Massendurchflussregler für Gase (MFC)
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- Eike Huber
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1 Massendurchflussregler für Gase (MFC) Typ 87 kombinierbar mit Nenndurchflussbereiche von 0,00 l N /min bis 80 l N /min Hohe Mess- und Wiederholgenauigkeit Sehr kurze Ausregelzeiten Schutzart IP6 Optional: Feldbus-Schnittstelle Typ 869 Mehrkanalregler Typ 00 / oder /-Wege Magnetventil Typ 607 /-Wege Hubankerventil Typ 86 econtrol Typ 60 /-Wege Hubankerventil Der Mass Flow Controller (MFC) Typ 87 eignet sich zur Regelung des Massendurchfl usses von Gasen über einen großen Durchfl ussbereich. Der direkt im Gasstrom befi ndliche, thermische MEMS-Sensor erreicht sehr schnelle Reaktionszeiten. Ein direktwirkendes Proportionalventil von Bürkert gewährleistet als Stellglied eine hohe Ansprechempfi ndlichkeit. Der integrierte PI-Regler sorgt für exzellente Regeleigenschaften des MFC. Typ 87 kann optional auf zwei verschiedene Gase kalibriert werden, zwischen denen der Benutzer umschalten kann. Als elektrische Schnittstellen stehen sowohl analoge Normsignale als auch Feldbusse zur Verfügung. Der Mass Flow Controller Typ 87 eignet sich für eine Vielzahl an Anwendungen, wie z. B. Brennersteuerungen, Wärmebehandlung, Materialbeschichtungen, Bioreaktoren, Brennstoffzellentechnik, oder Prüfstände. Dieser MFC ist speziell für den Einsatz in rauen Umgebungen konzipiert, dank hoher IP-Schutzklasse. Technische Daten Endwertebereich (Q nenn ) ) 0,0 ml N /min ) bis 80 l N /min (N ) Messspanne :0, höhere Spanne auf Anfrage Betriebsmedien neutrale, nicht kontaminierte Gase (andere auf Anfrage) Kalibriermedium Betriebsgas oder Luft mit Korrekturfunktion Max. Betriebsdruck (Eingangs-/ Vordruck) Mediumstemperatur bis max. 0 bar (psi), abh. von der Ventilnennweite - 0 bis + 70 C (- 0 bis + 60 C bei Sauerstoff) Umgebungstemperatur - 0 bis + 0 C Messgenauigkeit ± 0,8 % v.m. ± 0, % v. E. (nach min. Aufwärmzeit) Wiederholgenauigkeit ± 0, % v. E. Ausregelzeit (t 9 % ) < 00 ms Werkstoffe Grundblock Gehäuse Dichtungen Leitungsanschluss Stellglied (Proportionalventil) Ventil-Nennweiten k Vs -Werte Elektr. Anschluss Zusätzlich bei Feldbus: Edelstahl PC FKM, EPDM (andere auf Anfrage) G ¼, NPT ¼ oder Einschraubverschraubung stromlos schliessend 0,0,0 mm 0, , m /h Buchse M6, rund, 8-polig und Buchse D-Sub HD, -polig bei PROFIBUS DP: Buchse M -polig (für IP6) oder D-Sub 9-polig bei CANopen: Stecker M -polig (für IP6) oder D-Sub 9-polig V DC Betriebsspannung Spannungstoleranz ± 0 % Restwelligkeit < % Leistungsaufnahme, W (abhängig vom verwendeten Proportionalventil) ) Der Nenndurchfl uss ist der größte kalibrierte und ausregelbare Durchfl usswert. Der Nenndurchfl ussbereich gibt den Bereich möglicher Nenndurchfl usswerte an. ) Index N: Durchfl ussnennwerte bezüglich,0 bar(a) und 0 C, alternativ auch Index S: Durchfl ussnennwerte bezüglich,0 bar(a) und 0 C S. /8
2 Technische Daten Technische Daten (Fortsetzung) Eingangssignal (Sollwertvorgabe) Eingangsimpedanz Ausgangssignal (Istwertausgabe) Max. Strom (bei Spannung) Max. Bürde (bei Strom) Digitale Kommunikation über Adapter möglich: Feldbusoption Schutzart (mit angeschlossenen Kabeln) 0 V, 0 0 V, 0 0 ma oder 0 ma > 0 k Ω (Spannung) < 00 Ω (Strom) 0 V, 0 0 V, 0 0 ma oder 0 ma 0 ma 600 Ω RS, Modbus RTU (über RS-Schn.) RS8, RS oder USB (siehe Zubehörtabelle auf S. ) PROFIBUS-DP, CANopen (D-Sub HD bei Feldbus über Dichtkappe abgedeckt) IP6 Abmessungen [mm] (ohne Verschr.) siehe Zeichnungen auf den Seiten 6 8 Gesamtmasse 00 g (Ventil intern) Einbaulage horizontal oder vertikal Leuchtiodenanzeige (Default, andere Funktionen wählbar) Binäreingänge (Default, andere Funktionen wählbar) Binärausgänge (Default, andere Funktionen wählbar) Zustandsanzeige für Power, Communication, Limit, Error drei. Start Autotune. nicht zugeordnet, Gasumschaltung bei Kal. von zwei Gasen. nicht zugeordnet zwei Relaisausgänge. Limit (Sollwert kann nicht erreicht werden). Error (z. B. Sensorbruch) Belastbarkeit: max. 60 V, A, 60 VA Nenndurchflussbereiche typischer Gase (Andere Gase auf Anfrage) Gas Min. Q Nenn [l N /min] Argon 0,0 80 Helium 0,0 00 Kohlendioxid 0,0 0 Luft 0,0 80 Methan 0,0 80 Sauerstoff 0,0 80 Stickstoff 0,0 80 Wasserstoff 0,0 00 Max. Q Nenn [l N /min] Funktionsprinzip der Messwerterfassung Die Messwerterfassung findet beim Typ 87 direkt im Nebenkanal statt. Ein Laminar-Flow-Element im Hauptkanal erzeugt einen geringen Druckabfall, welcher einen kleinen Teil des Gesamtdurchflusses durch den Ne ben kanal treibt. Der dort sitzende Sensor erfasst den Massendurchfluss direkt als Temperaturunterschied. Die Messung erfolgt hier in einem speziell geformten Strömungskanal, dessen Wandung an einer Stelle einen Si-Chip mit einer freigeätzten Membran enthält. Auf dieser Membran sind ein Heizwiderstand sowie, symmetrisch zu diesem, stromaufwärts und stromabwärts, zwei Temperatursensoren aufgebracht. Hinweise zur Geräteauswahl Zur optimalen Auslegung des Stellgliedes im MFC (Ventilnennweite) sollten neben dem geforderten Maximaldurchfluss Q nenn die Druckwerte unmittelbar vor und nach dem MFC (p, p ) bei diesem Durchfluss Q nenn bekannt sein. Diese sind i.a. nicht identisch mit dem Ein- und Ausgangsdruck der gesamten Anlage, weil sowohl vor als auch nach dem MFC in der Regel zusätzliche Strömungswiderstände (Rohrleitungen, zusätzliche Absperrventile, Düsen etc.) vorhanden sind. Wird der Heizwiderstand mit einer konstanten Spannung gespeist, ist die Differenzspannung der Temperatursensoren ein Maß für den Massendurchfluss des im Strömungskanal über den Chip strömenden Gases. Messung zugänglich sind, ist eine Abschätzung unter Berücksichtigung der ungefähren Druckabfälle über die Strömungswiderstände vor und nach dem MFC bei Q nenn notwendig. Die Angabe des maximal zu erwartenden Eingangsdrucks p max ist erforderlich, um die Dichtschliessfunktion des Stellglieds in allen Betriebszuständen sicherzustellen. Im Spezifikationsblatt (S. 9) sind stets die Druckwerte unmittelbar vor und nach dem MFC anzugeben. Falls diese nicht bekannt oder durch Bitte benutzen Sie für die Angaben zur Auslegung das Formular auf Seite 8. S. /8
3 Bestell-Tabelle Zubehör Artikel Bestellnummer Anschlussstecker/-kabel Rundstecker M6 8-pol. (Lötanschluss) Rundstecker M6 8-pol. mit m Kabel, einseitig konfektioniert Rundstecker M6 8-pol. mit 0 m Kabel, einseitig konfektioniert Stecker D-Sub HD -pol. mit m Kabel, einseitig konfektioniert Stecker D-Sub HD -pol. mit 0 m Kabel, einseitig konfektioniert Adapterzubehör ) RS-Adapter zum Anschluss eines PC in Verbindung mit einem Verlängerungskabel (Best.Nr ) 6 77 Verlängerungskabel für RS 9-pol. Buchse/Stecker m RS-Adapter (RS8-kompatibel) USB-Adapter USB-Anschlusskabel m Adapter für manuelle Busadresseinstellung (statt über SW) 667 Software MassFlowCommunicator Download unter Feldbuszubehör PROFIBUS DP (B-codiert) CANopen (A-codiert) M-Stecker gerade ) M-Buchse (Kupplung) gerade ) Y-Verteiler ) T-Verteiler 98 (auf Anfrage) Abschluss-Widerstand 90 (auf Anfrage) GSD-Datei (PROFIBUS), EDS-Datei (CANopen) Download unter ) Das Adapterzubehör dient der Inbetriebnahme und Diagnose und ist nicht zwingend für den Betrieb erforderlich. ) Die M Einzelsteckverbinder, wie hier aufgeführt, eignen sich aus Platzgründen nicht für deren gleichzeitige Verwendung auf derselben Seite des Y-Verteilers. Bitte verwenden Sie immer mindestens ein im Handel erhältliches umspritztes Kabel. Busadressadapter 667 Bei Y-Verteiler M P-DP: DVN/CAN: 97 RS-Adapter 6 77 RS-Adapter M P-DP: 98 7 DVN/CAN: 97 6 ODER Abschlusswiderstand P-DP: 90 (Stecker) DVN/CAN: auf Anfrage M-Buchse mit Kabel M-Stecker mit Kabel T-Verteiler P-DP: 98 DVN/CAN: auf Anfrage Y-Verteiler P-DP: DVN/CAN: M P-DP: DVN/CAN: 97 6 USB-Adapter S. /8
4 Anschlussbelegung Buchse D-Sub HD Pin Belegung Analoge Ansteuerung Sollwerteingang + N.C. ) Busansteuerung Sollwerteingang GND N.C. Istwertausgang + N.C. Binäreingang V-Ausgang (nur werksinterne Verw.) 6 RS TxD (direkter Anschluss an PC) 7 Binäreingang 8 GND (für Binäreingänge) 9 nur werksintene Verw. (nicht belegen!) 0 V-Ausgang (nur werksinterne Verw.) V-Ausgang (nur werksinterne Verw.) Binäreingang Istwertausgang GND N.C. RS RxD (direkter Anschluss an PC) DGND (für RS-Schnittstelle) ) N.C.: not connected (nicht belegt) Hinweis: Optional Pin und bei Busversion als Transmittereingang möglich Die Leitungslänge für RS/ Soll- und Istwertsignal ist auf 0 m begrenzt. Buchse M6 rund 8-polig Pin Belegung V-Versorgung Relais Mittelkontakt Relais Mittelkontakt 6 Relais Öffner Relais Schliesser 6 V-Versorgung GND 7 Relais Schliesser 8 Relais Öffner Buchse D-Sub 9-polig (nur bei Feldbusausführung) Pin Belegung PROFIBUS DP CANopen Schirm Schirm N.C. CAN-L Datenleitung RxD/TxD P (B-Leitung) GND RTS N.C. (Steuersignal für Repeater) GND N.C. 6 VDD (nur für Abschlusswiderstand) N.C. 7 N.C. CAN-H Datenleitung 8 RxD/TxD N (A-Leitung) N.C. 9 N.C. N.C. S. /8
5 Anschlussbelegung (Fortsetzung) PROFIBUS DP Buchse B-codiert M (DPV max. Mbaud) Pin Belegung VDD (nur für Abschlusswiderstand) RxD/TxD N (A-Leitung) DGND RxD/TxD P (B-Leitung) N.C. CANopen Stecker A-codiert M Pin Belegung Schirm N.C. 6) DGND CAN_H CAN_L 6) Optional Belegung mit V DC möglich zur zus. Geräte- Spannungsversorgung über diesen Stecker. Die Spannungsversorgung des Rundsteckers M6 darf in diesem Fall nicht angeschlossen werden. S. /8
6 Abmessungen [mm] Standardausführung x M - 0 tief Maß A G ¼ NPT ¼,8, 97 Bei Feldbus DSub M, A A, 7 7,9 9, 7,9 Flanschausführung x, x 8,8 x 6,,, , 8 9 7,,8 7,8 0 M, 0 S. 6/8
7 Abmessungen [mm] (Fortsetzung) Ausführung mit externem Ventil M - 0 tief Maß A G ¼ NPT ¼ Feldbusanschlussvarianten siehe Zeichnungen auf den Seiten zuvor M - 0 tief M, A A 7 8, 70 9 S. 7/8
8 MFC/MFM-Applikationen - Angebotsanfrage Bitte ausfüllen und an Ihr nächstgelegenes Bürkert Vertriebs-Center senden* Firma Ansprechpartner Kunden-Nr. Strasse PLZ-Ort Abteilung Tel./Fax MFC-Applikaton MFM-Applikation Stückzahl Erforderlicher Liefertermin Mediumsangaben Gasart (bzw. Gasanteile bei Gemischen) Dichte kg/m 7) Medientemperatur [ºC oder ºF] ºC ºF Feuchtegehalt g/m Abrasive Bestandteile/Festpartikel nein ja, folgende: Fluidische Daten Durchflussbereich Q nenn Min. l N /min 7) l S /min (slpm) 8) Max. m N /h 7) kg/h cm N /min 7) cm S /min (sccm) 8) l N /h 7) l S /h 8) 9) Eingangsdruck bei Q nenn p = bar(ü) Ausgangsdruck bei Q nenn p = bar(ü) Max. Eingangsdruck P max bar(ü) MFC/MFM-Leitungsanschluss ohne Einschraubverschraubung ¼" G-Gewinde (DIN ISO 8/) ¼" NPT-Gewinde (ANSI B.) mit Einschraubverschraubung (gemäß Angabe bei Rohrleitung) mm Rohrleitung (Außen Ø) Zoll Rohrleitung (Außen Ø) Flanschausführung Einbaulage horizontal vertikal, Durchfluss nach oben Umgebungstemperatur C vertikal, Durchfluss nach unten Werkstoffangaben Grundblock Aluminium Edelstahl Gehäuse Kunststoff Metall (nicht bei Typen 87/870 und nicht bei Feldbus) Dichtungen FKM EPDM Elektrische Daten Signale für Sollwerteingang/ mit Normsignal über Feldbus Istwertausgang Sollwert Istwert Bitte alle Druckwerte als Überdruck zum Atmosphärendruck [bar(ü)] angeben 0 V 0 V PROFIBUS DP M 0 0 V 0 0 V CANopen D-Sub 0 0 ma 0 0 ma 0 ma 0 ma 7) bei:,0 bar(a) und 0 C 8) bei:,0 bar(a) und 0 C 9) entspricht dem Kalibrierdruck Klicken Sie bitte hier, um die für Sie zuständige Bürkert Niederlassung in Ihrer Nähe zu finden g Bei speziellen Anforderungen beraten wir Sie gerne. Änderungen vorbehalten Christian Bürkert GmbH & Co. KG 707/8_DE-de_ S. 8/8
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