Der Siemens SITRANS P320 ist ein digitaler Prozessdruckmessumformer, dessen Messspanne an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden kann. Diese Flexibilität ist bei Anlagenplanung, Inbetriebnahme und Geräteersatz besonders hilfreich. Allerdings wird der Begriff Turndown häufig falsch interpretiert: Eine kleinere eingestellte Messspanne bedeutet nicht automatisch, dass die Messzelle bei dieser Einstellung ihre ursprüngliche prozentuale Genauigkeit unverändert beibehält.
Entscheidend ist die Unterscheidung zwischen physikalischem Messbereich der Sensorzelle, parametriertem Messanfang und Messende, Messspannenverhältnis sowie der zugehörigen Messabweichung. Diese Größen beeinflussen die Eignung des Druckmessumformers für die jeweilige Prozessaufgabe.
Dieser Fachbeitrag erläutert die technischen Zusammenhänge anhand des SITRANS P320 mit 4–20-mA/HART-Ausgang, erklärt die herstellerabhängigen Genauigkeitsangaben und zeigt, wie Anlagenbauer und Betreiber eine passende Messzelle auswählen und korrekt parametrieren.
Inhaltsverzeichnis
1. Warum Turndown bei Druckmessumformern wichtig ist
In industriellen Anlagen stimmen der maximale Sensorbereich und die tatsächlich benötigte Prozessmessspanne häufig nicht überein. Ein Druckmessumformer kann beispielsweise über eine Messzelle für 16 bar verfügen, während die Anwendung nur einen Bereich von 0 bis 4 bar erfordert.
Durch die Parametrierung lässt sich das Ausgangssignal auf den gewünschten Prozessbereich skalieren. Beim SITRANS P320 können hierfür der untere und obere Messbereichswert innerhalb der zulässigen Gerätegrenzen eingestellt werden.
Der Vorteil liegt in einer flexiblen Anpassung an unterschiedliche Anlagenbedingungen. Der Anwender muss jedoch prüfen, ob die gewünschte Messspanne innerhalb der zulässigen Sensorgrenzen liegt und welche Messabweichung bei der gewählten Einstellung spezifiziert ist.
Turndown ist deshalb kein eigenständiges Qualitätsmerkmal, sondern beschreibt das Verhältnis zwischen verfügbarer und eingestellter Messspanne.
2. Messprinzip und Geräteausführungen des SITRANS P320
Der Siemens SITRANS P320 ist ein digitaler Druckmessumformer für anspruchsvolle Prozessanwendungen. Je nach Bauart eignet er sich zur Messung von Relativdruck, Absolutdruck, Differenzdruck sowie darauf aufbauenden Messgrößen wie Füllstand oder Durchfluss.
Das Gerät verarbeitet das Signal seiner Druckmesszelle elektronisch und stellt bei der hier betrachteten HART-Ausführung ein parametrierbares 4–20-mA-Signal sowie digitale Informationen bereit.
Die verfügbaren Messzellen unterscheiden sich hinsichtlich Nenndruckbereich, zulässiger Messspanne, Druckbelastbarkeit und Genauigkeit. Auch Prozessanschlüsse, Druckmittler, medienberührte Werkstoffe und Zulassungen variieren.
Die Gerätefamilie ist daher nicht als ein einziger universeller Drucksensor zu betrachten. Für die technische Auslegung ist immer die konkrete Bestell- und Messzellenausführung maßgeblich.
3. Sensorgrenze, Messanfang und Messende unterscheiden
Für eine korrekte Parametrierung müssen mehrere Größen auseinandergehalten werden.
Die untere und obere Sensorgrenze beschreiben den physikalisch spezifizierten Messbereich der eingebauten Messzelle. Die Messgrenzen dürfen nicht mit der mechanischen Überlastgrenze verwechselt werden.
Der eingestellte Messanfang entspricht dem unteren Bereichswert, bei einer üblichen linearen 4–20-mA-Zuordnung also 4 mA.
Das eingestellte Messende entspricht dem oberen Bereichswert und damit üblicherweise 20 mA.
Die Differenz zwischen Messende und Messanfang ist die eingestellte Messspanne.
| Begriff | Bedeutung | Beispiel |
|---|---|---|
| Nennmessbereich der Messzelle | Herstellerseitig festgelegter Sensorbereich | 0 bis 16 bar |
| Messanfang | Eingestellter unterer Bereichswert | 0 bar |
| Messende | Eingestellter oberer Bereichswert | 4 bar |
| Eingestellte Messspanne | Differenz aus Messende und Messanfang | 4 bar |
| Turndown | Maximale Messspanne geteilt durch eingestellte Messspanne | 4:1 |
| Überlastgrenze | Zulässige mechanische Druckbelastung nach Herstellerspezifikation | Geräteabhängig |
Diese Unterscheidung verhindert, dass eine reine Skalierungsänderung fälschlich als Erweiterung der physikalischen Sensorfähigkeit verstanden wird.
4. Turndown und Messspannenverhältnis berechnen
Das Messspannenverhältnis wird beim SITRANS P320 mit dem Buchstaben r beschrieben.
r = maximale Messspanne / eingestellte Messspanne
Bei einer maximalen Messspanne von 16 bar und einer eingestellten Messspanne von 4 bar ergibt sich:
r = 16 bar / 4 bar = 4
Der Turndown beträgt damit 4:1.
Wird dieselbe Messzelle auf eine Messspanne von 1 bar eingestellt, ergibt sich ein Turndown von 16:1.
Ein größerer Turndown bedeutet also, dass ein kleinerer Teil der verfügbaren Messspanne für die Ausgangssignalzuordnung genutzt wird.
Die tatsächlich maximal zulässige Spreizung ist jedoch abhängig von der gewählten SITRANS-P320-Messzelle. Herstellerangaben von bis zu 100:1 gelten nicht uneingeschränkt für jede Variante.
5. Eingestellte Messspanne und 4–20-mA-Ausgang
Bei linearer Skalierung wird der eingestellte Druckbereich auf das analoge Ausgangssignal von 4 bis 20 mA abgebildet.
Für einen Messbereich von 0 bis 4 bar gilt:
I = 4 mA + (p / 4 bar) × 16 mA
Bei 2 bar beträgt der Ausgangsstrom damit 12 mA.
Wird das Messende auf 1 bar eingestellt, entspricht ein Druck von 0,5 bar ebenfalls einem Ausgangsstrom von 12 mA.
Die Stromauflösung bezogen auf die eingestellte Druckspanne verändert sich dadurch. Die physikalischen Eigenschaften der Sensorzelle bleiben jedoch unverändert.
Die SPS muss denselben Messanfang und dasselbe Messende verwenden wie der Messumformer. Anderenfalls entstehen trotz korrekt funktionierendem Sensor falsche Druckanzeigen.
6. Genauigkeitsangaben des SITRANS P320 verstehen
Die Genauigkeit des SITRANS P320 darf nicht allein anhand einer einzelnen Prozentangabe beurteilt werden.
Siemens spezifiziert für unterschiedliche Messzellen eine Kennlinienabweichung einschließlich Hysterese und Wiederholbarkeit unter definierten Referenzbedingungen. Die zulässige Abweichung hängt teilweise direkt vom Messspannenverhältnis r ab.
Beispielsweise gilt für bestimmte Relativdruck-Messzellen der Druckbaureihe mit Nennmessbereichen von 1, 4, 16, 63 und 160 bar:
Bei r ≤ 5: Kennlinienabweichung ≤ 0,065 % der eingestellten Messspanne.
Bei einem Messspannenverhältnis von 5 < r ≤ 100 gilt für diese Varianten:
Kennlinienabweichung ≤ (0,004 × r + 0,045) % der eingestellten Messspanne.
Diese Formeln dürfen nicht pauschal auf alle SITRANS-P320-Ausführungen übertragen werden. Für Messzellen mit 250 mbar, 400 bar oder 700 bar sowie andere Druckbauarten gelten teilweise abweichende Spezifikationen.
Die genannten Werte beziehen sich auf die spezifizierte Kennlinienabweichung unter Referenzbedingungen und sind nicht mit der vollständigen Messunsicherheit im praktischen Betrieb gleichzusetzen.
7. Einfluss eines hohen Turndowns auf die Messabweichung
Bei zunehmendem Turndown kann sich der prozentuale Grenzwert der zulässigen Kennlinienabweichung erhöhen.
Die Bewertung muss allerdings zwischen dem Prozentwert bezogen auf die eingestellte Messspanne und der daraus resultierenden absoluten Druckabweichung unterscheiden.
Eine kleinere Messspanne kann trotz eines höheren prozentualen Abweichungswertes zu einem kleineren absoluten Fehlergrenzwert führen.
Für die praktische Anwendung ist außerdem entscheidend, wie groß die absolute Messabweichung im Verhältnis zum tatsächlich gemessenen Prozessdruck ist.
Besonders bei kleinen Prozessdrücken können zusätzliche Einflüsse durch Umgebungstemperatur, Einbaulage, Langzeitverhalten und Kalibrierbedingungen relevant werden.
Ein hoher Turndown ist damit nicht grundsätzlich schlecht. Er muss jedoch anhand der tatsächlichen Fehlergrenzen und der Anforderungen der Messaufgabe bewertet werden.
8. Praxisbeispiel mit 16-bar-Messzelle
8.1 Ausgangsdaten
Ein SITRANS P320 mit einer Relativdruck-Messzelle der Druckbaureihe und einem Nennmessbereich von 0 bis 16 bar soll für unterschiedliche Prozessmessspannen eingesetzt werden.
Betrachtet werden zwei Einstellungen:
Variante A: 0 bis 4 bar.
Variante B: 0 bis 1 bar.
Das Beispiel verwendet die Siemens-Spezifikation für diese Messzellenfamilie unter den angegebenen Referenzbedingungen.
8.2 Berechnungsgrundlage
Das Messspannenverhältnis ergibt sich aus:
r = 16 bar / eingestellte Messspanne
Für r ≤ 5 wird die Kennlinienabweichung mit maximal 0,065 % der eingestellten Messspanne angesetzt.
Für 5 < r ≤ 100 gilt:
f(r) = (0,004 × r + 0,045) %
8.3 Berechnung Variante A
Bei einer Einstellung auf 0 bis 4 bar ergibt sich:
r = 16 / 4 = 4
Damit gilt der Grenzwert von 0,065 % der eingestellten Messspanne.
Maximale Kennlinienabweichung = 4 bar × 0,00065 = 0,0026 bar
Dies entspricht 2,6 mbar.
8.4 Berechnung Variante B
Bei einer Einstellung auf 0 bis 1 bar beträgt der Turndown:
r = 16 / 1 = 16
Der prozentuale Grenzwert ergibt sich aus:
f(16) = (0,004 × 16 + 0,045) % = 0,109 %
Die absolute Kennlinienabweichung beträgt damit:
1 bar × 0,00109 = 0,00109 bar = 1,09 mbar
8.5 Zusätzliche Bewertung
Obwohl die prozentuale Kennlinienabweichung von 0,065 % auf 0,109 % ansteigt, ist der berechnete absolute Grenzwert bei der kleineren Messspanne geringer.
Bei einem tatsächlichen Prozessdruck von 0,5 bar entsprechen 1,09 mbar jedoch etwa 0,218 % dieses Messwerts.
Die prozentuale Abweichung bezogen auf den Prozessmesswert kann daher deutlich von der Prozentangabe bezogen auf die eingestellte Messspanne abweichen.
8.6 Ergebnisübersicht
| Kenngröße | Variante A | Variante B |
|---|---|---|
| Nennmessbereich | 0 bis 16 bar | 0 bis 16 bar |
| Eingestellter Messbereich | 0 bis 4 bar | 0 bis 1 bar |
| Turndown | 4:1 | 16:1 |
| Kennlinienabweichung | ≤ 0,065 % | ≤ 0,109 % |
| Absoluter Grenzwert | 2,60 mbar | 1,09 mbar |
| Ausgang bei 50 % der Spanne | 12 mA bei 2 bar | 12 mA bei 0,5 bar |
8.7 Ergebnis interpretieren
Das Beispiel zeigt, weshalb eine pauschale Aussage wie „mehr Turndown bedeutet automatisch mehr absolute Messabweichung“ nicht zutrifft.
Bei der Auswahl müssen die zulässige Kennlinienabweichung und weitere Fehlerbeiträge unter realen Betriebsbedingungen berücksichtigt werden.
Insbesondere sind Temperaturabweichungen, Einbaueinflüsse, Langzeitstabilität und zusätzliche Komponenten der Messstelle separat zu bewerten.
Die berechneten Werte stellen keine vollständige Unsicherheitsbilanz und keine automatisch zulässigen Prozessabweichungen dar.
9. Die passende Messzelle auswählen
Die Auswahl sollte sich am normalen Prozessdruck, an der erforderlichen Messspanne und an möglichen Druckspitzen orientieren.
Bei einem Prozessbereich von 0 bis 1 bar ist nicht zwangsläufig eine Messzelle mit 16 bar Nennmessbereich erforderlich. Eine kleinere geeignete Messzelle kann einen niedrigeren Turndown ermöglichen.
Andererseits müssen Startvorgänge, Druckstöße und mechanische Belastungen berücksichtigt werden. Die Auswahl ausschließlich nach der kleinsten verfügbaren Messspanne kann zu einer ungeeigneten Geräteausführung führen.
Vor der Bestellung sollten deshalb die Messgrenzen, die zulässige Überlastung, die Prozessbedingungen und die benötigte Genauigkeit geprüft werden.
Auch Druckart, Werkstoff, Dichtung, Gehäuse, Anschluss und erforderliche Zulassungen beeinflussen die Auswahl.
10. Messbereich lokal und über HART parametrieren
Der SITRANS P320 mit 4–20-mA/HART kann über die lokalen Bedientasten oder über die HART-Kommunikation parametriert werden.
Für die Konfiguration stehen geeignete Engineering-Werkzeuge einschließlich SIMATIC PDM zur Verfügung.
Wesentliche Einstellungen sind Messanfang, Messende, Einheit, Dämpfung und die für die jeweilige Messaufgabe erforderliche Kennlinienfunktion.
Nach Änderungen muss überprüft werden, ob die Skalierung in SPS, Leitsystem und Visualisierung mit den Einstellungen des Messumformers übereinstimmt.
Bei gesicherten Parametrierungen, Schutzfunktionen oder SIL-Anwendungen können zusätzliche Berechtigungen und Prüfmaßnahmen erforderlich sein.
11. Nullpunkt, Messanfang und Messende richtig einstellen
Der Nullpunkt des Sensors, der parametrierte Messanfang und der physikalische Drucknullpunkt sind unterschiedliche Begriffe.
Beispielsweise kann ein Relativdrucktransmitter für einen Messbereich von 2 bis 6 bar eingestellt sein. In diesem Fall entspricht 4 mA einem Druck von 2 bar und nicht dem physikalischen Drucknullpunkt.
Bei einer solchen Einstellung beträgt die Messspanne weiterhin 4 bar.
Für die korrekte Messbereichszuordnung müssen sowohl der untere als auch der obere Bereichswert eindeutig dokumentiert werden.
Ein Nullpunktabgleich sollte nicht zur Korrektur einer falschen Messbereichsparametrierung verwendet werden.
12. Unterschied zwischen Parametrierung und Justage
Bei der Parametrierung werden Einstellungen wie Messanfang, Messende, Einheit oder Dämpfung verändert.
Eine Justage greift dagegen in die Zuordnung zwischen dem physikalisch anliegenden Druck und dem vom Gerät ermittelten Messwert ein.
Eine Kalibrierung besteht aus dem Vergleich mit einem geeigneten Referenznormal und dokumentiert die festgestellten Abweichungen. Sie ist nicht automatisch mit einer Justage verbunden.
Wenn ein SITRANS P320 nach einer Messbereichsänderung unplausible Werte anzeigt, sollten zunächst Parametrierung und SPS-Skalierung geprüft werden.
Erst danach ist zu entscheiden, ob eine Kalibrierung oder Justage erforderlich ist.
13. Temperatur- und Langzeiteinflüsse berücksichtigen
Die unter Referenzbedingungen angegebene Kennlinienabweichung beschreibt nicht sämtliche Einflüsse auf die Messung.
Im praktischen Betrieb wirken zusätzlich Umgebungstemperatur, Prozessbedingungen, Versorgungsspannung, Einbaulage und Langzeitverhalten.
Siemens spezifiziert für die unterschiedlichen SITRANS-P320-Messzellen separate Angaben zu Temperatur- und Langzeiteinflüssen. Auch diese können vom Messspannenverhältnis abhängen.
Bei engen Genauigkeitsanforderungen müssen daher die einzelnen Fehlerbeiträge anhand der konkreten Herstellerdaten bewertet werden.
Die Addition beziehungsweise Zusammenfassung solcher Beiträge richtet sich nach der jeweiligen Bewertungsmethode. Eine einzelne Prozentangabe reicht für eine vollständige Messunsicherheitsbetrachtung nicht aus.
14. Prozessanschlüsse und Einbaubedingungen
Ein richtig gewählter Turndown kann Messfehler aufgrund ungünstiger Montage nicht kompensieren.
Bei Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen sind Einbaulage, Druckentnahmestelle, Wirkdruckleitungen und gegebenenfalls Kondensat oder Gasansammlungen zu berücksichtigen.
Bei Differenzdruckmessungen können verstopfte Impulsleitungen oder unterschiedliche Flüssigkeitssäulen zu erheblichen Messabweichungen führen.
Je nach Geräteausführung stehen unterschiedliche Prozessanschlüsse, Werkstoffe und Druckmittler zur Verfügung.
Die Montage muss entsprechend den Herstelleranweisungen und den tatsächlichen Prozessbedingungen erfolgen.
15. Relativdruck, Absolutdruck und Differenzdruck
Die Turndown-Berechnung folgt grundsätzlich demselben Verhältnisprinzip. Die verfügbaren Messspannen und Genauigkeitsangaben unterscheiden sich jedoch je nach Druckart und Messzelle.
Bei Relativdruck wird gegen einen definierten Referenzdruck, üblicherweise den Umgebungsdruck, gemessen.
Absolutdruck wird gegenüber einem absoluten Drucknullpunkt erfasst.
Bei Differenzdruck ergibt sich der Messwert aus der Druckdifferenz zwischen zwei Prozessanschlüssen.
Für Differenzdruckanwendungen sind zusätzlich der zulässige statische Betriebsdruck und die Ausführung der Messzelle zu beachten.
Die Genauigkeitsformel einer Relativdruck-Messzelle darf deshalb nicht ungeprüft für Differenzdruck- oder Absolutdruckausführungen verwendet werden.
16. Dämpfung und dynamische Druckverläufe
Der SITRANS P320 verfügt über eine parametrierbare elektronische Dämpfung, mit der das Ausgangssignal an die Prozessdynamik angepasst werden kann.
Die Dämpfung kann schwankende Anzeigen beruhigen. Sie verändert jedoch weder die physikalische Druckbelastung der Messzelle noch deren mechanische Druckgrenzen.
Bei pulsierenden Prozessen müssen insbesondere Druckspitzen und kurzzeitige Überlastungen berücksichtigt werden.
Eine starke Dämpfung kann schnelle Druckänderungen im angezeigten Signal weniger deutlich sichtbar machen.
Die Dämpfung ist deshalb entsprechend der erforderlichen Reaktionsgeschwindigkeit einzustellen und nicht als Ersatz für die richtige Messzellenwahl zu betrachten.
Weitere Informationen bietet der ICS-Fachbeitrag SITRANS P320 bei pulsierendem Prozessdruck.
17. HART-Kommunikation und Diagnoseinformationen
Die HART-Kommunikation ermöglicht bei entsprechend ausgestatteten SITRANS-P320-Geräten den digitalen Zugriff auf Prozesswerte, Geräteeinstellungen und Diagnoseinformationen.
Dadurch können unter anderem die parametrierten Bereichswerte ausgelesen und mit den in der Steuerung hinterlegten Einstellungen verglichen werden.
Die Gerätefamilie unterstützt Diagnosefunktionen gemäß NAMUR NE107. Solche Meldungen helfen dabei, Fehlerzustände und erforderliche Wartungsmaßnahmen einzuordnen.
Die vorhandenen Diagnosewerte hängen von Geräteausführung und Konfiguration ab.
Für die Fehleranalyse ist besonders sinnvoll, den digital verfügbaren Druckwert mit dem analogen 4–20-mA-Signal und der SPS-Anzeige zu vergleichen.
18. SIL, Grenzwerte und sicherheitsgerichtete Anwendungen
Für sicherheitsgerichtete Anwendungen sind geeignete Ausführungen der SITRANS-P320/P420-Familie erhältlich.
Bei solchen Anwendungen reicht es nicht aus, dass ein Druckmessumformer den gewünschten Turndown unterstützt.
Zusätzlich müssen der zulässige Messbereich, die Sicherheitsdokumentation, die geforderte Messfunktion und die Parametrierung berücksichtigt werden.
Änderungen an Messanfang, Messende oder weiteren sicherheitsrelevanten Parametern können eine erneute Validierung erforderlich machen.
Die Auslegung und Prüfung erfolgen nach den für die konkrete Sicherheitsfunktion geltenden Anforderungen. Eine gewöhnliche Messbereichsparametrierung ersetzt keine sicherheitsgerichtete Funktionsprüfung.
19. Messspanne und Prüfwerte dokumentieren
Eine nachvollziehbare Dokumentation erleichtert Inbetriebnahme, Wartung und späteren Geräteersatz.
Mindestens festzuhalten sind Gerätebezeichnung, Bestellcode, Seriennummer, Druckart, Messzellen-Nennbereich, Messanfang, Messende, Einheit und berechneter Turndown.
Hinzu kommen die verwendete Genauigkeitsspezifikation, die vorgesehenen Prüfdrücke und die eingestellte Ausgangssignalzuordnung.
Bei HART-Geräten sollten auch die relevanten Konfigurationsdaten dokumentiert werden.
Besonders bei Messstellen mit hohem Turndown ist diese Dokumentation wichtig, damit ein späterer Austausch nicht zu einer unbeabsichtigten Änderung der Messgenauigkeit oder Skalierung führt.
20. Prüf- und Inbetriebnahmeablauf
Für die Inbetriebnahme eines SITRANS P320 mit angepasster Messspanne empfiehlt sich folgende Vorgehensweise:
- Messaufgabe, Druckart, normalen Betriebsdruck und mögliche Druckspitzen bestimmen.
- Messzellen-Nennbereich und physikalische Messgrenzen anhand des Bestellcodes kontrollieren.
- Gewünschten Messanfang und gewünschtes Messende festlegen.
- Turndown aus maximaler und eingestellter Messspanne berechnen.
- Gerätespezifische Genauigkeitsformel und zusätzliche Fehlerbeiträge prüfen.
- Prozessanschlüsse, elektrische Versorgung und HART-Anbindung kontrollieren.
- Messanfang, Messende, Einheit und erforderliche Dämpfung parametrieren.
- Parametrierung und Skalierung im Leitsystem vergleichen.
- Mit geeigneter Druckreferenz mehrere Prüfpunkte über die eingestellte Messspanne anfahren.
- Analoge und digitale Messwerte sowie die erforderlichen Diagnoseinformationen bewerten.
- Prüfergebnisse dokumentieren und Messstelle entsprechend den betrieblichen Vorgaben freigeben.
Bei einer Justage müssen die Herstellervorgaben beachtet werden. Nach Änderungen sicherheitsrelevanter Einstellungen können zusätzliche Prüf- und Freigabeschritte erforderlich sein.
21. Fehlerdiagnose bei falscher Skalierung
21.1 Angezeigter Druck stimmt nicht mit dem Prozessdruck überein
Zunächst die parametrierten Bereichswerte und die SPS-Skalierung vergleichen. Danach Druckart, Einheit und Messwertzuordnung überprüfen.
21.2 Ausgangssignal erreicht 20 mA zu früh
Prüfen, ob das eingestellte Messende zu niedrig gewählt wurde oder ob tatsächlich ein höherer Prozessdruck vorliegt. Sensorgrenze und Überbereich getrennt beurteilen.
21.3 Hohe Abweichung bei kleiner Messspanne
Berechneten Turndown und die dazugehörige Siemens-Genauigkeitsformel kontrollieren. Zusätzlich Temperatur- und Einbaueinflüsse berücksichtigen.
21.4 HART-Druckwert und SPS-Anzeige unterscheiden sich
Die analoge Stromschleife, Bürde, Verdrahtung und Eingangsskalierung prüfen. Dabei berücksichtigen, ob digitale und analoge Werte dieselbe Messgröße darstellen.
21.5 Messwert schwankt trotz korrekter Skalierung
Prozessdynamik, Druckentnahmestelle, Impulsleitungen und Dämpfungseinstellung untersuchen. Nicht jede Schwankung ist ein Sensorfehler.
22. Geeignete Siemens-Produkte von ICS Schneider Messtechnik
ICS Schneider Messtechnik bietet unterschiedliche Siemens-Geräte für die industrielle Druck- und Prozessmessung an. Für die Auswahl sind Messaufgabe, erforderliche Genauigkeit, zulässiger Turndown, Einbaubedingungen und Kommunikationsschnittstellen entscheidend.
22.1 Siemens SITRANS P320 – digitaler Prozessdruckmessumformer
Der Siemens SITRANS P320 eignet sich je nach Ausführung für Relativdruck, Absolutdruck, Differenzdruck sowie Füllstands- und Durchflussanwendungen.
Bei der 4–20-mA/HART-Ausführung lassen sich Messanfang, Messende und weitere Geräteparameter an die Prozessaufgabe anpassen.
Zu den wesentlichen Eigenschaften gehören umfangreiche Diagnosefunktionen gemäß NAMUR NE107, unterschiedliche Messzellen und Werkstoffe sowie geeignete Geräteausführungen für explosionsgefährdete Bereiche und sicherheitsgerichtete Anwendungen.
Für die richtige Nutzung des Turndowns muss die konkrete Messzelle anhand der Herstellerdaten bewertet werden. Die allgemeine Produktangabe einer hohen Genauigkeit ersetzt keine gerätespezifische Berechnung.
22.2 Siemens SITRANS P420 – erweiterte Prozessdiagnose
Der SITRANS P420 gehört zur gleichen Gerätefamilie und bietet erweiterte Möglichkeiten zur Prozessdiagnose und Messwertspeicherung.
Je nach Messzelle können sich die spezifizierten Genauigkeitswerte vom SITRANS P320 unterscheiden. Dies kann bei besonders anspruchsvollen Messaufgaben ein wesentliches Auswahlkriterium sein.
Der P420 ist daher eine mögliche Alternative, wenn neben der Druckmessung zusätzliche Diagnoseanforderungen bestehen.
Die Auswahl sollte anhand der konkreten Messzellenvariante und der erforderlichen Funktionen erfolgen.
22.3 Siemens Prozesstransmitter für unterschiedliche Druckaufgaben
In der ICS-Kategorie Siemens Prozesstransmitter finden sich weitere Geräteausführungen für unterschiedliche Anforderungen an Druckmessbereich, Prozessanschluss und Kommunikation.
Eine passende Geräteauswahl berücksichtigt nicht nur den maximalen Prozessdruck, sondern insbesondere die gewünschte Messspanne, Messabweichung und die tatsächlichen Einsatzbedingungen.
22.4 Siemens Druckmesstechnik und Prozessinstrumentierung
Die Siemens-Druckmesstechnik umfasst weitere Drucksensoren und Prozessmessumformer für industrielle Anwendungen.
Über die Siemens-Prozessinstrumentierung von ICS Schneider Messtechnik können ergänzende Geräte für die Integration in Prozessanlagen ausgewählt werden.
| Produkt | Wesentliche Eigenschaften | Eignung |
|---|---|---|
| SITRANS P320 | Parametrierbarer Prozessdruckmessumformer mit HART und Diagnose | Druckmessstellen mit anpassbarer Messspanne |
| SITRANS P420 | Digitale Druckmessung mit erweiterten Diagnosefunktionen | Anspruchsvolle Prozessüberwachung |
| Siemens Prozesstransmitter | Unterschiedliche Messzellen und Prozessanschlüsse | Anwendungsspezifische Druckmessung |
| Siemens Druckmesstechnik | Weitere Drucksensoren und Messumformer | Auswahl geeigneter Messbereiche und Gerätebauarten |
Für die Auslegung einer Messstelle empfiehlt es sich, die erforderliche Messspanne, den maximalen Prozessdruck, die gewünschte Messabweichung und die Einbaubedingungen bereits bei der Anfrage anzugeben.
23. Fazit
Der Turndown des SITRANS P320 ermöglicht eine flexible Anpassung der eingestellten Messspanne an die jeweilige Prozessaufgabe. Er darf jedoch nicht mit der physikalischen Messgrenze oder der tatsächlich erreichbaren Messgenauigkeit verwechselt werden.
Entscheidend sind die richtige Messzelle, das berechnete Messspannenverhältnis und die dazugehörige Siemens-Spezifikation.
Bei der Bewertung müssen sowohl prozentuale als auch absolute Fehlergrenzen sowie zusätzliche Einflüsse durch Temperatur, Einbau und Betrieb berücksichtigt werden.
Die wichtigste Regel lautet: Zuerst die geeignete Messzelle auswählen, anschließend die benötigte Messspanne festlegen, den Turndown berechnen und die resultierende Messabweichung prüfen.
Erst danach sollten Parametrierung, Kalibrierung und Integration in die Prozessautomatisierung erfolgen.
24. FAQ – häufige Fragen zum SITRANS P320 Turndown
24.1 Was bedeutet Turndown beim SITRANS P320?
Turndown bezeichnet das Verhältnis zwischen maximaler und eingestellter Messspanne. Er beschreibt, wie stark die verfügbare Messspanne durch Parametrierung reduziert wird.
24.2 Wie berechnet man den Turndown?
Die maximale Messspanne wird durch die eingestellte Messspanne geteilt. Bei 16 bar maximaler und 4 bar eingestellter Messspanne ergibt sich 4:1.
24.3 Welchen maximalen Turndown unterstützt der SITRANS P320?
Je nach Messzelle sind unterschiedliche Messspannenverhältnisse zulässig. Bei bestimmten Varianten sind Werte bis 100:1 spezifiziert.
24.4 Bleibt die Genauigkeit bei höherem Turndown gleich?
Nicht grundsätzlich. Für verschiedene Messzellen gelten turndownabhängige Genauigkeitsformeln.
24.5 Was bedeutet die Genauigkeitsangabe 0,065 %?
Bei bestimmten SITRANS-P320-Messzellen bezeichnet sie die spezifizierte Kennlinienabweichung bezogen auf die eingestellte Messspanne unter definierten Referenzbedingungen.
24.6 Was ist der Unterschied zwischen Sensorbereich und Messspanne?
Der Sensorbereich beschreibt die physikalischen Messgrenzen. Die eingestellte Messspanne ist die Differenz aus parametriertem Messende und Messanfang.
24.7 Kann ein 16-bar-Sensor auf 0 bis 1 bar eingestellt werden?
Bei einer geeigneten SITRANS-P320-Messzelle kann dies innerhalb des zulässigen Messspannenverhältnisses möglich sein. Die Geräteausführung muss geprüft werden.
24.8 Wird der Sensor durch einen kleineren Messbereich empfindlicher?
Die Zuordnung zwischen Druck und Ausgangsstrom verändert sich. Die physikalische Messzelle selbst erhält dadurch keine anderen Eigenschaften.
24.9 Was bedeutet 4 mA beim SITRANS P320?
Bei einer üblichen linearen 4–20-mA-Einstellung entspricht 4 mA dem parametrierten Messanfang.
24.10 Was bedeutet 20 mA beim SITRANS P320?
Bei linearer Skalierung entspricht 20 mA dem eingestellten Messende. Dies ist nicht automatisch die obere physikalische Sensorgrenze.
24.11 Kann der Messbereich über HART eingestellt werden?
Ja. Die HART-Ausführung unterstützt die Parametrierung über geeignete Kommunikations- und Engineering-Werkzeuge.
24.12 Welche Bedeutung hat die Messzelle für die Genauigkeit?
Die Messzelle bestimmt unter anderem den verfügbaren Sensorbereich, die zulässige Spreizung und die zugehörigen Genauigkeitsspezifikationen.
24.13 Ist ein hoher Turndown immer nachteilig?
Nein. Entscheidend sind die resultierende absolute Messabweichung und die Anforderungen der jeweiligen Prozessmessung.
24.14 Kann eine falsche SPS-Skalierung wie ein Sensorfehler aussehen?
Ja. Unterschiedliche Bereichswerte im Messumformer und in der Steuerung können zu falschen Druckanzeigen führen.
24.15 Beeinflusst die elektronische Dämpfung den Turndown?
Nein. Die Dämpfung beeinflusst das zeitliche Verhalten des Ausgangssignals, nicht das Messspannenverhältnis.
24.16 Gelten dieselben Genauigkeitsformeln für Relativ- und Differenzdruck?
Nein. Die Formeln hängen von Druckart, Messzellen-Baureihe und Nennmessbereich ab.
24.17 Muss nach einer Messbereichsänderung neu kalibriert werden?
Eine reine Parametrierung ist keine Justage. Ob eine erneute Kalibrierung oder Prüfung erforderlich ist, hängt von den Qualitäts-, Prozess- und gegebenenfalls Sicherheitsanforderungen ab.
24.18 Wo erhält man den passenden Siemens SITRANS P320?
ICS Schneider Messtechnik bietet den SITRANS P320 und weitere Siemens-Prozesstransmitter an. Für die passende Auswahl sollten Druckbereich, gewünschte Messspanne, Genauigkeit und Prozessbedingungen angegeben werden.