Anwendungsbericht AG/FB114-DE Rev. A … AG/FB114-DE Rev. A Durchflussmesser für die Chargen- und Batchdosierung Optimierung einfacher Chargen- und Batchdosierung mit Durchflussmessern

Anwendungsbericht AG/FB114-DE Rev. A

Durchflussmesser für die Chargen- und Batchdosierung

Optimierung einfacher Chargen- und Batchdosierung mit Durchflussmessern für die Nahrungsmittelindustrie Measurement made easy

Einführung

In der Nahrungsmittelindustrie müssen häufig Flüssigkeiten dosiert, umgepumpt, miteinander gemischt bzw. verschnitten werden. Mischungen in kontinuierlichen Prozessen werden über Verhältnis- oder Blendline-Regelsysteme direkt in der Rohrleitung realisiert. Bei dieser Vorgehensweise lassen sich Mischgefäße einsparen. In kleineren Chargenprozessen werden die benötigten Komponenten nacheinander über geeignete Durchflussmesser und Zähleinrichtungen in Behälter dosiert und dort gemischt.

Hier lassen sich nach technischen oder sensorischen Analysen auch noch Komponenten nachdosieren. Nicht immer ist eine Anlage so groß, dass sich die Investition in ein Leitsystem lohnt, sondern ein Einsatz von Einzelzählern wirtschaftlich sinnvoller erscheint. Diese Anwendungsbeschreibung stellt einige Realisierungsmöglichkeiten für die Batchdosierung auf der Basis von Einzelzählern vor.

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2 AG/FB114-DE Rev. A | Durchflussmesser für die Chargen- und Batchdosierung

Realisierung mit magnetisch-induktivem Durchflussmesser mit internem Zähler

Der magnetisch-induktive Durchflussmesser FEH500 mit internem Zähler kann direkt zur Batchdosierung eingesetzt werden. Die Dosierzeiten sollten dabei länger als 3 Sekunden sein. Im Messumformer des Durchflussmessers befindet sich ein interner Vorwahlzähler, der auch direkt am Gerät eingestellt wird. Die Charge kann über einen externen Kontakt gestartet und über einen Ausgangskontakt des Zählers beendet werden. Ist ein Vorkontakt vorhanden, kann darüber, in Verbindung mit einem geeigneten Ventil, auch eine verlangsamte Dosierung am Chargenende eingestellt werden, ehe der Hauptkontakt den Gesamtprozess beendet. Um die Genauigkeit bei kurzen Dosiervorgängen zu erhöhen, ist das Gerät mit einer automatischen Nachlaufkorrektur ausgestattet. Dabei erfasst der Messumformer nach seinem Schließbefehl die noch nachlaufende Menge, die ja ein Überdosieren bedeuten würde.

Über ein Berechnungsverfahren ergibt sich, um welche Zeitspanne früher der Messumformer in den nächsten Zyklen seinen Schließbefehl herausgeben muss, um eine genaue Dosierung zu gewährleisten. Da hier kein zusätzlicher Zähler benötigt wird, handelt es sich um eine einfach zu realisierende und preiswerte Lösung. Nachteilig ist, dass die Eingabe immer direkt am Gerät in der Rohrleitung erfolgen muss (bei kompakter Bauform des Durchflussmessers) und so auch eine Zwischenablesung des Zählers umständlich ist. Eine Zentralisierung bei mehreren Komponenten ist nicht unproblematisch. Die Freigabe des Dosierprozesses erfolgt über einen Kontakteingang am Durchflussmesser, der den internen Zähler zurücksetzt. Sollten weitere Steuerfunktionen erforderlich sein, müssen diese hardwaremäßig oder durch eine SPS realisiert werden.

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Abb. 1: Schemadarstellung 1 Vorlagebehälter 2 Start- / Stopp-Kontakt 3 Durchflussmesser

4 Motorventil 5 befüllter Behälter

Abb. 2: Dosierverlauf 1 Ventil geöffnet (Abfüllung gestartet)

2 Ventil geschlossen (Abfüllmenge erreicht) 3 Ventilschließzeit tv 4 Nachlaufzeit tn

G11518

43

21

Q

t

Durchflussmesser für die Chargen- und Batchdosierung | AG/FB114-DE Rev. A 3

Abb. 3: Elektrischer Anschluss magnetisch-induktiver

Durchflussmesser

Abb. 4: Einstellung der Dosiermenge

Abb. 5: Ablesung von Chargenanzahl, aktueller Chargenmenge oder

beides mit aktuellem Durchfluss

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Realisierung mit Coriolis Masse-Durchflussmesser und Anzeiger / Summierer

Setzt man als Zähleinrichtung einen ABB Anzeiger Typ CM15 ein, lässt sich eine komfortablere Ablesung und Bedienung realisieren. Der Anzeiger kann in einer Messwarte oder an einer gut zugänglichen Stelle installiert werden.

Die Vorwahl erfolgt über die intuitiven Bedientasten direkt am Anzeiger. Über einen zusätzlichen Taster oder einen Kontakt am Binäreingang des Anzeigers lässt sich die Charge starten. Weitere Bedienmöglichkeiten und Steuerungsfunktionen müssen durch weitere Taster / Schalter und Hardware realisiert werden. Selbstverständlich sind die Kontakte auch durch eine SPS ansteuerbar.

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Abb. 6: Schemadarstellung 1 Vorlagebehälter 2 Start- / Stopp-Kontakt 3 Durchflussmesser 4 Motorventil 5 befüllter Behälter 6 Anzeiger / Summierer

G11522

5

43

2

16

M


Abb. 7: Elektrischer Anschluss Coriolis Masse-Durchflussmesser FCB350 mit Integrator

Abb. 8: Eingabemaske Vorwahl beim Anzeiger / Summierer CM15


G11523

aktive Impulse

51 52

3 421 5 11 12109

Energieversorgung

+ -



Realisierung mit Durchflussmesser und Kleinsteuerung AC500eco

Sollen die Möglichkeiten gegenüber der zuvor beschriebenen Lösung noch erweitert werden, lässt sich als Zähler und Steuergerät eine Kleinsteuerung AC500 eco von ABB einsetzen. In dieser Steuerung können ein oder mehrere Vorwahlzähler programmiert werden.

Steuerungstechnische Parameter wie Verriegelungen, Unterbrechungen und ähnliches können ebenfalls realisiert werden. Die Bedienung erfolgt über einen Touch-Screen-Bildschirm im Format 72 x 72 mm. Sowohl Vorwahlmenge, Durchlaufzähler als auch die Taster und Schalter lassen sich hier abbilden. Die Anzeigemöglichkeit des Zählers ist zwar auf 64000 begrenzt, da der Zähler aber nur als Dosierzähler für begrenzte Mengen Verwendung findet und nicht als Durchlaufzähler benötigt wird, ist das in der Regel unproblematisch.


Abb. 9: Schemadarstellung 1 Vorlagebehälter 2 befüllter Behälter 3 Durchflussmesser 4 Motorventil 5 Kleinsteuerung AC500eco 6 Anzeige der Kleinsteuerung CP415


Abb. 10: Elektrischer Anschluss Coriolis Masse-Durchflussmesser



Abb. 11: Elektrischer Anschluss magnetisch-induktiver Durchflussmesser


Abb. 12: Beispiel einer Bedienoberfläche mit Vorwahlzähler,

Schaltelementen und weiteren Zusatzinformationen

Abb. 13: Komponenten einer Batch-Dosierung mit magnetisch-

induktivem Durchflussmesser und Kleinsteuerung AC500eco


Realisierung der Abfüllung mit schnellem Masse-Durchflussmesser, AC500eco und schneller Modbusverbindung

Müssen die Dosiervorgänge sehr kurz werden, wie es in Abfüllanwendungen häufig erforderlich ist, kann eine Kombination aus Coriolis-Masse-Durchflussmesser und AC500eco eingesetzt werden. Diese kommunizieren über eine schnelle Modbus-Verbindung miteinander. Eine für den Abfüllprozess entwickelte Software ist in der Steuerung hinterlegt. Das System erfasst ebenfalls eventuelle Nachlaufmengen nach dem Schließbefehl und kann sich selbst korrigieren. Die Abfüllzeiten sollten größer oder gleich 3 Sekunden betragen.

Abb. 14: Schnelle Abfüllung mit FCB100 und AC500eco 1 Vorlagegefäß 2 FCB100 3 Modbus-Verbindung

4 Schaltventil mit reproduzierbaren Schließzeiten 5 Füllgebinde

6 AC500eco

Abb. 15: Dosierverlauf 1 Ventil geöffnet (Abfüllung gestartet)

2 Ventil geschlossen (Abfüllmenge erreicht) 3 Ventilschließzeit tv

4 Nachlaufzeit tn


G11793

1

2

3

M 4

5

6

G11518

43

21

Q

t



Abb. 16: Beschaltung FCB100 und AC500eco 1 Abfüllfreigabe (1 = aktiv; 0 = inaktiv) 2 Pause (1 = Pause) 3 Reset (1 = Reset) 4 Reinigung (1 = Reinigung) 5 Ventil öffnen (1 = auf)

6 Feindosierung (1 = aktiv)


Abb. 17: Beispiel Bedienfenster Sollwerte

Abb. 18: Beispiel Bedienfenster Messwerte


G11794

24 V DC

0 V DC

5

11

4

3

16

12

13

14

15

2

1

24 V DC

2

1

3

4

5

61+ 2- A B

+ -

41

52

42 51

+Modbus

(RS485)

L+ M

24 V DC

G11795

SB MW v

Reinigung Pause Reset

Sollwerte

Abfüllmenge

Feindosierungsmenge

Anzahl Abfüllungen Sollwertkorrektur

Korrigierte Abfüllmenge

Pause aktiv

500.00 g

490.00 g

1

499.00 g

Sollwertvorgaben

korrigierter

Abschaltpunkt

letztes Bild

MesswertfensterUnterbrechung

StartbildAnwahl Reinigung

Ventil geöffnet

G11796

SB SW v

Reinigung Pause Reset

Messwerte

Aktuelle Abfüllmenge

Aktuelle Nachlaufmenge

Gesamt Abfüllmenge

Gesamt Nachlaufmenge

Anzahl Abfüllungen

Pause aktiv

0.00 g

0.00 g

1114001

2228.0 g

2228

gezählte

Gesamtmenge

Statistikwerte

zum Sollwertfenster

Nachlaufmenge

nach Stoppbefehl


Produkt-Information

Magnetisch-induktiver Durchflussmesser FEH500

Kompakte Bauform

Nennweite DN (nach Erfordernis)

Auskleidung PFA

Elektroden aus CrNi-Stahl 1.4571 (AISI 316Ti)

Werkstoff Messwertaufnehmer: nichtrostender Stahl

Werkstoff Messumformergehäuse: Alu-Guss, lackiert

Einstellbare Fließgeschwindigkeit

Energieversorgung 100 … 230 V AC, 24 V AC/DC

Ausgangssignal 4 … 20 mA

Coriolis Masse-Durchflussmesser CoriolisMaster FCH300

Gleichzeitige Messung von Massestrom, Dichte und Konzentration

Kein leitfähiges Medium erforderlich

Hohe Genauigkeit bei Dichtemessung bis 1 g pro Liter

Hohe Genauigkeit bei Durchflussmessung bis 0,15 % vom Messwert

Mediumberührte Werkstoffe aus nichtrostendem Stahl

Selbstentleerend

Energieversorgung 100 … 230 V AC, 24 V AC/DC

Ausgangssignal 4 … 20 mA

Coriolis Masse-Durchflussmesser CoriolisMaster FCB100, FCH100

Nennweitenbereich: DN 10 bis DN 200 (DN 25 bis DN 80 für hygienische Anwendungen)

Werkstoffe: nichtrostender Stahl, wahlweise Messrohre poliert

Messgenauigkeit Durchfluss: Massedurchfluss 0,1 % und 0,15 % v. M., Volumendurchfluss 0,15 % v. M.

Dichtegenauigkeit Flüssigkeiten: 0,002 kg/l, 0,001 kg/l, 0,0005 kg/l (mit Feldabgleich)

Ausgänge: 2 digitale Ausgänge aktiv/passiv, Modbus-Kommunikation

Energieversorgung 11 ... 30 V DC

Anzeiger / Integrator ControlMaster CM15

Analog- / Frequenzeingang

Summier- und Zählfunktionen

Variables Display

Rechen- und Logikfunktionen

Variable Ein- / Ausgänge

Standard: 2 Universaleingänge, 1 Analogausgang, 1 Relaisausgang

Kleinsteuerung AC500eco mit Display

Steuerung mit Analog-, Frequenz- und Binäreingängen

Binärausgänge

Touch-Display

Programm für Dosierfunktionen

Kontakt

AG

/FB

114-

DE

Rev

. A 0

1.20

15

ABB Automation Products GmbH Process Automation Borsigstr. 2 63755 Alzenau Deutschland Tel: 0800 1114411 Fax: 0800 1114422 Mail: vertrieb.messtechnik- [email protected] ABB Automation Products GmbH Process Automation Im Segelhof 5405 Baden-Dättwil Schweiz Tel: +41 58 586 8459 Fax: +41 58 586 7511 Mail: [email protected]

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