Ein Digitalmanometer zeigt den aktuellen Druck direkt an der Messstelle an. Besitzt das Gerät zusätzlich einen oder mehrere Schaltausgänge, kann es bei festgelegten Druckgrenzen außerdem eine Meldung auslösen, eine Pumpenfreigabe erteilen oder ein Signal an eine SPS übertragen.
Dadurch lassen sich Anzeige und einfache Grenzwertüberwachung in einem Gerät kombinieren. Besonders an Prüfständen, Serviceanlagen, hydraulischen Aggregaten und dezentralen Maschinen kann dies Verdrahtung und Geräteaufwand reduzieren.
Ein Schaltausgang macht ein Digitalmanometer jedoch nicht automatisch zu einem sicherheitsgerichteten Druckbegrenzer. Schaltleistung, Hysterese, Reaktionszeit, Messgenauigkeit und Fehlerverhalten müssen zur Anwendung passen. Für sicherheitsrelevante Abschaltungen oder besonders geregelte Medien können weiterhin spezielle Druckwächter, Druckbegrenzer oder entsprechend zugelassene Sicherheitseinrichtungen erforderlich sein.
Inhaltsverzeichnis
- Was ist ein Digitalmanometer mit Schaltausgang?
- Wann ist die direkte Grenzwertüberwachung sinnvoll?
- Schaltpunkt und Rückschaltpunkt unterscheiden
- Hysterese richtig einstellen
- MIN-, MAX- und Fensterüberwachung
- Verzögerung und Filterung gegen häufiges Schalten
- Relais-, PNP- und NPN-Ausgänge unterscheiden
- Schaltleistung und angeschlossene Last prüfen
- Grenzwertüberwachung am Prüfstand
- Pumpenfreigabe und Drucküberwachung
- Örtliche Alarm- und Meldefunktionen
- Anbindung an eine SPS
- Schaltausgang und Analogausgang kombinieren
- Digitalmanometer oder Druckschalter?
- Grenzen bei Schutz- und Sicherheitsfunktionen
- Messbereich und Genauigkeit auswählen
- Druckspitzen und dynamische Prozesse berücksichtigen
- Montage und elektrischen Anschluss planen
- Inbetriebnahme und Schaltpunkte prüfen
- Einstellungen nachvollziehbar dokumentieren
- Typische Auswahl- und Parametrierfehler
- Praxisbeispiel: Hydraulischer Prüfstand
- Benötigte Angaben für die Auswahl
- Welche Produkte eignen sich?
- Fazit
- Häufige Fragen
Was ist ein Digitalmanometer mit Schaltausgang?
Ein Digitalmanometer mit Schaltausgang kombiniert drei Funktionen:
- elektronische Druckmessung,
- digitale Anzeige des aktuellen Messwertes,
- elektrische Reaktion beim Erreichen definierter Druckgrenzen.
Der Drucksensor erfasst den Prozessdruck. Die Elektronik vergleicht den Messwert kontinuierlich mit den eingestellten Grenzwerten. Wird ein Grenzwert über- oder unterschritten, ändert der Ausgang seinen Schaltzustand.
Je nach Gerät kann der Ausgang beispielsweise als:
- potenzialfreier Relaiskontakt,
- PNP-Transistorausgang,
- NPN-Transistorausgang,
- elektronischer Schaltausgang,
- Alarmmeldung an eine SPS
ausgeführt sein.
Viele Geräte bieten zwei Schaltausgänge. Damit lassen sich beispielsweise eine untere und eine obere Druckgrenze oder ein Voralarm und eine Abschaltgrenze überwachen.
Wann ist die direkte Grenzwertüberwachung sinnvoll?
Ein Digitalmanometer mit Schaltausgang ist besonders sinnvoll, wenn der Druck vor Ort sichtbar sein und gleichzeitig eine einfache elektrische Reaktion ausgelöst werden soll.
Typische Anwendungen sind:
- Überwachung des Mindestdrucks einer Hydraulikanlage,
- Maximaldruckmeldung an einem Prüfstand,
- Pumpenfreigabe nach erreichtem Vordruck,
- Warnmeldung bei sinkendem Speicherdruck,
- Überwachung eines pneumatischen Spannsystems,
- Fensterüberwachung zwischen Mindest- und Maximaldruck,
- örtliche Anzeige mit zusätzlicher SPS-Meldung,
- einfache Zweipunktregelung an Serviceanlagen,
- Überwachung von Filtern oder Druckluftversorgung,
- Abschaltung eines Prüfablaufs bei Überschreitung der zulässigen Prüfkraft beziehungsweise des Prüfdrucks.
Die direkte Grenzwertüberwachung reduziert den Geräteaufwand, wenn kein separater Drucktransmitter, Digitalanzeiger und Grenzwertrelais benötigt werden sollen.
Sie ist weniger geeignet, wenn umfangreiche Steuerlogiken, mehrere voneinander abhängige Grenzwerte, eine sicherheitsgerichtete Abschaltung oder eine besonders hohe Schalthäufigkeit gefordert sind.
Schaltpunkt und Rückschaltpunkt unterscheiden
Der Schaltpunkt ist der Druckwert, bei dem der Ausgang seinen Zustand ändert. Der Rückschaltpunkt ist der Wert, bei dem der Ausgang bei entgegengesetzter Druckänderung wieder in den ursprünglichen Zustand zurückkehrt.
Beispiel für eine Maximaldrucküberwachung:
- Schaltpunkt: 8,0 bar bei steigendem Druck,
- Rückschaltpunkt: 7,5 bar bei fallendem Druck.
Steigt der Druck auf 8,0 bar, schaltet der Ausgang. Erst wenn der Druck wieder unter 7,5 bar fällt, wird der Ausgang zurückgesetzt.
Bei einer Mindestdrucküberwachung kann die Logik umgekehrt sein:
- Alarm bei Unterschreitung von 4,0 bar,
- Rückkehr zum Normalzustand erst oberhalb von 4,5 bar.
Bei der Parametrierung muss deshalb immer eindeutig festgelegt werden:
- steigender oder fallender Druck,
- oberer oder unterer Grenzwert,
- Schließer- oder Öffnerfunktion,
- Schaltpunkt,
- Rückschaltpunkt beziehungsweise Hysterese.
Hysterese richtig einstellen
Die Hysterese ist der Abstand zwischen Schaltpunkt und Rückschaltpunkt.
Hysterese = Schaltpunkt − Rückschaltpunkt
Im Beispiel mit einem Schaltpunkt von 8,0 bar und einem Rückschaltpunkt von 7,5 bar beträgt die Hysterese 0,5 bar.
Eine ausreichend große Hysterese verhindert, dass der Ausgang bei kleinen Druckschwankungen ständig ein- und ausschaltet.
Eine zu kleine Hysterese kann zu folgenden Problemen führen:
- flatternden Relaiskontakten,
- häufigem Schalten von Ventilen oder Schützen,
- instabilen SPS-Signalen,
- erhöhtem Kontaktverschleiß,
- unruhigem Maschinenbetrieb.
Eine zu große Hysterese kann dagegen dazu führen, dass eine Anlage nach dem Auslösen erst bei einem deutlich niedrigeren oder höheren Druck wieder freigegeben wird.
Die Hysterese sollte daher größer als die normalen Druckschwankungen, aber so klein wie für den Prozess erforderlich gewählt werden.
MIN-, MAX- und Fensterüberwachung
MAX-Überwachung
Bei einer MAX-Überwachung schaltet der Ausgang, sobald der Druck einen oberen Grenzwert überschreitet.
Typische Anwendungen sind:
- Überdruckwarnung,
- Abbruch einer Druckprüfung,
- Abschaltung einer Pumpe,
- Meldung an eine SPS,
- Öffnen eines Entlastungsventils innerhalb einer betrieblichen Steuerung.
MIN-Überwachung
Bei einer MIN-Überwachung wird eine Meldung ausgelöst, wenn der Druck unter einen festgelegten Wert fällt.
Typische Anwendungen sind:
- Mindestdrucküberwachung,
- Trockenlauf- oder Versorgungsüberwachung,
- Freigabe einer Maschine erst bei ausreichendem Druck,
- Warnung bei Druckverlust,
- Überwachung eines Hydraulikspeichers.
Fensterüberwachung
Bei einer Fensterüberwachung werden eine untere und eine obere Grenze verwendet. Der Druck gilt nur innerhalb dieses Bereiches als zulässig.
Beispiel:
- untere Grenze: 4 bar,
- obere Grenze: 6 bar,
- zulässiger Betriebsbereich: 4 bis 6 bar.
Je nach gewünschter Logik kann ein Ausgang innerhalb oder außerhalb des zulässigen Fensters aktiv sein.
Eine Fensterüberwachung eignet sich beispielsweise für:
- pneumatische Spannsysteme,
- Versorgungsdruck von Maschinen,
- Dichtheits- und Belastungsprüfungen,
- hydraulische Haltekreise,
- Überwachung geregelter Druckstufen.
Verzögerung und Filterung gegen häufiges Schalten
Neben der Hysterese können je nach Gerät eine Schaltverzögerung oder Messwertfilterung verfügbar sein.
Eine Einschaltverzögerung bedeutet, dass der Grenzwert für eine festgelegte Zeit überschritten sein muss, bevor der Ausgang schaltet.
Dadurch lassen sich kurzzeitige Druckspitzen ausblenden, die für den Prozess nicht relevant sind.
Eine Ausschaltverzögerung hält den Ausgang nach dem Verlassen des Alarmbereichs noch für eine definierte Zeit aktiv. Dies kann hilfreich sein, wenn eine Meldung sicher erkannt oder eine Maschine nicht sofort wieder gestartet werden soll.
Filterung und Verzögerung dürfen jedoch nicht unkritisch eingesetzt werden. Bei einer tatsächlichen Überdruckgefahr kann eine starke Dämpfung dazu führen, dass der Ausgang zu spät reagiert.
| Einstellung | Vorteil | Möglicher Nachteil |
|---|---|---|
| Große Hysterese | Verhindert häufiges Schalten | Großer Abstand zwischen Auslösung und Rücksetzung |
| Starke Filterung | Ruhige Anzeige und stabile Schaltfunktion | Schnelle Druckspitzen werden verzögert oder nicht vollständig erkannt |
| Einschaltverzögerung | Kurzzeitige Überschreitungen werden ignoriert | Reaktion auf echte Grenzwertverletzung erfolgt später |
| Ausschaltverzögerung | Alarm bleibt sicher erkennbar | Freigabe erfolgt verzögert |
Relais-, PNP- und NPN-Ausgänge unterscheiden
Relaisausgang
Ein Relaisausgang stellt einen elektrisch getrennten Kontakt zur Verfügung. Häufig ist er als Wechsler mit gemeinsamem Kontakt, Öffner und Schließer ausgeführt.
Vorteile sind:
- potenzialfreie Trennung,
- flexible Verwendung mit AC- und DC-Stromkreisen innerhalb der zulässigen Werte,
- einfache Anpassung an unterschiedliche Steuerungen,
- Schließer-, Öffner- oder Wechslerfunktion.
Mechanische Relais besitzen jedoch eine begrenzte elektrische und mechanische Lebensdauer. Bei sehr häufigem Schalten kann ein elektronischer Ausgang vorteilhafter sein.
PNP-Ausgang
Ein PNP-Ausgang schaltet die positive Versorgungsspannung zum SPS-Eingang beziehungsweise Verbraucher. Er ist in vielen europäischen Maschinensteuerungen üblich.
NPN-Ausgang
Ein NPN-Ausgang schaltet den Strom gegen 0 V. Er muss zu Eingangsschaltung und gemeinsamer Bezugsspannung der Steuerung passen.
PNP und NPN beschreiben die elektrische Ausgangsschaltung. Schließer oder Öffner beschreiben dagegen die logische Funktion. Eine vollständige Angabe lautet daher beispielsweise:
PNP-Ausgang, Schließer, aktiv bei Überschreitung von 8 bar.
Schaltleistung und angeschlossene Last prüfen
Die Angabe „Relaisausgang“ bedeutet nicht, dass damit jeder Verbraucher direkt geschaltet werden darf.
Zu prüfen sind:
- maximale Schaltspannung,
- maximaler Schaltstrom,
- maximale Schaltleistung,
- AC- oder DC-Belastung,
- ohmsche, induktive oder kapazitive Last,
- Einschaltstrom des Verbrauchers,
- erwartete Schalthäufigkeit.
Besonders kritisch sind:
- Magnetventile,
- Schütze,
- Relais mit großen Spulen,
- Motoren und Pumpen,
- Signalgeber mit hohem Einschaltstrom,
- lange kapazitive Leitungen.
Induktive Verbraucher erzeugen beim Abschalten Spannungsspitzen. Abhängig von Spannung und Last können daher eine Freilaufdiode, ein RC-Glied, ein Varistor oder ein externes Koppelrelais erforderlich sein.
Motoren und größere Pumpen sollten nicht direkt über den Geräteausgang geschaltet werden. Der Schaltausgang steuert in diesem Fall einen SPS-Eingang, ein Koppelrelais oder ein geeignetes Schütz an.
Grenzwertüberwachung am Prüfstand
An einem Prüfstand kann ein Digitalmanometer gleichzeitig den aktuellen Prüfdruck anzeigen und definierte Prozessschritte auslösen.
Beispiele sind:
- Start der Haltezeit nach Erreichen des Prüfdrucks,
- Freigabe einer Dichtheitsprüfung,
- Warnung bei Überschreitung des zulässigen Prüfdrucks,
- Abbruch des Prüfablaufs bei Druckverlust,
- Umschaltung zwischen Füll-, Halte- und Entlastungsphase.
Für eine genaue Prüfung muss die Schaltgenauigkeit getrennt von der Anzeigegenauigkeit betrachtet werden. Auch Abtastrate, Filterung und Relaisreaktionszeit beeinflussen den tatsächlichen Auslösepunkt.
Wenn das Digitalmanometer Bestandteil eines dokumentierten Prüfverfahrens ist, sollten Anzeige und Schaltpunkte regelmäßig mit einer geeigneten Druckreferenz geprüft werden.
Pumpenfreigabe und Drucküberwachung
Ein Digitalmanometer mit zwei Ausgängen kann beispielsweise eine Pumpe innerhalb eines festgelegten Druckbereiches überwachen.
Mögliche Funktionen sind:
- Pumpe einschalten, wenn der Druck unter einen unteren Grenzwert fällt,
- Pumpe ausschalten, wenn der obere Grenzwert erreicht wird,
- Alarm auslösen, wenn trotz laufender Pumpe kein Druck aufgebaut wird,
- Maschine erst bei ausreichendem Versorgungsdruck freigeben.
Bei einer einfachen Zweipunktregelung müssen die Grenzwerte ausreichend auseinanderliegen. Andernfalls schaltet die Pumpe bei kleinen Druckschwankungen ständig ein und aus.
Zusätzlich sind zu berücksichtigen:
- Speichervolumen,
- Pumpennachlauf,
- Druckpulsation,
- Rückschlagventile,
- Verzögerungszeiten,
- maximale Schalthäufigkeit der Pumpe.
Für Trockenlauf-, Überdruck- oder Personenschutz kann ein zusätzliches unabhängiges Schutzgerät erforderlich sein.
Örtliche Alarm- und Meldefunktionen
Ein Schaltausgang kann eine Warnleuchte, einen Summer oder eine zentrale Meldung auslösen.
Eine örtliche Anzeige ist sinnvoll, wenn:
- Bediener direkt an der Maschine reagieren müssen,
- der Druckwert und die Alarmursache vor Ort sichtbar sein sollen,
- keine übergeordnete SPS vorhanden ist,
- eine dezentrale Serviceanlage überwacht wird.
Bei lauten Maschinenumgebungen reicht ein akustischer Alarm möglicherweise nicht aus. Umgekehrt kann eine kleine Leuchte an einer abgelegenen Messstelle unbemerkt bleiben.
Alarmierung und Signalweitergabe müssen daher zum tatsächlichen Betriebsablauf passen.
Anbindung an eine SPS
Für die SPS-Anbindung muss der Ausgang elektrisch zum Digitaleingang passen.
Zu prüfen sind:
- PNP-, NPN- oder Relaisausgang,
- Versorgungsspannung,
- gemeinsames Bezugspotenzial,
- Eingangsstrom und Schaltschwelle,
- Öffner- oder Schließerlogik,
- Kabelbruchüberwachung,
- galvanische Trennung,
- Pin- beziehungsweise Aderbelegung.
Die SPS sollte nicht nur den normalen Schaltzustand verarbeiten. Abhängig von der Anwendung können zusätzliche Zustände berücksichtigt werden:
- Gerät ohne Versorgung,
- Kabelbruch,
- Sensorfehler,
- Messbereich überschritten,
- Parametrierung gesperrt,
- Wartungs- oder Prüfmodus aktiv.
Ein Öffnerprinzip kann vorteilhaft sein, wenn ein unterbrochenes Kabel ebenfalls zu einer Störmeldung führen soll. Ob dies tatsächlich erreicht wird, hängt jedoch von der vollständigen Verdrahtung und SPS-Logik ab.
Schaltausgang und Analogausgang kombinieren
Einige Digitalmanometer bieten neben den Schaltausgängen zusätzlich ein kontinuierliches Ausgangssignal wie 4–20 mA oder 0–10 V.
Damit können zwei Aufgaben getrennt erfüllt werden:
- Schaltausgang für Alarm, Freigabe oder Abschaltung,
- Analogausgang für Messwertanzeige, Datenlogger, SPS oder Leitsystem.
Diese Kombination ist sinnvoll, wenn ein Grenzwert unabhängig von der SPS direkt am Gerät gebildet werden soll, der vollständige Druckverlauf aber zusätzlich aufgezeichnet oder visualisiert wird.
Zur Prüfung einer 4–20-mA-Messkette kann ein UPS4E Stromschleifen-Kalibrator eingesetzt werden. Damit lassen sich der Ausgangsstrom messen und definierte Stromwerte in den Analogeingang der Steuerung einspeisen.
Eine Stromsimulation prüft jedoch nicht den Drucksensor oder die tatsächlichen Druckschaltpunkte. Dafür muss der Druck am Manometer mit einer geeigneten Referenz erzeugt und verglichen werden.
Digitalmanometer oder Druckschalter?
| Kriterium | Digitalmanometer mit Schaltausgang | Elektronischer Druckschalter | Mechanischer Druckschalter |
|---|---|---|---|
| Örtliche Anzeige | Große, gut ablesbare Druckanzeige | Meist kompakte Digitalanzeige | Je nach Ausführung keine Anzeige |
| Grenzwerte | Ein oder mehrere programmierbare Grenzwerte | Meist flexibel parametrierbar | Mechanisch einstellbar oder werkseitig festgelegt |
| Ausgang | Relais, PNP/NPN und teilweise Analogsignal | Meist Transistorausgang, teilweise Analogsignal oder IO-Link | Mechanischer Schaltkontakt |
| Typische Anwendung | Prüfstand, Serviceanlage und lokale Prozessanzeige | Maschinenbau, Hydraulik und Pneumatik | Einfache robuste Grenzwertüberwachung |
| Schalthäufigkeit | Bei Relaisausgängen begrenzt | Elektronische Ausgänge für häufiges Schalten geeignet | Abhängig vom Kontakt und der Last |
| Hilfsenergie | Für Anzeige und Ausgang meist erforderlich | Erforderlich | Je nach Bauart nicht erforderlich |
Ein Digitalmanometer mit Schaltausgang ist besonders geeignet, wenn eine gut sichtbare Vor-Ort-Anzeige im Mittelpunkt steht.
Ein elektronischer Druckschalter ist oft die bessere Wahl, wenn das Gerät kompakt direkt an einer Maschine montiert, häufig geschaltet oder über eine moderne Automatisierungsschnittstelle parametriert werden soll.
Ein mechanischer Druckschalter kann sinnvoll sein, wenn ein einfacher potenzialfreier Kontakt ohne elektronische Anzeige benötigt wird.
Grenzen bei Schutz- und Sicherheitsfunktionen
Ein gewöhnliches Digitalmanometer mit Schaltausgang darf nicht automatisch als Sicherheitsdruckbegrenzer betrachtet werden.
Für eine sicherheitsrelevante Funktion müssen unter anderem bewertet werden:
- Zulassung und Gerätekategorie,
- Fehlerverhalten des Sensors,
- Ausfall der Versorgungsspannung,
- Kontaktversagen,
- Software und Parametrierung,
- Manipulationsschutz,
- Redundanz,
- Prüfintervall,
- gesamte Abschaltkette.
Bei Dampfanlagen, Heißwasser, Brenngasen, Druckbehältern, Ex-Anwendungen oder gesetzlich geregelten Schutzfunktionen können spezielle Druckwächter oder Druckbegrenzer erforderlich sein.
Ein Passwortschutz verhindert zwar unbeabsichtigte Parameteränderungen, ersetzt aber keine funktionale Sicherheitsbewertung.
Messbereich und Genauigkeit auswählen
Der Messbereich sollte so gewählt werden, dass der normale Betriebsdruck gut aufgelöst wird und gleichzeitig ausreichend Reserve für erwartete Druckspitzen vorhanden ist.
Ein sehr großer Messbereich bietet hohe Überlastreserve, kann aber:
- die Auflösung im Arbeitsbereich verschlechtern,
- die absolute Messabweichung erhöhen,
- eine genaue Grenzwerteinstellung erschweren.
Ein zu kleiner Messbereich kann dagegen durch normale Druckspitzen überlastet werden.
Für die Auswahl sind mindestens zu unterscheiden:
- normaler Betriebsdruck,
- oberer und unterer Schaltpunkt,
- maximal möglicher Prozessdruck,
- kurzzeitige Druckspitzen,
- zulässige Überlast des Sensors,
- erforderliche Anzeige- und Schaltgenauigkeit.
Bei einem oberen Grenzwert von 8 bar ist ein Messbereich bis 10 bar möglicherweise zu knapp, wenn prozessbedingt Druckspitzen bis 12 bar auftreten können. Der konkrete Sensor muss daher anhand seiner Überlastangaben ausgewählt werden.
Druckspitzen und dynamische Prozesse berücksichtigen
Das Digitalmanometer schaltet nur auf Grundlage des Druckwertes, den seine Elektronik tatsächlich erfasst.
Bei schnellen Prozessen sind relevant:
- Messrate des Sensors,
- Aktualisierungsrate der Anzeige,
- digitale Filterung,
- Reaktionszeit des Schaltausgangs,
- Schaltzeit eines Relais,
- Verzögerung der angeschlossenen Steuerung.
Eine sehr kurze Druckspitze kann den Sensor mechanisch belasten, ohne lange genug vorhanden zu sein, um die Anzeige oder den Schaltausgang vollständig zu aktivieren.
Bei stark pulsierenden hydraulischen Systemen können folgende Maßnahmen erforderlich sein:
- geeignete Druckdämpfung,
- Messleitung mit kleinem Innenvolumen,
- Drossel oder Snubber,
- höherer Messbereich,
- schneller Sensor beziehungsweise Peak-Erfassung,
- separater mechanischer Überdruckschutz.
Eine Drossel schützt vor schnellen Druckstößen, verlangsamt jedoch auch die Reaktion des Messgerätes und des Schaltausgangs.
Montage und elektrischen Anschluss planen
Das Digitalmanometer sollte so montiert werden, dass die Anzeige gut ablesbar bleibt und der Druckanschluss nicht mechanisch verspannt wird.
Zu beachten sind:
- passender Prozessanschluss,
- zulässige Einbaulage,
- Mediumverträglichkeit,
- Temperatur am Messgerät,
- Vibration und Pulsation,
- Schutzart,
- Kabelabgang und Zugentlastung,
- Zugänglichkeit zur Parametrierung.
Bei der elektrischen Installation müssen Versorgung, Relaiskontakte und Signalleitungen eindeutig getrennt und dokumentiert werden.
Das Gerät darf nicht über das Anschlusskabel mechanisch abgestützt werden. Bei starken Vibrationen kann eine Montage über eine flexible Messleitung oder einen entfernten Messanschluss sinnvoll sein.
Inbetriebnahme und Schaltpunkte prüfen
Vor der Freigabe der Anlage sollte die vollständige Grenzwertfunktion mit kontrolliertem Druck geprüft werden.
- Gerätedaten kontrollieren: Messbereich, Druckart, Ausgangsart und Versorgung mit den Bestelldaten vergleichen.
- Nullpunkt prüfen: Digitalmanometer drucklos kontrollieren und gegebenenfalls nullen.
- Schaltlogik dokumentieren: Öffner, Schließer, MIN, MAX oder Fenster eindeutig festlegen.
- Druck langsam erhöhen: Tatsächlichen Schaltpunkt mit einer geeigneten Referenz erfassen.
- Druck langsam reduzieren: Rückschaltpunkt ermitteln.
- Hysterese berechnen: Differenz aus Schalt- und Rückschaltpunkt bewerten.
- Wiederholung durchführen: Prüfung mindestens mehrfach wiederholen.
- SPS-Signal prüfen: Meldung bis zur Steuerung oder Leitwarte verfolgen.
- Angeschlossene Funktion prüfen: Alarm, Freigabe oder Abschaltung kontrollieren.
- Einstellungen sichern: Passwortschutz oder Programmiersperre aktivieren.
Der Druck sollte in der Nähe des Schaltpunkts langsam verändert werden. Bei zu schneller Druckänderung können Reaktionszeit, Nachlauf und Filterung den ermittelten Schaltwert verfälschen.
Einstellungen nachvollziehbar dokumentieren
Schaltpunkte dürfen nicht nur im Gerät gespeichert sein. Für Wartung, Austausch und Fehlersuche sollten sie zusätzlich dokumentiert werden.
Eine vollständige Dokumentation enthält:
- Gerätebezeichnung und Seriennummer,
- Messbereich und Druckeinheit,
- oberer und unterer Schaltpunkt,
- Rückschaltpunkte beziehungsweise Hysterese,
- MIN-, MAX- oder Fensterfunktion,
- Öffner- oder Schließerlogik,
- Ausgangsart und Kontaktbelegung,
- Verzögerungs- und Filtereinstellungen,
- Funktion in der SPS,
- Datum der Prüfung,
- gemessene tatsächliche Schaltwerte.
Bei einem Geräteaustausch können die Einstellungen dadurch reproduzierbar auf das Ersatzgerät übertragen und anschließend geprüft werden.
Typische Auswahl- und Parametrierfehler
Die Hysterese ist zu klein
Der Ausgang schaltet bei normalen Druckschwankungen ständig ein und aus.
Schaltpunkt und Rückschaltpunkt werden verwechselt
Die Anlage wird zu spät zurückgesetzt oder startet unerwartet erneut.
Ein Relaisausgang schaltet einen Motor direkt
Schaltstrom und Einschaltstrom überlasten die Kontakte.
PNP und NPN werden verwechselt
Der SPS-Eingang reagiert nicht oder es entsteht eine ungeeignete elektrische Verbindung.
Öffner und Schließer sind nicht dokumentiert
Bei Kabelbruch, Wartung oder Geräteaustausch entsteht ein falscher Anlagenzustand.
Die Anzeige wird mit der Schaltgenauigkeit gleichgesetzt
Reaktionszeit, Filterung und Ausgangstoleranz bleiben unberücksichtigt.
Ein zu großer Messbereich wird gewählt
Der Druck ist zwar sicher erfassbar, aber Grenzwerte lassen sich nicht mit der erforderlichen Auflösung bewerten.
Kurze Druckspitzen werden nicht berücksichtigt
Der Prozess erreicht schädliche Spitzen, obwohl der Ausgang nicht oder erst verspätet schaltet.
Das Digitalmanometer übernimmt eine ungeprüfte Sicherheitsfunktion
Ausfall der Versorgung, Elektronik oder Parametrierung wird im Schutzkonzept nicht ausreichend berücksichtigt.
Nach der Parametrierung erfolgt keine Druckprüfung
Verdrahtungs-, Einheiten- oder Einstellfehler bleiben bis zum realen Störfall unentdeckt.
Praxisbeispiel: Hydraulischer Prüfstand
Ein hydraulischer Prüfstand arbeitet regulär zwischen 50 und 180 bar. Der Bediener soll den Druck direkt am Prüfstand ablesen können. Zusätzlich werden zwei Funktionen benötigt:
- Freigabe des Prüfablaufs ab 50 bar,
- Abbruch und Alarm bei 190 bar.
Ein Digitalmanometer mit zwei Relaisausgängen wird eingesetzt.
Ausgang 1 wird als Mindestdruckfreigabe parametriert:
- Schaltpunkt bei steigendem Druck: 50 bar,
- Rückschaltpunkt bei fallendem Druck: 45 bar.
Ausgang 2 wird als Maximaldruckalarm eingestellt:
- Schaltpunkt bei steigendem Druck: 190 bar,
- Rückschaltpunkt bei fallendem Druck: 175 bar.
Beide Relais werden nicht direkt mit Pumpe oder Magnetventil verbunden. Sie schalten digitale SPS-Eingänge. Die SPS steuert anschließend über geeignete Ausgangsmodule und Koppelrelais das Hydraulikaggregat und das Entlastungsventil.
Während der Inbetriebnahme werden die tatsächlichen Schalt- und Rückschaltpunkte mit einer kalibrierten Druckreferenz geprüft. Dabei zeigt sich, dass eine starke Filtereinstellung den oberen Schaltpunkt bei schneller Druckerhöhung verzögert.
Die Filterung wird reduziert und die Druckrampe des Prüfstands vor dem Maximaldruck verlangsamt. Anschließend schaltet der Alarm reproduzierbar innerhalb der festgelegten Toleranz.
Ein separates mechanisches Druckbegrenzungsventil bleibt unabhängig vom Digitalmanometer bestehen. Es schützt das hydraulische System, falls Sensor, Versorgung oder Steuerung ausfallen.
Benötigte Angaben für die Auswahl
Für die Auswahl eines Digitalmanometers mit Schaltausgang werden mindestens folgende Angaben benötigt:
- Medium,
- Druckart: Relativdruck, Absolutdruck oder Differenzdruck,
- minimaler und maximaler Betriebsdruck,
- mögliche Druckspitzen,
- gewünschter Messbereich,
- erforderliche Genauigkeit und Auflösung,
- Anzahl der Schaltpunkte,
- MIN-, MAX- oder Fensterüberwachung,
- Schalt- und Rückschaltwerte,
- gewünschte Hysterese,
- Relais-, PNP- oder NPN-Ausgang,
- Schließer-, Öffner- oder Wechslerfunktion,
- Versorgungsspannung,
- angeschlossene Last beziehungsweise SPS-Eingang,
- zusätzlicher Analogausgang,
- Prozess- und elektrischer Anschluss,
- Temperatur, Vibration und Schutzart,
- Anforderungen an Kalibrierung und Dokumentation,
- betriebliche oder sicherheitsrelevante Funktion.
Eine aussagekräftige Anfrage könnte beispielsweise lauten:
Digitalmanometer für Hydrauliköl, Messbereich 0 bis 250 bar, Genauigkeit mindestens 0,5 % vom Endwert, zwei potenzialfreie Relais-Wechsler, Mindestdruckfreigabe bei 50 bar mit Rückschaltung bei 45 bar, Maximaldruckalarm bei 190 bar mit Rückschaltung bei 175 bar, Versorgung 24 V DC, Prozessanschluss G 1/4 und Anschluss an 24-V-SPS-Eingänge.
Welche Produkte eignen sich?
Digitalmanometer und Prüfmanometer
Die Kategorie Digitalmanometer / Prüfmanometer umfasst batteriebetriebene Digitalmanometer, Präzisionsmanometer, Datenlogger-Ausführungen und Geräte mit elektrischen Ausgangs- und Schaltfunktionen.
Je nach Modell stehen unter anderem zur Verfügung:
- Min./Max.-Speicher,
- Nullpunktkorrektur,
- Datenlogger,
- Relais- oder Transistorausgänge,
- 4–20-mA- oder 0–10-V-Ausgänge,
- RS485-Schnittstellen,
- einstellbare Grenzwerte,
- unterschiedliche Genauigkeitsklassen und Messbereiche.
IDM-K80 Digitales Kontaktmanometer
Das IDM-K80 Digital-Kontaktmanometer kombiniert eine digitale Druckanzeige mit zwei Relais-Wechslern.
Wesentliche Eigenschaften sind:
- zwei frei einstellbare obere beziehungsweise untere Grenzwerte,
- Relaisausgänge als Wechsler,
- einstellbare Schaltdifferenz,
- Passwortschutz gegen unbeabsichtigte Änderung,
- Nullpunktkorrektur,
- umschaltbare Druckeinheiten,
- Genauigkeit bis 0,25 % vom Endwert abhängig von der Ausführung.
Das IDM-K80 eignet sich besonders für Prüfstände, hydraulische Aggregate und dezentrale Anlagen, bei denen eine lokale Druckanzeige mit zwei potenzialfreien Grenzkontakten benötigt wird.
Digitalmanometer IPDM80-1
Das IPDM80-1 besitzt eine große LED-Anzeige und zwei integrierte Relais.
Je nach Ausführung bietet es außerdem:
- Min./Max.-Speicherung,
- Messbereiche ab niedrigem Millibardruck,
- kapazitive Keramikmesszelle,
- optionalen 4–20-mA-, 0–20-mA- oder 0–10-V-Ausgang,
- Edelstahl-Prozessanschluss,
- Schutzart IP65.
Das Gerät eignet sich für Anwendungen, bei denen der Druck auch aus größerer Entfernung gut ablesbar sein soll und Grenzwerte sowie ein kontinuierliches Ausgangssignal benötigt werden.
Druckschalter
Die Kategorie Druckschalter enthält mechanische und elektronische Geräte für die Drucküberwachung in Maschinen, Pumpen, Kompressoren, Hydraulik- und Pneumatikanlagen.
Ein Druckschalter kann gegenüber einem Digitalmanometer vorteilhaft sein, wenn:
- die kompakte Maschinenintegration wichtiger als eine große Anzeige ist,
- sehr häufig geschaltet wird,
- PNP-, NPN- oder IO-Link-Funktionen benötigt werden,
- keine genaue Vor-Ort-Anzeige erforderlich ist,
- eine spezielle Zulassung oder Gerätefunktion gefordert ist.
Fazit: Anzeige und Grenzwertfunktion lassen sich sinnvoll kombinieren
Ein Digitalmanometer mit Schaltausgang eignet sich besonders für Anwendungen, in denen der Druck gut sichtbar vor Ort angezeigt und gleichzeitig eine einfache Grenzwertmeldung erzeugt werden soll.
Mit zwei Ausgängen lassen sich beispielsweise Mindest- und Maximaldruck, Voralarm und Abschaltung oder ein zulässiges Druckfenster überwachen.
Für einen stabilen Betrieb müssen Schaltpunkt, Rückschaltpunkt und Hysterese zur tatsächlichen Druckschwankung der Anlage passen. Filter und Verzögerungen können unerwünschtes Schalten reduzieren, dürfen aber eine erforderliche schnelle Reaktion nicht verhindern.
Relais-, PNP- und NPN-Ausgänge müssen elektrisch zur SPS und zur angeschlossenen Last passen. Pumpen, Motoren, Schütze und größere Magnetventile sollten in der Regel über geeignete Koppel- oder Leistungsschaltglieder angesteuert werden.
Ein Digitalmanometer mit Schaltausgang ersetzt nicht automatisch einen zugelassenen Druckwächter, Druckbegrenzer oder mechanischen Überdruckschutz. Sicherheits- und Schutzfunktionen müssen anhand der vollständigen Anlage bewertet werden.
Vor der Inbetriebnahme sollten die tatsächlichen Schalt- und Rückschaltpunkte mit kontrolliertem Druck geprüft und anschließend eindeutig dokumentiert werden.
Häufige Fragen zu Digitalmanometern mit Schaltausgang
Was ist ein Digitalmanometer mit Schaltausgang?
Es misst und zeigt den Druck an und ändert bei einem eingestellten Grenzwert den Zustand eines Relais- oder Transistorausgangs.
Was ist der Unterschied zwischen Schaltpunkt und Rückschaltpunkt?
Am Schaltpunkt wird der Ausgang aktiviert oder deaktiviert. Der Rückschaltpunkt bestimmt, wann er bei entgegengesetzter Druckänderung wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt.
Warum wird eine Hysterese benötigt?
Sie verhindert, dass der Ausgang bei kleinen Druckschwankungen um den Grenzwert ständig ein- und ausschaltet.
Kann ein Digitalmanometer eine Pumpe direkt schalten?
Nur wenn Spannung, Strom, Einschaltstrom und Lastart ausdrücklich innerhalb der zulässigen Kontaktdaten liegen. In der Praxis wird der Ausgang meist auf eine SPS, ein Koppelrelais oder ein Schütz geführt.
Kann ich Mindest- und Maximaldruck gleichzeitig überwachen?
Ja, wenn das Gerät zwei unabhängig parametrierbare Ausgänge besitzt. Damit kann auch eine Fensterüberwachung realisiert werden.
Was ist besser: Relais- oder PNP-Ausgang?
Ein Relais bietet einen potenzialfreien Kontakt und ist elektrisch flexibel. Ein PNP-Ausgang eignet sich besonders für häufiges Schalten an passenden 24-V-SPS-Eingängen.
Ersetzt ein Digitalmanometer mit Schaltausgang einen Druckschalter?
Es kann die Funktion eines betrieblichen Druckschalters übernehmen. Für kompakte Maschinenanwendungen, sehr hohe Schalthäufigkeit oder besondere Zulassungen kann ein spezieller Druckschalter besser geeignet sein.
Ist das Gerät für eine Sicherheitsabschaltung geeignet?
Nicht automatisch. Für eine sicherheitsrelevante Abschaltung müssen Zulassung, Fehlerverhalten, Versorgung, Steuerung und vollständige Abschaltkette geprüft werden.
Wie werden die Schaltpunkte geprüft?
Der Druck wird mit einer geeigneten Referenz langsam erhöht und reduziert. Dabei werden Schaltpunkt, Rückschaltpunkt, Hysterese und Wiederholbarkeit dokumentiert.
Welche Angaben benötigt ICS Schneider für die Auswahl?
Benötigt werden Medium, Druckbereich, mögliche Druckspitzen, gewünschte Schaltpunkte, Hysterese, Ausgangsart, Schaltlogik, Versorgung, elektrische Last, Prozessanschluss, Genauigkeit, Umgebungsbedingungen und die vorgesehene Funktion in der Anlage.