Thyracont VSL53D User manual

V a c u u m I n s t r u m e n t s
VSL53D, VSL54D
VSL53DL, VSL54DL
Vakuum Transmitter
Vacuum Transducer
Betriebsanleitung
Operating Instructions

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Inhaltsverzeichnis
1 Hinweise für Ihre Sicherheit 4
2 Vakuum Transmitter VSL 5
2.1 ZurOrientierung ............................ 5
2.2 Lieferumfang .............................. 5
2.3 Produktbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3 Installation 7
3.1 Hinweise zur Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.2 Vakuumanschluss............................ 7
3.3 Elektrischer Anschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.3.1 Anschluss an Thyracont Anzeigegeräte . . . . . . . . . . . . 8
3.3.2 Kundeneigene Spannungsversorgung . . . . . . . . . . . . . 9
4 Betrieb 10
4.1 Allgemeines............................... 10
4.2 Bedienung des VSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.3 Nachjustieren.............................. 13
4.4 Ausheizen................................ 16
5 Kommunikation 17
5.1 Die serielle Schnittstelle des VSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.2 Parameterübersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.3 Geräte-Parameter und Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.4 Messwertabfrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.5 Displayfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.6 Schaltpunkte .............................. 21
5.7 Nachjustieren.............................. 23
5.8 Sensor Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.9 VacuGraphTM Software......................... 26
6 Wartung und Service 27
7 Technische Daten 29
8 Konformitätserklärung 31
Hersteller:
Thyracont Vacuum Instruments GmbH
Max-Emanuel-Straße 10
D-94036 Passau
Tel.: ++49/851/95986-0
E-Mail: [e-mail]
Internet: https://www.thyracont-vacuum.com
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1 Hinweise für Ihre Sicherheit
−Lesen und befolgen Sie alle Punkte dieser Anleitung
−Informieren Sie sich über Gefahren, die vom Gerät ausgehen und Gefahren, die von
Ihrer Anlage ausgehen
−Beachten Sie die Sicherheits- und Unfall-Verhütungsvorschriften
−Prüfen Sie regelmäßig die Einhaltung aller Schutzmaßnahmen
−Installieren Sie das VSL unter Einhaltung der entsprechenden Umgebungsbedingun-
gen; die Schutzart ist IP40 (die Geräte sind geschützt gegen Eindringen von Fremd-
körpern) bzw. IP54 bei Verwendung geeigneter Steckverbinder
−Beachten Sie beim Umgang mit den verwendeten Prozessmedien die einschlägigen
Vorschriften und Schutzmaßnahmen
−Berücksichtigen Sie mögliche Reaktionen zwischen Werkstoffen und Prozessmedien,
z. B. infolge der Eigenerwärmung des Produkts
−Gerät nicht eigenmächtig umbauen oder verändern
−Informieren Sie sich vor Aufnahme der Arbeiten über eine eventuelle Kontamination
−Beachten Sie im Umgang mit kontaminierten Teilen die einschlägigen Vorschriften und
Schutzmaßnahmen
−Legen Sie beim Einsenden des Gerätes eine Kontaminationsbescheinigung bei
−Geben Sie die Sicherheitsvermerke an andere Benutzer weiter
Piktogramm-Definitionen
Wichtige Information über das Produkt, dessen Handhabung oder
den jeweiligen Teil der Betriebsanleitung, auf den besonders auf-
merksam gemacht werden soll
Gefahr von Schäden an Gerät oder Anlage
Gefahr von Personenschäden
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2 Vakuum Transmitter VSL
2.1 Zur Orientierung
Diese Betriebsanleitung ist gültig für Produkte mit den Artikelnummern
VSL53D, VSL54D,
VSL53DL, VSL54DL.
Sie finden die Artikelnummern auf dem Typenschild. Technische Änderungen oh-
ne vorherige Anzeige sind vorbehalten.
2.2 Lieferumfang
Zum Lieferumfang gehören:
−Transmitter VSL
−Staubschutzkappe
−Betriebsanleitung
Lieferbares Zubehör:
−Zubehörset Smartline, SLZUB:
Schutzkoffer,
Schnittstellenkonverter RS485-USB,
Steckernetzteil 24 V
−Zentrierdichtring DN16KF mit Metall-Drahtfilter, ZZDF016
Stecker und Messkabel:
−Messkabel 2m für Anzeigegerät VD12/VD14, W1515002
−Messkabel 6m für Anzeigegerät VD12/VD14, W1515006
−Messkabel 2m mit offenen Enden, W1500002
−Messkabel 6m mit offenen Enden, W1500006
−Gegenstecker Smartline IP54, XB15SL05∗
−Messkabel IP54, 2m mit offenen Enden, W1500502∗
−Messkabel IP54, 6m mit offenen Enden, W1500506∗
∗) IP54 Einzelstecker, Transmitter können damit nicht als RS485-Kette verbunden
werden!
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2.3 Produktbeschreibung
Der Vakuum Transmitter VSL dient sowohl zur Absolutdruck-Messung in gasförmi-
gen Medien im Bereich 1,0x10-4 - 1200 mbar, als auch zur Relativdruck-Messung
im Bereich von maximal -1060 ... +340 mbar. Das Gerät kann an ein Thyracont
Anzeigegerät angeschlossen oder gemäß Anschlussbelegung mit einer kundenei-
genen Spannungsversorgung betrieben werden.
Das analoge Mess-Signal 0 - 10 V ist dabei je nach gewählter Messgröße vom
Druck abhängig.
Zusätzlich besitzt das Gerät eine RS485 Schnittstelle zur digitalen Datenübertra-
gung (siehe Abschnitt 5.1).
Das VSL ist mit einem metallgedichteten Kombinationssensor des Typs Piezo /
Pirani ausgerüstet und temperaturkompensiert. Es kann an geeignete Flanschver-
bindungen angeschlossen werden. Zusätzlich enthält das Gerät einen piezoresis-
tiven Sensor zum Erfassen des Umgebungsdruckes.
Bestimmungsgemäße Verwendung
Das VSL dient ausschließlich der Messung von Absolut- und Relativdruck in gas-
förmigen Medien. Es darf nur an geeignete und hierfür vorgesehene Komponenten
angeschlossen werden. Die zulässige Überlast des Sensors ist unbedingt zu be-
achten.
Nicht bestimmungsgemäße Verwendung
Als nicht bestimmungsgemäß gilt der Einsatz zu Zwecken, die von oben genannten
abweichen, insbesondere:
−Anschluss an Geräte oder Komponenten, die laut ihrer Betriebsanleitung
hierfür nicht vorgesehen sind.
−Anschluss an Geräte, die berührbare, Spannung führende Teile aufweisen.
Bei nicht bestimmungsgemäßem Einsatz erlischt jeglicher Haftungs- und Gewähr-
leistungsanspruch.
Die Verantwortung im Zusammenhang mit den verwendeten Prozessmedien liegt
beim Betreiber.
Das Gerät ist nicht zum Einsatz in Verbindung mit Korrosivgas vor-
gesehen. Aggressive Medien wie Halogenide, Kohlenstoff- oder
Sauerstoff-Plasmen können die Lebensdauer des Sensors redu-
zieren!
Ölnebel, Staub und Kondensat beeinträchtigen die Funktion des
Sensors und können zum Ausfall führen!
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3 Installation
3.1 Hinweise zur Installation
Keine eigenmächtigen Umbauten oder Veränderungen am Gerät
vornehmen!
Aufstellungsort: Innenräume
Für nicht vollklimatisierte Betriebsräume gilt:
Temperatur: +5 ◦C ... +60 ◦C
Rel. Luftfeuchte: max. 80% bis 30 ◦C, max. 50% bei 40 ◦C, nicht betauend
Luftdruck: 860 - 1060 hPa (mbar)
3.2 Vakuumanschluss
Schmutz und Beschädigungen, insbesondere am Flansch, beein-
trächtigen die Funktion dieses Gerätes.
Beachten Sie bitte die beim Umgang mit Vakuumkomponenten er-
forderlichen Regeln in Bezug auf Sauberkeit und Schutz vor Be-
schädigung.
−Staubschutzkappe entfernen (wird bei Instandhaltungsarbeiten wieder be-
nötigt!)
−Vakuumanschluss fachgerecht über KF Kleinflansch/ CF-Flansch herstellen
−Für Kleinflansch-Verbindung Metall-Spannelemente verwenden, die sich nur
mit einem Werkzeug öffnen und schließen lassen, Dichtringe mit Zentrierring
verwenden
−Sicherstellen, dass der Sensorflansch mit dem Schutzleiter verbunden ist,
beispielsweise durch metallischen Kontakt zur geerdeten Vakuumkammer
(metallische Spannelemente)
Die Einbaulage ist frei wählbar, jedoch kann eine Montage von unten, d.h. mit nach
oben gerichtetem Flansch, zu vorzeitiger Verschmutzung und Ausfall des Geräts
führen. Zu bevorzugen ist der Einbau von oben, d.h. mit nach unten gerichtetem
Flansch, damit sich Staub und Kondensat nicht in der Messzelle ansammeln kön-
nen. Der Transmitter ist in dieser Lage ab Werk justiert.
Das Gerät beim Einbau nicht gewaltsam verdrehen, dies kann zur
mechanischen Beschädigung führen!
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Bei Überdruck im Vakuumsystem > 1 bar
Versehentliches Öffnen von Spannelementen kann zu Verletzun-
gen durch herumfliegende Teile führen! Ungesicherte Schlauch-
verbindungen können sich lösen und Gesundheitsschäden durch
ausströmende Prozessmedien herbeiführen!
Bei Überdruck im Vakuumsystem 1,5 bis 4 bar
Bei KF-Flanschverbindungen können Elastomer-Dichtringe dem
Druck nicht mehr standhalten. Dies kann zu Gesundheitsschäden
durch ausströmende Prozessmedien führen!
3.3 Elektrischer Anschluss
3.3.1 Anschluss an Thyracont Anzeigegeräte
Wird der Transmitter an einem Thyracont Anzeigegerät betrieben, ist ein geeigne-
tes Messkabel zu verwenden (siehe Zubehör).
Anschluss des Transmitters niemals mit Spannung führendem Ka-
bel herstellen!
Stecker am Transmitter einstecken und mit Schrauben sichern. Gegenüberliegen-
den Stecker am Anzeigegerät anstecken und sichern. Erst danach Spannungsver-
sorgung am Anzeigegerät herstellen bzw. einschalten.
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3.3.2 Kundeneigene Spannungsversorgung
Der Transmitter kann auch mit anderen Anzeigegeräten oder kundeneigener Span-
nungsversorgung betrieben werden.
Die elektrische Verbindung ist unter Verwendung geeigneter Kabel EMV-gerecht
gemäß untenstehender Pinbelegung herzustellen:
Stecker Sub-D, 15polig, männlich
Pin1: Identifikation: 22 kΩ
Pin2: Signal Output 0-10 VDC
Pin3: AGND
Pin4: Voltage Supply 24 VDC
Pin5: Supply GND
Pin6: Relay 1, N.O.
Pin7: Relay 1, Common
Pin8: Relay 1, N.C.
Pin9: Adjust
Pin10: RS485 +
Pin11: RS485 -
Pin12: Shield
Pin13: Relay 2, N.O.
Pin14: Relay 2, Common
Pin15: Relay 2, N.C.
Es wird empfohlen, Abschirmung (Pin 12) und Speisungserde (Pin
5) beim Speisegerät mit Erdung zu verbinden.
Falscher Anschluss oder unzulässige Versorgungsspannung kön-
nen zu Schäden am Transmitter führen!
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4 Betrieb
4.1 Allgemeines
Messprinzip
Der Vakuum Transmitter VSL besitzt eine interne Kombination aus einem piezore-
sistiven Membransensor und einem Piranisensor, der die Wärmeleitfähigkeit von
Gasen zur Vakuummessung nutzt. Ein weiterer piezoresistiver Sensor dient zur
Erfassung des Umgebungsdruckes.
Unter Einwirkung des Druckes verformt sich die dünne Membran des Piezosen-
sors, auf deren Rückseite eine Widerstands-Messbrücke aufgebracht ist. Die da-
bei auftretende Verstimmung der Messbrücke ist ein Maß für den auf die Membran
wirkenden Absolutdruck.
Beim Wärmeleitungssensor wird ein Wendel-Filament in einer Wheatstone Brü-
ckenschaltung auf eine konstante Temperatur aufgeheizt. Die notwendige Brücken-
spannung ist ein Maß für den Absolutdruck.
Zur Ausgabe des Relativdruckes wird von dem im Sensorflansch gemessenen Ab-
solutdruck der separat erfasste Umgebungsdruck subtrahiert.
Ausgangssignal
Das Mess-Signal 1,5 V - 8,58 V des VSL ist über den gesamten Messbereich von
1,0x10-4 - 1200 mbar logarithmisch vom Druck abhängig. Die Umrechnung erfolgt
gemäß folgendem Zusammenhang:
Vout/V = log(p/mbar) + 5,5
p/mbar = 10(Vout/V - 5,5)
Die Ausgangs-Kennlinie kann per
Softwarebefehl skaliert werden,
siehe hierzu Abschnitt 5.8.
Alternativ kann der Relativdruck als Mess-Signal 0 - 10 V ausgegeben werden.
Die Konfiguration erfolgt per Softwarebefehl, siehe hierzu Abschnitt 5.8.
Serielle Schnittstelle RS485
Der gemessene Druckwert kann über die serielle RS485 Schnittstelle des Trans-
mitters digital ausgelesen werden. Darüber hinaus können verschiedene Para-
meter wie Gasart-Korrekturfaktoren programmiert werden. Weitere Informationen
hierzu finden Sie im Abschnitt 5.
Stabilisierungszeit
Die Ausgabe des Mess-Signals erfolgt ca. 2 s nach Einschalten des Geräts. Zur
Ausnutzung der vollen Genauigkeit kann es -auch nach extremen Drucksprüngen-
angebracht sein, eine Stabilisierungszeit von 5 Minuten zu beachten.
Messgenauigkeit
Das Gerät ist ab Werk in stehender Position bei einer Versorgungsspannung von
24 VDC abgeglichen. Verschmutzung, Alterung, extreme klimatische Bedingungen
oder andere Einbaulagen können ein Nachjustieren erforderlich machen.
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Gasartabhängigkeit
Das Mess-Signal des Piranisensors ist gasartabhängig. Das Gerät ist auf N2bzw.
trockene Luft abgeglichen. Für andere Gase können Korrekturfaktoren gesetzt
werden, so dass unterhalb 0,1 mbar eine korrekte Druckausgabe resultiert (sie-
he Abschnitt 5.8).
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4.2 Bedienung des VSL
Die Status-LED des VSL signalisiert folgende Betriebszustände:
Die Schaltpunkt LEDs leuchten, sobald das zugehörige Relais angezogen ist.
Die Modelle VSL53DL und VSL54DL verfügen zudem über eine gelb hinterleuch-
tete LCD Anzeige. Diese zeigt den aktuell gemessenen Ist-Druck.
Liegt ein Fehler im Betrieb des Transmitters vor, wird dies durch ein rot hinterleuch-
tetes Display signalisiert.
Zum Ändern der Anzeigeeinheit (mbar, Torr, hPa)
während die Spannungsversorgung angeschlos-
sen wird die »Adj« Taste gedrückt halten bis die
Anzeige »Unit« erscheint. Dann die gewünschte
Einheit durch Drücken der »Adj« Taste auswählen.
Nach 5 s ohne weiteren Tastendruck wird die Ein-
stellung gespeichert!
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Anzeigeeinheit und Display-Orientierung können per Softwarekommando geän-
dert werden, siehe hierzu Abschnitt 5.5.
4.3 Nachjustieren
Das Gerät ist ab Werk bei Versorgungsspannung 24 V stehend, d.h. mit dem
Flansch nach unten, abgeglichen.
Andere Einbaulagen, Einsatz unter anderen klimatischen Bedingungen, extreme
Temperaturschwankungen, Alterung oder Verschmutzung können ein Nachjustie-
ren erforderlich machen.
Nachjustieren durch Tastendruck am Gerät
Ein Nachjustieren auf Atmosphärendruck oder Nulldruck ist digital über den Taster
»Adj« möglich, siehe Bedienschema unten. Der Transmitter erkennt automatisch,
um welchen Justierpunkt es sich handelt.
Beim Nullabgleich werden interner Piezo- und Piranisensor im
Flansch justiert, jedoch nicht der Umgebungsdrucksensor. Der Ist-
Druck sollte hierfür kleiner 5,0x10-5 mbar sein.
Ein Abgleich per Taster bei Atmosphärendruck wirkt auf den Pirani-
sensor. Gleichzeitig wird der Umgebungsdrucksensor an den inter-
nen Piezosensor angeglichen und somit der Relativdruck auf 0 ge-
setzt. Ein Nachjustieren von internem Piezo- und Piranisensor bei
Atmosphärendruck ist nur per Software-Kommando möglich (siehe
Abschnitt 5.7).
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Um optimale Ergebnisse beim Nachjustieren zu erzielen, empfeh-
len wir vor jedem Abgleich eine Warmlaufphase von mindestens
10 Minuten beim jeweiligen Kalibrierdruck zu beachten.
Zum Justieren den Gummistopfen über dem Taster »Adj« entfernen (1), dann mit
einem dünnen Schraubendreher oder ähnlichem Hilfsmittel mehrmals kurz auf den
Taster drücken (2), bis die Status-LED schnell orange zu blinken beginnt. Nach 3 s
ohne weiteren Tastendruck signalisiert langsames Blinken, dass der Transmitter
nun nachjustiert werden kann. Hierzu nochmals kurz die Taste drücken. Gummi-
stopfen nun wieder einsetzen.
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Nachjustieren durch externes Spannungssignal
Nachjustieren auf Atmosphärendruck oder Nulldruck, indem Anschluss-Pin 9 (sie-
he Abschnitt 3.3.2) kurzzeitig (min. 20 ms) auf ein definiertes Potential gelegt wird.
Je nach Einstellung des Software-Parameters »Digital Logic« (DL) wird justiert,
wenn Pin 9
a) kurzzeitig auf GND (Parameterwert 0, active low) oder
b) kurzzeitig auf 3 ... 24 VDC gelegt wird (Parameterwert 1, active high, Stan-
dardeinstellung ab Werk).
Die Justierung mithilfe des externen Spannungssignals wird nur
dann dauerhaft gespeichert, wenn Umgebungsdrucksensor und in-
terner Piezosensor um mindestens 0,5 mbar voneinander abwei-
chen. Ansonsten geht diese Justierung nach Trennen der Span-
nungsversorgung verloren!
Nachjustieren per Software-Kommando
Siehe Abschnitt 5.7.
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4.4 Ausheizen
Soll die Vakuumkammer mit angeflanschtem VSL ausgeheizt werden, so darf die
Temperatur am Sensorflansch 125 ◦C keinesfalls überschreiten.
Die Spannungsversorgung des Transmitters muss während des
Ausheizens der Kammer ausgeschaltet sein. Anderenfalls kann es
zu Schäden an der Elektronik kommen!
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5 Kommunikation
5.1 Die serielle Schnittstelle des VSL
Der Transmitter verfügt über eine serielle Schnittstelle RS485. Um die Geräte-
adresse zur Kommunikation über RS485 einzustellen, ist zunächst der Gummi-
stopfen über dem Adress-Schalter zu entfernen (1) und anschließend der Adress-
Schalter mit einem dünnen Schraubendreher oder ähnlichem Hilfsmittel auf einen
Wert zwischen 1 und 16 einzustellen (2). Danach den Gummistopfen wieder ein-
setzen.
Bei der Kommunikation werden die Telegramme gemäß Thyracont Protokoll Versi-
on V2 als ASCII-Code übertragen. Ausführliche Informationen hierzu finden Sie in
der gesonderten Beschreibung »Thyracont Communication Protocol«.
Download unter: www.thyracont-vacuum.com/unterstuetzung/downloadcenter/
Schnittstellen-Parameter:
9,6 / 14,4 / 19,2 / 38,4 / 57,6 / 115,2 kBd, 8 Datenbits, 1 Stopbit, keine Parität
Nach dem Einschalten startet der Transmitter mit 9,6 kBd. Emp-
fängt er Anfrage-Telegramme mit einer anderen Baudrate, so stellt
sich der Transmitter automatisch darauf ein. Für diese automati-
sche Baudraten-Erkennung benötigt er maximal zwei Telegramme
der Sorte »Typanfrage« oder »Messwertanfrage«.
Der analoge Signalausgang 0-10 V steht gleichzeitig zur RS485
zur Verfügung.
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5.2 Parameterübersicht
Command Code
Type of Device TD
Product Name PN
Serial Number Device SD
Serial Number Head (Sensor) SH
Version Device VD
Version Firmware VF
Version Bootloader VB
Baud Rate BR
Response Delay RD
Device Restart DR
Measurement Range MR
Measurement Value MV
Measurement Value 1 (Pirani) M1
Measurement Value 2 (Piezo) M2
Measurement Value 7 (Relative Pressure) M7
Display Datasource DD1
Display Unit DU1
Display Orientation DO1
Relay 1 R1
Relay 2 R2
Adjust High (Atmosphere Pressure) AH
Adjust Low (Zero Pressure) AL
Sensor Transition ST
Digital Logic DL
Gas Correction Factor 1 (Pirani) C1
Analog Output Characteristic OC
1) Nur gültig für Geräte mit LCD Display
Das bisherige RS485 Schnittstellen-Protokoll der Version V1 wird
auch weiterhin von allen Smartline Geräten unterstützt! Telegram-
me, die gemäß Protokollversion 1 aufgebaut sind, können somit
weiter verwendet werden.
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5.3 Geräte-Parameter und Information
Type of Device (TD):
Abfragen des Gerätetyps, z.B. VSL205
Product Name (PN):
Abfragen des Produktnamens (entspricht der Artikelnummer)
Serial Number Device (SD):
Abfragen der Geräte-Seriennummer
Serial Number Head (SH):
Abfragen der Seriennummer des Sensorkopfes
Version Device (VD):
Abfragen der Hardware-Versionsnummer des Geräts
Version Firmware (VF):
Abfragen der Firmware-Versionsnummer des Geräts
Version Bootloader (VB):
Abfragen der Bootloader-Version des Geräts
Baud Rate (BR):
Einstellen der Baudrate zur Datenübertragung
Wertebereich: 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600, 115200 Bd
Response Delay (RD):
Abfragen und Einstellen der Wartezeit zwischen dem Empfang eines Telegramms
und dem Senden der Antwort.
Wertebereich: 1 ... 99999 µs (Default 5500 µs)
Device Restart (DR):
Geräte-Reset durchführen
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5.4 Messwertabfrage
Measurement Range (MR):
Abfragen des Messbereichs
Measurement Value MV:
Abfragen des aktuell gemessenen Druckwertes
Measurement Value M1:
Abfragen des aktuell vom Pirani-Sensor gemessenen Druckwertes
Measurement Value M2:
Abfragen des aktuell vom Piezosensor gemessenen Druckwertes
Measurement Value M7:
Abfragen des aktuellen Relativ-Druckwertes
5.5 Displayfunktionen
Display Unit (DU):
Abfragen und Einstellen der für das LCD Display des Transmitters verwendeten
Druckeinheit.
Wertebereich: mbar (Default), Torr, hPa
Display Orientation (DO):
Abfragen und Einstellen der Display-Orientierung, die Anzeige kann dadurch um
180◦gedreht werden.
Wertebereich: 0 (Default), 1 (180◦gedreht)
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