Serviceline Industrielle Sensoren
Serviceline Explosionsschutz

Fehlerbehebung/FAQ


Beim Einsatz induktiver Sensoren ergeben sich häufig wiederkehrende Fragestellungen, die in dieser Sektion behandelt werden.


Wieso sollte ich überhaupt einen induktiven Sensor verwenden? Reicht ein (End-)schalter denn für meine Anwendung nicht?

Induktive Sensoren bieten sehr viele Vorteile gegenüber den klassischen mechanischen Schaltern.

Vergleich induktiver Sensor vs. mechanischer Endschalter

Vergleich Induktiver Sensor Mechanischer (End-)schalter
Betätigung:    
Schnelle Signalverarbeitung Die elektrischen Ausgangssignale können direkt in elektronischen Schaltungen weiterverarbeitet werden. Ausgabe eines mechanischen Signals, das dann, je nach Erfordernis, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch weitergeleitet wird.
Berührungsloses Detektieren Betätigung ohne Berührung der Objekte, die gemessen werden. Betätigung nur mit mechanischer Berührung möglich: ggf. werden zu messende Objekte dadurch manipuliert oder behindert.
Schnelle Detektion Schnelle Detektion und damit kurze Ansprech- und Schaltzeiten, also hohe Schaltfrequenzen möglich. Der mechanische Ablauf benötigt Zeit und setzt der maximalen Schaltfrequenz enge Grenzen.
Wartungsfreies Arbeiten Es gibt keine bewegten Kontakte, die verschmutzen oder verschleißen können. Mechanische Kontakte können über die Zeit verschmutzen und verschleißen. Die Übergangswiderstände der Kontakte können sich damit unvorhersehbar ändern.
Verschmutzungsfreies Arbeiten Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung (Feuchtigkeit, Öl, Staub usw.) Empfindlichkeit gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit. Schon leichte Verschmutzung kann zu Abbrand führen.
Zuverlässige Signalerzeugung Der elektronische Ausgang schließt ein Kontaktprellen aus. Bei der Signalausgabe kann ein Kontakt prellen.  Dadurch kann ein mechanischer Kontakt ggf. pro Schaltereignis mehrere Schaltimpulse liefern.
Geringer Energieaufwand Auch sehr kleine Schaltströme sind möglich. Wegen des Kontaktwiderstands und der Gefahr einer Oxidation der Kontaktfläche ist ein bestimmter Mindeststrom notwendig.
Einrichtung:    
Einfaches Integrieren in eine Anwendung
Keine Berechnung der Anfahrkurve nötig. Berechnung von Anfahrwinkel und Anfahrweg erforderlich. Je nach Betätigungsrichtung sind unterschiedliche mechanische Ausführungen des Schalthebels erforderlich.
Lebensdauer:    
Verschleißfreier Einsatz
Durch die Verschleißfreiheit bleiben die Schaltpunkte über die Zeit stabil.
 
Das heißt, die Anzahl der Schaltspiele beeinflusst die Lebensdauer des Sensors nicht.
Mechanisch bewegte Teile des Schalters unterliegen dem Verschleiß und führen zu Abweichungen beim Schalten.
 
Damit begrenzt die Schalthäufigkeit die Lebensdauer des Schalters.
Einsatzmöglichkeiten:    
Anwendungen mit wenig Platz Sehr kleine Bauformen sind realisierbar. Konstruktionsbedingt gibt es Grenzen, was die Umsetzung von kleinen Bauformen angeht.
Standardbauformen,
Sonderbauformen bei Bedarf
Eine Bauform verfügbar zum Einsatz in unterschiedlichen Anwendungen, die unterschiedliche Bewegungen erfordern.
 
Zahlreiche Sensorbauformen sind verfügbar, die hinsichtlich des Montagekonzepts mechanischen Endschaltern nachempfunden sind. Das erleichtert den Ersatz eines mechanischen Endschalters durch einen Sensor.
Unterschiedliche Anwendungsfälle erfordern völlig andere Bauformen oder verschiedene Abtastorgane (Rollen, Stößel, Hebel usw.).

 


Das Target wird nicht erkannt, was mache ich falsch?

Überprüfen Sie alle Einstellungen, Eigenschaften und Abstände, die den Sensor und das Target betreffen. Insbesondere ... 

Sensoreigenschaften

  • Schaltabstand: Der Schaltabstand ist den technischen Daten des Produkts und der Produktbezeichnung zu entnehmen
  • Schaltelementfunktion: Nachprüfen, ob die angegebene Schaltelementfunktion beachtet wird: NPN oder PNP? Öffnerkontakt oder Schließerkontakt?
  • Elektrische Spannung: Die Spannung soll zwischen 10 V ... 30 V liegen.

Target

  • Material: Der Sensor erkennt nur Metalle. Reduktionsfaktor beachten!
  • Größe: Der Schaltabstand bezieht sich auf die Größe der Normmessplatte.
  • Beziehung von Sensor zu Target: Bewegt sich das Target am Sensor vorbei und mit welcher Geschwindigkeit? → Ansprechkurve beachten: Die Schaltfrequenz darf nicht überschritten werden.

Wieso schaltet der Sensor zu früh?

Überprüfen Sie den Sensor und die Umgebungsbedingungen auf mögliche Störeinflusse.
Besonders ...

Sensoreigenschaften

  • Schaltelementfunktion: Nachprüfen, ob die angegebene Schaltelementfunktion beachtet wird: NPN oder PNP? Öffnerkontakt oder Schließerkontakt?
  • Einbaubedingungen: Ist der Sensor bündig oder nichtbündig entsprechend den Angaben in den technischen Daten eingebaut? Wurden die angegebenen Einbaubedingungen richtig umgesetzt? 
  • Hinterbündiger Einbau führt zu einer Vorbedämpfung des Sensors und zu einer Erhöhung des Schaltabstands. Hinterbündiger Einbau ist unbedingt zu vermeiden. Er kann zu unvorhersehbarem Sensorverhalten führen. Zum Teil kann es auch zu einer seitlichen Detektion kommen.

Elektromagnetische Einflüsse

  • Wird das elektromagnetische Feld des Sensors beeinflusst? Durch andere elektromagnetische Felder? Durch einen zweiten Sensor, der zu dicht daneben angebracht ist?

Umwelteinflüsse

  • Störung durch Metalle: Prüfen, ob sich ein anderes Metall in der Nähe befindet.
  • Verschmutzung: Den Sensor auf Verschmutzung hin untersuchen. Ggf. mit einem Tuch und nicht abrasiven Mittel reinigen.

Ist der gewählte Sensor chemisch resistent gegen ein bestimmtes Reinigungs- oder Kühlmittel bzw. einen bestimmten Schmierstoff?

Leider können wir diese Frage nicht endgültig beantworten. 

Der Grund dafür ist, dass die Zusammensetzung von Reinigungs- oder Kühlmitteln bzw. Schmierstoffen, also die Rezeptur, nur dem jeweiligen Hersteller bekannt ist. Schmieröle enthalten z. B. in der Regel Additive, welche schon in kleinen Mengen zur Veränderung des chemischen Verhaltens des Schmieröls führen. Auch wenn der in den technischen Daten angegebene Gehäusewerkstoff des Sensors verspricht, ölresistent zu sein, so können die zugesetzten Additive den Schmierstoff insgesamt aggressiv machen.

Es ist daher unabdingbar, eigene Prüfungen durchzuführen, um die chemische Verträglichkeit zu überprüfen. Bitte beachten Sie, dass der Hersteller eines Reinigungs- oder Kühlmittels oder eines Schmierstoffs seine Rezeptur ohne Mitteilung ändern kann. Dies kann dazu führen, dass eine Materialkombination, die über längere Zeit funktionierte, plötzlich nicht mehr funktioniert.

Müssen bestehende, nach EU-Richtlinie 94/9/EU ausgestellte EG-Baumusterprüfbescheinigungen durch neue EU-Baumusterprüfbescheinigungen ersetzt werden, die dann die EU-Richtlinie 2014/34/EU nennen?

Hierzu gibt die neue EU-Richtlinie 2014/34/EU unter Artikel 41, Absatz 2 klare Auskunft und sagt, dass EG-Baumusterprüfbescheinigungen, die unter der EU-Richtlinie 94/9/EU erstellt wurden, weiterhin gültig bleiben.

Zitat 2014/34/EU
Artikel 41 Übergangsbestimmungen

(1) Die Mitgliedsstaaten dürfen nicht verhindern, dass auf dem Markt Produkte bereitgestellt bzw. in Betrieb genommen werden, die in den Anwendungsbereich der Richtlinie 94/9/EG fallen und die die Bestimmungen dieser Richtlinie erfüllen und am oder vor dem 20. April 2016 in Verkehr gebracht wurden. 

(2) Gemäß der Verordnung 94/9/EG ausgestellte Bescheinigungen bleiben im Rahmen der vorliegenden Richtlinie gültig.

Kann ich an den Digitaleingang meiner Steuerung (SPS) einen Sensor mit Zweidrahtfunktion anschließen?

Das ist abhängig vom Typ des Digitaleingangs und dem Sensortyp, den Sie einsetzen. 

Typen im Einzelnen
Typ 1: Digitaleingänge für mechanische Kontakte und 3-Draht-Sensoren. An Eingänge vom Typ 1 können keine Sensoren mit Zweidrahtfunktion angeschlossen werden.

Typ 2: Digitaleingänge für 2-Draht-Sensoren. Dieser Eingangstyp ist für Signale von Halbleiterschaltern, z. B. 2-Draht-Sensoren nach der Norm für Näherungsschalter (IEC 60947-5-2) geeignet. Diese Eingänge haben eine erhöhte Stromaufnahme von bis zu 30 mA für 2-Draht-Sensoren pro Kanal und sind deswegen eher für SPS-Module mit einer niedrigeren Kanaldichte geeignet.

Typ 3: Digitaleingänge für 2-Draht- und 3-Draht-Sensoren. Digitaleingänge vom Typ 3 haben eine niedrigere Leistungsaufnahme als die Digitaleingänge vom Typ 2. Diese Eingänge sind für den Einsatz von 3-Draht-Sensoren nach der Norm für Näherungsschalter (IEC 60947-5-2) bestimmt. Sensoren mit Zweidrahtfunktion können an Digitaleingänge vom Typ 3 ebenfalls verwendet werden, wenn sie einen niedrigen Strom im Aus-Zustand haben.
Pepperl+Fuchs hat für diesen Fall die Sensoren mit Zweidrahtfunktion mit extrem niedrigem Reststrom mit dem Großbuchstaben „L“ in der Beschreibung des 2-Draht-Ausgangs entwickelt (siehe Ausgangstyp „Z4L“ oder „Z8L“). Das „L“ steht dabei für den Begriff „Low“, d. h. „niedrig“, also kleiner oder niedriger Reststrom. Der Reststrom über den geöffneten Kontakt beträgt zwischen 100 µA ... 200 µA, verglichen mit 0,4 mA ... 0,6 mA der herkömmlichen 2-Draht-Sensoren von Pepperl+Fuchs. Diese 2-Draht-Sensoren können 3-Draht-Sensoren an Digitaleingänge vom Typ 3 speicherprogrammierbarer Steuerungen (SPS) nach IEC EN 61131-2 ersetzen.

Bietet Pepperl+Fuchs induktive Sensoren nach NEC 500 an?

Induktive Sensoren nach NAMUR von Pepperl+Fuchs sind für den Einsatz in Class I - III, Division 1 geeignet, siehe hierzu die Angaben auf der „Control Drawing“, die von der Internetseite von Pepperl+Fuchs, herunter geladen werden kann.

Hintergundwissen ...
Bei NEC 500 handelt es sich um eine Kombination aus der Bezeichnung für den einzigen rechtsverbindlichen Standard für Elektroausrüstungen in den USA (dem NEC) und einem Artikel (500) daraus. Die Abkürzung „NEC“ steht für „National Electrical Code“ und gilt in den USA als NFPA 70 (National Fire Protection Act No. 70) auch als Gesetz. Im Artikel 500 dieses „Codes“ ist die Einteilung der explosionsgefährdeten Bereiche nach „Classes“ und „Divisions“ in den USA beschrieben. Dabei werden, ähnlich wie bei der Zoneneinteilung nach der ATEX-Richtlinie in Europa, Anlagen nach der Dauer und Häufigkeit des Auftretens einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre in unterschiedliche Bereiche, den „Classes“ und „Divisions“, aufgeteilt.

Dürfen induktive NAMUR-Sensoren mit SIL‑Einstufung (z. B. SIL 2) von Pepperl+Fuchs im „High Demand Mode” eingesetzt werden und wo findet man Angaben dazu?

Induktive Sensoren von Pepperl+Fuchs dürfen auch im „High Demand Mode“ eingesetzt werden. Allerdings ist der PFH-Wert nicht immer in den SIL-Dokumenten von Pepperl+Fuchs (z. B. Exida-Bericht) genannt. Der Wert kann aber hergeleitet werden.

Ableitung des PFH-Werts im Einzelnen
Der „High Demand Mode“ bezeichnet eine Betriebsart mit einer hohen Anforderungsrate oder einer kontinuierlichen Anforderung an das sicherheitstechnische System (SIS). Wichtige Kenngröße für die Beurteilung eines SIS in der Betriebsart nach „High Demand Mode“ ist der PFH-Wert (PFH= probability of failure per hour). Der PFH-Wert gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der ein SIS seine Funktion über einen festgelegten Zeitraum (z. B. 1h) nicht mehr ausführt. Induktive Sensoren von Pepperl+Fuchs dürfen auch im „High Demand Mode“ eingesetzt werden, allerdings ist der PFH-Wert nicht immer in den SIL-Dokumenten von Pepperl+Fuchs (z. B. Exida-Bericht) genannt. Der Wert kann aber hergeleitet werden:

Geht man davon aus, dass ein Anwender ein einkanaliges System aufbaut, dann entspricht der Wert für ʎdangerousd) immer dem PFH-Wert. Es gilt, dass die Ausfallrate der gefahrbringenden (dangerous) Ausfälle ʎd, die Summe der Ausfallraten der entdeckten (detected) gefahrbringenden Ausfälle ʎdd und der unentdeckten (undetected) gefahrbringenden Ausfälle ʎdu, ist:

ʎd = ʎdd + ʎdu

Bei einkanaligen Systemen ist die Wahrscheinlichkeit für einen gefahrbringenden Ausfall

PFH = ʎdu.

In den SIL-Betrachtungen von Pepperl+Fuchs für NAMUR-Sensoren (N) und - und NAMUR-Sensoren mit Sicherheitsfunktion (SN) sind keine erkennbaren gefahrbringenden Ausfälle ʎdd einbezogen, d. h.

ʎdd = 0.

Daraus folgt: PFH = ʎd

Woran erkenne ich, welchen Anschlusstyp der Sensor hat?

Die verschiedenen Anschlusstypen lassen sich schnell anhand des Typenschlüssels ablesen.

Anschlusstyp Sensoridentifikation (vgl. Typenschlüssel)
Anschlussraum ggf. Bestellbezeichnung "KK" im 2. Block der Bestellbezeichnung. 
Beispiel: NBB10-30GKK-WS
Festkabel Sensor ohne Anschlusskennung am Ende der Bestellbezeichnung.
Steckverbinder Eine der folgenden Anschlusskennungen am Ende der Bestellbezeichnung: "V1", "V3", "V5", "V13", "V16", "V18".
AS-Interface Kennung "B3" oder "B3B" im 3. Block der Bestellbezeichnung.
Beispiel: NBB15-30GM60-B3B-V1
sonstige Anschlüsse Sensoren mit Faston-Stecker "V3"..."V5" oder Sensoren mit Lötanschluss usw.

 


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