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Schulungsunterlagen ifm Auswertesysteme Seite 1 von 55 ifm electronic gmbh Sensorik, Systemkommunikation und Steuerungstechnik für die Automatisierung Schulungsunterlagen Auswertesysteme

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Schulungsunterlagen ifm Auswertesysteme Seite 1 von 55

ifm electronic gmbh

Sensorik, Systemkommunikationund Steuerungstechnikfür die Automatisierung

Schulungsunterlagen

Auswertesysteme

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Schulungsunterlagen Auswertesysteme (Stand April 2003)

Hinweis zur Gewährleistung

Dieses Handbuch wurde unter Beachtung der größtmöglichen Sorgfalt erstellt. Gleichwohl kann keine Garantie fürdie Richtigkeit des Inhaltes übernommen werden.

Da sich Fehler trotz intensiver Bemühungen nie vollständig vermeiden lassen, sind wir für Hinweise jederzeit dank-bar.

Im übrigen behalten wir uns technische Änderungen der Produkte vor, so daß sich auch insoweit Abweichungen vondem Inhalt der Schulungsunterlagen ergeben können.

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Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG 5

1.1 Impulsüberwachung 61.2 Überwachungsaufgaben 61.3 Gerätefamilien 7

2 ARBEITSWEISEN DER IFM-IMPULSAUSWERTESYSTEME 9

2.1 Messprinzipien 92.1.1 Periodendauermessung (ifm-Prinzip) 92.1.2 Impulszählung (wird nicht von ifm verwendet) 92.1.3 Auswahl der Funktionsverfahren 9

2.2 Signalerzeugung und Impulsgeber 102.2.1 Mögliche Impulsgeber 102.2.2 Impulserzeugung mit induktiven Näherungsschaltern 11

3 GERÄTEBESCHREIBUNGEN 13

3.1 Gerätefamilie Monitore 133.1.1 Allgemeine Funktionsbeschreibung 133.1.2 Monitor zur Drehzahlüberwachung FR-1, FR-1N 143.1.3 Monitor zur Drehzahlüberwachung FR-2, FR-2N 153.1.4 Monitor zur Schlupfüberwachung FS-1, FS-1N 163.1.5 Monitor zur Schlupfüberwachung FS-2, FS-2N 173.1.6 Monitor zur Schlupfüberwachung FS-3, FS-3N 18

3.2 Drehzahlwächter Compact 193.2.1 Sensor und Auswertung in einem Gehäuse 19

3.3 Standardwächter 203.3.1 Drehzahl- und Stillstandswächter D100 203.3.2 Stillstandswächter A300 21

3.4 Digitalanzeigen 223.4.1 Multifunktionsanzeige und Auswertesystem FX360 22

4 EINSTELLMÖGLICHKEITEN UND PARAMETRIERUNG 23

4.1 Bedingungen in der Anlage 234.2 Funktionsauswahl 24

4.2.1 Anlaufüberbrückungszeit 244.2.2 Schaltfunktionen allgemein 244.2.3 Schaltfunktionen in Tabellenform 25

4.3 Einstellungen der Standardgeräte D100, A300 264.3.1 Drehzahlwächter D100 26

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4.3.2 Stillstandswächter A300 274.4 Einstellungen der Monitore 28

4.4.1 Bedien- und Anzeigeelemente 284.4.2 Auswahl der Betriebsarten 294.4.3 Verriegeln und Entriegeln der Einstellungen 304.4.4 Beispiel eines Auswahlmenüs 314.4.5 Geräteeinstellungen am Beispiel eines FR-1 32

5 EINSATZGEBIETE 35

5.1 Kühlmittelsteuerung an Bohrwerken 355.2 Drehzahlüberwachung an Windkraftanlagen 365.3 Schneckenförderer mit Drehzahlüberwachung 375.4 Geschwindigkeitsüberwachung an Seilwinden 385.5 Keilriemenüberwachung 395.6 Lüftungsüberwachung in der Chemie 405.7 Stillstandsüberwachung an Mahlwerken 415.8 SPS-Programmzyklusüberwachung 425.9 Schlupfüberwachung an Materialförderern 435.10 Schlupfüberwachung an Rutschkupplungen 445.11 Schlupfüberwachung in Kabelautomaten 455.12 Drehzahlüberwachung an einem Förderband 465.13 Elevatorüberwachung 475.14 Gleichlaufüberwachung an Hebebühnen 485.15 Transportsystem mit Gleichlaufüberwachung 495.16 Rücklaufüberwachung an Pumpen 505.17 Lastenaufzug mit Drehrichtungserkennung 51

6 STROMVERSORGUNG 52

7 INDEX 53

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1 Einleitung

Im Zeitalter der elektronischen Datenverarbeitung, werden gera-de auch im Automatisierungsbereich immer mehr computerun-terstützte Steuerungssysteme eingesetzt. Da diese Systemeständig an Komplexität und Leistungsfähigkeit zunehmen, wer-den immer höhere Anforderungen an Planer, Programmierer undServiceleute gestellt.Es stellt sich die Frage, ob alle Aufgaben im Rahmen von Signal-vorverarbeitung und Signalüberwachung von Programmierern inForm von Softwarelösungen in einer Steuerung umgesetzt wer-den sollten oder ob es nicht im Sinne der einfacheren Handha-bung richtig wäre, wenn so viele Aufgaben wie möglich unabhän-gig von der Steuerung ablaufen könnten und nur im FehlerfallMeldungen an die Steuerung geliefert werden, die dann dort nurnoch weiterverarbeitet werden. D.h. die eigentliche Überwa-chungsaufgabe würde durch autarke, leicht handhabbare Syste-me realisiert werden.

Welche Vorteile haben dezentralen Lösungen?

Zeitkritische Abfragen können in unabhängigen Geräten mit ei-genen Einstellmöglichkeiten zur Parametrierung und eigenen An-zeigen zur Fehlermeldung realisiert werden, so daß das Service-personal schnell auf Probleme in den Anlage reagieren kann.Die Steuerung würde somit von der �Kleinarbeit� entlastet wer-den. Die Folge wäre, daß die Programmlängen reduziert werdenwürden; es könnten kleinere Steuerungen eingesetzt werden.

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1.1 Impulsüberwachung

In der heutigen industriellen Produktion stellt sich bei einer Viel-zahl von Anwendungen die Notwendigkeit, Drehzahlen von An-trieben zu überwachen. Dabei geht es in erster Linie darumSchäden an Maschinen oder angetriebenen Teilen zu vermeidenbzw. so gering wie möglich zu halten. Berührungslose Drehzahl-überwachungen können hierbei zur Kontrolle von rotierendenWellen, aber auch zur Überwachung von gleichmäßig schwin-genden Bewegungen eingesetzt werden. Die notwendigen Si-gnale werden meist von elektronischen Näherungsschaltern er-zeugt. Mit Hilfe eines Drehzahlwächters kann so die in Impulseumgesetzte Drehzahl einer Welle mit einer zuvor eingestelltenSolldrehzahl verglichen werden. Je nach Einstellung der Gerätewerden bei der Unter- oder Überschreitung von Sollwerten dieAusgänge der Wächter angesteuert.Dieses Beispiel beschreibt nur eine mögliche Funktion der Im-pulsauswertesysteme. Bei allen hier behandelten Produkten isteines gleich, es werden nicht Drehzahlen selbst, sondern propor-tional zur Bewegung (z.B. Drehzahl) abgeleitete Impulse ausge-wertet. Das bedeutet, bei höherer Drehzahl einer Maschine erge-ben sich in der gleichen Zeit mehr Impulse und bei niedrigererDrehzahl entsprechend weniger. Als Gut- oder als Fehlermeldun-gen werden im Wächter je nach eingestellter oder programmier-ter Aufgabenstellung Relaiskontakte bzw. Transistorstufen ge-schaltet, die wiederum die Steuerung über den Zustand derAnlage informieren. Natürlich können über diese Ausgänge auchdirekt visuelle oder akustische Alarme an die Bediener der Anla-ge ausgegeben werden.

1.2 Überwachungsaufgaben

Was kann mit den Impulsauswertesystemen überwacht, ange-zeigt und gesteuert werden? Typische Anwendungsbeispiele sinddie Überwachung von:

Rotationsbewegungen Drehzahl von Antriebsmaschinen

Schwingbewegungen Schüttelrutschen

Transportgeschwindigkeit Förderbänder

Schlupf Rutschkupplungen

Gleichlauf Hebeanlagen, Wellen

Drehrichtung Pumpen, Aufzugsanlagen

Schieflauf Elevatoren

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1.3 Gerätefamilien

Die Wächter sind ifm-eigene Entwicklungen, die bei der ecomaticin Kressbronn am Bodensee und der syntron in Tettnang gefertigtwerden. zusätzlich im Lieferprogramm sind Multifunktionsanzei-gen die hauptsächlich zur Anzeige Es werden zwei Gerätefamili-en unterschieden:

Impulsauswertungssysteme Monitore

FR-1 Impulsauswertesystem für Drehzahl- undGeschwindigkeitsüberwachung

FR-2 Doppel-Impulsauswertesystem für Drehzahl- undGeschwindigkeitsüberwachung

FS-1 Impulsauswertesystem für Schlupf- und Drehzahlüber-wachung mit zwei Sollwerten in "% Schlupf), auf Basisder Periodendauermessung

FS-2 Impulsauswertesystem für Schlupf- und Drehzahlüber-wachung mit zwei Sollwerten und Taktzeiten, nach demPrinzip der Vorwärts-Rückwärts-Differenzzählerung

FS-3 Impulsauswertesystem für Schlupf- undDrehzahlüberwachung, nach dem Prinzip der Vorwärts-Rückwärts-Differenzzählerung

FD-1 Impulsauswertesystem für Richtungs- und DrehzahlüberwachungFD-2 Doppel-Impulsauswertesystem zur Richtungsüberwa

chung und Richtungsmeldung

Impulsauswertungssysteme Standard

DIA Compact-DrehzahlwächterD100 DrehzahlwächterA300 Stillstandswächter

Die verschiedenen Systeme sind mit unterschiedlichen Aus-gangsstufen bestückt. Es gibt binäre Ausgänge mit Relaiskon-takten und Transistorstufen, sowie skalierbare analoge Ausgängemit 0/4-20mA Ausgangsstrom.

Standardbausteine Mit diesen Systemen ist die ifm seit vielen Jahren auf dem Marktund sehr erfolgreich. Durch Anpassung der Geräte an unter-schiedlichste Kundenwünsche und Applikationen entstand einegroße Anzahl verschiedener Artikel, die auch ständig aktualisiertwerden.Sie sind in konventioneller Technik ausgeführt, einfach zu hand-haben und einzusetzen. Besonders Anwender, die nur seltenEinstellungen an den Systemen vornehmen müssen, bevorzugendie Möglichkeit der Einstellung über Schiebeschalter bzw. Poten-tionmeter. Als Signalanzeige werden LED benutzt.Für die jeweilige Aufgabenstellung muß das entsprechende Ge-rät gewählt werden. Soll z.B. eine "Stillstandsüberwachung" reali-siert werden, so ist der A300 das richtige Gerät. Mit ihm kann ei-ne Überwachung auf Drehzahlunterschreitung (z.B. beimBlockieren von Wellen) bis 100 Imp/min aufgebaut werden. DerD100 dagegen bietet mehr Einstellmöglichkeiten und ist somituniverseller einsetzbar. Er kann zur Drehzahlüberwachung aufÜberschreitung bis 5000 Imp/min oder auch zur Drehzahlüber-wachung auf Unterschreitung verwendet werden. Werden an

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unterschiedlichen Stellen in der Anlage Drehzahl- oder Still-standsüberwachungen durchgeführt, so ist es günstiger nur die-sen einen Geräetype zu verwenden, da sich das Servicepersonaldann nur mit einem Gerät auskennen muß. Auch die Ersatzteil-haltung ist günstiger, da ja nur das eine Gerät verfügbar seinmuß.

Monitore Die neuen Wächterbausteine wurden Monitore genannt. Sie sind1998 erstmalig auf der Hannovermesse vorgestellt worden. In diemit Mikroprozessortechnologie ausgestatteten Geräte konntenmehr Funktionen integriert werden. Die Bedienung erfolgt nunüber drei Tasten und einem LCD-Display. Während des Betriebskönnen über das Display auch Prozeßdaten wie Eingangsfre-quenz oder analoger Ausgangswert angezeigt werden.Um die Anzahl der verschiedenen Artikel möglichst klein zu hal-ten, hat man bei der Entwicklung der Monitore so viele Funktio-nen wie möglich in die einzelnen Geräten integriert. Gegenüberden Standardwächterbausteinen sind sie dadurch erheblich viel-seitiger geworden. Über eine umfangreiche Menüführung könnenjedoch diese verschiedenen Funktionen einfach ausgewählt undparametriert werden. Es sind auch sehr viele Funktionen zusätz-lich möglich, die bei den Standardgeräten nicht vorhanden sind.Wie z.B. skalierbare Analogausgänge, programmierbare An-laufüberbrückungs- und Einschaltverzögerungszeiten, beliebigeNockenzahlen pro Umdrehung, Fehlerspeicher usw. Durch dieZusatzfunktionen werden dem Anwerden zusätzliche Geräte wieRelais oder Timer erspart.

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2 Arbeitsweisen der ifm-Impulsauswertesysteme

2.1 Messprinzipien

Grundsätzlich arbeiten die Auswertesysteme nach zwei Funkti-onsprinzipien:

Zählen der Impulse Messen der Zeit zwischen zwei Impulsen

2.1.1 Periodendauermessung (ifm-Prinzip)

Das zweite Prinzip basiert auf einer Periodendauermessung. Eswird die Zeit zwischen zwei Impulsen gemessen und mit einemeinstellbaren Sollwert verglichen. Bei einer sich drehenden Wellebedeutet das: ist die gemessene Zeit höher als die eingestellteSollzeit dreht sich die Welle zu langsam, die Drehzahl wird unter-schritten. Bei einem kleineren Istwert gegenüber dem Sollwertliegt dagegen eine Überschreitung der Drehzahl vor. Der Vorteilder Periodenmessung ist die kürzere Reaktionszeit gegenüberder Torzeitmessung (s. 2.1.2), da das System bereits von Impulszu Impuls reagiert. Bei der Messung über eine Torzeit erfolgt dieMeldung erst nach Ablauf dieser Zeit.

2.1.2 Impulszählung (wird nicht von ifm verwendet)

Beim ersten Prinzip werden die in einer bestimmten Torzeit ein-laufenden Impulse gezählt und mit einem Sollwert verglichen.Liegt der Istwert unterhalb des eingestellten Sollwertes werdenweniger einlaufende Impulse erfaßt. Bei dem Beispiel mit einersich drehenden Welle könnte das ein Unterschreiten derSolldrehzahl sein. Liegt der Istwert höher als der Sollwert, wirddie Drehzahl überschritten, d.h. die Welle dreht sich zu schnell.

2.1.3 Auswahl der Funktionsverfahren

Welche der beiden Abweichungen als Fehler gemeldet werdensollen, hängt von der jeweiligen Applikation ab.

Unterschreitung eines Sollwertes Soll z.B. eine Keilriemenüberwachung realisiert werden, ist essinnvoll die angetriebene Welle auf eine Unterschreitung derSolldrehzahl abzufragen. Bei Schlupf oder Abriß eines Keilrie-mens wird die angetriebene Welle langsamer und es gibt eineFehlermeldung beim Unterschreiten der Solldrehzahl.

Überschreitung eines Sollwertes Bei einem Lastenaufzug könnte eine Fehlermeldung beim Über-schreiten der Solldrehzahl sinnvoll sein, die auf eine Überladungdes Systems hinweisen könnte.

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2.2 Signalerzeugung und Impulsgeber

Um kritische Anlagenbereiche überwachen zu können, müssenzuerst aus den Bewegungsabläufen elektrische Impulse abgelei-tet werden. Zur Erzeugung der notwendigen Signale werdenelektronische Sensoren und mechanische Schalter eingesetzt.

Die Vorteile der elektronischen Lösungen sind: berührungslose Abfrage der Anlagenteile kein Ausgangsprellen hohe Schaltfrequenzen hohe Schutzart hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit keine Begrenzung der Lebensdauer durch Schaltspiele viele verschiedene Sensorprinzipien und Bauformen

2.2.1 Mögliche ImpulsgeberInduktive oder kapazitiveNäherungsschalter detektieren berührungslos Nocken, Lüfterflügel, Schraubenköpfe,

metallische Klebestreifen, Radspeichen, Zähne an Zahnrädern ...Optoelektronische Systeme(Lichtschranken oder Lichttaster): detektieren berührungslos Lochscheiben, reflektierende Folien,

Bohrungen, Bolzen...

Inkrementale Drehgeber erzeugen Impulse durch die direkte mechanische Ankopplung anden Antriebswellen. Besonders wichtig sind sie an langsam dre-henden Teilen einer Anlage, da die Anzahl der Impulse durch dieAuflösung des Drehgebers gewählt werden kann. Je langsamerdie Anlage läuft, um so höher muß die Auflösung sein. Eine hö-here Strichzahl bei den Drehgebern verkürzt die Reaktionszeitder angeschlossenen Auswertung. Besonders bei hohen Dreh-zahlen muß dabei jedoch auf die maximale Eingangsfrequenzdes Auswertesystems geachtet werden.

Mechanische Kontakte Durch Nocken werden z.B. mechanische Rollenschalter betätigt.Die Nachteile der mechanischen Schalter wie Materialermüdung,Kontaktprellen usw. verringern die Lebensdauer der Schalter undmachen dadurch ihren Einsatz oft unwirtschaftlich.

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Abbildung 1 Impulserzeugung mit einer Einweglichtschranke

2.2.2 Impulserzeugung mit induktiven Näherungsschaltern

Für die Erzeugung von elektronische Impulsen an sich drehen-den Anlagenteilen werden am häufigsten induktive Näherungs-schalter eingesetzt. Zu Grunde liegen dabei die Angaben im Da-tenblatt. Die angegebenen Werte für Schaltzeiten undSchaltfreuquenz werden durch den, in der Näherungsschalter-norm festgelegten Testaufbau, ermittelt. Hat der Sensor andereAbstände zum abzufragenden Metallteil in der Maschine oderentspricht das Metall nicht dem in der Norm angegebenen Mate-rial ergeben sich andere Werte.

A = Kantenlänge der MessfahneB = 2*AC = Hälfte des NennschaltabstandsD = Durchmesser der aktiven Fläche

Abbildung 2 Ermittlung von Schaltzeiten und Schaltfrequenz

Normaufbau Auf einer rotierenden Nockenscheibe aus nichtleitendem Materialsind Meßplättchen aufgebracht. Die Größe dieser Plättchen wirdebenfalls in der Näherungsschalternorm spezifiziert. Es gilt::Der Sensor ist mit einem Abstand, der sich aus der Hälfte desNennschaltabstandes (Sn) errechnet, vor den Meßplättchen zumontieren. Die Kantenlänge B des quadratischen Plättchens ist3xSn, hat aber mindestens den Wert des Durchmesser D der ak-tiven Fläche des Sensors. Die Plättchendicke ist 1mm und es be-steht aus einfachem Baustahl St37. Der Anstand der Plättchenuntereinander ist doppelt so groß, wie die Kantenlänge einesPlättchens, also B=2*A. Daraus folgt, daß die Zeit zur Entdämp-fung des Sensors doppelt so hoch ist, wie die Zeit zur Bedämp-fung. Die Sensorschaltfrequenz ergibt sich dann aus dem Kehr-wert der Summe der Be- und Entdämpfungszeiten.

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Beispiel tein: 1ms Bedämpfungszeit taus: 2ms Entdämpfungszeit

Hzms

f

tausteintf

3333

1

11

Nach Norm ergibt sich für diesen Näherungsschalter somit eineSchaltfrequenz von 333Hz.

Die Pause, d.h. die Zeit, die zwischen zwei Nocken vergeht,dient zur Entdämpfung des Sensors und ist deshalb doppelt solang wie die Zeit zur Bedämpfung. Dadurch wird gewährleistet,daß der Oszillator wieder anschwingt und so der Ausgang desSensor sicher abschaltet.

Besonderheit bei ifm-efectoren Für den Abstand Sn/2 zwischen Sensor und Meßplatte gilt: Beiifm-efectoren mit f-IC (=ifm-spezifische IC in Näherungsschal-tern) kann die Pause kürzer kalkuliert werden, als in der Normfestgelegt, da die Oszillatorfrequenz nicht total abreißt, sonderndie Amplitude des Oszillators lediglich unter eine definierteSchaltschwelle abfallen muß, um den Schaltausgang zu aktivie-ren. Bei Bedämpfung schwingt der Oszillator mit kleiner Amplitu-de weiter. Entfernt sich das Meßplättchen wieder von der aktivenFläche, muß der Oszillator nicht wieder neu anschwingen, son-dern es erhöht sich lediglich die Amplitude. Beim Überschreitender Schaltschwelle, wird der Ausgang abgeschaltet.

Ausgang nicht geschaltet

Ausgang geschaltet

Abbildung 3 Das gleichgerichtete Oszillatorsignal wird mit einem Schwellwert verglichen.

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3 Gerätebeschreibungen

3.1 Gerätefamilie Monitore

3.1.1 Allgemeine Funktionsbeschreibung

Für die Überwachung von Eingangsimpulsen wurden von der ifmImpulsauswertesysteme entwickelt, die durch vielfältige Parame-trierung an unterschiedlichste Applikationen angepaßt werdenkönnen. Wichtige Möglichkeiten sind die Nutzung eines Fehler-speicher, die Wischfunktion, die Einstellung der Verzögerungszeitusw.).

FR-1, FR-2 Die Monitore können für komplexe Überwachungsaufgaben wiez.B. Drehzahlüber- oder unterschreitung eingesetzt werden. DieImpulsauswertung wird als Periodendauermessung realisiert.D.h. es wird der Zeitraum zwischen zwei Impulsen erfaßt und miteinem Sollwert verglichen. Weichen diese Werte voneinander ab,wird eine Meldung ausgegeben. Der FR-1 besitzt zusätzlich einenskalierbaren Stromausgang für 0 bzw 4..20mA. Proportional zuden Eingangsimpulsen kann der entsprechende Strom abgegrif-fen werden.

FD-1, FD-2 Es stehen auch Monitore zur Verfügung, die die Bewegungsrich-tung einer Anlage erkennen, mit gleichzeitiger Überwachung aufDrehzahlüber- oder unterschreitung.

FS-1, FS-2, FS-3 Impulszählung oder Periodendauermessung sind die Prinzipien,die zur Schlupf- oder zur Gleichlauf-Überwachung eingesetztwerden können. Für die jeweilige Applikation stehen die entspre-chende Monitor zur Verfügung.

Impulsgeber Für die Erzeugung der Eingangsimpulse wird der Anschluß vonDreileitersensoren empfohlen. Es können aber auch Zweileiter-sensoren eingesetzt werden. Versorgt werden die Sensoren ausdem Gerät heraus mit 24VDC.

Besonderheit der N-Serie Die N-Serien der jeweiligen Monitore (z.B. FR-1N) bieten zusätz-lich die Möglichkeit einer Leitungsüberwachung der angeschlos-senen Sensoren. Voraussetzung ist jedoch, daß Zweileiter-Namur-Sensoren nach DIN 19234 mit 8,2V-Versorgung ange-schlossen sind. Überwacht werden die Sensorleitungen auf Kurz-schluß und Unterbrechung. Bei Leitungsfehler wird ein Trani-storausgang geschaltet.

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3.1.2 Monitor zur Drehzahlüberwachung FR-1, FR-1N

Gerätetypische Daten

Anwendung: Auswertesystem zur Überwachung voneinem Impulseingang mit 2 unabhängigenSollwerten auf Über- bzw. Unterschreitung

Einstellbereich: 0..1.000Hz; 0..60.000RPMAnzeigebereich: 0,0..1.000Hz; 0..60.000RPM; 0..20,5mAHysterese: 0,1..1.000,0% vom Wert des SchaltpunktesSchaltpunkte: SP1 und SP2, unabhängig einstellbarAusgänge: Out1 und Out2, jeweils Wechselkontakt

und Transistor pnpOut3, Stromausgang 0/4..20mA

Eingangsfrequenz: 5kHzImpluse: Impulslänge min. 0,1ms, -pause min.0,1ms

Anwendungen Universell und vielseitig einsetzbar sind die Monitore zur Dreh-zahl- und Geschwindigkeitsüberwachung. Sie sind mit einemweiten Einstellbereich ausgestattet. Dort, wo an einer Maschineoder Anlage mehr als eine Standardüberwachung von Impulsenrealisiert werden soll, ist der Monitor FR-1 in der Lage zwei unab-hängig voneinander einstellbare Sollwerte zu überwachen undFehler über zwei binäre Ausgänge zu melden. Es kann also dasÜberschreiten einer maximalen, und auch das Unterschreiten ei-ner minimalen Drehzahl mit nur einem Gerät gleichzeitig realisiertwerden.

Funktionen Überwachung auf Fehler wie- Drehzahlüberschreitung, bei Überladung- Drehzahlunterschreitung beim Blockieren, bei Überlast, bei

Stau.

Überwachung auf Betriebszustände wie- maximale Drehzahl erreicht,- minimale Drehzahl unterschritten

Überwachung von Frequenzbereichen- mit Hilfe der Fensterfunktion

Besonderheit Ein Analogsignal das proportional zur Drehzahl erzeugt wird stehtüber Out3 zu Verfügung. Dieser Ausgang ist skalierbar und lieferteinen Stromwert von 0 bzw. 4..20mA.

Applikationen Transportbänder, Krane, Aufzüge

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3.1.3 Monitor zur Drehzahlüberwachung FR-2, FR-2N

Gerätetypische Daten

Anwendung: 2 Auswertesysteme zur Überwachung vonEingangsimpulsen mit jeweils einem Soll-wert auf Über- bzw. Unterschreitung

Einstellbereich: 0..1.000Hz; 0..60.000RPMAnzeigebereich: 0,0..1.000Hz; 0..60.000RPMHysterese: 0,1..1.000,0% vom Wert des SchaltpunktesSchaltpunkte: SP1 und SP2, unabhängig einstellbarAusgänge: Out1 für System1 und Out2 für System2,

jeweils Wechselkontakt und Transistor pnpStromausgang: nicht vorhandenEingangsfrequenz: 5kHzImpluse: Impulslänge min. 0,1ms, -pause min.0,1ms

Anwendungen Es kommt häufig vor, daß an Anlagen gleichzeitig zwei Drehzah-len überwacht werden müssen. Das kann eine Maschine mitzwei Antrieben sein, die über zwei Keilriemen die Maschine an-treiben oder eine Lüftungsanlage, bei der die Ventilatoren für Zu-und Ablauf getrennt überwacht werden müssen. Hier ist der FR-2das richtige System. Er ist in der Lage zwei Impulseingänge aufihre eingestellten Sollwerte hin zu überwachen. Gemeldet werdenkönnen das Über- oder Unterschreiten dieser Werte.

Funktionen Überwachung auf Fehler wie- Drehzahlüberschreitung, bei Überladung- Drehzahlunterschreitung beim Blockieren, bei Überlast, bei

Stau.

Überwachung auf Betriebszustände wie- maximale Drehzahl erreicht,- minimale Drehzahl unterschritten

Überwachung von Frequenzbereichen- mit Hilfe der Fensterfunktion

Besonderer Anwendungsfall Soll das 'Unterschreiten einer Drehzahl' mit zwei Sensoren über-wacht werden, können im Bedarfsfalle die Relaisausgänge inReihe geschaltet werden. Die eigentliche Betriebsmeldung würdeerst dann erfolgen, wenn beide Relais abgefallen sind, so daß beider Unterbrechung einer Sensorleitung keine Falschmeldung er-folgt.

Analoger Ausgang Anders als bei dem FR-1 steht hier ein analoger Ausgang für dieumgewandelten Eingangsimpulse nicht zur Verfügung.

Applikationen Transportbänder, Spindelüberwachung

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3.1.4 Monitor zur Schlupfüberwachung FS-1, FS-1N

Gerätetypische Daten

Anwendung: Überwachung von Impulsen aufSchlupf/Gleichlauf mit kombinierter Dreh-zahlüberwachung

Funktionsprinzip: Frequnzvergleich (Periondendauer)Einstellbereich: 0..1.000Hz; 0..60.000RPMAnzeigebereich: 0,0..1.000Hz; 0..60.000RPMSchlupf: 0,1..99,9% vom Wert der NenndrehzahlHysterese: 0,1..1.000,0% vom Wert des SchaltpunktesSchaltpunkte: SP1 und SP2, unabhängig einstellbarAusgänge: Out1 für Schlupf und Out2 für Drehzahl,

jeweils Wechselkontakt und Transistor pnpEingangsfrequenz: 5kHzImpluse: Impulslänge min. 0,1ms, -pause min.0,1ms

Anwendungen Eine Drehzahldifferenz zwischen dem Antrieb und der angetrie-ben Seite (Abtrieb) einer Maschine nennt man Schlupf. Der ent-sprechende Wert wird in Prozent im Bezug auf die Nenndrehzahlangegeben. Mit dem FS-1 kann dieser Schlupf überwacht wer-den.

Funktionen Überwachung auf Fehler wie- Schlupf, bei Drehzahldifferenz zw. Antriebs- und Ab-

triebsseite- Drehzahlüberschreitung, bei Überladung- Drehzahlunterschreitung beim Blockieren, bei Überlast, bei

Stau.

Überwachung auf Betriebszustände wie- Gleichlauf- maximale Drehzahl erreicht,- minimale Drehzahl unterschritten

Überwachung von Frequenzbereichen- mit Hilfe der Fensterfunktion

Übersetzungsverhältnisse Ungleiche Eingangsfrequenzen, die durch Über- bzw. Unterset-zung der Antriebsdrehzahl beim Einsatz von Getrieben oder ver-schieden großer Riemenscheiben entstehen, können durch dieEingabe der beiden Korrekturfaktoren DFx und MFx ausgegli-chen werden. Wichtig ist, daß an Eingang1 (Slave) die veränder-lichen Impulse geliefert werden (Schlupf) und an Eingang2 (Ma-ster) die Impulse der Nenndrehzahl.

Applikationen Förderbänder, Elevatoren

Schulungsunterlagen ifm Auswertesysteme Seite 17 von 55

3.1.5 Monitor zur Schlupfüberwachung FS-2, FS-2N

Gerätetypische Daten

Anwendung: Überwachung von Impulsen aufSchlupf/Gleichlauf mit zwei unabhängigeinstellbaren Sollwerten

Funktionsprinzip: ImpulsvergleichAnzeigebereich: 0,0..1.000Hz; 0..60.000RPMSchlupf: 1..999 Differenz-Impulse pro MinuteHysterese: 1..999 Imp/minSchaltpunkte: SP1 und SP2, unabhängig einstellbarAusgänge: Out1 für Schlupf1 und Out2 für Schlupf2,

jeweils Wechselkontakt und Transistor pnpEingangsfrequenz: 5kHzImpluse: Impulslänge min. 0,1ms, -pause min.0,1ms

Anwendungen Eine Drehzahldifferenz zwischen dem Antrieb und der angetrie-ben Seite (Abtrieb) einer Maschine nennt man Schlupf. Der ent-sprechende Wert wird in Prozent im Bezug auf die Nenndrehzahlangegeben. Mit dem FS-2 können zwei Sollwerte für Schlupf un-abhängig voneinander überwacht werden. Es ist somit möglichnicht nur das Blockieren eines Antriebs als Fehler zu erfassen,sondern auch dann, wenn nur 'geringer Schlupf' auftritt. DieserSchlupf über längere Zeit kann unbemerkt durch unzulässigerErwärmung die Kupplung zerstören.

Funktionen Überwachung auf Fehler wie- Schlupf, bei Drehzahldifferenz an Kupplungen- Drehzahlüberschreitung, bei Überladung- Drehzahlunterschreitung beim Blockieren, bei Überlast, bei

Stau.

Überwachung auf Betriebszustände wie- Gleichlauf- maximale Drehzahl erreicht,- minimale Drehzahl unterschritten

Überwachung von Frequenzbereichen- mit Hilfe der Fensterfunktion

Übersetzungsverhältnisse Ungleiche Eingangsfrequenzen, die durch Über- bzw. Unterset-zung der Antriebsdrehzahl beim Einsatz von Getrieben oder ver-schieden großer Riemenscheiben entstehen, können durch dieEingabe unterschiedlicher Nockenzahlen der Antriebsseite ge-genüber der Abtriebsseite ausgeglichen werden.

Applikationen Der Monitor FS-2 dient zur Schlupfüberwachung anRutschkupplungen, zum Beispiel an Extrudern, Tunnelbohrma-schinen und ähnlichen Maschinen mit schlupfender Kraftübertra-gung. Auch Förderbänder lassen sich wirkungsvoll überwachen.

Schulungsunterlagen ifm Auswertesysteme Seite 18 von 55

3.1.6 Monitor zur Schlupfüberwachung FS-3, FS-3N

Gerätetypische Daten

Anwendung: Überwachung von Impulsen aufSchlupf/Gleichlauf

Funktionsprinzip: DifferenzimpulszählungAnzeigebereich: 0,0..1.000Hz; 0..60.000RPMSchlupf: 1..999 Differenz-Impulse pro MinuteHysterese: 1..999 Imp/minSchaltpunkte: SP1 und SP2, unabhängig einstellbarAusgänge: Out1 für Schlupf und Out2 für Drehzahl,

jeweils Wechselkontakt und Transistor pnpEingangsfrequenz: 5kHzImpluse: Impulslänge min. 0,1ms, -pause min.0,1ms

Anwendungen Bei bestimmten Applikationen kann es richtig sein, nicht dieDrehzahldifferenz zwischen dem Antrieb und der angetriebenSeite (Abtrieb) einer Maschine zu überwachen, sondern denGleichlauf an zwei Antrieben bzw. an zwei angetriebene Wellen,wie z.B. an einer Hebebühne. Das Gerät FS-1 ist für diese Auf-gabenstellung nicht geeignet, da es nur die aktuelle Abweichungder (Winkel-)Geschwindigkeit überwacht und den erfaßten Fehlernicht aufsummiert. Der Monitor FS-2 zeigt nicht an, welche Be-wegung weniger Impulse lierfert. Der Monitor FS-3 dagegen mel-det an den zwei Schaltausgängen, welche Seite des Systemsblockiert oder zu langsam läuft. So kann entweder gegengesteu-ert oder die Anlage gestoppt werden.Dafür werden die drehzahlproportionalen Impulse an beiden Ein-gängen gezählt und die Differenz ermittelt. Eine gleichmäßigeImpulsfolge ohne Differenz bedeutet z.B. ein gleichmäßiges He-ben oder Senken einer Hebeanlage ohne Schieflauf. Im Fehlerfallläuft beispielsweise eine Seite langsamer und es bildet sich eineImpulsdifferenz. Die Anzahl der Differenzimpulse kann ein Maßsein für den Höhenunterschied in Zentimetern. Da den Eingän-gen jeweils ein Ausgang zugeordnet ist, kann die Schieflage be-wertet werden. So kann entweder gegengesteuert oder die Anla-ge gestoppt werden.

Überwachung auf Fehler wie- Schieflauf, bei Drehzahldifferenz von zwei Antriebs- bzw.

Abtriebsseiten

Überwachung auf Betriebszustände wie- Gleichlauf

Übersetzungsverhältnisse Ungleiche Eingangsfrequenzen, die durch Über- bzw. Unterset-zung der Antriebsdrehzahl beim Einsatz von Getrieben oder ver-schieden großer Riemenscheiben entstehen, können durch dieEingabe unterschiedlicher Nockenzahlen der Antriebsseite ge-genüber der Abtriebsseite ausgeglichen werden.

Applikationen Spindel-Hebebühnen, Räumerbrücken in Klärwerken

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3.2 Drehzahlwächter Compact

3.2.1 Sensor und Auswertung in einem Gehäuse

Gerätetypische Daten

Anwendung: Gut geeignet für einfache Überwachungs-aufgaben, wie z.B. in Förderanlagen

Funktionsprinzip: PeriodendauermessungEinstellbereich: 3..300RPM; 30..3.000RPMAnzeige: 2 LEDs, Ausgang und BedämpfungHysterese: fest eingestellt, ca.15%Schaltpunkte: ein Schaltpunkt, Sollwert mit Potentiometer

einstellbarAusgänge: ein Halbleiterausgang pnpImpulsfrequenz: 1500; 15000 max. Bedämpfungen pro minAnschluß: 2- o. 3-Leiter, AC oder DC

Anwendungen Eine preiswerte Lösung zur Überwachung von Drehzahlen oderGeschwindigkeit läßt sich mit einem Drehzählwächter Compactaufbauen. Gemeinsam in einem M30 Metallgehäuse sind ein in-duktiver Sensor und ein Impulsauswertesystem integriert. Jenach Gerätetyp wird beim Über- oder beim Unterschreiten deseingestellten Sollwerts die Halbleiterendstufe geschaltet. Einge-stellt wird der Sollwert mit einem Potentiometer. Zwei LEDs in-formieren über den Schaltzustand des Ausgangs und über dieerzeugten Impulse.

Funktionen Überwachung auf Fehler wie- Drehzahlüberschreitung mit Schließergeräten (no.)- Drehzahlunterschreitung mit Öffnergeräten (nc.)

Besonderheit Neben den M12-Steckern werden in Anlagen mit pneumatischenoder hydraulischen Ventilen für die elektrischen Verbindungenhäufig DIN-Ventilstecker benutzt. Auch die DrehzahlwächterCompact stehen mit diesen beiden Stecker zur Verfügung.

Applikationen Drehzahlwächter Compact wurden entwickelt zur einfachen Ge-schwindigkeitsüberwachung an Transportsystemen oder zurÜberwachung von Keilriemen, z.B. in Lüfteranlagen. Dabei kannauf Unterschreiten der Drehzahl beim Durchrutschen des Keil-riemens überwacht werden oder auf Abriß des Keilriemens (Still-stand).

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3.3 Standardwächter

3.3.1 Drehzahl- und Stillstandswächter D100

Gerätetypische Daten

Anwendung: Weiter Erfassungsbereich, gut geeignet füreine Vielzahl von einfachen Überwa-chungsaufgaben

Funktionsprinzip: PeriodendauermessungEinstellbereich: bis 10.000Imp/min, typ. 5000Imp/minAnzeige: 3 LEDs, Betriebsspg, Ausgang und ImpulseHysterese: 5..100%Schaltpunkte: 1 Schaltpunkt, Funktionen einstellbar mit

Potentiometer und SchiebeschalterAusgänge: 1 Wechselkontakt, z.T zusätzlich TransistorEingangsfrequenz: max. 15000Imp/min; 250HzAnschluß von: 2- o. 3-Leitersensoren, DC oder UC

Anwendungen Das erste Produkt aus der Familie der Standardwächter ist derDrehzahlwächter D100. Mit ihm kann die Überwachung be-stimmter vorgegebener Solldrehzahlen realisiert werden. Die Be-dienung mit Potentiometer und Schiebeschalter läßt gegenüberder Monitorserie nur wenige wählbare Funktionen zu. Viele An-wender schätzen jedoch die einfache Handhabung dieser Geräte.

Funktionen Überwachung auf Fehler wie- Drehzahlüberschreitung,- Drehzahlunterschreitung,

Überwachung auf Betriebszustände wie- maximale Drehzahl erreicht,- minimale Drehzahl unterschritten

Besonderheit In verschiedenen Systemen wurden bereits Weitbereichsnetzteileintegriert, die Versorgungsspannungen von z.B. 100..240V zulas-sen. Dadurch ist der Einsatz dieser Geräte besonders interessantin Anlagen, die ins Ausland geliefert werden. Zusätzlich zum Re-laisausgang haben diese Geräte auch Transistorausgänge.

Applikationen Es können z.B. die maximale Drehzahl an einer Werkzeugma-schine überwacht werden. Auch möglich ist die Kontrolle von mi-nimalen Drehzahlen bei Lüftern, Betonrührwerken, an Förder-bändern, um z.B. eine Überfüllung zu verhindern oder vonZykluszeiten bei Steuerungssystemen, die zeitkritische Abläufezu steuern haben.

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3.3.2 Stillstandswächter A300

Gerätetypische Daten

Anwendung: Eingeschränkte Version des D100, gut ge-eignet für einfache Überwachungsaufga-ben auf Drehzahlunterschreitung

Funktionsprinzip: PeriodendauermessungEinstellbereich: 5..100Imp/minAnzeige: 3 LEDs, Betriebsspg, Ausgang und ImpulseHysterese: 5%Schaltpunkte: 1 Schaltpunkt, Funktionen einstellbar mit

Potentiometer und SchiebeschalterAusgänge: 1 Wechselkontakt, z.T zusätzlich TransistorEingangsfrequenz: max. 15000Imp/min; 250HzAnschluß von: 2- o. 3-Leitersensoren, DC oder UC

Anwendungen Oftmals wird in Maschinen und Anlagen lediglich die Unter-schreitung einer Mindestdrehzahl überwacht (auch definiert alsStillstand). Diese Aufgabe ließe sich mit einem D100 mit einge-schränktem Funktionsumfang lösen. Das ist der Stillstands-wächter A300. Unterschreiten die einlaufenden Impulse pro Mi-nute einen Mindestwert, wird ein Ausgang, je nach Funktionaktiviert ode deaktiviert. Der Schaltpunkt kann dabei in einemImpulsbereich von 5 bis 100 Imp./min eingestellt werden.

Funktionen Überwachung auf Fehler wie- Drehzahlunterschreitung,

Überwachung auf Betriebszustände wie- minimale Drehzahl unterschritten

Besonderheit In verschiedenen Systemen wurden bereits Weitbereichsnetzteileintegriert, die Versorgungsspannungen von z.B. 100..240V zulas-sen. Dadurch ist der Einsatz dieser Geräte besonders interessantin Anlagen, die ins Ausland geliefert werden. Zusätzlich zum Re-laisausgang haben diese Geräte auch Transistorausgänge.

Applikationen Die Anwendungen entsprechen denen des D100, aber mit, in derRegel einfacheren Überwachungsaufgaben. Eingesetzt werdendie A300 z.B. zur Überwachung und zum Schutz von Rührwer-ken, Elevatoren, Förderbänder, Förderschnecken, Zentrifugen,Schleifmaschinen, etc.

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3.4 Digitalanzeigen

3.4.1 Multifunktionsanzeige und Auswertesystem FX360

Gerätetypische Daten

Anwendung: Siebensegmentanzeige zum Anzeigen, Zählen undÜberwachen von Impulsen.

Funktionsprinzip: PeriodendauermessungAnzeigebereich: -99.999..99.999Ausgänge DX2001: keineAusgänge DX2002: 1xAnalog; 0/4..20mA; ±10V; 14BitAusgänge DX2003: Out1, Out2, Transistor pnpEingangsfrequenz: max. 25kHzImpulse: Impulslänge min. 0,02ms

Anwendung Anzeige von physikalischen Größen, die sich aus Impulsen ab-leiten lassen.

Funktionen Anzeige von Drehzahlen, Frequenz, GeschwindigkeitAnzeige von Durchlaufzeit, Stoppuhr, ZeitmesserZählerfunktion, mit Verknüpfung der Eingangsimpulse

Applikationen Anzeige von FörderbandgeschwindigkeitenAnzeige der MotordrehzahlenAnzeige von Zählwerten z.B. Tabletten in einer DoseVor-RückwärtszählerAddition oder Subtraktion von Eingangssignalen

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4 Einstellmöglichkeiten und Parametrierung

4.1 Bedingungen in der Anlage

Bevor die Einstellungen der Geräte vorgenommen werden kön-nen, müssen die unterschiedlichen Bedingungen beim Betriebder Anlage geklärt werden. Dazu gehören die Bedingungen

bei Normalbetrieb beim Anlauf beim Abschalten im Fehlerfall

Normalbetrieb Für den Normalbetrieb werden die minimalen oder maximalenDrehzahlen festgelegt und ob die Überwachung auf Über- oderUnterschreitung der Drehzahl oder auf maximalen Schlupf erfol-gen soll. Es ist auch möglich eine Drehrichtungsüberwachung zurealisieren. Wichtig ist auch die Festlegung der Ausgangsfunkti-on, d.h. ob das Relais im Normalbetreib (Betriebsmeldung) ange-zogen ist oder abgefallen (Fehlermeldung).

Anlauf Beim Anlauf einer Maschine muß beachtet werden, daß dieDrehzahlen, die für den Normalbetrieb gelten, noch nicht erreichtsind. Eine Überwachung auf Unterschreiten der Drehzahl (Still-standsüberwachung) würde sonst beim Einschalten der Anlagezur Fehlermeldung führen. Das gilt auch für eine Schlupfüberwa-chung. Zu Beginn kann der Schlupf einen Wert bis zu 100% er-reichen, so daß auch hier sofort ein Fehler gemeldet werdenwürde. Die Falschmeldungen werden durch die Anlaufüberbrük-kungszeit verhindert. Durch die Wahl der geeigneten Schaltfunk-tion ist während dieser Zeit das Ausgangsrelais definiert angezo-gen oder abgefallen.

Abschalten Wird die Maschine heruntergefahren, werden auch Impulsfolgenerzeugt, die sich von den Nominalwerten unterscheiden. EineÜberwachung auf Unterschreiten der Drehzahl würde auch hierfälschlicherweise eine Fehlermeldung zur Folge haben. Verhin-dert werden kann die Meldung durch Anlegen einer Spannungvon +24V an den Reset-Eingang. Der Ausgang wechselt in denZustand, der während der Anlaufüberbrückung vorliegt. Wird dieSpannung wieder abgeschaltet, startet die Anlaufüberbrückungs-zeit.

Fehlerfall Im Fehlerfall, das heißt, wenn die einlaufenden Impulse die Soll-werte über- oder unterschreiten, muß festgelegt werden, ob dieseFehler direkt gemeldet werden sollen oder erst nach einer Zeit-verzögerung und ob nach der Fehlermeldung automatisches odermanuelles Rücksetzen der Meldung erfolgen soll. Das Ausgangs-relais wechselt in den entgegengesetzten Zustand wie beimNormalbetrieb. Empfehlenswert ist hier, daß das abgefalleneRelais den Fehler signalisiert.

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4.2 Funktionsauswahl

4.2.1 Anlaufüberbrückungszeit

Bei vielen Einsatzfällen ist es sinnvoll, daß während der Anlauf-phase einer Maschine oder Anlage, keine Überwachung auf Un-terschreitung der Drehzahl stattfindet. Erst beim Erreichen derNennwerte (z.B. Nenndrehzahl) wird die Überwachung aktiv. Dieniedrigen Drehzahlen beim Start würden sonst direkt eine Feh-lermeldung auslösen.Darum wird bei jedem Anlegen der Betriebsspannung eine An-laufüberbrückungszeit gestartet. Erst nach dem Ablauf dieserZeit, wird das Gerät scharf geschaltet, d.h. es werden die einlau-fenden Impulse auf die eingestellten Sollwerte hin überwacht. ImBetrieb kann die Anlaufüberbrückung auch extern aktiviert wer-den, indem eine Spannung von +24V an den Reset-Eingang(beim Monitor Klemme 17 oder 18) angelegt wird. Die An-laufüberbrückungszeit startet jedoch erst, wenn die Spannungwieder abgeschaltet wird. Je nach Gerätetyp sind die Zeiten ein-stellbar oder fest eingestellt.

Anlaufüberbrückungszeiten Monitore variabel durch Parameter STx 0..1000,0sD100 variabel mit Potentiometer 0,5..15sA300 fest 15s; <15s wählbar durch ext.WiderstandDIA fest typisch 15s

4.2.2 Schaltfunktionen allgemein

Jedes Auswertesystem hat unterschiedliche Schaltfunktionen.Diese Funktionen legen den Zustand des Ausgangs währendAnlaufphase und Normalbetrieb bzw. für den Fehlerfall fest. Eskönnen, je nach Gerät, verschiedene Ausgangsfunktionen einge-stellt oder programmiert werden.

Überwachung auf Unterschreitung einer Impulszahl.Funktion 1 Wenn die Anlaufüberbrückungszeit läuft, ist das Ausgangsrelais

abgefallen. Es zieht an, wenn die eingestellte Impulszahl unter-schritten wird und die Anlaufüberbrückungszeit abgelaufen ist.

Funktion 2 Wenn die Anlaufüberbrückungszeit läuft, ist das Ausgangsrelaisangezogen. Es fällt ab, wenn die eingestellte Impulszahl unter-schritten wird und die Anlaufüberbrückungszeit abgelaufen ist.

Überwachung auf Überschreitung einer Impulszahl.Funktion 3 Wenn die Anlaufüberbrückungszeit läuft, ist das Ausgangsrelais

abgefallen. Es zieht an, wenn die eingestellte Impulszahl über-schritten wird und die Anlaufüberbrückungszeit abgelaufen ist.

Funktion 4 Wenn die Anlaufüberbrückungszeit läuft, ist das Ausgangsrelaisangezogen. Es fällt ab, wenn die eingestellte Impulszahl über-schritten wird und die Anlaufüberbrückungszeit abgelaufen ist.

Überwachung einer Impulsfrequenz in einem FrequenzbereichFunktion 5 Wenn die Anlaufüberbrückungszeit läuft, ist das Ausgangsrelais

angezogen. Es zieht an, wenn die Frequenz der Eingangsimpulseinnerhalb des eingestellten Frequenzbereiches sind (Gutbereich)und die Anlaufüberbrückungszeit abgelaufen ist.

Funktion 6 Wenn die Anlaufüberbrückungszeit läuft, ist das Ausgangsrelaisabgefallen. Das Relais fällt ab, wenn die Frequenz der Ein-

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gangsimpulse innerhalb des eingestellten Frequenzbereichesliegt und die Anlaufüberbrückungszeit abgelaufen ist.

4.2.3 Schaltfunktionen in Tabellenform

Voreinstellungen der Funktionen ab Werk: FO1=2, FO2=3

D100, A300, FR-1, FR-2 Überwachung der Eingangsimpulse auf Unterschreitung der EingangsfrequenzFKT AÜ Normalbetrieb Fehlerfall1 Ausgang

AUSAusgang AUS, wennEingangsfrequenz >Sollwert+Hysterese

Ausgang EIN, wennEingangsfrequenz <Sollwert

2 AusgangEIN

Ausgang EIN, wennEingangsfrequenz >Sollwert+Hysterese

Ausgang AUS, wennEingangsfrequenz <Sollwert

D100, FR-1, FR-2 Überwachung der Eingangsimpulse auf Überschreitung der EingangsfrequenzFKT AÜ Normalbetrieb Fehlerfall3 Ausgang

AUSAusgang EIN, wennEingangsfrequenz >Sollwert

Ausgang AUS, wennEingangsfrequenz <Sollwert-Hysterese

4 AusgangEIN

Ausgang EIN, wennEingangsfrequenz <Sollwert-Hysterese

Ausgang AUS, wennEingangsfrequenz >Sollwert

FR-1, FR-2 Überwachung, ob die Frequenz der Eingangsimpulse innerhalb eines FenstersFKT AÜ Normalbetrieb Fehlerfall5 Ausgang

EINAusgang EIN, wennEingangsfrequenz innerhalb des Fensters

Ausgang AUS, wennEingangsfrequenz außerhalb des Fensters

6 AusgangAUS

Ausgang AUS, wennEingangsfrequenz innerhalb des Fensters

Ausgang EIN, wennEingangsfrequenz außerhalb des Fensters

FS-1, FS-2, FS-3 Überwachung, auf Impulsdifferenz (Schlupf oder Gleichlauf)FKT AÜ Gleichlauf Schlupf1 Ausgang

AUSAusgang EIN, wennSchlupf <= Sollwert

Ausgang AUS, wennSchlupf > Sollwert+Hysterese

4 AusgangEIN

Ausgang EIN, wennSchlupf < Sollwert-Hysterese

Ausgang AUS, wennSchlupf > Sollwert

FKT = SchaltfunktionAÜ = AnlaufüberbrückungszeitAusgang EIN = Relais angezogen, Transistor durchgeschaltetAusgang AUS = Relais abgefallen, Transistor gesperrt

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4.3 Einstellungen der Standardgeräte D100, A300

Bei den Standardgeräten werden die Parameter durch Wahl-schalter und Potentiometer eingestellt. Die Monitorserie bietetüber ein Display eine Menüstruktur an. Mit Hilfe von drei Tastenkönnen einzelne Menüpunkte angewählt und die Parameter ein-gestellt werden.

4.3.1 Drehzahlwächter D100

Die Einstellung des D100 beginnt mir der Auswahl der Schalt-funktion. Der Schiebeschalter 'func' bietet von denen, in der Ta-belle auf der Seite 24 beschriebenen Funktionen 1 bis 4 an.Der Sollwert für den Schaltpunkt wird über das mittlere Poten-tiometer 'pulse/min' eingestellt, wobei der Skalenwert noch miteinem Faktor multipliziert werden muß.Dieser wird mit dem Schiebeschalter 'pulse/min x' gewählt.Das rechte Potentiometer '%' läßt die Einstellung der Hysteresedes Schaltpunktes im Bereich 5..100% zu.Die Stellung des linken Potentiometer 'sec' bestimmt die An-laufüberbrückungszeit.

Anwendungsbeispiel Zur Beseitigung von Metallspänen in Kühlflüssigkeit werden Zen-trifugen eingesetzt. Die Zentrifugendrehzahl wird dabei von einemD100 gesteuert. Wenn die Drehzahl den Sollwert erreicht, schal-tet der D100 den Antrieb ab. Die Drehzahl verringert sich undbeim Unterschreiten einer Mindestdrehzahl zieht das Relais wie-der an, so daß der Antrieb wieder gestartet wird, um beim Errei-chen der maximalen Zentrifugendrehzahl wieder abgeschaltet zuwerden. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch.

Schaltfunktion 4 (IV) Ausgang EIN, wenn < SollwertSchalter 'pulse/sec x' 10 Faktor 10Schaltpunkt 50 50 x 10 = 500 Imp/minHysterese 80 80% von 500 = 400 Imp/minAnlaufüberbrückung 2 Ausgang EIN für 2sec

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4.3.2 Stillstandswächter A300

Die Einstellung des A300 beginnt mir der Auswahl der Schalt-funktion. Der Schiebeschalter 'func' bietet von denen, in der Ta-belle auf der Seite 24 beschriebenen Funktionen 1 und 2 an. Esgibt vier Schalterstellungen, da neben der Schaltfunktion auchder jeweilige Einstellbereich ausgewählt werden kann.

Der Sollwert für den Schaltpunkt wird über das Potentiometer'pulse/min' eingestellt .

Am Schiebeschalter 'func' kann die Einstellung der Betriebsfunk-tion vorgenommen werden. Dabei entspricht:

Stellung I der Funktion 1 im Einstellbereich 5..25Imp/minStellung IV der Funktion 1 im Einstellbereich 20..100Imp/minStellung II der Funktion 2 im Einstellbereich 5..25Imp/minStellung III der Funktion 2 im Einstellbereich 20..100Imp/min

Anwendungsbeispiel (S.41) In einem Steinmahlwerk kommt es häufig zu Blockaden durchverkeilte Steinbrocken. Ein A300 kann diesen Fehler durch eineStillstandsüberwachung der Antriebswelle feststellen und denAntrieb abschalten.

Schaltfunktion 2 (II) Ausg AUS,wenn FehlerSchiebeschalter IIISchaltpunkt Mittelstellung ca. 60 Imp/minHysterese 5% fest eingestelltAnlaufüberbrückung 15sec fest eingestellt

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4.4 Einstellungen der Monitore

4.4.1 Bedien- und Anzeigeelemente

Abbildung 4 Bedien- und Anzeigeelemente des FR-1 N

1a

Indikatoren:CH1 ... CH4 = Indikatoren für Eingangskanäle (hier:CH1) RUN= Indikator für den normalen ArbeitsmodusPRG = Indikator für den ProgrammiermodusTST = Indikator für die TestfunktionKEY = Indikator für den Gerätestatus (Verriegelung)

1b Numerische Anzeige für Istwerte und der Parameterwerte (5Stellen)

1 Display7/14-Segment

1c Alphanumerische Anzeige für Parameterkürzel und Einheiten(3 Stellen)

2LED In 1 (gelb): signalisiert EingangsimpulseNur bei FR-1 N:LED Err (rot): leuchtet bei Leitungsbruch oderKurzschluß auf der Geberleitung

3 Einstelltasten: Anwahl der Parameter, Einstellen der Parame-terwerte, Wahl der Istwertanzeige

4 Programmiertaste: Anwahl des Betriebsmodus, Übernahmedes Parameterwerts; Frontreset

5 LEDs: signalisieren den Schaltzustand der Ausgänge

6 Beschriftungsfeld

Tabelle Erläuterungen zur Abbildung 4

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4.4.2 Auswahl der Betriebsarten

Für fast alle Monitore vergleichbar sind die folgenden Betriebs-arten:

RUN-Modus Display zeigt die BetriebsdatenDisplay-Modus Display zeigt die eingestellten ParameterProgrammier-Modus Verändern der Parameter ist möglichTest-Modus Funktionstest der Parameter

RUN-Modus Während des Normalbetriebs (RUN-Modus) können im Displaydie Meßwerte in Impulsen pro Sekunde (Hz) oder Umdrehungenpro Minute (RMP), sowie der Schupf und die Drehrichtung ange-zeigt werden. Bei Geräten mit einem skalierbaren Analogaus-gang ist es auch möglich, den Proportionalwert der Drehzahl inmA darzustellen. Mit den Tasten oder kann dann zwischendiesen beiden Anzeigen gewechselt werden. Bei den Schlupf-wächtern läßt sich der Schlupf in % bzw. lassen sich die Differen-zimpulse angezeigen. Der jeweils angezeigten Werte im Displaywerden aus dem Mittelwert der jeweils 10 letzten Messungen ge-bildet und im Sekundentakt angezeigt. Dies hat keinen Einflußauf die Reaktionszeit des Monitors, sondern dient nur der ruhigenAnzeige der Istwerte.

Display-Modus Sollen die eingestellten Parameter angesehen werden, kann derDisplay-Modus durch einen kurzen Druck auf die Taste aus-gewählt werden. Durch wiederholtes Betätigen diese Taste wirdder Parameterbereich ausgewählt. Innerhalb eines Bereichs kön-nen die Parameter mit und in das Display geholt werden. DieRückkehr in den RUN-Modus erfolgt durch längeren Druck (ca. 3sec.) auf die Taste oder automatisch nach 15 sec.(timeout).

Programmier-Modus Ist der Display-Modus bereits ausgewählt und der entsprechendeParameterwert ist in der Anzeige, kann durch erneutes kurzesBetätigen der Taste der Programmier-Modus ausgewählt wer-den. In diesem Modus können die Parameterwerte mit Hilfe der und Tasten geändert werden. Die neuen Werte werden aller-dings erst übernommen und dauerhaft gespeichert, wenn an-schließend die Taste solange gedrückt wird, bis das Parame-terkürzel nicht mehr blinkt. Der Schriftzug PRG im Displayerlischt. Die Rückkehr in den RUN-Modus erfolgt durch längerenDruck (ca. 3 sec.) auf die Taste oder automatisch nach 15sec.(timeout).

TEST-Modus Werden die beiden Tasten beim Einschalten der Betriebs-spannung gedrückt gehalten, steht der Test-Modus zur Verfü-gung. In diesem Modus werden die Eingangsimpulse intern imGerät erzeugt. Über eine Rampenfunktion ändert sich die Im-pulsfrequenz bzw. die Anzahl der Impulse pro Minute kontinuier-lich auf und ab, von einem Minimal- zu einem Maximalwert. DieSchaltpunkte sollten dabei innerhalb der Rampe liegen. Entspre-chend der gewählten Betriebsfunktion und der eingestellten Pa-rameter werden die Ausgänge ein- oder ausgeschaltet.

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4.4.3 Verriegeln und Entriegeln der Einstellungen

Verriegeln Damit die ausgewählten Werte nicht ungewollt geändert werdenkönnen, kann die Einstellmöglichkeit des Gerätes verriegelt wer-den. Drückt man die Taste und Taste gleichzeitig beginnt derSchriftzug KEY im Display zu blinken. Wenn die Tasten wiederlos gelassen werden, nachdem KEY nicht mehr blinkt, ist das Ge-rät ist verriegelt.

Entriegeln Entriegelt wird das Gerät, wenn die beiden Tasten erneut gleich-zeitig gedrückt gehalten werden. KEY beginnt zu blinken. Wenndie Tasten wieder los gelassen werden, nachdem der Schriftzugerloschen ist, ist das Gerät ist wieder einstellbereit.

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4.4.4 Beispiel eines Auswahlmenüs

Die Monitorfamilie ist mit vielen Funktionen ausgestattet, die überein Menü zusammengefaßt sind. Mit Hilfe des Displays und dendrei Tasten können diese Funktionen leicht ausgewählt und pa-rametriert werden. Auf S.28 ist beschrieben, wie in den jeweili-gen Modus gewechsel, die Menüpunkte ausgewählt und die Pa-rameter eingestellt werden können.

* nur bei FR-1N** wenn TEST-Modus nicht aktiv: Übergang in den RUN-Modus** wenn TEST-Modus aktiv: Übergang zu den Test-Parametern

Abbildung 5 Menustruktur eines Drehzahlwächters FR-1

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4.4.5 Geräteeinstellungen am Beispiel eines FR-1

Um die verschiedenen Menüpunkte eines Monitors kennen zulernen, ist es hilfreich die folgenden Punkte Schritt für Schrittdurchzugehen. Das Gerät ist dazu lediglich mit Betriebsspannungzu versorgen. Die Überprüfung der Einstellungen können imTEST-Modus erfolgen. In diesem Modus werden die Impulse in-tern erzeugt, es ist keine externe Impulsquelle notwendig. Für dieParameter wird das Beispiel einer Windkraftanlage gewählt.

Anwendungsbeispiel (S.36) Windkraftwerke können nur bis zu einer bestimmten maximalenWindgeschwindigkeit betrieben werden. Ein FR-1 kann die Über-schreitung dieser Geschwindigkeit durch Abfrage der Rotorwelleüberwachen und im Fehlerfall dafür sorgen, daß die notwendigenSchutzmaßnahmen eingeleitet werden. Zusätzlich kann die Un-terschreitung einer bestimmten Impulsfolge überwacht werden.Der benutzte Monitor FR-1 enthält eine Impulsüberwachung, mitzwei unabhängig einstellbaren Schaltpunkten. SP1 wird benutztzur Überwachung der Eingangsimpulse. D.h., ob der angeschlos-sene Drehgeber die notwendigen Impulse liefert. SP2 legt denSollwert für die Überschreitung der Eingangsimpulse fest.

Einstellungen SP1 80 80 Imp/min ImpulsüberwachungHY1 5 5% = 4 Imp/minFO1 2 Fehler bei ImpulsunterbrechungST1 2 2sec AnlaufüberbrückungszeitSP2 25 250 Imp/minHY2 5 5% =12,5 Imp/minFO2 4 Fehler bei Überschreitung der Drehzahl

Voraussetzung Alle Parameter sind auf Werkseinstellung!

Sollte die werksseitige Grundeinstellung zuvor bereits verändertworden sein, so ist eine Rückstellung wie folgt möglich:

Werksparameter Beiden Tasten gleichzeitig gedrückt halten und die Betriebs-spannung eingeschalten. Der Monitor befindet sich jetzt im RUN-Modus.Da keine Impulse anliegen, erscheint im Display erscheint durchDrücken der Tasten oder die Anzeige 0RPM oder 4.0mA.

Achtung Wenn beim Einstellen der Parameter innerhalb von 15s keinTastendruck erfolgt, springt das Gerät automatisch zurück zudieser Anzeige (RUN-Modus).

Schaltpunkt 1 Das Display zeigt jetzt 0RPM und RUN.DISPLAY-Modus auswählen durch kurzes Betätigen von .Das Display zeigt 1^vP.Taste betätigen. Display zeigt 100 SP1.Taste kurz betätigen. SP1 blinkt und zusätzlich erscheint PRGDurch Festhalten oder Tippen der Tasten oder 80 einstellen.Taste solange festhalten bis SP1 nicht mehr blinkt. PRG er-lischt, wenn die Taste wieder losgelassen wird.Display zeigt 80 SP1. Der 1.Sollwert ist eingestellt.

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Hysterese 1 Jetzt mit Taste die Hystereseeinstellung auswählen.Display zeigt 5.0 HY1. Dieser Wert ist bereits richtig.

Anlaufunterdrückungszeit 1 Taste drücken, Display zeigt .0 ST1.Taste kurz betätigen. ST1 blinkt und zusätzlich erscheint PRG.Durch Festhalten oder Tippen der Tasten oder 2.0 einstellen.Taste solange festhalten bis SP1 nicht mehr blinkt.Das Display zeigt 2.0 ST1.

Schaltfunktion 1 Taste mehrfach drücken, bis im Display 2 FO1 erscheint. Auchdieser Wert entspricht dem Parameter, also nicht ändern.

RUN-Modus Taste festhalten, das Gerät springt zurück in den RUN-Modus.Das Display zeigt jetzt wieder 0RPM und RUN.

Jetzt sind bereits alle Parameter für den 1.Schaltpunkt eingestellt.Die Ausgangsverzögerungszeit ST1 und die Wischzeit FT1 blei-ben auf Werkseinstellung (hier: 0sec). Ebenfalls auf Werks-einstellung bleiben die Anzahl der Nocken (hier: 1) und die Spei-cherfunktion (hier: 0, enspricht nicht aktiv). Mit dem MenüpunktDIM kann später die Anzeige in Hz anstatt RPM gewählt werden(hier: 0, entspricht RPM).

Schaltpunkt 2 Das Display zeigt 0RPM.Bei den Einstellungen für Schaltpunkt 2 wird erst der DISPLAY-Modus ausgewählen, durch zweimaliges kurzes Betätigen vonTaste .

Das Display zeigt 2^vP.Jetzt, wie für den 1.Schaltpunkt zuvor beschrieben, die entspre-chenden Parameter aus der Tabelle auf Seite 32 (SP2 250 undHY2 5.0) eingeben.

TEST-Modus In diesem Modus werden die Eingangsimpulse intern im Geräterzeugt. Über eine Rampenfunktion verändert sich dabei die Fre-quenz periodisch auf und ab, zwischen einem minimalen und ei-nem maximalen Wert.Der Menüpunkt 11 für den TEST-Modus wird jedoch erst ange-zeigt, wenn die Taste festhalten wird, während kurz die Be-triebsspannung aus- und wieder eingeschaltet wird.Das Display zeigt 11^vP.

Rampenwert min Taste drücken, Display zeigt 50 TS1. (entspricht dem minima-len Wert der Rampe von 50Imp/min)Diesen Wert ändern auf 30Imp/min. Display zeigt 30 TS1.

Rampenwert max Taste drücken, Display zeigt 1500 TP1. (entspricht dem maxi-malen Wert der Rampe von 1500Imp/min)Diesen Wert ändern auf 300Imp/min. Display zeigt 300 TP1.

Änderungsgeschwindigkeit Taste mehrfach drücken, bis im Display 1 SW1 erscheint.Jetzt kann die Geschwindigkeit eingestellt werden, mit der sichdie Frequenz ändern soll. 1 entspricht schnell, 5 entspricht lang-sam. Diesen Wert ändern nach 2.

RUN-Modus Taste festhalten, das Gerät springt zurück in den RUN-Modus.

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Das Display zeigt jetzt wieder RPM und RUN, allerdings ändertsich der Zahlenwert kontinuierlich vom eingestellten Minimalwertbis zum Maximalwert und wieder zurück.An den LED für OUT1 und OUT2 kann die jeweilige Schaltfunkti-on nachvollzogen und auf Richtigkeit hin überprüft werden.

Display-Refresh Da die Anzeige im Display nur im Sekundentakt aktualisiert wirdund der Wert aus einem Mittelwert der 10 letzten Messungen ge-bildet wird, können sich die angezeigten Werte von den momen-tanen Meßwerten unterscheiden. Die Ausgänge schalten abergarantiert auf den eingestellten Werten und nicht auf den Wertenim Display.

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5 Einsatzgebiete

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der Impulsauswertesystemewurden bereits grob bei der Funktionsbeschreibung der einzelnenGeräte im Kapitel 3 erläutert. In diesem Kapitel werden darüberhinaus Einsatzgebiete beschrieben und mit Hilfe von Applikati-onszeichnungen verdeutlicht.

5.1 Kühlmittelsteuerung an Bohrwerken

Die folgende Zeichnung stellt die Anwendung eines FR-1 an ei-nem Bohrwerk dar. Einerseits wird die Mindestdrehzahl der Bohr-spindel überwacht und anderseits wird nur dann die Kühlflüssig-keit zugeführt, wenn sich die Bohrspindel dreht.

Abbildung 6 Kühlmittelsteuerung durch FR-1

Einstellungen SP1 1000RPM Nenndrehzahl der BohrspindelHY1 10%FO1 3SP2 950RPM Bereichsüberwachung 800-1100 RPMHY2 15,8%FO2 5 Gutbereich (Fenster)

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5.2 Drehzahlüberwachung an Windkraftanlagen

Abbildung 7 Schutz von Windkraftwerken mit FR-1

Windkraftwerke können nur bis zu einer bestimmten maximalenWindgeschwindigkeit betrieben werden. Ein FR-1 kann die Über-schreitung dieser Geschwindigkeit durch Abfrage der Rotorwelleüberwachen und im Fehlerfall dafür sorgen, daß die notwendigenSchutzmaßnahmen eingeleitet werden. Die Impulse werden voneinem Drehgeber geliefert.

Einstellungen SP1 80 80 Imp/min ImpulsüberwachungHY1 5 5% = 4 Imp/minFO1 2 Fehler bei ImpulsunterbrechungST1 2 2sec AnlaufüberbrückungszeitSP2 25 250 Imp/minHY2 5 5% =12,5 Imp/minFO2 4 Fehler bei Überschreitung der Drehzahl

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5.3 Schneckenförderer mit Drehzahlüberwachung

FR-2/2

DIA

FR-2/1

Abbildung 8 Stauüberwachung an einem Schneckenförderer

Wie bei jedem Transportsystem, so können auch an Schnek-kenförderern vielfälltige Probleme auftreten, die überwacht wer-den müssen. Z.B. Drehzahlüberwachung der angetriebenen För-derschnecke oder Stauüberwachung beim Dosiersystem undbeim Transportband. Die Förderschnecke und das Transport-band werden von einem FR-2 überwacht. Am Dosiersystemkommt Compactwächter zum Einsatz.

FR-1/1Einstellungen SP1 10 10 RPM

HY1 5 5%FO1 2 Überwachung auf DrehzahlunterschreitungST1 7,0 7sec Anlaufüberbrückungszeit

FR-1/1Einstellungen SP2 150 150 RPM

HY2 5 5%FO2 2 Überwachung auf DrehzahlunterschreitungST2 1.0 1sec Anlaufüberbrückungszeit

DIAEinstellungen SP 5 5 Imp/min, Ausgang öffnet bei Unterschreitung

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5.4 Geschwindigkeitsüberwachung an Seilwinden

Abbildung 9 Überlastschutz an einer Seilwinde

Ein Drehgeber liefert Impulse proportional zur Abrollgeschwindig-keit des Seils. Der FR-1 überwacht auf Überschreitung der ma-ximalen Geschwindigkeit und schaltet den Motor aus. Zusätzlichkann noch eine Anlaufüberwachung realisiert werden. D.h., daßnach einer definierten Zeit nach dem Einschalten die Bremsegelöst sein muß. Damit keine Fehlermeldung erfolgt, wird beiStillstand die Anlaufüberbrückung durch Anlegen einer Spannungvon +24V am Reset-Eingang aktiviert.

Einstellungen SP1 2000 2000 Imp/sec WindenüberwachungHY1 5 5%FO1 4ST1 0.0 keine Anlaufüberbrückung

Einstellungen SP2 100 100 Imp/sec BremsüberwachungHY2 5 5%FO2 2ST2 2.0 Anlaufüberbrückung 2.0 sec

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5.5 Keilriemenüberwachung

Abbildung 10 Lange Reaktionszeiten mit nur einer Nocke

Einstellungen Poti ca. 10 10 Imp/min hier gleich 10 RPMHY 5 5% festfunc 2 Fkt 2 Schalterstellung IIAÜ 15 Anlaufüberbrückung fest 15secDaraus ergibt sich eine Reaktionszeit von 6sec.

In Anlagen sind Keilriemen stark belastete Komponenten, dieüberwacht werden müssen. Durch Nocken auf der angetriebe-nen Schreibe, werden die notwendigen Impulse mit einem induk-tiven Sensor erzeugt. Dabei ist der Abstand der Nocken zueinan-der ein Maß für die Reaktionszeit. Je mehr Nocken auf demUmfang verteilt sind, um so schneller kann der A300 reagieren.Werden die Zeiträume zwischen den Impulsen zu groß, z.B.durch Schlupf oder Keilriemenabriß, meldet der Stillstandswäch-ter den Fehler.

Abbildung 11 kurze Reaktionszeiten durch höhere Nockeanzahl

Einstellungen Poti ca. 80 80 Imp/min hier gleich 10 RPMHY 5 5% festfunc III Fkt 2 Schalterstellung IIAÜ 15s Anlaufüberbrückung fest 15secDaraus ergibt sich eine Reaktionszeit von 0,75sec.

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5.6 Lüftungsüberwachung in der Chemie

In chemischen Prozessen wird oft die Überwachung der Zwangs-be- oder entlüftung gefordert (z. B. beim Auftreten von giftigenDämpfen). Die Lüfterflügel oder die Lüfterwellen können berüh-rungslos durch induktive oder kapazitive Näherungsschalter ab-gefragt werden. Die erzeugten Impulse werden unabhängig von-einander durch die zwei integrierten Auswertesysteme im FR-2auf Unterschreitung der Drehzahl hin überwacht.

Abbildung 12 Zwei Lüfter werden mit einem Gerät überwacht

Einstellungen SP1 6000 1000RPM bei 6 LüfterflügelHY1 10 10%FO1 2 Überwachung auf UnterschreitungST1 5 5secSP2 6000HY2 10FO2 2ST2 5

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5.7 Stillstandsüberwachung an Mahlwerken

Abbildung 13 Stauüberwachung an einer Steinmühle

In einem Steinmahlwerk kommt es häufig zu Blockaden durchverkeilte Steinbrocken. Ein D100 kann diesen Fehler durch eineStillstandsüberwachung der Antriebswelle feststellen und denMotor abschalten.

Einstellungen Poti SP 50Faktor 1 50 RPMHY 1,1 Faktor 1,1 ca. 10%AÜ 10 Anlaufüberbrückung ca. 10 secfunc II Fkt 2

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5.8 SPS-Programmzyklusüberwachung

Abbildung 14 Programmzyklusüberwachung an einer SPS

Zur Überwachung der Laufzeiten von SPS-Programmen, kanndie Zeit für einen Durchlauf gemessen werden (Zyklus). Dazuwird nach jedem Programmdurchlauf ein Ausgang wiederholt ge-setzt und anschließend wieder rückgesetzt. Die Zeit zwischendiesen beiden Ausgangszuständen ist ein Maß für einen Pro-grammzyklus. Verlängert sich diese Zeit durch Programmierfeh-ler oder Systemabsturz, meldet der D100 diesen Fehler.

Einstellungen Poti SP 20 ca. 20Faktor 100 2000 Imp/min entspricht 30 msec ZykluszeitHY 1.05 Faktor 1,05 entspricht 5%AÜ 0.5 Anlaufüberbrückung 0,5secfunc II Fkt 2

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5.9 Schlupfüberwachung an Materialförderern

Abbildung 15 Vertikalföderer mit Schlupfüberwachung

Ein Überlastschutz an Stetigförderern, Becherwerken usw. kanndurch berührungslose Schlupfüberwachung mit zwei induktivenNäherungsschaltern und einem FS-1 realisiert werden. BeiÜberlast läuft die Rolle am Fußpunkt langsamer als die angetrie-bene Rolle (Master). Durch die zusätzliche Nutzung der inte-grierten Drehzahlüberwachung, kann eine Überladung des Sy-stems vermieden werden. Ungleiche Impulszahlen zwischenAntriebs- und Abtriebsseite können durch Eingabe der FaktorenDF1 oder MF1 berücksichtigt werden.

Einstellungen SP1 5 5% SchlupfHY1 50 50% HystereseFO1 4 SchlupfSOP 0 Fehler selbständig zurücksetzen (bei 2,5%)SP2 100 100RPMHY2 10 10%FO2 2 Drehzahlunterschreitung

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5.10 Schlupfüberwachung an Rutschkupplungen

Abbildung 16 Schlupfüberwachung an einer Rutschkupplung

Die Schlupfüberwachung einer Rutschkupplung erfolgt mit einemFS-2. Wichtig ist, daß die Drehzahldifferenz zwischen Antriebs-und Abtriebsseite einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.Der Monitor kann zwei Sollwerte überwachen. Neben (einemplötzlichen großen Schlupf, zum Beispiel beim Blockieren) demmaximalen Schlupf können auch geringe Differenzen über einenlängeren Zeitraum erfaßt und ausgewertet werden, die sonst dieKupplung zerstören könnten.

Einstellungen, die von den Voreinstellungen abweichen (außer FOx)

Kanal 1 FO1 4 Relais fällt ab bei SchlupfSP1 4 Schaltet bei Erreichen von 4 Differenzim-

pulsenCT1 20,0 sec In 20sec dürfen nur 4 Differenzimpulse

entstehenNC1 1 Anzahl der Bedämpfungen je Umdrh.STP 2.0 sec Falls Schlupf beim Anlaufen, sonst 0.0SOP 2 Speicherfunktion aktiv

Kanal 2, abweichend von Kanal 1 SP2 20 Schaltet bei Erreichen von 20 Differenzim-pulsen

CT2 600.0 Schaltet, wenn in 600 sec 20 Diff.Impulseentstehen

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5.11 Schlupfüberwachung in Kabelautomaten

Die Überwachung der Adernzuführung in einem Kabelautomaten.Die Drehzahl der Umlenkrollen wird über induktive Näherungs-schalter in Impulse umgesetzt und mit einem FS-3 kontrolliert.Bei Dehnung oder Abriß der Adern entsteht eine Drehzahldiffe-renz und der Schlupfwächter erkennt diesen Fehler und schaltetden Automaten ab.

Abbildung 17 Gleichlaufüberwachung an einem Kabelautomaten

Einstellungen SP1 3 3 DifferenzimpulseHY1 1 1 Impuls HystereseFO1 4 Funktion 4, SchlupfüberwachungSP2 3 3 DifferenzimpulseHY2 1 1 Impuls HystereseFO2 4 Funktion 4, Schlupfüberwachung

SOP 2 Speicher aktiv, ext. Reset

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5.12 Drehzahlüberwachung an einem Förderband

Abbildung 18 Überlastschutz am Förderband

Eine Überlastung oder zu starke Dehnung von Förderbändernführt im Extremfall zur Zerstörung des Förderbandes. Hier wirddie Drehzahl von Antriebs- und Umlenkrolle mit einem FS-1überwacht und unzulässige Differenzen erfaßt.

Einstellungen SP1 10.0 10.0% SchlupfHY1 50.0 50.0% HystereseFO1 4 Funktion 4, Schlupfüberwachung

SP2 500 500 RPMHY2 5.0 5% HystereseFO2 2 Funktion 2, Sollwertunterschreitung

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5.13 Elevatorüberwachung

Um Schäden am Getriebe oder an den Motoren zu vermeiden,erfolgt bei mechanisch gekoppelten Antriebsmotoren, z. B. Ele-vatoren, Transferstraßen, usw. eine Synchronlaufüberwachungdurch einen FS-1. Zusätzlich kann auch eine Mindestdrehzahlmitüberwacht werden. Im gezeigten Beispiel erzeugt ein indukti-ver Näherungsschalter am unteren Bereich des Elevators die im-pulse der Masterseite (Antrieb). Die Gegenseitig (Slaveseite) istin Abbildung 19 nicht dargestellt. Aber auch hier werden die Im-pulse durch einen induktiven Sensor erzeugt. Elevatoren dieserBauart werden vielfältig eingesetzt. Beispielsweise in Brauereienzum Befüllen von Silos mit Malz. Höhenunterscheide von 50msind dabei die Regel.

Abbildung 19 Synchronlaufüberwachung an einem Elevator

Einstellungen SP1 5 5% SchlupfHY1 50 50% HystereseFO1 4 SchlupfüberwachungSOP 0 Fehler selbständig zurücksetzen (bei 2,5%)SP2 100 100RPMHY2 10 10%FO2 2 Drehzahlunterschreitung

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5.14 Gleichlaufüberwachung an Hebebühnen

Eine Hebebühne wird von zwei gleichlaufenden Spindeln ange-trieben. Bei Ausfall einer Spindel würde die Hebebühne verkan-ten und das Hebegut herabfallen. Durch induktive Näherungs-schalter werden die Drehzahlen der beiden Spindeln ständigerfaßt. Der Schlupfwächter FS-3 kontrolliert die zulässige Diffe-renz.

Abbildung 20 Hebebühne wird auf Gleichlauf überwacht

Einstellungen SP1 4 4 DifferenzimpulseHY1 3 schaltet bei 1 Differenzimpuls zurückFO1 4 Funktion4, SchlupfSP2 4 4 DifferenzimpulseHY2 3 schaltet bei 1 Differenzimpuls zurückFO2 4 Funktion4, SchlupfSTP 0.5 0,5sec AÜ-ZeitSOP 2 Speicher aktiv im Fehlerfall

HYx = 3 wird nicht wirksam, wenn SOP > 0

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5.15 Transportsystem mit Gleichlaufüberwachung

Abbildung 21 Transportbandüberwachung in der Holzindustrie

Auf einem Band werden Holzplatten (z.B. Türen) mit hoher Ge-schwindigkeit (ca. 60m/min) an Maschinen zur Kantenumleimungvorbeigeführt. Stabile Metallbolzen halten die Platten auf immergleichem Abstand. Um den Gleichlauf überwachen zu können,werden zwei induktive Näherungsschalter mit hohem Schaltab-stand und ein FS-3 eingesetzt.

Einstellungen SP1 4 4 DifferenzimpulseHY1 3 schaltet bei 1 Differenzimpuls zurück (4-3)FO1 4 Funktion4, SchlupfSP2 4 4 DifferenzimpulseHY2 3 schaltet bei 1 Differenzimpuls zurückFO2 4 Funktion4, Schlupf

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5.16 Rücklaufüberwachung an Pumpen

Abbildung 22 Rückflußüberwachung an einem Zwillingspumpen-system

Für den Betrieb des Systems ist nur eine Pumpe notwendig. Diezweite Pumpe dient der Reserve. Damit beide Pumpen gleich-mäßig belastet werden, erfolgt der Betrieb wechselweise.Läuft z.B. der 1. Kreis mit P1 und V1 und das RückschlagventilV2 ist defekt, wird das Medium in den 2. Kreis zurückgedrückt,dadurch läuft die Pumpe P2 rückwärts. Durch die Drehrichtungs-überwachung der Pumpen kann dieser Fehler erfaßt werden. Anjeder Pumpe ist zur Impulserzeugung ein induktiver Näherungs-schalter oder ein inkrementaler Drehgeber montiert. Mit demDrehrichtungswächter FD-1 kann mittels der Rückstellzeit gleich-zeitig auch die Drehzahl oder der Stillstand der jeweiligen Pumpeüberwacht werden.

EVM 1 Erkennt SensorausfallSC1 2 Ausgang 1 meldet �Richtung ok�ST1 1.0 AÜ-Zeit 1.0 secCT1 2.0 Impulsfolgezeit min 2.0sec; �Stillstand�

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5.17 Lastenaufzug mit Drehrichtungserkennung

Abbildung 23 Richtungserkennung an einem Lastenaufzug

An einem Lastenaufzug wird ein Drehrichtungswächter FD-2 ein-gesetzt. Durch Richtungserkennung wird das Auf- oder Abfahrendes Aufzugs gemeldet. Die beiden induktiven Näherungsschaltersind so gegenüber den Nocken versetzt, daß eine Überschnei-dung, d. h. die gleichzeitige Bedämpfung der Sensoren von min-destens 2ms erfolgen kann.

Einstellungen EVM 1 Erkennt SensorausfallSC1 2 Ausgang EIN während AÜFO1 1 Erkennt In1 vor In2ST1 1.0 1.0 AÜ-ZeitSP2 50 50RPMFO2 2 Funktion2, DrehzahlunteschreitungHY2 5 5%ST2 3.0 3.0sec AÜ Zeit

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6 Stromversorgung

Die Wächterbausteine sind mit unterschiedlichen Netzteilen aus-gestattet. Es gibt sowohl längsgeregelte Wechselspannungs-netzteile mit 110V AC oder 230V AC, als auch getaktete Weitbe-reichsnetzteile mit 100-240V AC/DC oder 26-60V AC/DCVersorgung. Alle Geräte können direkt mit 24V Gleichspannungversorgt werden. Die Compact-Drehzahlwächter existieren in Va-rianten mit 20-250V AC/DC und 10-36V AC/DC. Die neuen Mo-nitorgeräte haben getaktete Wechselspannungsnetzteile mitweitem Spannungsbereich von 26-60V AC/DC oder 100-240VAC/DC.Die Stromversorgung für die Impulsgeber kann direkt am Wäch-terbaustein abgegriffen werden. Auf der Ausgangsseite zum Im-pulsgeber werden 24 V DC 30mA zur Verfügung gestellt.

Damit bieten sich vorzugsweise induktive oder kapazitive 3-LeiterGeräte oder 2-Leiter Standard- und Quadronormgeräte oderauch (bei speziellen Geräten) Namursensoren an. Auch möglichist der Anschluß von optoelektronischen Systemen, sofern bei beider Stromentnahme der Wert von 30 mA nicht überschritten wird.Ebenfalls anschließbar sind 2-Leiter Allstromnäherungssensoren,die auch mit 24 V DC betrieben werden können.Sollen Geräte mit höherer Stromaufnahme angeschlossen wer-den, kann das durch eine getrennte Versorgung der Sensorenerfolgen. Grundsätzlich ist das bei inkrementalen Drehgebern derFall. Die Stromaufnahme dieser Geräte liegt meist höher als 30mA, so daß die interne Versorgung durch den Wächterbausteinnicht ausreicht. Hier ist eine zusätzliche externe Versorgungdurch ein Netzteil notwendig.

Wichtig! Es muß lediglich darauf geachtet werden, daß eine gemeinsameMasseverbindung zwischen Sensor, Stromversorgung und Aus-wertegerät hergestellt wird.

Wichtig! Die Signalleitungen zum Wächter sollten nicht länger als 500 msein, bei 1,5 mm² Querschnitt und sie sollten nicht mit vielen an-deren Leitungen in einem Strang verlegt sein, um die Einkopp-lung von Störsignalen zu vermeiden. Bei Einstreuungsproblemensollte zusätzlich abgeschirmtes Kabel verwendet werden.

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7 Index

A

A300.................................................................7, 21, 26, 27Abschalten........................................................................23Allstromnäherungssensoren..............................................52Analogsignal.....................................................................14Änderungsgeschwindigkeit...............................................33Anlauf...............................................................................23Anlaufüberbrückungszeit..................................................24Anwendungsbeispiel.........................................................32Applikationen ...................................................................13Ausgangsfunktionen .........................................................24Ausgangsstufen...................................................................7Auswahl der Betriebsarten................................................29

B

Becherwerken...................................................................43Bedämpfungszeit ..............................................................12Bedien- und Anzeigeelemente..........................................28Bedingungen in der Anlage ..............................................23Beispiel eines Auswahlmenüs ..........................................31berührungslose Schlupfüberwachung...............................43Betonrührwerken ..............................................................20Betriebsmeldung...............................................................15Betriebszustände.........................................................14, 16Bewegungsrichtung ..........................................................13Blockieren ........................................................................14

C

chemischen Prozessen ......................................................40Compactwächter ...............................................................37

D

D100.......................................................................7, 20, 26dezentralen Lösungen.........................................................5Digitalanzeigen.................................................................22DIN-Ventilstecker ............................................................19Display-Modus .................................................................29DISPLAY-Modus.............................................................32Display-Refresh ................................................................34Dosiersystem ....................................................................37Drehgeber .........................................................................10Drehrichtungswächter.......................................................51Drehzahldifferenz .................................................16, 18, 44Drehzahlüberschreitung....................................................14Drehzahlüberwachung......................................................14Drehzahlüberwachung an Windkraftanlagen....................36Drehzahlunterschreitung...................................................14Drehzahlwächter Compact................................................19Drehzahlwächter D100.....................................................26

Dreileitersensoren ............................................................ 13

E

einfacheren Überwachungsaufgaben................................ 21Eingangsimpulse .............................................................. 13Einsatzgebiete .................................................................. 35Einstellbereich ................................................................. 14Einstellmöglichkeiten....................................................... 23Einstellungen ................................................................... 30Einstellungen der Monitore.............................................. 28Einstellungen der Standardgeräte..................................... 26Elevatoren ........................................................................ 21Elevatorüberwachung....................................................... 47Entdämpfungszeit ............................................................ 12Entriegeln......................................................................... 30Ersatzteilhaltung ................................................................ 8Extrudern ......................................................................... 17

F

FD-1................................................................................. 13FD-2........................................................................... 13, 51Fehlerfall.......................................................................... 23Förderband....................................................................... 46Förderbänder.............................................................. 17, 21Förderbändern.................................................................. 20Förderschnecken .............................................................. 21FR-1 ........................................................................... 13, 14FR-2 ..................................................................... 13, 15, 40FS-1 ................................................................................. 13FS-2 ........................................................................... 13, 17FS-3 ........................................................................... 13, 18Funktion 1........................................................................ 24Funktion 2........................................................................ 24Funktion 3........................................................................ 24Funktion 4........................................................................ 24Funktion 5........................................................................ 24Funktion 6........................................................................ 25Funktionen ....................................................................... 14Funktionsbeschreibung .................................................... 13FX360 .............................................................................. 22

G

Gerätebeschreibungen...................................................... 13Geräteeinstellungen.......................................................... 32Gerätefamilie Monitore.................................................... 13Gerätefamilien.................................................................... 7Geschwindigkeit............................................................... 36Geschwindigkeitsüberwachung........................................ 14Gleichlaufüberwachung an einem Kabelautomaten ......... 45Gleichlaufüberwachung an Hebebühnen.......................... 48Gutbereich........................................................................ 24

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H

Hebebühne........................................................................48Hystereseeinstellung.........................................................33

I

Impulsauswertesysteme ................................................9, 13Impulsauswertung.............................................................13Impulsauswertungssysteme ................................................7Impulsdifferenz.................................................................18Impulserzeugung ..............................................................11Impulsgeber ................................................................10, 13Impulsüberwachung ...........................................................6Impulszählung ....................................................................9

K

Kantenumleimung ............................................................49Keilriemenüberwachung...............................................9, 39komplexe Überwachungsaufgaben ...................................13Korrekturfaktoren.............................................................16Kühlmittelsteuerung .........................................................35Kühlmittelsteuerung an Bohrwerken................................35Kupplung..........................................................................17

L

Lastenaufzug ......................................................................9Lastenaufzug mit Drehrichtungserkennung.....................51Laufzeiten von SPS-Programmen.....................................42Leitungsfehler...................................................................13Leitungsüberwachung.......................................................13Lichtschranken .................................................................10Lichttaster.........................................................................10Lüfteranlagen....................................................................19Lüfterflügel.......................................................................40Lüftern..............................................................................20Lüftungsüberwachung in der Chemie...............................40

M

M12-Steckern ...................................................................19Masseverbindung..............................................................52Master...............................................................................16Mechanische Kontakte .....................................................10Menustruktur ....................................................................31Messprinzipien ...................................................................9Mindestdrehzahl ...............................................................21Monitore.............................................................................7Multifunktionsanzeige......................................................22

N

Näherungsschalter ............................................................10

Näherungsschaltern.......................................................... 11Näherungsschalternorm ................................................... 11Namursensoren ................................................................ 52Nennschaltabstandes ........................................................ 11Netzteilen ......................................................................... 52Nockeanzahl..................................................................... 39Nockenscheibe ................................................................. 11Normalbetrieb .................................................................. 23N-Serie............................................................................. 13

O

Optoelektronische Systeme.............................................. 10Oszillatorfrequenz............................................................ 12

P

Parameter sind auf Werkseinstellung............................... 32Parametrierung........................................................... 13, 23Periodendauermessung ................................................ 9, 13preiswerte Lösung............................................................ 19Programmier-Modus ........................................................ 29Programmzyklusüberwachung ......................................... 42

R

Rampe .............................................................................. 33Rampenwert max ............................................................. 33Rampenwert min .............................................................. 33Räumerbrücken ................................................................ 18Reaktionszeiten ................................................................ 39Reset-Eingang.................................................................. 38Richtungserkennung ........................................................ 51Rückflußüberwachung ..................................................... 50Rücklaufüberwachung an Pumpen................................... 50Rückschlagventil.............................................................. 50Rührwerken...................................................................... 21RUN-Modus .............................................................. 29, 33

S

Schaltfreuquenz ............................................................... 11Schaltfunktionen allgemein.............................................. 24Schaltfunktionen in Tabellenform.................................... 25Schaltschwelle.................................................................. 12Schaltzeiten...................................................................... 11Schleifmaschinen ............................................................. 21Schlupfüberwachung...................................... 16, 17, 43, 44Schlupfüberwachung an Rutschkupplungen .................... 44Schlupfüberwachung in Kabelautomaten......................... 45Schneckenförderer ........................................................... 37Schutz von Windkraftwerken........................................... 36Seilwinden ....................................................................... 38Sensorschaltfrequenz ....................................................... 11Signalerzeugung............................................................... 10skalierbaren Stromausgang .............................................. 13Slave ................................................................................ 16

Schulungsunterlagen ifm Auswertesysteme Seite 55 von 55

sowohl längsgeregelte Wechselspannungsnetzteile..........52Spindel-Hebebühnen ........................................................18SPS-Programmzyklusüberwachung..................................42Standard..............................................................................7Standardwächter ...............................................................20Stauüberwachung .............................................................37Stauüberwachung an einer Steinmühle.............................41Steinmahlwerk............................................................27, 41Stetigförderern..................................................................43Stillstandsüberwachung....................................................27Stillstandsüberwachung an Mahlwerken ..........................41Stillstandsüberwachungen ..................................................8Stillstandswächter.............................................................21Stillstandswächter A300...................................................27Stromversorgung ..............................................................52Synchronlaufüberwachung ...............................................47

T

Testaufbau ........................................................................11Test-Modus.......................................................................29TEST-Modus....................................................................32Tranistorausgang ..............................................................13Transportbandüberwachung .............................................49Transportsystem .........................................................37, 49Tunnelbohrmaschinen ......................................................17

Ü

Überfüllung ......................................................................20Überladung.......................................................................14Überlastschutz am Förderband .........................................46

Überlastschutz an einer Seilwinde ................................... 38Überschreitung einer Impulszahl..................................... 24Überwachung von Keilriemen ......................................... 19Überwachungsaufgaben ..................................................... 6Unterschreitung einer Impulszahl.................................... 24

V

Verriegeln ........................................................................ 30Vertikalföderer mit Schlupfüberwachung ........................ 43Vor-Rückwärtszähler ....................................................... 22

W

Wechselspannungsnetzteile.............................................. 52Weitbereichsnetzteile ................................................. 21, 52Werkseinstellung.............................................................. 32werksseitige Grundeinstellung ......................................... 32Werkzeugmaschine .......................................................... 20Windkraftwerke ............................................................... 32

Z

Zählerfunktion ................................................................. 22Zentrifugen................................................................. 21, 26Zweileiter-Namur-Sensoren............................................. 13Zweileitersensoren ........................................................... 13Zwillingspumpensystem................................................... 50Zykluszeiten..................................................................... 20