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Füllstandmessung Robuster Ultraschallsensor mit IoT-Potenzial für den Wasser-/Abwasserbereich

| Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Wie hoch ist der Pegel? Diese Frage muss in der Wasser- und Abwasseraufbereitung immer wieder und an verschiedenen Stellen beantwortet werden. Die Anlagen sind oft großräumig verteilt und zahlreichen äußeren Einflüssen ausgesetzt. Wetter, Verschmutzung und potenziell aggressive Medien stellen besondere Anforderungen an die Füllstandmessung.

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Der neue Sensor eignet sich vom armdicken Rohr bis zum großen Klärbecken.
Der neue Sensor eignet sich vom armdicken Rohr bis zum großen Klärbecken.
(Bild: Bild: Pepperl+Fuchs; ©Werner - stock.adobe.com)

Ultraschallsensoren besitzen bauartbedingte Stärken, die sie für die Füllstandmessung im Bereich Wasser/Abwasser besonders geeignet machen. Sie lassen sich weder von spiegelnden Oberflächen noch von Nebel oder Dämpfen irritieren. Die so genannte Schallkeule – der keulenförmige Sende- und Empfangsbereich des Sensors – erfasst nicht einen einzelnen Punkt, sondern je nach Auslegung einen mehr oder weniger großen Bereich. So können auch unregelmäßige, bewegte Oberflächen zuverlässig detektiert werden. Zudem sind die Geräte intrinsisch unempfindlich gegen Feuchtigkeit, Spritzwasser und Anhaftungen.

Der neue Ultraschallsensor UCC*-50GK verträgt darüber hinaus auch extreme Wetterbedingungen, verspricht Pepperl+Fuchs. Sein Temperaturbereich reicht von -25 bis +70 °C. Er entspricht der Schutzart IP66/67 und ist mit einer speziellen PTFE-Beschichtung für die Anwendung selbst unter extremen Bedingungen gerüstet. Seine Schallkeule lässt sich an die Anforderungen des jeweiligen Einsatzortes anpassen und funktioniert laut Hersteller auch in sehr beengten Verhältnissen einwandfrei. Mit drei vorinstallierten Schallprofilen sei das Gerät praktisch für jedes Anwendungsszenario – vom armdicken Rohr bis zum großen Klärbecken – optimal geeignet.

Zudem ist der Sensor für den Einsatz abseits installierter Strom- und Kommunikationsleitungssysteme ausgelegt. Sein Energiesparmodus ist für den kabellosen Betrieb mit Batterie- oder Solarspeisung optimiert. Er lässt sich auch ohne SPS sehr komfortabel via UART, LIN-Bus oder PWM in die jeweilige Engineering-Umgebung einbinden. Damit ist er für eine Integration in batteriebetriebene Systeme ohne Rückgriff auf Converter oder ähnliche Zwischenstufen vorbereitet.

Sofern ein autonomer Füllstandsensor gewünscht wird, der seine Füllstandinformationen direkt ins Internet sendet, kann der Anwender auf den IoT-Sensor „Wilsen.sonic.level“ zurückgreifen. Der Name ist eine Kurzform von „Wireless Sensor Node“, umfasse aber weit mehr als nur das Messgerät, wie Pepperl+Fuchs betont.

Zum Konzept gehören neben diesem auch ein integrierter GPS-Empfänger zur Positionsbestimmung und eine GSM/2G- oder eine „LoRaWAN“-Funkschnittstelle für die drahtlose Kommunikation mit dem Internet.

Sicher in die Cloud

Unter Verwendung des Wilsen IoT-Sensors gepaart mit dem „Wilsen.service“, sorgt Pepperl+Fuchs nach eigenen Angaben auch für die sichere Datenverbindung in die Cloud: Dieses System schickt als „gemanagtes IoT-Device“ seine Messdaten an den „Wilsen.service“, eine von Pepperl+Fuchs betriebene Gegenstelle im Internet. Sie organisiert einen mehrstufig abgesicherten Datenaustausch und die zentrale Verwaltung der angebundenen IoT-Sensoren. Die zuvor verschlüsselten Telemetriedaten werden hier entschlüsselt, an den eigentlichen Adressaten weitergeleitet und stehen in ERP-, CRM-, Cloud- oder anderen Systemen zur Verfügung.

Fazit: Die Füllstandmessung mit dem UCC*-50GK und sein Einsatz im „Wilsen.sonic.level“-Produkt soll Betreibern von Wasser-/Abwasseranlagen interessante neue Möglichkeiten eröffnen. Ohne Eingriff in bestehende Verdrahtung und Installation der Anlage kann man nun bequem Versuchsreihen überwachen, langfristige Auslastungskurven ermitteln oder Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen durchführen. Der zuverlässige Pegelwert ist eine wichtige Größe, um einen drohenden Überlauf zu vermeiden. Bei Erreichen eines Grenzwerts können Gegenmaßnahmen wie ein vorgelagerter Rückhalt eingeleitet werden.

Pepperl+Fuchs auf der SPS 2019 in Nürnberg (26.-28. November): Halle 5, Stand 210

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