Czujniki i przekaźniki przepływu SMC

Czujniki przepływu SMC to urządzenia pomiarowe służące do detekcji, monitorowania i kontroli przepływu sprężonego powietrza, gazów lub cieczy w systemach pneumatycznych i automatyki procesowej. Przekaźniki przepływu (ang. flow switches) przekazują sygnał binarny lub analogowy, umożliwiający sterowanie zaworami, alarmami i systemami PLC, reagując na przekroczenie zadanych progów przepływu.

Czujnik IFW działa w oparciu o mechaniczną deformację membrany, która reaguje na różnicę ciśnienia pomiędzy wlotem a wylotem. Przy przepływie powietrza membrana odchyla się, aktywując mikroprzełącznik (kontakt NO/NC), co pozwala wykrywać przepływ lub jego brak. To rozwiązanie proste, niezawodne i odporne na zabrudzenia, często stosowane jako zabezpieczenie przed suchobiegiem.

• linie pneumatyczne zabezpieczające,
• układy sterowania dmuchawami,
• systemy filtracji i osuszania,
• monitoring przepływu w centralach sprężonego powietrza.

IFW to klasyczny czujnik typu „ON/OFF”, powszechnie stosowany w przemysłowych układach bezpieczeństwa.

PF2MC7 to cyfrowy miernik przepływu z elektronicznym czujnikiem termicznym i 3-kolorowym wyświetlaczem LCD, który pozwala na:

• odczyt aktualnego przepływu w czasie rzeczywistym,
• sygnalizację przekroczenia progów alarmowych,
• komunikację z systemem sterowania (PNP/NPN, analog 1–5 V lub 4–20 mA).

W przeciwieństwie do IFW jest to urządzenie pomiarowe, nie tylko sygnalizacyjne.

Zasada działania opiera się na pomiarze różnicy temperatury pomiędzy dwoma czujnikami – jednym grzanym, a drugim referencyjnym. Zmiana przepływu medium chłodzi czujnik grzany, co powoduje różnicę temperatury proporcjonalną do natężenia przepływu. To metoda bezkontaktowa, bez elementów ruchomych, gwarantująca wysoką trwałość (>100 mln cykli).

Trzy linie LCD pokazują jednocześnie:

1. bieżący przepływ,
2. próg ustawiony (Set Point),
3. jednostkę (l/min, L/s, cfm).

Kolor wyświetlacza (niebieski / zielony / czerwony) sygnalizuje stan pracy, alarm lub przekroczenie zakresu.

Użytkownik może:

• ustawić górny i dolny próg alarmowy,
• ustawić punkt zerowy (zero-point adjust),
• zmienić jednostkę przepływu,
• ustawić czas histerezy i tłumienia.

Nastawy odbywają się z poziomu przycisków dotykowych na panelu urządzenia.

PFM7 to kompaktowy dwukolorowy (czerwono-zielony) przekaźnik przepływu z cyfrowym czujnikiem termicznym, idealny do aplikacji OEM. Wyświetlacz LED pozwala na łatwą diagnostykę, a obudowa IP65 umożliwia montaż bezpośrednio na maszynie. Jest to wersja uproszczona, ale bardzo szybka (czas reakcji <1 s).

Wersje:

• 0,01 ÷ 1 l/min,
• 0,02 ÷ 2 l/min,
• 0,05 ÷ 5 l/min,
• 0,1 ÷ 10 l/min,
• 0,3 ÷ 25 l/min,
• 0,5 ÷ 50 l/min,
• 1 ÷ 100 l/min,
• 2 ÷ 200 l/min.

Dzięki temu można stosować PF2M7 zarówno w małych siłownikach, jak i w średnich obwodach pneumatycznych.

PFMV5 to termiczny mikroprzekaźnik przepływu, działający w zakresie 5 ÷ 1000 cm³/min (czyli 0,005 ÷ 1 l/min). Dzięki mikrostrukturom MEMS osiąga bardzo wysoką czułość i stabilność – potrafi wykryć minimalne zmiany przepływu w mikroinstalacjach i układach laboratoryjnych.

• kontrola mikronapowietrzania,
• systemy dozowania gazów,
• pneumatyka precyzyjna,
• sprzęt medyczny i półprzewodnikowy.

To rozwiązanie klasy mikroprzepływowej automatyki procesowej.

PF3A to zaawansowany przetwornik przepływu dla dużych przepływów powietrza (30–12 000 l/min), wyposażony w interfejs IO-Link. Dzięki dwuekranowemu, trójkolorowemu wyświetlaczowi i komunikacji cyfrowej, umożliwia integrację z systemami Przemysłu 4.0. Pozwala monitorować przepływ, temperaturę medium i całkowity przepływ skumulowany (totalizer).

• Analogowe wyjście 1–5 V lub 4–20 mA,
• Cyfrowe wyjścia tranzystorowe PNP/NPN,
• Cyfrowy interfejs IO-Link (v1.1).

Dzięki temu możliwa jest pełna integracja z sieciami przemysłowymi (EtherNet/IP, PROFINET, DeviceNet).

PF3A wykrywa:

• zanik przepływu,
• przekroczenie wartości granicznych,
• spadek ciśnienia zasilania,
• odłączenie przewodu,
• błędy komunikacji IO-Link.

Dane można archiwizować i analizować z poziomu sterownika PLC.

Oznacza to pełną ochronę przed kurzem i odporność na strumień wody z dowolnego kierunku. Dzięki temu PF3A może być montowany w trudnych warunkach przemysłowych, np. w maszynach pakujących, systemach malarskich czy lakierniach.

To seria kompaktowych, zintegrowanych czujników przepływu z wyświetlaczem LED (2-kolorowym) i wbudowanym przetwornikiem. Charakteryzują się bardzo szerokim zakresem przepływu – od 0,5 do 2000 l/min – przy wysokiej powtarzalności pomiaru (±2% F.S.). Są uniwersalne i stosowane w niemal każdej aplikacji pneumatycznej.

Sprężone powietrze, azot, CO₂, suche powietrze techniczne. Nie są przeznaczone do cieczy ani mediów agresywnych.

• sygnał analogowy (1–5 V lub 4–20 mA),
• wyjście PNP/NPN,
• sygnał impulsowy (dla funkcji totalizer).

Wyjścia mogą być konfigurowane niezależnie.

Umożliwiają szybką wizualną diagnostykę stanu przepływu:

• zielony – praca w normie,
• czerwony – przekroczenie wartości granicznej,
• niebieski – błąd czujnika lub komunikacji.

Dzięki temu operator może błyskawicznie ocenić stan systemu bez analizowania danych liczbowych.

Każdy model posiada funkcję zerowania i kompensacji temperaturowej. Proces kalibracji polega na przepuszczeniu powietrza referencyjnego o znanym przepływie i ustawieniu wartości na ekranie urządzenia. W modelach z IO-Link możliwa jest zdalna kalibracja przez sterownik.

• temperatura medium: 0–50°C,
• ciśnienie robocze: 0–1 MPa,
• wilgotność względna: do 85% RH,
• brak kondensatu w medium.

Praca poza tymi warunkami może powodować błędy pomiarowe.

• kontrola zużycia sprężonego powietrza,
• detekcja wycieków,
• pomiar przepływu w układach chłodzenia,
• monitoring filtrów i dysz,
• automatyczne raportowanie zużycia mediów.

Dzięki temu możliwa jest optymalizacja efektywności energetycznej zakładów.

PF3A umożliwia pełną transmisję danych procesowych, diagnostycznych i konfiguracyjnych. Do głównych należą:

• aktualny przepływ (wartość cyfrowa),
• temperatura medium,
• wartość maksymalna/minimalna,
• status alarmów,
• dane kalibracyjne i identyfikacyjne (ID urządzenia, numer seryjny).

Pozwala to na ciągły monitoring zużycia powietrza i analitykę energetyczną w zakładzie.

Im większy przepływ i bardziej krytyczne zastosowanie, tym wyższa precyzja pomiarowa.

Nowoczesne modele (PF3A, PFMB) mają wbudowane zabezpieczenia:

• blokadę ustawień (Key Lock),
• automatyczne wykrywanie błędu czujnika,
• funkcję alarmu „Flow Out of Range”,
• diagnostykę stanu czujnika (np. uszkodzenie termistora).

Dzięki temu urządzenia te mogą być stosowane w systemach o wysokim poziomie bezpieczeństwa funkcjonalnego.

Zalecana kalibracja okresowa to co 12 miesięcy. Dla modeli IO-Link (PF3A) kalibracja może być wykonana zdalnie z poziomu systemu sterowania. Kalibracja fabryczna odbywa się przy przepływie odniesienia w temperaturze 20°C i ciśnieniu 0,5 MPa.

• IFW (mechaniczny): ok. 100–200 ms,
• PFM7: ≤100 ms,
• PF2MC7: ≤50 ms,
• PF3A: ≤10 ms.

Szybkość reakcji jest kluczowa w aplikacjach dynamicznych, np. przy detekcji wycieków i impulsowych wtryskach powietrza.

Każdy czujnik przepływu termicznego posiada kompensację temperaturową – dzięki niej wynik pomiaru jest niezależny od temperatury powietrza (0–50°C). Bez kompensacji wahania temperatury mogłyby wprowadzać błąd pomiarowy nawet do 10%.

Tak – o ile wilgoć nie kondensuje się w postaci kropelek. Modele PF3A i PFMB posiadają obudowę IP65, dzięki czemu mogą być montowane w środowiskach o dużej wilgotności (np. w systemach mycia maszyn CIP).

• zanieczyszczenie czujnika termicznego,
• pulsacje ciśnienia,
• kondensat w przewodzie,
• montaż odwrotny do kierunku przepływu,
• brak kalibracji po wymianie medium.

Błędy można zminimalizować poprzez montaż zgodnie z zaleceniami producenta i filtrację powietrza (AFM, AFD).

Oprócz standardowego pomiaru i alarmów PF3A ma:

• Totalizer – licznik całkowitego zużycia powietrza (l lub m³),
• Display Inversion – możliwość obrotu ekranu o 180°,
• Flow Scaling – przeliczenie jednostek na inne formaty (np. Nm³/h),
• Auto-tuning – automatyczne ustawienie progu alarmu w oparciu o dane historyczne.

Dzięki precyzyjnemu monitorowaniu przepływu można wykrywać wycieki, nieefektywne odbiorniki i niepotrzebne upusty. Integracja czujników PF3A z systemami zarządzania energią pozwala zmniejszyć zużycie powietrza nawet o 20–30% w skali roku.

Tak – wszystkie modele elektroniczne (PFM7, PF3A, PFMB, PF2MC7) mogą pracować z azotem, przy korekcie ρ (gęstości). Przepływ azotu jest automatycznie kompensowany, ponieważ ma właściwości termiczne zbliżone do powietrza.

Czujniki powinny być montowane:

• poziomo (dla najlepszej stabilności odczytu),
• w miejscu o laminarnym przepływie (min. 10× średnica przewodu od kolanka),
• z kierunkiem przepływu zgodnym ze strzałką na obudowie.

Unikać miejsc, gdzie występują drgania lub pulsacje ciśnienia.

Nie należy stosować mechanicznych metod czyszczenia. Zaleca się przepłukanie czujnika suchym powietrzem lub alkoholem izopropylowym. Dla czujników o małym przepływie (PFMV5) wymagane jest czyszczenie w warunkach bezpyłowych.

• Dla wyjść analogowych – do 20 m,
• Dla IO-Link – do 10 m,
• Dla sygnałów cyfrowych PNP/NPN – do 30 m (z ekranowanym przewodem).

Dłuższe połączenia mogą powodować zakłócenia sygnału i błędne odczyty.

Brak części ruchomych eliminuje zużycie mechaniczne, zmniejsza ryzyko awarii i umożliwia pracę w środowiskach zapylonych. Żywotność czujników termicznych SMC przekracza 10⁸ cykli, co oznacza bezobsługową eksploatację przez wiele lat.

• sygnał cyfrowy (PNP/NPN),
• zmiana koloru wyświetlacza,
• miganie wartości alarmowej,
• transmisja kodu błędu przez IO-Link.

Alarm może być ustawiony jako przekroczenie górnego lub dolnego limitu przepływu.

• L/min,
• L/s,
• m³/h,
• cfm (dla rynku amerykańskiego),
• Norm l/min (przeliczone do warunków 0°C, 1 atm).

Dzięki temu czujniki mogą być używane w globalnych instalacjach z różnymi standardami.

Zaleca się stosowanie filtrów AFM/AFD (5 µm) lub separatorów wody AMG, aby zapobiec wnikaniu kondensatu i cząstek do czujnika. Zanieczyszczenia powodują błędy pomiaru i mogą doprowadzić do uszkodzenia czujnika termicznego.

Nie wszystkie. Tylko wybrane serie (np. PF2MC7-L lub PF3W) są przeznaczone do cieczy, zbudowane ze stali nierdzewnej i z odpowiednią kalibracją. Pozostałe modele (PFM7, PFMB, PF3A) są dedykowane do powietrza i gazów.

• Korpus: aluminium anodowane lub stal nierdzewna SUS304,
• Kanały pomiarowe: PPS, PBT, mosiądz niklowany,
• Uszczelnienia: NBR, FKM, EPDM (w zależności od medium).

Dobór materiału pozwala na kompatybilność z większością gazów przemysłowych.

• przez IO-Link (PF3A),
• przez analog 4–20 mA (PFMB, PF2MC7),
• przez wejścia cyfrowe PLC (PFM7, IFW),
• poprzez konwertery sieciowe SMC EX600 / EX250.

Dzięki temu czujniki można integrować z dowolną platformą sterowania.

Czujniki mają wbudowaną ochronę:

• przed odwrotną polaryzacją,
• przed przepięciami indukcyjnymi,
• przed prądem zwarciowym.

W instalacjach z dużymi zakłóceniami warto stosować filtry ferrytowe i ekranowane kable.

Tak – wszystkie czujniki i przekaźniki przepływu SMC spełniają:

• CE (Low Voltage i EMC Directive),
• RoHS2 / REACH,
• EN61326-1 (kompatybilność elektromagnetyczna),
• ISO 8573-1 Class 3.4.3 (dla sprężonego powietrza).

Bo łączą niezawodność, precyzję i inteligentną komunikację. Od prostych czujników IFW po zaawansowane PF3A z IO-Link – każdy model zapewnia dokładne dane przepływu, co pozwala:

• optymalizować zużycie energii,
• wykrywać anomalie w układach pneumatycznych,
• zapewniać bezpieczeństwo procesowe,
• integrować monitoring mediów z systemami MES/SCADA.

W efekcie czujniki SMC stały się kluczowym elementem koncepcji „Smart Pneumatics” i zarządzania energią w zakładach przemysłowych