ifm Electronic mit neuem Drucksensor PN7

Wie entwickelt man einen Sensor weiter, der seit 20 Jahren im Konzert der Großen mitspielt? Vor diesem Problem stand ifm Electronic mit dem Drucksensor PN. Wie in Abstimmung mit Anwendern schließlich doch noch eine neue Generation entstehen konnte und was der neue PN7 alles kann, erfahren Sie in der fluid-Titelstory.

Will man einmal Bewährtes überarbeiten, braucht man schlagkräftige Argumente. „Der PN war so beliebt, dass einige Kunden verblüfft bis entsetzt waren bei unserer Ankündigung einer neuen Generation. Warum wir diesen Sensor überhaupt anpacken, war eine häufige Frage“, erinnert sich Robert Mönnig, Produktmanager bei ifm Electronic. Die Argumente für Skeptiker aus dem Maschinen- und Anlagenbau schienen lange Zeit erdrückend: Schließlich verfügte schon der PN über eine keramisch-kapazitive Druckmesszelle, die bis heute dadurch besticht, dass sie extrem überdruck- und druckspitzenfest ist. „Das kennt eigentlich jeder Werkzeugmaschinenbauer: Wenn er die Maschine hochfährt oder in Betrieb nimmt, hat er häufig Druckspitzen in der Anlage, öfters sogar Druckspitzen, die das Vielfache das Messbereiches betragen. Diese sind dann zwar sehr kurz, können den Drucksensor aber schon beschädigen. Die keramisch-kapazitive Druckmesszelle kann das abfedern, und uns haben viele Kunden bestätigt, dass viele Geräte unserer Wettbewerber in diesen Situationen ausgefallen sind, während unser Gerät bestanden hat“, erklärt Mönnig.

Aus zwei mach drei: Die Dreitastenbedienung des PN7 ist intuitiver.

Auch das Design galt lange Jahre als unantastbar: Runde Bauform und abgeschrägtes Display mit Bedienung direkt am Sensor. Und dann war da noch eine Funktion, die die Robustheit des PN besonders anschaulich darstellte: „Ein Test bei uns ist tatsächlich heute noch, ob diese Sensoren auch als Trittstufen benutzt werden können. Das begegnet uns manchmal: Wenn der Sensor an einer Maschinenwand eingebaut ist und an der Maschine will jemand hochklettern, dann wird er als Trittstufe gelegentlich zweckentfremdet“, erklärt Mönnig.

Fakten

• Hohe Ablesbarkeit: Großes 2-Farb-Display und helle LEDs zur schnellen Erfassung des Prozesszustands.
• Rot-Grün-Bereiche: Gut-Bereiche oder Schaltzustände lassen sich erkennen.
• Schnelle Einstellung: 3-Tastenbedienung nach VDMA-Standard
• Individuelle Ausrichtung: Um 345 Grad drehbares Gehäuse
• Universelle Einsatzbereiche: Hohe Überlastfestigkeit und Schutzart IP 67 in Druckbereichen von -1 bis 600 bar.
• Dauerhafte Identifikation: Unverlierbares Lasertypenschild.
• HoheTransparenz: IO-Link zur Parametrierung, Prozesswertübertragung und Diagnose

Erst als sich dann doch Anwenderstimmen aus Asien und den USA häuften, Trends aus der Consumerbranche und Industrie nicht mehr auszublenden waren und ifm klarstellte, dass das Messprinzip unverändert bleiben sollte, kam die Entwicklung einer neuen Drucksensoren-Generation ins Rollen: die des PN7.

Einfacher und robuster

Für die einfache und intuitive Bedienbarkeit hat sich ifm in der Consumerbranche und der Industrie bedient. So wurden die neuen Drucksensoren um eine Bedientaste erweitert. Statt bisher zwei Tasten besitzen sie nun eine Auf-, eine Ab- und eine Enter-Taste. Das vereinfacht die Navigation und Einstellung im Bedienmenü, das dem VDMA-Standard entspricht. Außerdem hat der PN7 einen QR-Code, mit dem Anwender Daten zum Gerät abrufen können. „Ohne im Internet mehrere Schritte zu gehen, gelangen sie direkt zum Datenblatt“, erklärt Mönnig. „Allerdings haben wir auch Trends im Industrie-Bereich beobachtet: In den USA wird das Visual Management genannt – das bedeutet, dass Anwender auf einen Blick sehen, wie der Zustand der Maschine ist. Und das ist genau das, was wir mit der Zweifarbigkeit des Displays verfolgen: Anwender können das Gerät dementsprechend einstellen.“ Was schließlich heißt: Mit der neuen Funktion kann das große LED-Display von einer Grün-Anzeige auf eine Rot-Grün-Wechselanzeige umgestellt werden. Auf diese Weise sind Schaltzustände oder einstellbare Gut-Bereiche hervorgehoben und schnell als solche erkannt. Zusätzlich dienen zwei rundum gut sichtbare LEDs als Schaltzustandsanzeige.

Oben, auf der rechten Seite gut zu sehen: Das per Laser in das VA-Gehäuse gravierte Typenschild – unverlierbar und auch nach Jahren noch ablesbar.

Mit der guten Lesbarkeit des Typenschildes wurde ein weiteres Problem behoben. Das Typenschild ist beim PN7 per Laser in das VA-Gehäuse graviert. Damit ist es unverlierbar und auch nach Jahren noch ablesbar. „Aber auch wenn Kühlschmiermittel drüber geht, ist das mit der Schutzart IP67 kein Problem“, ergänzt Robert Mönnig. Nach der Montage kann der Sensor gegenüber dem Prozessanschluss zur besseren Ablesbarkeit um rund 345 Grad verdreht werden. Eine zeitraubende Ausrichtung mittels zusätzlichem Adapter und Kontermutter am Prozessanschluss entfällt. „Das macht natürlich gerade die Installation wesentlich einfacher, weil ich den Sensor wirklich in die richtige Richtung ausgerichtet bekomme“, erklärt Mönnig. Die neuen Geräte sind wahlweise mit G 1/4 Innen- oder G 1/4 Außengewinde erhältlich. Auch das ist neu: „Bisher hatten wir nur ein Innengewinde“, so Mönnig weiter.

Hintergrundinfo

So revolutioniert IO-Link die Sensorik

• Kompatibel: Einsatz auch an älteren Anlagen möglich, abwärtskompatibel durch Verwendung des Standardsignals von Sensoren.
• Schnelle Inbetriebnahme: Einfacher Austausch der IO-Link-Geräte ohne zusätzliche Softwareänderungen oder Bediengeräte, Reduzierung der Inbetriebnahmezeiten.
• Zukunftssicher: Nur noch ein einziges hersteller- und feldbusunabhängiges System, das mittelfristig alle proprietären Systeme ablösen wird.
• Reduziert Stillstandszeiten: Zusätzliche Diagnoseinformationen, die bei Bedarf angefordert werden können, bedeuten eine einfachere Fehlerlokalisierung und damit reduzierte Stillstandszeiten.
• Zentrale Diagnose: Zentrale Diagnostizierung des gesamten Anlagenabbildes, beispielsweise per FDT-Software.
• Automatische Parametrierung: Zurückspeichern der Sensor- /Aktuatorparameter im Austausch und Servicefall.

Kommunikation mit IO-Link

Hinzu kommt als Innovation aus der Industrie IO-Link. „Aus dem Werkzeugmaschinenbereich kommen immer mehr Hersteller auf uns zu und fordern IO-Link, und das haben wir hier im PN7 im Voraus integriert, damit wir für die Zukunft gewappnet sind“, so Mönnig. IO-Link-Sensoren beherrschen drei Arten der Kommunikation:

• Schaltzustand (binär, wie herkömmliche Sensoren)
• Zyklische Prozessdaten (zum Beispiel digitale Übermittlung von Messwerten)
• Übertragung von Geräteparametern und Diagnosedaten (zum Beispiel Fehler Sensorelektronik, Bürde Analogausgang zu hoch oder Gerätetemperatur zu hoch)

Einfache Installation: Der PN7 ist um 345 Grad verdrehbar.

Die Verbindung des letzten Meters erfolgt über ein ungeschirmtes dreiadriges M12-Standardkabel bis zu 20 Meter Länge. Das Parametrieren des PN7 erfolgt aus der Leitebene per Knopfdruck. Aufwendiges Parametrieren jedes einzelnen Sensors vor Ort, zum Beispiel bei Rezeptur- oder Werkzeugwechseln, gehört der Vergangenheit an. Die Datenhaltung im IO-Link-Master ermöglicht einen einfachen und sicheren Austausch von Geräten. Sobald ein defektes Gerät mit einem neuen, identischen ersetzt wird, erkennt der IO-Link-Master dieses und schreibt die gespeicherten Parameter des Vorgängers in das neue Gerät. Die aufwendige Speicherung von Geräteparametern verlagert sich in den IO-Link-Master. Für Robert Mönnig ist die Drucksensoren-Generation PN7 nicht nur wegen ihrer Zukunftsfähigkeit ein Highlight: „Wenn wir alle fünf bis sechs Jahre eine neue Generation bringen würden, würden wir dann doch eher auf Granit beißen. Das vor allem deshalb, weil unsere Branche lange Produktlebenszyklen hat.“ Auf die nächsten 20 Jahre also.

Von Florian Blum

Florian Blum
Redaktion, ke NEXT

Redakteur für Web-TV und Print. Fachbereiche: Automatisierungstechnik, Maschinenelemente, Werkstoffe, Verbindungstechnik, Halbleiter und Elektrotechnik. Autor zahlreicher Industriefilme und Printbeiträge. Auf der Suche nach dem Bild der Bilder.

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„Müssen noch einige Hausaufgaben machen“

Interview: Im Gespräch mit Robert Mönnig, Produktmanager bei ifm Electronic

Robert Mönnig, Produktmanager bei ifm Electronic

fluid: 20 Jahre PN-Drucksensoren bei ifm: Wie hat sich der deutsche Markt für Drucksensoren in dieser Zeit verändert?
Als wir vor 20 Jahren auf den Markt kamen waren wir mit die ersten mit einem elektronischen Drucksensor, vorher wurden fast nur mechanische Sensoren eingesetzt – das hat sich im Laufe der Zeit gewandelt. Immer mehr mechanische Sensoren sind vom Markt verdrängt worden und immer mehr elektronische Sensoren sind gekommen. Mit den elektronischen Drucksensoren sind auch immer mehr Wettbewerber gekommen und das kriegen wir immer mehr zu spüren.

fluid: ifm hebt gerne hervor, der PN habe Nachahmer in der Branche inspiriert. Was meinen Sie damit?
Eigentlich müssen wir uns nur das Design anschauen und schauen, wer da zuerst auf dem Markt war. Also das Design, das Grunddesign mit der runden Bauform, dem axialabgehenden M12-Stecker und abgeschrägtem Display findet man ja wirklich bei allen namhaften Herstellern. Wir waren die ersten, die damit auf dem Markt waren und anscheinend auch richtig lagen. Auch die M12-Stecker waren vor 20 Jahren noch kein Standard. Die allererste Generation hatte auch noch keine M12-Stecker, die wurden dann erst zwei Jahre später noch auf den Markt gebracht. Mittlerweile haben sich auch die M12-Stecker standardisiert, weil sie einfach Vorteile in der Installation und Dichtigkeit bieten.

fluid: Inwieweit denken Sie wird der PN7 Industrie-4.0-Trends gerecht?
Wir haben IO-Link integriert. IO-Link ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation: Ich kann dem Sensor von der Steuerung aus sagen, was er machen soll, ob er eventuell seine Schaltpunkte verändern soll, und auf der anderen Seite bekomme ich alle Informationen vom Sensor: Nicht nur die Druckverhältnisse und die Schaltpunkte, sondern auch Diagnosedaten, etwa wie oft der Sensor in Überlast gefahren wurde. Und das ganze natürlich nicht mehr als analoges, sondern als digitales Protokoll.

fluid: Wie sehen die ersten Feedbacks zum neuen PN7 aus?
Die Rückmeldungen sind sehr positiv. Wir sind zwar offiziell erst seit der Hannover Messe 2014 damit am Markt. International werden wir den PN7 sogar erst im Juli 2014 vorstellen. Dennoch haben wir schon jetzt einige Kunden, die darauf setzen werden. Wir müssen nichtsdestotrotz noch einige Hausaufgaben machen, um das Produktportfolio bis Anfang nächsten Jahres zu komplettieren. bf