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Radar-Füllstandmessung Warum Sie sich nur noch einen Radar-Füllstandsensor merken müssen

Ob Flüssigkeit oder Schüttgut, ob 6 GHz, 26 GHz oder 80 GHz – zukünftig deckt ein Radar-Füllstandsensor alle Anwendungen ab. Einfacher gehe es nicht mehr, versprechen die Radar-Experten von Vega, die dabei vor allem eines im Blick haben: bessere Prozesse für den Anwender.

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Kein Blick in die Glaskugel mehr, sondern Wirklichkeit! Mit dem Vegapuls 6X hat Vega die klassische Gerätewahl umgekrempelt und Denkgrenzen gesprengt: Es gibt nur noch einen Radarsensor, passend für alle Anwendungen.
Kein Blick in die Glaskugel mehr, sondern Wirklichkeit! Mit dem Vegapuls 6X hat Vega die klassische Gerätewahl umgekrempelt und Denkgrenzen gesprengt: Es gibt nur noch einen Radarsensor, passend für alle Anwendungen.
(Bild: © vchalup - stock.adobe.com; 747 Studios/Vega)

Ein Blick zurück: 1997 – das erste Zweileiter-Radarmessgerät bewährt sich in vielen Anwendungen, für welche die Radarmesstechnik bis dato entweder zu komplex oder schlicht zu teuer war. 2003 – Geburtsstunde der Geräteplattform plics; dank dieses raffinierten Baukastensystems lässt sich nun jedes Radar-Füllstandmessgerät individuell nach Kundenwunsch aus vorgefertigten Einzelkomponenten zusammenstellen. 2014 – der Vegapuls 69, das erste Radar-Füllstandmessgerät, das auf der hohen Messfrequenz von 80 GHz basiert, kommt auf den Markt, zunächst für Schüttgüter; ihm folgt 2016 sein Pendant für Flüssigkeiten, der Vegapuls 64. Radarmesstechnik wird mit ihm endgültig zum Allrounder.

25 Jahre, vier Meilensteine der Radar-Füllstandmesstechnik, gesetzt von den Radar-Experten der Vega.

Und wer die nimmermüden Tüftler aus dem Schwarzwald kennt, der wundert sich nicht, dass der nächste Meilenstein nur eine Frage der Zeit war. Am 22.2.22, einem begehrten Schnapszahldatum für Heiratswillige, war es soweit: Im idyllischen Schiltach wurde eine Hochzeit der besonderen Art gefeiert und der privilegierten Fachpresse vorgestellt – die Radar-Füllstandmesstechniken für Schüttgüter und für Flüssigkeiten sind ab sofort verheiratet – zukünftig gibt es nur noch einen Radarsensor für alle Anwendungen, sein Name: Vegapuls 6X.

„Unser neuer Vegapuls 6X wird den Markt der Radar-Füllstandmessung deutlich verändern“, zeigen sich die beiden „Trauzeugen“ Jürgen Skowaisa und Florian Burgert überzeugt. Die beiden Produktmanager haben die Entwicklung von Beginn an eng begleitet.

Auch in diesem Fall war Triebfeder die Philosophie, welche die „Gelben“ seit nunmehr über 30 Jahren Vorreiterrolle in der Radarmesstechnik so verinnerlicht haben, dass sie, wie Geschäftsführer Günter Kech betont, „fest in unserer DNA verankert ist“: Einfachheit für den Anwender! Doch wie lässt sich die Radar-Füllstandmessung noch einfacher machen? Wie optimiert man einen Füllstandsensor, der schon alles hat: beste Fokussierung, höchste Genauigkeit, einfache Bedienung, universelle Kommunikation?

Für die Vega-Entwickler war klar, dass diese Fragestellung seitens der Sensor-Auswahl anzugehen ist. Denn die eigentliche Aufgabe von Füllstandsensoren sei es, so ihr Credo, Anwendern eine Hilfe zu sein und ihnen das Überwachen ihrer industriellen Prozesse zu erleichtern. Oft machen sie Prozesse zwar kontrollierbarer und effizienter, doch hinter ihrer prinzipiell einfachen Bedienbarkeit bleibt eine Komplexität bei der Auswahl, welche die Nutzung erschwert.

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Klassischerweise beginnt die Suche nach einem geeigneten Sensor mit der Frage, welche Frequenz den konkreten Einsatzfall wohl am besten abdecken könnte. 26 GHz, 80 GHz, oder womöglich doch besser 6 GHz? Es folgen Überlegungen zu Medieneigenschaften, die die Messung beeinflussen könnten, anschließend zu den Besonderheiten vor Ort an der Messstelle. Dann wiederum geben womöglich Temperaturbereiche oder aggressive Medien Anlass zum Grübeln. Reicht dafür ein Standard-Prozessanschluss aus, oder sind besondere Materialien für höchste Anforderungen die bessere Wahl – schon, weil man damit im Zweifelsfall auf der sicheren Seite ist? Und worauf sollte zusätzlich geachtet werden, wenn der Sensor große Füllhöhen messen soll oder etwa ganzjährig Wind und Wetter trotzen muss? Solche und unzählige weitere Fragen machen eines deutlich: Wer die Wahl hat, hat die Qual. Anwender müssen aus einer Vielzahl von Radarsensoren wählen. Weil außerdem die Anwendungsbereiche an Vielschichtigkeit zunehmen und die Prozesse komplexer werden, ist bei der großen Zahl der Angebote ein guter Marktüberblick gefordert. Es braucht das entsprechende Know-how und viel Erfahrung, um eine zuverlässige Messung zu erhalten und kostspielige Fehlinvestitionen zu vermeiden.

Konsequent von der Anwendung her gedacht

„Nicht der Sensor zählt, sondern was die Anwender damit in ihren individuellen Anwendungen erreichen können.“ Florian Burgert, Produktmanager bei Vega
„Nicht der Sensor zählt, sondern was die Anwender damit in ihren individuellen Anwendungen erreichen können.“ Florian Burgert, Produktmanager bei Vega
(Bild: Vega)

War die Gerätewahl bislang aufwändig und oft mit Rückfragen verbunden, so krempelt Vega diesen Vorgang von Grund auf um. Letztlich zähle nicht der Sensor, sondern was die Anwender damit in ihren individuellen Anwendungen erreichen können, bekräftigt Burgert. Mit dem Vegapuls 6X gibt es ab sofort nur noch einen Sensor für alle Anwendungen. Hürden, wie die richtige Frequenz oder der DK-Wert (Dielektrizitätskonstante) des Mediums, stehen bei der Auswahl nicht mehr im Weg, denn die Auswahl der passenden Sensorspezifikation ist deutlich einfacher geworden: Der neue Konfigurator fragt nach der Art der Anwendung und ermittelt auf kürzestem Weg die benötigte Sensorausführung. Der gesamte Vorgang besteht für den Kunden nur noch aus wenigen Klicks, alles andere übernehmen, sozusagen im Hintergrund, die Vega-Experten, basierend auf sage und schreibe einer Million erfolgreich installierter Radarsensoren quer durch alle Branchen von Chemie über Pharma und Lebensmittel bis zur Erz- und Metallgewinnung oder Zementindustrie.

„Wir bauen Ihnen exakt den Vegapuls 6X, den Sie für Ihre Anwendung brauchen“, so das Vega-Versprechen. Der Kunde übermittelt über den Konfigurator – oder im persönliche Gespräch, das selbstverständlich eine gute Alternative bleibe, betont Skowaisa explizit – alle Parameter für seinen Prozess. Die Vega-Experten wählen dann die passende Geräteausführung. Von da an soll es nur noch wenige Tage dauern, bis der perfekte Radarsensor gefertigt, geprüft und versendet ist.

Da im Vegapuls 6X bereits alle Voreinstellungen auf die kundenspezifische Anwendung ausgelegt werden können, ist er sofort einsatzbereit. Denn auch die Inbetriebnahme wurde mit wenigen Klicks oder Rahmendaten auf ein Minimum reduziert. „Mit den Einstellungen ab Werk können unsere Kunden sogar einen bis ins Detail eingestellten Sensor bestellen, der nur noch montiert und angeschlossen werden muss,“ so Skowaisa. Das Ergebnis sei in jedem Fall eine zuvor nicht gekannte Einfachheit für Anwender und eine Messlösung, die unabhängig von den unzähligen Medien, Prozessbedingungen oder Behälterformen und -einbauten perfekte Ergebnisse liefert.

Schaltzentrale und Garant dieser neuen und maximalen Einfachheit ist der neue Radar-Chip zweiter Generation, in den die Radarerfahrung aus über 30 Jahren eingeflossen ist. Skowaisa ist entsprechend stolz: „In diesem Umfang und seiner Funktionalität ist der Chip weltweit eine Besonderheit.“ Kollege Burgert hebt zwei Leistungsmerkmale heraus: Dank des hohen Dynamikbereichs stellt sich nur noch die Frage, ob das Medium fest oder flüssig ist. Ein weiterer Unterschied, ob z. B. Öl oder Wasser, ob Kunststoffgranulat oder Steine, spielt keine Rolle mehr. Egal ob Standard- oder SIL-Gerät, egal ob Flüssigkeit oder Schüttgut, der Vegapuls 6X erreicht immer den vollen Messbereich von 120 Metern.

Des Weiteren kann dank der neuen Technologie die Bandbreite deutlich erhöht werden. Bisher waren für Schüttgutanwendungen 1 GHz, für Flüssigkeiten 4 GHz üblich. Eine höhere Bandbreite von 8 Ghz ermöglicht kürzere Signale, was es wiederum erlaubt, Störsignale besser von den Nutzsignalen zu trennen. Wichtig ist dies z. B. im Flüssigkeitsbereich bei Rührwerksbehältern mit Heizschlangen oder schlecht reflektierenden Produkten wie Treibstoffen. Im Schüttgutbereich erweitert die höhere Bandbreite z. B. die Anwendungsfelder auf kleinere Silos, während sich in großen Silos das Volumen besser ausnutzen lässt.

Technische Daten des Vegapuls 6X
Technische Daten des Vegapuls 6X
(Quelle: Vega)

Auch für Hygieneanwendungen wurde der Vegapuls 6X ertüchtigt: Er verfügt über alle wichtigen Hygieneanschlüsse und wichtigen Zertifikate. Und in der Chemie und Petrochemie erweitern kleinere Flanschvarianten, neue Hornantennen und Keramikausführungen den Einsatzbereich auf Hochtemperatur- und Hochdruckanwendungen (siehe Technische Daten).

SIL und IT-Sicherheit vereint

Weiteres Highlight: Der Vegapuls 6X ist mit einem umfassenden Sicherheitskonzept ausgestattet. Zum einen ist seine funktionale Sicherheit gewährleistet, indem er die Anforderungen des korrespondierenden Integrity Level erfüllt. Einen SIL-Sensor charakterisieren insbesondere zwei Kennzahlen: die sicheren unentdeckten Ausfälle und die gefährlichen unentdeckten Ausfälle. Der zertifizierte Sensor weist hier außergewöhnliche Werte auf. Bei ersteren rangiert der Vegapuls 6X nach eigenen Angaben etwa um den Faktor 10 besser als marktübliche Werte. Die kritischen – und daher wichtigeren – gefährlichen unentdeckten Ausfälle reduzieren sich um die Hälfte. Führt man zusätzlich noch den Proof-Test aus, so liege man nahe Null, erklärt Burgert, der auch diese hohe Betriebssicherheit, um Risiken in sicherheitsgerichteten Anwendungen zu minimieren, auf den immensen Erfahrungsschatz von Vega mit der 80 GHz-Technologie zurückführt. Doch damit nicht genug: ein SIL-Assistent unterstützt den Anwender – getreu dem Vega-Motto „so einfach wie möglich“ – bei der Erstinbetriebnahme seiner sicherheitsgerichteten Anlage.

Ein weiteren Fokus haben die Entwickler auf die immer bedeutender werdende Cybersecurity gesetzt. Hier erfüllt der Vegapuls 6X konform nach IEC 62443 die strengsten Anforderungen an sichere Kommunikation sowie Zugangskontrolle und gewährleistet damit ganzheitliche Sicherheit des Prozesses bis in das Leitsystem.

Dritter im Bunde der umfassenden Sicherheitsausstattung ist ein System zur Selbstdiagnose. Es erkennt lückenlos, ob die sichere Funktion des Sensors beeinträchtigt wurde und leistet somit einen wesentlichen Beitrag zur höheren Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit des Sensors.

„Über Technik, Frequenz oder Ausführung brauchen sich Anwender keine Gedanken mehr machen.“ Jürgen Skowaisa, Produktmanager bei Vega
„Über Technik, Frequenz oder Ausführung brauchen sich Anwender keine Gedanken mehr machen.“ Jürgen Skowaisa, Produktmanager bei Vega
(Bild: Vega)

Fazit: Mit dem Vegapuls 6X haben die Schiltacher ihre Radarmess­technik durch vier wichtige Innovationen komplettiert: Mehr Sicherheit und Selbstdiagnose, neue Radar-Chiptechnologie, neue Anwendungsmöglichkeiten und einfachere Bedienung. „Darüber hinaus“, betont Jürgen Skowaisa, „hat die Technik heute insgesamt einen so hohen Stand erreicht, dass nicht die sichere Funktion der Knackpunkt ist, sondern eigentlich nur noch die falsche Sensorwahl ein Risiko darstellen kann.“ Durch die neue Herangehensweise biete Vega in 99 Prozent aller Fälle verlässlich immer die richtige Sensor­ausführung für die jeweilige Anwendung, während für den Rest an Spezialanwendungen weiterhin die erfahrenen Anwendungstechniker zur Verfügung stünden. „Über die Technik, Frequenz oder Ausführung braucht sich der Anwender also in Zukunft keine Gedanken mehr machen – die Messung funktioniert einfach“, so Skowaisa abschließend.

Apropos Zukunft: Vega wäre nicht Vega, wenn nicht der nächste Radar-Meilenstein in der gelben Gedankenschmiede bereits Gestalt annimmt. Ob Radar jetzt überhaupt noch einfacher geht? Man darf gespannt sein!

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