Innovation in der Füllstandserkennung von Stapelbehältern: Ultraschallsensoren ersetzen kontaktbasierte Materialhämmer
Anwendung von Ultraschallsensoren zur Füllstandserkennung in einer Steinverarbeitungsanlage
Hintergrund: Einer unserer Kunden betreibt eine Steinverarbeitungsanlage. Das ursprüngliche berührungsbasierte Erkennungssystem mit langen und kurzen Materialhämmern zur Füllstandserkennung des Staplers war defekt und die Staubbeständigkeit des ursprünglichen Designs war unzureichend. Der Kunde suchte nach einer neuen Lösung, die keine Änderungen an den ursprünglichen Steuerungsanforderungen erforderte. Er entschied sich für den Ersatz des berührungsbasierten Materialhammersystems durch eine berührungslose Ultraschallsensorlösung von DADISICK. Nach der Modernisierung funktionierte das neue Erkennungssystem einwandfrei und stabil.
Originallösung: Funktionsprinzip des kontaktbasierten Erkennungssystems
Das ursprüngliche System zur Materialfüllstandserkennung am Stapler nutzte eine kontaktbasierte Vorrichtung zur Erkennung von langen und kurzen Materialhämmern. Das Funktionsprinzip war wie folgt: Wenn der Stapler beim Verteilen von Material das Material berührte, erzeugte der lange Hammer ein Schaltsignal und sendete es an die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Die SPS sendete daraufhin ein Signal an den Stapler, das anzeigte, dass die Materialhöhe das erforderliche Niveau erreicht hatte und der Stapler sich um 3° drehen sollte, um mit dem Stapeln fortzufahren. Berührte das Material den kurzen Hammer, stoppte das System sofort das vorgelagerte Förderband und den Stapler und löste einen Alarm aus.
Neue Lösung: Funktionsprinzip und Auswahl von Ultraschallsensoren
Ultraschallsensoren basieren auf den Eigenschaften von Ultraschallwellen und verwenden piezoelektrische Chips als Kernkomponente. Diese Sensoren bieten hohe Genauigkeit, starke Richtwirkung und funktionieren auch in staubigen Umgebungen einwandfrei. Die Sensorsonde ist mit Temperaturkompensationskomponenten ausgestattet, um auch bei schwankenden Umgebungstemperaturen eine hohe Messpräzision zu gewährleisten.
Der piezoelektrische Chip vibriert und sendet Ultraschallwellen aus, wenn Spannung angelegt wird. Umgekehrt erzeugen Ultraschallwellen, die auf den piezoelektrischen Chip zurückwirken, ein elektrisches Signal. Durch Berechnung der Zeit, die die Schallwellen zwischen Sensor und Material benötigen, kann das System die Höhe des Materials präzise messen.
Sensorauswahl:
Basierend auf den Anforderungen des Kunden, DADISICK Ultraschallsensor Modell CSB30-6000 Die Wahl fiel auf den Sensor. Sein Erfassungsbereich von 350 mm bis 6000 mm erfüllte die Anforderungen an die Füllstandserkennung in der Steinverarbeitungsanlage optimal. Innerhalb dieses Bereichs wurden zwei Erfassungspunkte (A1 und A2) festgelegt:
Schaltausgang, NO/NC SET
1️⃣ Wenn der Sensor Punkt A1 erkennt, sendet er ein Schaltsignal an die SPS, die dann den Stapler so steuert, dass er sich um 3° dreht und mit dem Stapeln fortfährt.
2️⃣Wenn der Sensor Punkt A2 erkennt, gibt er ein Signal zum Stoppen des vorgelagerten Förderbands und des Staplers aus und gewährleistet so einen sicheren Systembetrieb.
NOTIZ: Beim Einstellen der Schaltpunkte A1 und A2 sollte zur Gewährleistung der Messgenauigkeit auch die eingebaute Temperaturkompensation des Ultraschallsensors konfiguriert werden.
Die Ultraschallsensoren von DADISICK bieten nicht nur hochpräzise Messungen, sondern unterstützen auch mehrere Ausgabemodi, darunter Näherungsschaltermodus, Fenstermodus, Reflektormodus, Doppelschaltermodus (Hysteresemodus), Analogausgang, Digitalausgang und Einzel-/Doppelblatterkennung. Diese Funktionen machen sie für verschiedene industrielle Anwendungen geeignet. (Weitere Informationen zu den Ausgabemodi von Ultraschallsensoren finden Sie hier.)
Ultraschallsensoren der Serie CSB30
| Modelle | CSB30-2000 | CSB30-4000 | CSB30-6000 |
Erfassungsbereich | 100 mm - 2000 mm | 200 mm - 4000 mm | 350 mm - 6000 mm |
| Blindzone | 0 mm - 100 mm | 0 mm - 200 mm | 0 mm - 350 mm |
| Auflösung | 0,17 mm | 0,17–1,5 mm | 0,17–2,5 mm |
Ansprechzeit | 82 ms | 162 ms | 232 ms |
Schalthysterese | ±2 mm | ±4 mm | ±5 mm |
Schaltfrequenz | 10 Hz | 5 Hz | 4 Hz |
Wiederholbarkeit: ±0,15 % des Skalenendwerts | |||
Absolute Genauigkeit: ±1 % (eingebaute Temperaturdriftkompensation) | |||
Eingangstyp: Mit Synchronisations- und Lernfunktion | |||
Ausgangstyp: Schaltausgang; IO-Link-Ausgang; Analogausgang; Digitalausgang RS485 | |||
Material: Kupfer vernickelt, Kunststoffbeschläge, glasgefülltes Epoxidharz | |||
Anschlussart: 5-poliger M12-Stecker | |||
Schutzklasse: IP67 | |||
Umgebungstemperatur: -25°C~+70°C (248~343K) | |||
Kunden-Video-Feedback: Installation von Ultraschallsensoren an einem Stapler
Vorteile eines mit Ultraschallsensoren ausgestatteten Staplers
✅ Berührungslose Erkennung: Vermeidet effektiv Probleme durch Verschleiß und Staubstörungen, die durch herkömmliche kontaktbasierte Erkennungsmethoden verursacht werden.
✅ Hochpräzise Messung: Gewährleistet Messgenauigkeit und Stabilität durch Temperaturkompensation und präzises Schaltungsdesign.
✅ Flexible Konfiguration: Mehrere Ausgabemodi erfüllen die Anforderungen verschiedener Anwendungen und ermöglichen eine einfache Integration in vorhandene SPS-Systeme.
✅ Langfristige Vorteile: Reduziert die Wartungskosten, verbessert die Zuverlässigkeit der Ausrüstung und erhöht die Produktionseffizienz.
Verwandte Ultraschallsensoren
Erfassungsbereich: 20–120 mm Erfassungsbereich: 20–200 mm Material: Kupfer vernickelt Anschlussart: 4-poliger M12-Stecker
Erfassungsbereich: 30–300 mm, 50–500 mm, 60–1000 mm Material: Kupfer vernickelt, Kunststoffbeschläge Anschlussart: 5-poliger M12-Stecker
Erfassungsbereich: 30-300 mm, 50-500 mm, 60-1000 mm Material: Kupfer vernickelt, Kunststoffbeschläge Anschlussart: 5-poliger M12-Stecker
Erfassungsbereich: 100-2000 mm, 200-4000 mm, 350-6000 mm Material: Kupfer vernickelt, Kunststoffbeschläge Anschlussart: 5-poliger M12-Stecker
Erfassungsbereich: 60-1000mm, 150-2500 mm Material: Kupferhülse vernickelt Anschlussart: 5-poliger M12-Stecker
Sender-Empfänger-Abstand: 20-40 mm, 20-60 mm, 20-100 mm Material: Kupfer vernickelt, Kunststoffbeschläge Anschlussart: 2 m, PVP-Kabel, 0,14 mm²
Nuttiefe: 68 mm Schlitzbreite: 5 mm Material: Metall, Aluminium Anschlussart: 4-poliger M8-Stecker
Erfassungsbereich: 100–2000 mm Material: Kunststoffzubehör, mit Epoxidharz gefüllt Anschlusstyp: 5-poliger M12-Stecker Ausgabemethode: 1 NPN, NO/NC
