßgeblich vom Material, der Trocknungstemperatur und der jeweiligen Probenmenge ab. Bei der Trocknungstemperatur muss darauf geachtet werden, dass diese dem jeweiligen Material angepasst wird, da sonst bei zu hoher Temperatur andere flüchtige Stoffe entweichen können und so das Messergebnis verfälscht wird. Bei der zu trocknenden Probenmenge sollte eine gewisse Mindestmasse nicht unterschritten werden, um eine höhere Genauigkeit bei der Feuchtigkeitsbestimmung zu erreichen. Dementsprechend benötigt eine größere Probenmenge eine längere Trocknungszeit. Der Wassergehalt 𝑊𝐹 wird mit folgender Formel bestimmt:
𝑊𝐹 [%] = 𝑀𝐹 − 𝑀𝑇
𝑀𝐹 − 𝑀𝐺
∗ 100
mit
𝑀𝐹 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑒𝐹𝑒𝑢𝑐ℎ𝑡 = 𝐺𝑒𝑠𝑎𝑚𝑡𝑚𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑟 𝑃𝑟𝑜𝑏𝑒 𝑣𝑜𝑟 𝑇𝑟𝑜𝑐𝑘𝑛𝑢𝑛𝑔 𝑀𝑇 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑒𝑇𝑟𝑜𝑐𝑘𝑒𝑛 = 𝐺𝑒𝑠𝑎𝑚𝑡𝑚𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑏𝑒𝑖 𝐸𝑟𝑟𝑒𝑖𝑐ℎ𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑟 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑒𝑛𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑧
𝑀𝐺 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑒𝐺𝑒𝑓äß = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑠 𝑜𝑓𝑒𝑛𝑓𝑒𝑠𝑡𝑒𝑛 𝐺𝑒𝑓äß𝑒𝑠
Diese Formel berechnet den Wassergehalt bezogen auf das Feuchtgewicht. Um den Wassergehalt bezogen auf das Trockengewicht zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:
𝑊𝑇 [%] = 𝑀𝐹 − 𝑀𝑇
𝑀𝑇 − 𝑀𝐺
∗ 100
Mit einer entnommenen Probe sollte dieser Vorgang mehrmals wiederholt bzw. mehrere Einzelproben der entnommenen Gesamtprobe parallel getrocknet werden. Im Anschluss wird der Mittelwert der so ermittelten Feuchtigkeiten 𝑊 gebildet, sodass dieser Feuchtigkeitswert in der Kalibriertabelle einem Sensorwert zugeordnet werden kann.
Betriebsanleitung
Rechenbeispiel: Entnommene Gesamtprobe 10 kg
Probe 𝑀𝐹 [g] Gefäß 𝑀𝐺 [g] Trockenmasse 𝑀𝑇 [g] Feuchtigkeit 𝑊𝐹 [%] (feucht)
Feuchtigkeit 𝑊𝑇[%] (trocken)
2000 500 1700 20,00 25,00
2000 500 1705 19,67 24,48
2000 500 1695 20,33 25,52
Mittelwert: 20,00 25,00 Sollten die ermittelten Feuchtigkeiten der Einzelproben Abweichungen von mehreren Prozent aufweisen, kann dies auf eine inhomogene Feuchtigkeitsverteilung im Material hinweisen. Weitere Fehlerquellen können die Probenentnahme und –lagerung oder zu geringe Probenmengen sein. Insgesamt kann dies zu höheren Ungenauigkeiten der Kalibrierung führen.
7.2.2 Feuchtebestimmerwaagen
Der Wassergehalt wird mit Feuchtebestimmerwaagen (Beispiel: PCE-MA Serie) in einem automatisierten Prozess bestimmt. Die Probe wird mithilfe einer integrierten Waage und Wärmequelle bis zur Massenkonstanz getrocknet und der berechnete Wassergehalt direkt angezeigt. Die im Vergleich geringe Probenmenge wird mit einer präzisen Massebestimmung kompensiert, sodass eine genaue Feuchtigkeitsbestimmung ermöglicht wird. Die Feuchtigkeitsbestimmung kann somit effizient und mit geringem Durchführungsaufwand betrieben werden.
Betriebsanleitung
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8 Kontakt Bei Fragen bezüglich unserer Produkte und Messgeräte kontaktieren Sie bitte die PCE Deutschland GmbH.
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