Drucktransmitter gehören zu den wichtigsten Sensoren in industriellen Anlagen. Sie erfassen Drücke in Rohrleitungen, Behältern, Hydrauliksystemen oder Druckluftanlagen und übertragen die Messwerte meist als 4–20-mA-Signal an eine SPS oder ein Leitsystem.
Treten fehlerhafte Messwerte auf, wird häufig zunächst die SPS oder das Leitsystem verdächtigt. In vielen Fällen liegt die Ursache jedoch direkt am Drucktransmitter, an der Verdrahtung oder an der Stromschleife selbst. Um Fehler schnell einzugrenzen, ist es sinnvoll, den Drucktransmitter unabhängig von der Steuerung zu prüfen.
Mit einem geeigneten Stromschleifen-Kalibrator wie dem UPS4E lassen sich Drucktransmitter direkt vor Ort testen, kalibrieren und simulieren. Dadurch kann innerhalb weniger Minuten festgestellt werden, ob die Ursache im Sensor, in der Verkabelung oder in der SPS liegt.
In diesem Beitrag erfahren Sie, welche Prüfmittel benötigt werden, wie Sie einen Drucktransmitter ohne SPS überprüfen und wie sich typische Fehlerbilder schnell diagnostizieren lassen.
Inhaltsverzeichnis
- Was ist ein Drucktransmitter?
- Typische Fehlerbilder bei Drucktransmittern
- Welche Prüfmittel werden benötigt?
- Drucktransmitter ohne SPS prüfen – Schritt für Schritt
- Praxisbeispiel aus der Instandhaltung
- Drucktransmitter oder SPS – wo liegt der Fehler?
- Multimeter oder Stromschleifen-Kalibrator?
- FAQ
- Fazit
Was ist ein Drucktransmitter?
Ein Drucktransmitter misst den anliegenden Druck eines Mediums und wandelt diesen in ein elektrisches Ausgangssignal um. In der industriellen Automatisierung erfolgt diese Signalübertragung meist über eine standardisierte 4–20-mA-Stromschleife.
Die SPS oder das Leitsystem interpretiert den gemessenen Stromwert anschließend als Druckwert. Dabei entspricht der untere Messbereichswert typischerweise 4 mA und der obere Messbereichswert 20 mA.
Bei einem Drucktransmitter mit einem Messbereich von 0 bis 10 bar ergibt sich beispielsweise folgende Zuordnung:
| Druck | Stromsignal |
|---|---|
| 0 bar | 4 mA |
| 2,5 bar | 8 mA |
| 5,0 bar | 12 mA |
| 7,5 bar | 16 mA |
| 10,0 bar | 20 mA |
Wenn die SPS einen falschen Druckwert anzeigt, bedeutet dies nicht automatisch, dass der Drucktransmitter defekt ist. Ebenso können Verdrahtungsprobleme, eine fehlerhafte Spannungsversorgung oder ein falsch parametrierter Analogeingang die Ursache sein.
Deshalb sollte bei der Fehlersuche zunächst überprüft werden, ob der Drucktransmitter tatsächlich das korrekte 4–20-mA-Signal liefert. Genau hierfür eignen sich Stromschleifen-Kalibratoren wie der UPS4E, da sie Stromsignale messen, simulieren und dokumentieren können.
Typische Fehlerbilder bei Drucktransmittern
Wenn Druckwerte in der SPS oder im Leitsystem nicht plausibel erscheinen, muss die Ursache nicht zwangsläufig beim Drucktransmitter liegen. In der Praxis treten verschiedene Fehlerbilder auf, die sich häufig bereits mit wenigen Messungen eingrenzen lassen.
Je schneller die tatsächliche Ursache identifiziert wird, desto kürzer bleiben Anlagenstillstände und Fehlersuchen.
Kein Signal vorhanden
Zeigt die SPS dauerhaft 0 mA oder keinen Messwert an, liegt häufig ein Kabelbruch, eine fehlende Spannungsversorgung oder eine Unterbrechung der Stromschleife vor.
In diesem Fall sollte zunächst geprüft werden, ob die Schleife korrekt versorgt wird und ob der Drucktransmitter überhaupt ein Ausgangssignal erzeugt.
Messwert dauerhaft zu hoch oder zu niedrig
Ein konstanter Messfehler deutet häufig auf eine verschobene Kalibrierung, einen falsch eingestellten Messbereich oder einen fehlerhaft skalierten SPS-Eingang hin.
Durch die direkte Messung des Ausgangsstroms lässt sich schnell feststellen, ob der Fehler vom Drucktransmitter oder von der Auswertung stammt.
Schwankende oder springende Messwerte
Instabile Anzeigen entstehen häufig durch lose Kontakte, schlechte Steckverbindungen, EMV-Einflüsse oder eine unzureichende Spannungsversorgung.
Auch beschädigte Sensoren oder Prozessstörungen können zu stark schwankenden Messwerten führen.
3,6 mA oder 22 mA werden ausgegeben
Viele moderne Drucktransmitter unterstützen die NAMUR-NE43-Fehlersignalisierung. Dabei signalisiert der Transmitter erkannte Fehler bewusst über definierte Stromwerte.
| Signal | Mögliche Bedeutung |
|---|---|
| 3,6 mA | Unterbereich oder Gerätefehler |
| 22 mA | Überbereich oder Gerätefehler |
| 0 mA | Kabelbruch oder Versorgungsausfall |
Die genaue Bedeutung hängt vom jeweiligen Hersteller und der Parametrierung des Geräts ab.
Drucktransmitter oder SPS?
Eine der häufigsten Fragen in der Praxis lautet: Ist der Drucktransmitter defekt oder verarbeitet die SPS das Signal falsch?
Genau hier liegt der große Vorteil eines Stromschleifen-Kalibrators. Mit einem Gerät wie dem UPS4E kann sowohl das tatsächliche Ausgangssignal des Drucktransmitters gemessen als auch ein definiertes 4–20-mA-Signal direkt in die SPS eingespeist werden.
Dadurch lässt sich innerhalb weniger Minuten feststellen, ob die Ursache beim Sensor, in der Verdrahtung oder im Analogeingang der Steuerung liegt.
Typische Fehler im Überblick
| Symptom | Mögliche Ursache |
|---|---|
| 0 mA | Kabelbruch oder fehlende Versorgung |
| 3,6 mA | Sensorfehler oder Unterbereich |
| 22 mA | Überbereich oder Gerätefehler |
| Messwert springt | Verdrahtung oder EMV-Probleme |
| Messwert dauerhaft falsch | Kalibrierung oder Skalierung fehlerhaft |
| Signal korrekt, SPS zeigt falsch an | Analogeingang oder Parametrierung prüfen |
Die meisten Fehler lassen sich bereits durch die Messung des tatsächlichen Stromsignals eindeutig eingrenzen. Deshalb sollte die Prüfung immer direkt am Drucktransmitter beginnen und nicht erst im Leitsystem.
Welche Prüfmittel werden benötigt?
Um einen Drucktransmitter unabhängig von einer SPS oder einem Leitsystem zu prüfen, werden nur wenige Prüfmittel benötigt. Ziel ist es, den Drucktransmitter mit einem definierten Druck zu beaufschlagen und gleichzeitig das ausgegebene 4–20-mA-Signal zu kontrollieren.
Mit dem richtigen Prüfaufbau lassen sich Sensorfehler, Verdrahtungsprobleme und SPS-Fehler innerhalb weniger Minuten voneinander unterscheiden.
1. Druckquelle
Zunächst wird eine Druckquelle benötigt, um den gewünschten Prüfdruck zu erzeugen. Je nach Druckbereich kommen pneumatische oder hydraulische Handpumpen zum Einsatz.
| Druckbereich | Typische Druckquelle |
|---|---|
| Vakuum bis ca. 35 bar | Pneumatische Handpumpe |
| Bis mehrere hundert bar | Hydraulische Handpumpe |
| Labor- und Kalibrieranwendungen | Automatischer Druckcontroller |
2. Referenzdruckmessgerät
Damit der tatsächlich anliegende Druck bekannt ist, wird ein Referenzdruckmessgerät benötigt. Dieses dient als Vergleichswert während der Prüfung.
Je nach Genauigkeitsanforderung können digitale Präzisionsmanometer, Druckkalibratoren oder automatische Druckcontroller eingesetzt werden.
3. Stromschleifen-Kalibrator
Der wichtigste Bestandteil bei der Fehlersuche ist die Messung des Ausgangssignals. Hierzu wird ein Stromschleifen-Kalibrator verwendet.
Ein Gerät wie der UPS4E Stromschleifen-Kalibrator kann nicht nur 4–20-mA-Signale messen, sondern auch selbst definierte Stromwerte erzeugen und simulieren. Dadurch lässt sich später zusätzlich überprüfen, ob die SPS den eingespeisten Wert korrekt verarbeitet.
Zu den wichtigsten Funktionen gehören:
- Messung von 0 bis 24 mA
- Simulation von 4–20-mA-Signalen
- Integrierte 24-V-Schleifenversorgung
- Spannungsmessung bis ±30 V DC
- HART-Unterstützung durch integrierten 250-Ω-Widerstand
- Step- und Rampenfunktionen
- Datenlogger für Serviceeinsätze
Ausführliche technische Informationen finden Sie im UPS4E Datenblatt.
Typischer Prüfaufbau
Bei der Fehlersuche wird der Drucktransmitter zunächst von der SPS getrennt. Anschließend wird der Prüfdruck angelegt und der ausgegebene Strom direkt gemessen.
Stimmen Druck und Stromsignal überein, arbeitet der Drucktransmitter korrekt. Weichen die Werte voneinander ab, liegt die Ursache wahrscheinlich im Sensor oder dessen Kalibrierung.
Im nächsten Schritt kann der Stromschleifen-Kalibrator verwendet werden, um ein definiertes 4–20-mA-Signal direkt in den SPS-Eingang einzuspeisen. Dadurch lässt sich eindeutig feststellen, ob die Steuerung korrekt arbeitet.
Drucktransmitter ohne SPS prüfen – Schritt für Schritt
Die Prüfung eines Drucktransmitters ohne SPS ist wesentlich einfacher, als viele Anwender vermuten. Ziel ist es, das Ausgangssignal direkt am Transmitter zu messen und mit dem tatsächlich anliegenden Druck zu vergleichen.
Durch diese Vorgehensweise lässt sich schnell feststellen, ob der Fehler im Drucktransmitter, in der Verdrahtung oder in der SPS liegt.
Schritt 1: Drucktransmitter vom Leitsystem trennen
Zunächst sollte der Drucktransmitter elektrisch von der SPS oder dem Leitsystem getrennt werden. Dadurch wird verhindert, dass andere Komponenten die Messung beeinflussen.
Gleichzeitig kann sichergestellt werden, dass ausschließlich das Verhalten des Drucktransmitters untersucht wird.
Schritt 2: Prüfaufbau herstellen
Nun werden die benötigten Prüfmittel angeschlossen:
- Druckquelle
- Referenzdruckmessgerät
- Drucktransmitter
- Stromschleifen-Kalibrator
Verfügt der Transmitter über keine eigene Versorgung, kann die integrierte 24-V-Schleifenversorgung des UPS4E Stromschleifen-Kalibrators genutzt werden.
Schritt 3: Nullpunkt prüfen
Ohne anliegenden Druck sollte der Drucktransmitter den unteren Messbereichswert ausgeben.
Bei einem Messbereich von 0 bis 10 bar ergibt sich:
| Druck | Erwarteter Ausgangsstrom |
|---|---|
| 0 bar | 4,000 mA |
Bereits an diesem Punkt lassen sich viele Fehler erkennen. Weicht das Signal deutlich ab, liegt häufig ein Nullpunktfehler vor.
Schritt 4: Endwert prüfen
Anschließend wird der obere Messbereichswert angelegt.
| Druck | Erwarteter Ausgangsstrom |
|---|---|
| 10 bar | 20,000 mA |
Stimmt der Endwert nicht, deutet dies häufig auf eine fehlerhafte Kalibrierung oder einen Spanfehler hin.
Schritt 5: Zwischenpunkte kontrollieren
Für eine aussagekräftige Prüfung sollten zusätzlich mehrere Zwischenpunkte kontrolliert werden.
| Druck | Sollwert |
|---|---|
| 25 % | 8,000 mA |
| 50 % | 12,000 mA |
| 75 % | 16,000 mA |
So lässt sich erkennen, ob der Drucktransmitter über den gesamten Messbereich linear arbeitet.
Schritt 6: Messergebnisse bewerten
Nun werden die gemessenen Werte mit den theoretischen Sollwerten verglichen.
| Ergebnis | Bewertung |
|---|---|
| Alle Werte korrekt | Drucktransmitter arbeitet ordnungsgemäß |
| Konstante Abweichung | Nullpunktfehler möglich |
| Endwert falsch | Spanfehler möglich |
| Zwischenwerte falsch | Linearitätsproblem möglich |
| Kein Signal vorhanden | Versorgung oder Verdrahtung prüfen |
Schritt 7: SPS-Eingang testen
Ist der Drucktransmitter in Ordnung, kann der nächste Schritt erfolgen. Hierzu wird ein definiertes Stromsignal direkt in den Analogeingang der SPS eingespeist.
Mit dem UPS4E lassen sich beispielsweise 4 mA, 12 mA oder 20 mA simulieren.
Zeigt die SPS anschließend den falschen Druckwert an, liegt die Ursache nicht am Drucktransmitter, sondern an der Parametrierung, Verdrahtung oder am Analogeingang der Steuerung.
Durch diese einfache Vorgehensweise kann die Fehlerursache meist innerhalb weniger Minuten eindeutig lokalisiert werden.
Praxisbeispiel aus der Instandhaltung
Ein typischer Einsatzfall in der Praxis: Die Leitwarte meldet stark schwankende Druckwerte an einer Prozessanlage. Der angezeigte Druck springt innerhalb weniger Sekunden zwischen 45 und 60 bar, obwohl sich der tatsächliche Prozessdruck laut Bedienpersonal nicht verändert.
Die erste Vermutung lautet häufig: Der Drucktransmitter ist defekt. Doch bevor ein Sensor ausgetauscht wird, sollte die Ursache eindeutig identifiziert werden.
Ausgangssituation
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Messgröße | Druck |
| Messbereich | 0 … 50 bar |
| Ausgangssignal | 4 … 20 mA |
| Angezeigter Fehler | Schwankende Druckwerte |
Prüfung des Drucktransmitters
Zunächst wird der Drucktransmitter von der SPS getrennt und mit einer Druckquelle sowie einem Stromschleifen-Kalibrator verbunden.
Anschließend werden mehrere Prüfpunkte angefahren und die ausgegebenen Stromwerte gemessen.
| Druck | Sollwert | Gemessener Wert |
|---|---|---|
| 0 bar | 4,000 mA | 4,001 mA |
| 25 bar | 12,000 mA | 11,999 mA |
| 50 bar | 20,000 mA | 20,001 mA |
Die Messergebnisse zeigen, dass der Drucktransmitter innerhalb der zulässigen Toleranzen arbeitet. Ein Defekt des Sensors kann somit ausgeschlossen werden.
Prüfung der SPS
Im nächsten Schritt wird der Drucktransmitter vollständig abgeklemmt. Stattdessen wird mit dem UPS4E Stromschleifen-Kalibrator ein definiertes Stromsignal direkt in den SPS-Eingang eingespeist.
| Simulierter Strom | Erwartete Anzeige | Tatsächliche Anzeige |
|---|---|---|
| 4 mA | 0 bar | 0 bar |
| 12 mA | 25 bar | 31 bar |
| 20 mA | 50 bar | 62 bar |
Bereits nach wenigen Minuten ist klar erkennbar, dass die SPS die Stromwerte falsch interpretiert. Der Drucktransmitter arbeitet korrekt, die Ursache liegt vielmehr in der Parametrierung des Analogeingangs.
Ursache des Fehlers
Bei der anschließenden Überprüfung stellt sich heraus, dass der Analogeingang der SPS versehentlich auf einen Messbereich von 0 bis 60 bar skaliert wurde, während der eingesetzte Drucktransmitter tatsächlich für 0 bis 50 bar ausgelegt ist.
Durch die fehlerhafte Skalierung wurden sämtliche Messwerte falsch berechnet und im Leitsystem entsprechend verfälscht dargestellt.
Ergebnis
Nach der Korrektur der Parametrierung stimmen die angezeigten Werte wieder exakt mit den tatsächlichen Druckwerten überein. Ein unnötiger Austausch des Drucktransmitters konnte vermieden werden.
Dieses Beispiel zeigt, warum eine systematische Fehlersuche so wichtig ist. Durch die Kombination aus Messung und Simulation können Stromschleifen-Kalibratoren Fehler innerhalb weniger Minuten eindeutig eingrenzen und helfen, unnötige Stillstände sowie Fehlbestellungen zu vermeiden.
Drucktransmitter oder SPS – wo liegt der Fehler?
In der Praxis stellt sich bei fehlerhaften Druckwerten häufig die gleiche Frage: Ist der Drucktransmitter defekt oder verarbeitet die SPS das Signal falsch?
Ohne eine systematische Prüfung werden oft unnötig Sensoren ausgetauscht oder aufwendige Fehlersuchen durchgeführt. Mit wenigen gezielten Tests lässt sich die Ursache jedoch meist sehr schnell eingrenzen.
Methode 1: Ausgangssignal des Drucktransmitters messen
Der erste Schritt besteht darin, das tatsächliche Ausgangssignal direkt am Drucktransmitter zu messen.
Stimmt der gemessene Stromwert mit dem angelegten Druck überein, arbeitet der Sensor grundsätzlich korrekt. Die Ursache liegt dann häufig außerhalb des Transmitters.
| Prüfung | Bewertung |
|---|---|
| 4 mA bei 0 % Messbereich | Nullpunkt korrekt |
| 20 mA bei 100 % Messbereich | Endwert korrekt |
| Zwischenwerte plausibel | Transmitter arbeitet korrekt |
Methode 2: Stromsignal direkt in die SPS simulieren
Im zweiten Schritt wird der Drucktransmitter vom Analogeingang getrennt. Anschließend wird mit einem Stromschleifen-Kalibrator ein definiertes Signal direkt in die SPS eingespeist.
Ein Gerät wie der UPS4E kann beispielsweise exakt 4 mA, 12 mA oder 20 mA erzeugen.
Zeigt die SPS nun die erwarteten Druckwerte an, arbeitet der Analogeingang korrekt. Weichen die angezeigten Werte ab, liegt die Ursache meist in der Parametrierung oder im SPS-Eingang selbst.
Methode 3: Verdrahtung überprüfen
Selbst wenn Drucktransmitter und SPS korrekt funktionieren, können Verdrahtungsprobleme zu fehlerhaften Anzeigen führen.
Typische Ursachen sind:
- Lose Klemmen
- Korrodierte Kontakte
- Beschädigte Kabel
- Vertauschte Anschlüsse
- Spannungsabfälle auf langen Leitungen
- EMV-Einflüsse
Deshalb sollte die Stromschleife immer vollständig betrachtet werden.
Systematische Fehleranalyse
| Prüfergebnis | Wahrscheinliche Ursache |
|---|---|
| Transmitter liefert falsches Signal | Sensor oder Kalibrierung prüfen |
| Transmitter korrekt, SPS falsch | SPS-Eingang oder Skalierung prüfen |
| Signal schwankt stark | Verdrahtung oder Versorgung prüfen |
| Kein Signal vorhanden | Kabelbruch oder Versorgungsausfall |
| Simulation funktioniert, Transmitter nicht | Transmitterfehler wahrscheinlich |
| Simulation ebenfalls fehlerhaft | SPS oder Verdrahtung prüfen |
Warum die Simulation so hilfreich ist
Die reine Messung eines Stromsignals zeigt nur, was aktuell vom Drucktransmitter ausgegeben wird. Durch die zusätzliche Simulation eines definierten Signals kann dagegen die komplette Signalkette geprüft werden.
Dadurch lässt sich eindeutig feststellen, ob die Ursache beim Sensor, in der Verkabelung oder in der SPS liegt. Genau diese Kombination aus Messung und Simulation macht einen Stromschleifen-Kalibrator zu einem der wichtigsten Werkzeuge für Service, Instandhaltung und Inbetriebnahme.
Multimeter oder Stromschleifen-Kalibrator?
Für die Fehlersuche an Drucktransmittern wird häufig zunächst ein Multimeter verwendet. Für einfache Spannungs- oder Strommessungen ist dies oft ausreichend. Sobald jedoch Drucktransmitter, SPS-Eingänge oder komplette 4–20-mA-Stromschleifen geprüft werden sollen, stoßen Multimeter schnell an ihre Grenzen.
Ein Stromschleifen-Kalibrator wurde speziell für diese Aufgaben entwickelt und bietet zusätzliche Funktionen, die die Fehlersuche deutlich vereinfachen.
| Funktion | Multimeter | UPS4E |
|---|---|---|
| 4–20-mA-Signal messen | ✓ | ✓ |
| 4–20-mA-Signal simulieren | ✗ | ✓ |
| 24-V-Schleifenversorgung | ✗ | ✓ |
| SPS-Eingänge testen | ✗ | ✓ |
| HART-Unterstützung | ✗ | ✓ |
| Datenlogger | ✗ | ✓ |
Ein Multimeter eignet sich hervorragend für grundlegende elektrische Prüfungen. Für die gezielte Fehlersuche an Drucktransmittern und Stromschleifen bietet ein Stromschleifen-Kalibrator wie der UPS4E jedoch deutlich mehr Möglichkeiten.
Insbesondere die Möglichkeit, definierte 4–20-mA-Signale zu simulieren, spart bei der Fehlersuche oft viel Zeit und ermöglicht eine eindeutige Trennung zwischen Sensor-, Verdrahtungs- und SPS-Problemen.
FAQ – Drucktransmitter ohne SPS prüfen
Kann ich einen Drucktransmitter ohne SPS testen?
Ja. Mit einer Druckquelle und einem Stromschleifen-Kalibrator kann ein Drucktransmitter vollständig unabhängig von einer SPS oder einem Leitsystem geprüft werden.
Wie erkenne ich, ob ein Drucktransmitter defekt ist?
Wenn das ausgegebene 4–20-mA-Signal nicht zum angelegten Druck passt oder stark schwankt, kann ein Defekt des Sensors oder der Elektronik vorliegen. Durch eine direkte Messung des Ausgangssignals lässt sich dies schnell überprüfen.
Was bedeutet ein Ausgangssignal von 3,6 mA?
Viele Drucktransmitter verwenden die NAMUR-NE43-Fehlersignalisierung. Ein Signal von etwa 3,6 mA weist häufig auf einen Gerätefehler oder einen Messwert unterhalb des zulässigen Messbereichs hin.
Was bedeutet ein Ausgangssignal von 22 mA?
Ein Signal von etwa 22 mA deutet häufig auf einen Messwert oberhalb des Messbereichs oder auf einen vom Gerät erkannten Fehlerzustand hin.
Kann ich einen Drucktransmitter mit einem Multimeter prüfen?
Ja. Das Ausgangssignal kann grundsätzlich mit einem Multimeter gemessen werden. Für eine vollständige Fehlersuche und die Simulation von Stromsignalen ist jedoch ein Stromschleifen-Kalibrator deutlich besser geeignet.
Wie prüfe ich, ob die SPS den Messwert korrekt verarbeitet?
Hierzu wird der Drucktransmitter vom Analogeingang getrennt und ein definiertes Stromsignal direkt in die SPS eingespeist. Stimmen die angezeigten Werte nicht mit dem simulierten Signal überein, liegt die Ursache wahrscheinlich in der SPS oder deren Parametrierung.
Wie kann ich einen SPS-Eingang testen?
Mit einem Stromschleifen-Kalibrator können definierte Werte wie 4 mA, 12 mA oder 20 mA erzeugt werden. Die SPS sollte anschließend die entsprechenden Prozesswerte anzeigen.
Welche Geräte werden für die Prüfung benötigt?
Für die meisten Anwendungen reichen eine Druckquelle, ein Referenzdruckmessgerät und ein Stromschleifen-Kalibrator aus.
Welcher Stromschleifen-Kalibrator eignet sich für diese Aufgabe?
Für die Prüfung von Drucktransmittern eignen sich Geräte, die Stromsignale messen, simulieren und eine Schleifenversorgung bereitstellen können. Ein Beispiel hierfür ist der UPS4E Stromschleifen-Kalibrator.
Wo finde ich technische Informationen zum UPS4E?
Eine vollständige Übersicht der technischen Daten und Funktionen finden Sie im UPS4E Datenblatt.