VisiFerm™ DO B Arc Sensors
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1. e Hamilton USB RS485 Modbus Konverter P N 242411 e Hamilton Freeware HDM Hamilton Device Manager verf gbar bei www hamiltoncompany com folgen Sie der Anleitung f r Installation und Betrieb des HDM Hamilton Device Manager s e Demokabel P N 355194 Dieses Kabel besteht aus einem Netzteil um den Sensor mit Strom f r den Betrieb zu versorgen und einem Stecker um die beiden RS485 Verbindungskabel gelb und braun mit dem USB RS485 Konverter zu verbinden Wenn Sie ein Standard VP 8 Kabel verwenden m ssen Sie den Sensor ber eine externe Energiequelle versorgen Pin C 24 VDC Pin D Masse 2 Hamilton Arc View Handheld Package P N 242180 Das Handheld Package stellt eine ideale L sung f r die Arc Sensorverwaltung dar Das Arc View Handheld ist ein kom paktes bewegliches und kabelloses Ger t mit einer langen Batterielaufzeit und umfassender Funktionalit t Wenn das Handheld als kabelloses Mobilger t verwendet wird ben tigt jeder Arc Sensor einen Arc WI Sensor Adapter PN 242170 Die digitale RS485 Schnittstelle der VisiFerm DO B Arc Senso ren kennt drei Hierarchiestufen Benutzerlevel f r die Nutzer die Bedienungsanleitung VisiFerm DO B Arc Sensoren 29 VORBEREITUNG ZUR MESSUNG AUSBAU DES SENSORS mit ihr arbeiten Die Benutzerlevel und die werksseitig voreinge stellten Passw rter sind in der Tabelle unten ersichtlich Benutzerstatus Benutzerlevel Passwort Nicht ben tigt2. 02 CH 03 US 04 UK 05 AUS 355222 Sensor Cable VP 8 20 m TECHNICAL DATA 15 Technical data e VisiFerm DO B Arc sensor with integrated electronics Functionality includes measurement and self diagnosis Steam sterilizable autoclavable and compatible with Cleaning In Place CIP Measurement principle oxygen dependent luminescence Exchangeable ODO cap Shaft has a diameter of 12 mm and a PG 13 5 thread Different lengths of shaft available from 120 mm to 425 mm Operating temperature range 10 to 140 C the sensor provides no DO readings above 85 C Process pressure range O to 12 bar 174 psi relative Measuring range 4 ppb to 25 ppm DO or 0 1 to 600 mbar pO Measured values can be configured by software according to DO sat vol mg l or ppm ug l or ppb Temperature C Response time at 25 C from air to nitrogen t 98 lt 30 s Drift at Room Temp under Constant Conditions lt 1 per week e Cross sensitivities and resistances Sensor not disturbed by carbon dioxide hydrogen sulfide sulfur dioxide ethylene oxide or gamma sterilization Sensor resistant to ethanol methanol hydrogen peroxide Sensor not resistant to chlorine gas and other organic solvents such as chloroform toluene acetone Medium Affected Materials Stainless steel 1 4435 Silicone FDA approved EPDM Electrical connection VP 8 socket head 7 to 30 VDC operating v
3. Ground 2 Hamilton Arc View Handheld Package P N 242180 The handheld package represents an ideal desktop solution for the Arc sensor management The Arc View Handheld included in the package is a compact mobile wireless device with long battery life and broad functionality When using the Handheld as a mobile wireless device each Arc sensor requires an Arc Wi Sensor Adapter P N 242170 The digital RS485 interface of the VisiFerm DO B Arc sensor can be accessed by operators working within a three tier hierarchy Operator hierarchy levels and factory default passwords are shown in the table below Operating Instructions VisiFerm DO B Arc Sensors 11 PREPARATION FOR THE MEASUREMENT e REMOVAL OF THE SENSOR Operator status Operator Level Password Not required Specialist 16021966 The Users can read basic data from sensor Administrators can also calibrate sensors Specialists can calibrate and configure sensors and can see all data 8 Preparation for the measurement In contrast to electrochemical oxygen sensors VisiFerm DO B Arc sensors work independently of installation position orientation Prepare the sensor for measurements as follows 1 Remove the protective caps from the VP head and from the ODO Cap 2 Make sure that the sensor is configured as required If in doubt test as described in the section entitled Electrical connection RS485 Modbus interface 3 Check the condition of the
4. 20 mA Signals mit PUlSWEIIENMIORUANON ee 24 Elektrischer Anschluss der 4 20 mA Strom Schnittstellen uud 26 Schaltungsbeispiele uuuuuueeeeeee seen nnnnnnnnnnennnnnneen 2r Elektrischer Anschluss der RS 485 Modbussehniistele ana an 27 Schaltungsbeispiele uussseeeeeennnennnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnenn 28 7 Konfiguration und Wartung des Sensors 29 8 Vorbereitung zur Messung u2u uan000nnnnnnnennnnnn 30 9 Ausbau des Sensors 22u2200n2an0n0nnnnnnnnonnnnnnnnnnnnnn 30 10 Sterilisierung Autoklavierung CIP Reinigung 31 11 Korrektur Modus f r Cleaning In Place CIP 31 12 Test und Wartung z22u2200 2000000n2nnn00nnnnnnnnnn nn nnnnnnnnn 32 sales TUNO We EEE AE 32 Automatische Standardkalibrierung eeen 32 ProduktkalbrierUNg seien hen 33 Wechsel der ODO Kappe 34 Funktionen zur Selbstdiagnose uuuusseeeeeeeeeeeeee ernennen 34 Toe ENISOFQUNG sen anreisen 35 14 Teile und Zubeh r 22222022000000000n00n0nn0nnnn0nnnn0n 36 15 Technische Daten z22s 22002200000n00n 00000 nnn0nn nn 38 Bedienungsanleitung VisiFerm DO B Arc Sensoren 21 EINLEITUNG e HAFTUNG BESTIMMUNGSGEM SSE VERWENDUNG 1 Einleitung Dieses Handbuch bezieht sich auf die optischen sterilisierbaren VisiFerm DO B Arc Sauerstoffsensoren der Hamilton Bonaduz AG Diese Sensoren sind mit allen anderen Komponenten des Hamilton Arc Systems kompati
5. 4435 Silikone FDA zugelassen EPDM Elektrischer Anschluss VP 8 Steckkopf 7 bis 30 VDC Betriebsspannung max 1 W Dauerleistung ca 0 6 W Skalierbare 4 20 mA Stromschnittstelle fur Sauerstoff oder Temperatursignal Digitale RS485 Schnittstelle Zweileiter Protokoll Modbus RTU maximal 31 Adressen Baudrate 4800 9600 19200 38400 57600 115200 bd Bedienungsanleitung VisiFerm DO B Arc Sensoren 39 2012 Hamilton Bonaduz AG All rights reserved P N 624569 01 07 2013 HAMILTON Web www hamiltoncompany com usa 800 648 5950 Europe 41 81 660 60 60 Hamilton Americas amp Pacific Rim Hamilton Europe Asia amp Africa 4970 Energy Way Via Crusch 8 Reno Nevada 89502 USA CH 7402 Bonaduz Switzerland Tel 1 775 858 3000 Tel 41 81 660 60 60 Fax 1 775 856 7259 Fax 41 81 660 60 70 sales hamiltoncompany com contact hamilton ch To find a representative in your area please visit hamiltoncompany com contacts This guide may be available in other languages Visit www hamiltoncompany com for more information
6. Device Manager Freeware VisiCal unterst tzt die Produktkalibrierung nicht Automatische Standardkalibrierung VisiFerm DO B Arc Sensoren verwenden eine Zweipunktkalib rierung In Luft und in sauerstofffreier Umgebung W hrend der Kalibrierung kontrolliert der Sensor die Richtigkeit und Stabilit t der Sauerstoff und Temperatursignale Eine Rekalibrierung von VisiFerm DO B Arc ist jedoch in den meisten Anwendungen nur selten n tig TEST UND WARTUNG Kalibrierung bei Punkt 1 1 Setzen Sie das Benutzerlevel auf Administrator oder Spezialist 2 F hren Sie den Sensor in einer sauerstofffreien Umgebung ein 3 Lassen Sie das System ins Gleichgewicht kommen Sorgen Sie mindestens drei Minuten f r stabile Bedingungen Um eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen sollte der Temperatur Unter schied zwischen Kalibrier und Prozess Medium minimal sein 4 F hren Sie die Kalibrierung bei Punkt 1 aus 5 Wenn alle Bedingungen stimmen best tigt der Sensor die Kalibrierung sofort Die Kalibrierkurve des Sensors wird nun durch den aktuell kalibrierten Punkt 1 und die vorherige Kalib rierung bei Punkt 2 definiert Kalibrierung bei Punkt 2 1 Setzen Sie das Benutzerlevel auf Administrator oder Spezialist 2 Lassen Sie den Sensor f r mindestens drei Minuten unter stabilen Bedingungen in der Luft oder in Sauerstoff ges ttig tem Medium 3 F hren Sie die Kalibrierung bei Punkt 2 aus 4 Wenn alle Bedingungen stimmen
7. Konvertierungstabelle um den ppb Offset in den Phasen Grad zu bersetzen Die Werte entsprechen einer 100 ige Sensor Kappen Qualit t Bedienungsanleitung VisiFerm DO B Arc Sensoren 31 TEST UND WARTUNG J HINWEIS Eine akkurate CIP Kompensierung setzt einen reproduzierbaren CIP Prozess voraus Der Brauerei Modus korrigiert automatisch kleine Verschiebun gen der Sensormesswerte nach einem CIP Zyklus und wahrend der Messung Er ist nur aktiv wenn die Sauerstoffkonzentration niedriger als 150 ppb und die Temperatur niedriger als 20 C ist Die VisiFerm DO B detektiert schnelle DO Einmischung die hoher als 150 ppb ist ACHTUNG Langsames Eindringen von Sauerstoff spuren unter 100 ppb h in die Leitung kann unter Umstanden nicht detektiert werden N ACHTUNG Der Sensor muss nach jedem CIP Zyklus kalibriert werden um die Genauigkeit und die Prazision der technischen Spezifikation zu erreichen 12 Test und Wartung Kalibrierung VisiFerm DO B Arc Sensoren bieten zwei Arten der Kalibrierung Automatische Standardkalibrierung und Produktkalibrierung Die Kalibrierung der VisiFerm DO B Arc Sensoren wird Uber die RS485 Schnittstelle mit Hilfe von Arc View Handheld VisiCal oder die HDM Hamilton Device Manager Freeware durchgefuhrt siehe die Kapitel Konfiguration und Wartung des Sensors und Teile und Zubeh r Verwenden Sie fur die Produktkalibrierung das Arc View Handheld oder die HDM Hamilton
8. W Sensorschaft mit der Schirm Kabelschirm Masse der Energieversorgung gr n gelb verbunden Besonders in EMV belasteter Umgebung empfiehlt es sich den sensorschaft bzw den VP Kabelschirm auf Masse zu legen Dadurch wird die St rsicherheit und Signalqualit t deutlich verbessert Schaltungsbeispiele Sensor Transmitter VP pin A Kathode VP pin B Anode VPpinE Temperatur VP pin F Energie Versorgung VP pin C 24 VDC VP pin D 0 VDC Masse Fig C Anschlussplan der RS485 Schnittstelle KONFIGURATION UND WARTUNG DES SENSORS Master device Distributors n eros SDA Q SDB Q7 RDA RDB C 24 VDC O Common C N O I Sensors 1 2 3 n ns31 Abb D Allgemeine Ansicht der Verkabelung f r den Modbus Zweileiter Modus Jeder Sensor fungiert als Modbus Slave T HINWEIS In der oben gezeigten Verkabelung muss jeder Sensor f r die korrekte Kommunikation eine eindeu tige Modbus Ger teadresse haben Die serielle Modbus Verbindung zwischen RS485 Port des Masters und den entsprechenden Schnittstellen des Sensors muss gem ss EIA TIA RS485 Standard gew hrleistet sein Zu einem Zeitpunkt kann immer nur ein Sensor mit dem Master kommunizieren 7 Konfiguration und Wartung des Sensors Es gibt zwei M glichkeiten einen Arc Sensor digital zu konfigu rieren und zu warten 1 Personal Computer oder Notebook Zus tzlich ben tigt man die folgende Austattung und Software
9. and metal may supply a better grip Examine the small O ring that seals the ODO Cap to the sen sor shaft Exchange the O ring if any traces of wear are seen A replacement O ring is included with each replacement ODO Cap Screw the new ODO Cap onto the sensor shaft again Make sure that the gap between the shaft and cap is closed and that the sealing effect of the O ring under it is therefore guaranteed In order to enable traceability as required by the Federal Drugs Administration note the serial number of the new ODO Cap Examine the measurement values of the sensor in air and if necessary in an oxygen free medium If the measurement values deviate significantly from operated value perform a calibration self diagnosis functions VisiFerm DO B Arc sensors provide a self diagnosis functional ity to detect and identify the most common sensor malfunctions Both interfaces can be used for warning and error messaging The analog 4 20 mA interface can be configured according to the NAMUR recommendations to indicate an abnormal event The RS485 interface provides a variety of the indications based on the fault code Use the Arc View Handheld and Arc Wi Sensor Adapter for moni toring of the sensor status and troubleshooting These devices detect and highlight the sensor condition according to the fault code The Arc View Handheld displays the text messages that are appropriate for the type of malfunction The following types of
10. best tigt der Sensor die Kalibrierung sofort Die Kalibrierkurve des Sensors wird jetzt von den aktuellen Kalibrierwerten an beiden Punkten definiert Wenn Sie feststellen dass sich innerhalb weniger Tage unter gleichbleibenden Bedingungen die Messwerte um einige Prozent verschieben k nnte die Ursache eine Sch digung des Lumino phors durch das Mess oder Reinigungsmedium sein Sollte dies der Fall sein pr fen Sie ob ein h ufigerer Austausch der ODO Kappe akzeptabel ist oder ob der Sauerstoff mit einer anderen Methode gemessen werden soll z B mit einem klassischen OxyFerm Sensor HINWEIS Der Sensor ben tigt nach dem Einschalten 10 15 Minuten Aufw rmzeit In dieser Phase kann bereits gemessen werden F r eine optimale Kalibrierung sollte man jedoch diese Zeit abwarten HINWEIS VisiFerm DO B Arc erm glicht Kalibrierung und Konfiguration im Labor vor der Verwendung in der Prozesskontrolle Eine weitere Kalibrierung f r die Ver wendung im Prozessaufbau ist nicht n tig Produktkalibrierung Die Produktkalibrierung ist eine Kalibrierung im Prozess um die Messung an spezifische Prozessbedingungen anzupassen oder f r den Fall dass der Sensor nicht f r die Standardkalibrierung ausgebaut werden kann Die Produktkalibrierung wird zus tzlich zur Standardkalibrie rung durchgef hrt Dabei wird die Kalibrierkurve an die aktuellen Prozessbedingungen angepasst Wenn eine Produktkalibrierung aktiviert ist wird aus den Dat
11. derived measurement parameters e Percent by volume oxygen e Percent air saturation by oxygen e Concentration of oxygen in liquids The main application for VisiFerm DO B Arc sensors is the in line measurement under demanding conditions in biotechnology brew ery beverage The main characteristic that makes VisiFerm DO B SAFETY INSTRUCTIONS INITIAL OPERATION sensors ideal for this application is their remarkable long term stability even after frequent sterilizations and autoclavings Nevertheless in many other applications such as those found in the chemical industry air surveillance fish farming water man agement and sewage management VisiFerm DO B Arc sensors have also already proven their value During development special attention was paid to an optimum sanitary design All materials in contact with the solution meet FDA requirements VisiFerm DO B Arc sensors provide both standard analog 4 20 mA and digital Modbus interfaces These are built into each sensor and are supported directly from the sensor head They do not require any additional equipment such as amplifier or transmitter T NOTE In contrast to VisiFerm DO B the VisiFerm DO B Arc sensors do not have the ECS electrochemical sensor interface 4 Safety instructions VisiFerm DO B Arc sensors must be used for their intended applications and in optimum safety and operational conditions The specifications such as temperatur
12. eliminieren Die Gleichstromsignale der 4 20 mA Schnittstellen von Arc Sensoren sind deshalb noch mit gewissen Wechselstromsignalen berlagert welche durch die Tr gheit oder Eingangsfilter der Stromeingangskarte des Prozess leitsystems PLS ausgeblendet werden sollten F r die PLS werden eine Abtastrate unter 3 KHz eine Mittelung ber mehr als 1 s und galvanisch separierte Eing nge zur Vermeidung von Oszillationen empfohlen Ggf k nnen aber auch mathematische Funktionen oder Trennverst rker zur Signalgl ttung eingesetzt werden Welche Trennverst rker f r Arc Sensoren geeignet sind teilt der Kundendienst der Hamilton Bonaduz AG gern mit Abb 3 Zeitverlauf des Rechtecksignals mit einer Periodendauer T und einer Pulsdauer t zur Generierung eines analogen Signals mit dem Wert y Abb 4 Zeitverlauf des Rechtecksignals mit einer Periodendauer T und einer Impulsdauer t zur Generierung eines analogen Signals mit dem Wert y Bedienungsanleitung VisiFerm DO B Arc Sensoren 25 ELEKTRISCHER ANSCHLUSS N ACHTUNG Der Sensor erzeugt die 4 20 mA Sig nale mit Hilfe einer Pulsweitenmodulation PWM die nicht kompatibel zu allen PLS ist Eine galvanische Trennung von Energieversorgung und PLS ist f r eine korrekte Funktion des Sensors im 4 20 mA Setup notwendig Abbildung 7 zeigt eine Probleml sung wenn dies nicht gegeben ist Analoge Schnittstelle 1 und 2 Galvanisch nicht isoliert PWM mit 5 KHz empfohlene PLS Ei
13. in force at the time of product calibration If product calibration is activated the Visiferm s calibration curve is calculated from the data of last calibration at point 1 and from the data of the product calibra tion In order to restore the original standard calibration curve the product calibration can be cancelled at any time A new standard calibration cancels a product calibration as well Actions 1 Set an appropriate operator level Administrator or Specialist 2 Perform an initial measurement while taking a sample from the orocess The data of the initial measurement are stored in the sensor 3 Perform a laboratory measurement of the sample at the same temperature as it was measured in the process 4 Assign the laboratory value to the value of the Initial measure ment This new DO value is accepted and instantaneous active if the difference between initial measurement and laboratory values is not greater than 20 sat units NOTE The product calibration is possible for DO values in the range of 2 to 55 vol 20 550 mbar pO Operating Instructions VisiFerm DO B Arc Sensors 1 5 TESTING AND MAINTENANCE Changing the ODO Cap The exchange of ODO Cap is performed very easily unscrew Unscrew the old ODO Cap from the shaft NOTE If the ODO Cap is mounted very firmly on the shaft and if you cannot obtain a good grip on the stainless steel with your fingers a silicone tube between your fingers
14. 5 thread O ring Sensor shaft with stainless steel heat number ODO Cap with oxygen sensitive luminophore sensory element ODO Cap serial number part number and stainless steel heat number Ook W The VisiFerm DO B Arc sensors are delivered directly from the factory already pre calibrated according to the operational speci fications The integrated 4 20 mA analog interface and RS485 digital interface Modbus RTU are configured according to fac tory defaults You can find full details including serial number and most important specifications on the certificate provided with each sensor ATTENTION To avoid humidity problems make sure that the ODO Cap is always attached firmly to the sensor shaft and that the O ring between the shaft and cap is undamaged To be sure to avoid electrical damage to the sensor carefully follow all the instructions in the section entitled Electrical Connection Before application of the sensor for measurement monitoring or regulation be sure to first check its configuration by means of an operational test 6 Electrical connection The VisiFerm DO B Arc sensor is fitted with a VP 8 socket head The eight golden contacts are denoted as pin A pin H For easy identification of each pin the head has a mark between pin A and pin B For the easiest and safest connection of VisiFerm DO B Arc sensors always use Hamilton VP 8 cables These are available in a range of diffe
15. Arc Sensors T ELECTRICAL CONNECTION card of the process control system PCS Recommended PCS settings are a sampling rate below 3 5 kHz an averaging over more than 1 s and the use of galvanically separated inputs to avoid oscillations It is also possible to use mathematical functions or isolating amplifiers for signal processing filtering if necessary For detailed technical advice about suitable isolating amplifiers please contact Hamilton technical support Figure 1 Progress of a rectangular signal with a period T and a pulse duration t for the generation of an analog signal with the value y Figure 2 Progress of a rectangular signal with a period T and a pulse duration t for the generation of an analog signal with the value y N ATTENTION The Arc sensor generates the 4 20 mA signals by pulse with modulation PWM which is not compatible to all PCS systems Also a galvanic separation between the power supply and the PCS is necessary for correct sensor functionality when used in 4 20 mA setups Figure 5 illustrates a solution for the problem ELECTRICAL CONNECTION Analog interface 1 and 2 Galvanically not isolated pulse width modulation with 5 KHz recommended PCS settings e Use galvanically separated inputs e Sampling rate lt 3 KHz and n 3 5 kHz e Average over gt 15S Examples of circuit arrangement Sensor VP pinB Sensor 0 VDC Ground Fig B The safest form of wiring us
16. Beschreibung 242427 ODO Cap PO Demokabel 1m offenes Ende mit Stecker Netzteil 01 EU 02 CH 03 US 04 UK 05 AUS 355222 Sensorkabel VP 8 20 m Bedienungsanleitung VisiFerm DO B Arc Sensoren 37 TECHNISCHE DATEN 15 Technische Daten e VisiFerm DO B Arc Sensor mit integrierter Opto Elektronik Messung und Selbstdiagnose sind Teil des Funktionsumfangs Dampfsterilisierbar autoklavierbar und CIP tauglich Messprinzip Sauerstoffabh ngige Lumineszenz Austauschbare ODO Kappe Schaft mit 12 mm Durchmesser und PG 13 5 Gewinde e Verschiedene Schaftl ngen erh ltlich von 120 mm bis 425 mm Betriebstemperatur 10 bis 140 C Abschaltung der optischen Sauerstoff Messfunktion ab 85 C Prozessdruck O bis 12 bar 174 psi relativ Messbereich 4 ppb bis 25 ppm DO oder 0 1 bis 600 mbar pO Messgr sse per Software konfigurierbar auf Sauerstoff sat vol mg l oder ppm ug l oder ppb Temperatur C e Ansprechzeit bei 25 C von Luft nach Stickstoff t98 lt 30s Drift bei Raumtemperatur unter konstanten Bedingungen gt 1 pro Woche Querempfindlichkeiten und Resistenzen Nicht st rend sind CO H S SO Ethylenoxid oder Gamma Sterilisation Resistent gegen ber Ethanol Methanol H O Nicht resistent gegen ber Chlorgas und manchen organischen L sungsmitteln wie z B Chloroform Toluol Azeton Medienber hrte Werkstoffe Stainless steel 1
17. Spezialist 16021966 User k nnen grundlegende Daten vom Sensor lesen Administra toren k nnen auch Sensoren kalibrieren Spezialisten k nnen Sensoren konfigurieren und kalibrieren und alle Daten lesen 8 Vorbereitung zur Messung Im Unterschied zu elektrochemischen Sensoren arbeiten Visi Ferm DO B Arc Sensoren unabh ngig von der Ausrichtung am Einbauort Bereiten Sie den Sensor wie folgt f r die Messung vor 1 Entfernen Sie eventuell vorhandene Schutzkappen vom VP Kopf und von der ODO Kappe 2 Stellen Sie sicher dass der Sensor wunschgem ss per Soft ware konfiguriert wurde Im Zweifelsfall unbedingt wie unter Elektrischer Anschluss der RS 485 Modbus Schnittstelle beschrieben berpr fen 3 Kontrollieren Sie den Zustand des Sensors und der ODO Kappe 4 Vergewissern Sie sich dass die ODO Kappe fest am Sensor schaft angebracht ist und dass der O Ring zwischen Schaft und Kappe unbesch digt ist 5 Einbau des Sensors Gewinde PG 13 5 6 Befestigen Sie den VisiFerm DO B Arc Sensor entsprechend dem Kapitel Elektrischer Anschluss in der gew nschten Konfi guration 4 20 mA Schnittstelle RS485 Schnittstelle oder beide Das Sensorsignal stabilisiert sich innerhalb weniger Minuten Der Sensor ist werksseitig vorkalibriert und einsatzbereit Wenn eine Kalibrierung am Einbauort n tig ist erfolgt die Kalibrierung Uber die RS485 Schnhittstelle mit dem Arc View Handheld einem Personal Compute
18. VisiFerm DO B Arc Sensors Operating Instructions Bedienungsanleitung Av I OU NSFISIN HAMILTON Important note Copyright 2013 Hamilton Bonaduz AG Bonaduz Switzerland All rights reserved The reproduction of any part of this document in any form is forbidden without the express written agreement of Hamilton Bonaduz AG Contents of this manual can be modified without previous an nouncement Technical modifications reserved Greatest possible care was used on the correctness of the information in this manual If errors should be discovered nevertheless Hamilton Bonaduz AG is pleased to be informed about it Regardless of this Hamilton Bonaduz AG cannot assume liability for any errors in this manual or for their consequences TABLE OF CONTENTS Table of Contents 1 Introduction were 4 2s CODI soinentins antineielaoueainspanhianaasttn nareacnuacsraavnesudiastinmagunekss 4 3 Intended use uu2u22u00022n000nannunnnnnnunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 4 4 Safety instructions u 22 00000a00n000nnnnnnnnnnnnnnnnn ann nn 5 5 Initial operation ana 5 6 Electrical connection uuuuuunnannenennnnnnnnnnnnnnnnnnnn 6 Electrical connection of the 4 20 mA current interfaces 6 Controlling 4 20 mA current interface signals by pulse width Modulation 4442 een 7 Examples of circuit arrangement cccccccccssessssssseseeeeeeseees 9 Electrical connection for the digital RS485 int
19. acken auf eventuelle mechanische Defekte Beanstandete Sensoren sind Ihrem Hamilton H ndler in der Originalverpackung einzusenden 1 2 3 4 s 6 1 VP 8 Steckkopf 2 Arc Logo Seriennummer und Partnummer Bedienungsanleitung VisiFerm DO B Arc Sensoren 23 ELEKTRISCHER ANSCHLUSS PG 13 5 Gewinde O Ring Sensorschaft mit Schmelznummer des Edelstahls ODO Kappe mit Sauerstoff empfindlichem Silikon Luminophor sensorisches Element Seriennummer der ODO Kappe und Schmelznummer des Edelstahls Ook W VisiFerm DO B Arc Sensoren werden werksseitig vorkalibriert ausgeliefert gem ss den Spezifikationen Die integrierte ana loge 4 20 mA Schnittstelle und die digitale RS485 Schnittstelle Modbus RTU sind gemass den Werkseinstellungen konfiguriert Diese Information finden Sie auch auf dem mitgelieferten Zerti fikat auf dem sich unter Anderem die Seriennummer sowie die wichtigsten Spezifikationen befinden N ACHTUNG Zur Vermeidung von Feuchtigkeits problemen muss die ODO Kappe fest auf den Sen sorschaft aufgeschraubt und der zwischen Schaft und Kappe befindliche O Ring unbeschadigt sein Um elektrische Schaden am Sensor zu vermeiden folgen Sie sorgf ltig den Anweisungen im Kapitel Elektrischer Anschluss Vor dem Einsatz des Sensors zur Messung Steuerung oder Re gelung sollten Sie die geeignete Sensorkonfiguration durch einen Funktionstest berpr fen 6 Elektrischer Anschluss VisiFerm DO B Arc Senso
20. bel welches eine komplette Familie intelli genter Sensoren f r pH Sauerstoff und Leitf higkeitsmessung in Prozesssteuerungen einschliesst Bezeichnung Bestellnummer P N VisiFerm DO B Arc 120 243094 VisiFerm DO B Arc 425 243097 VisiFerm DO B Arc 225 hat tats chlich eine Schaftlange 215 mm um eine gute Umsp lung in Wechselarmaturen wie beispielsweise Retractex zu gew hrleisten Hamilton VisiFerm DO B Arc Sensoren sind nach neuesten Erkenntnissen hergestellte Qualit tsprodukte Nur bei genauer Beachtung der nachstehenden Hinweise erreichen Sie ein H chstmass an Genauigkeit und eine maximale Lebensdauer WICHTIG Diese Betriebsanleitung muss vom zust n digen Personal gelesen verstanden und beachtet werden F r Sch den und Betriebsst rungen die sich aus Nicht beachten der Betriebsanleitung ergeben bernimmt die Firma Hamilton keine Haftung 2 Haftung Die Haftung der Hamilton Bonaduz AG wird in Kapitel 12 der All gemeine Verkaufs und Lieferbedingungen AVB geregelt Hamil ton haftet insbesondere nicht f r direkte oder indirekte Sch den die sich aus der Nutzung der Sensoren ergeben Insbesondere ist hier zu beachten dass Fehlfunktionen durch die naturgem ss ap plikativ beschr nkte Lebensdauer von Sensoren auftreten k nnen Der Benutzer ist f r Kalibration Wartung und den rechtzeitigen Austausch der Sensoren verantwortlich Bei kritischen Anwendun gen der Sensoren empfiehlt Hamilton
21. butors n 1 2 3 ns31 ne Fee NK NNN NN KIN SDA Q O O O SDB OF Q QO RDA O RDB C 24 VDC O Common N O EAA E eat NI ii 2 NI Sensors 1 2 3 n ns31 Fig D Multi drop bus wiring for the Modbus two wire mode Each sensor functions as a Modbus slave II NOTE In the connection scheme shown above each sensor must have the unique Modbus device address for proper communication The serial Modbus connection between the RS485 port of the master and the corresponding interfaces of the sensors has to be ensured according to the EIA TIA RS485 standard Only one sensor can communicate with the master at any time 7 Configuration and monitoring of the sensor Two options are available for the digital configuration and monitor ing of a sensor 1 Personal computer or notebook The following additional equipment and software is also required e Hamilton USB RS485 Modbus converter P N 242411 e Hamilton freeware HDM Hamilton Device Manager available at www hamiltoncompany com follow the instructions in the Configurator s user guide for the installation and operation Demo Cable P N 355194 This cable includes a power adapter to supply the sensor with operation power and a plug to connect the two RS485 conducting wires yellow and brown to USB RS485 If you use a standard VP 8 cable you must supply the sensor with an external power source pin C 24 VDC pin D
22. de e Brewery mode The CIP compensation mode enables the definition of a fix offset phase shift in degrees which corrects a CIP driven sensor shift It may be used where the CIP process is reproducible The offset is entered as the average measurement shift observed after due to a given CIP process and used to correct the mea surement value after each CIP cycle Please refer to the conver sion table to translate the ppb offset in phase degree for 100 ODO Cap quality Operating Instructions VisiFerm DO B Arc Sensors 1 3 TESTING AND MAINTENANCE NOTE An accurate CIP compensation requires reproducible CIP process The brewery mode automatically corrects small sensor drifts after CIP and during measurement It is active only if the DO reading is lower than 150 ppb and the temperature is lower than 20 C The VisiFerm DO B detects rapid DO intrusion higher than 150 ppb N ATTENTION Slow intrusion of oxygen traces below 100 ppb h in the pipe may not be detected N ATTENTION The sensor must be calibrated after every CIP cycle to reach the accuracy and precision defined in the technical specifications 12 Testing and maintenance Calibration The VisiFerm DO Arc sensors provide two kinds of sensor cali bration automatic standard calibration and product calibration The automatic standard calibration is performed over RS485 interface using the Arc View Handheld VisiCal or the HDM Hamilton Devic
23. e Manager freeware see the sections entitled Configuration and monitoring of the sensor and Accessories For the product calibration use the Arc View Handheld or the HDM Hamilton Device Manager freeware VisiCal is not sup porting the product calibration Automatic standard calibration The VisiFerm DO B Arc sensor is calibrated at two points in air and in an oxygen free environment During calibration the sensor examines the correctness and stability of the oxygen and tem perature signals However the recalibration of the VisiFerm DO B Arc is very rarely necessary for most applications Calibration at point 1 1 Set an appropriate operator level Administrator or Specialist 2 Immerse the sensor into an oxygen free environment 3 Let the system equilibrate Guarantee stable conditions for at least three minutes For greater measurement accuracy insure that temperature difference between calibration medium and process medium is minimal 4 Execute the calibration at point 1 5 If all conditions are met the sensor confirms the calibration im mediately The calibration curve of the sensor is now defined by the recently calibrated point 1 and the prior calibration at point 2 TESTING AND MAINTENANCE Calibration at point 2 1 Set an appropriate operator level Administrator or Specialist 2 Leave the sensor for at least three minutes under stable conditions in ambient air or in oxygen saturat
24. e or pressure defined in the section entitled Technical data must not be exceeded under any circumstances Potential hazards can exist if the sensor is not operated correctly or appropriately Assembly and maintenance must be performed only by trained personnel Make sure that the PG 13 5 thread and the O ring are not dam aged when screwing the sensor into the process O rings are consumable parts which must be exchanged regularly at least once per year Even when all required safety measures have been complied with potential risks still exist with respect to leaks or mechanical damage to the armature Wherever there are seals or screws gases or liquids can leak out undetected Before removing the sensor from its measurement setup always make sure that no process medium can be accidentally spilled The built in temperature sensor can only be used for monitoring the sensor conditions not for controlling the process temperature 5 Initial operation This VisiFerm DO B Arc sensor has been carefully tested and is ready for use Always check a sensor for possible defects after first unpacking it In the unlikely event that you find a damaged sensor return immediately the VisiFerm DO B Arc in its original packing to your Hamilton representative 1 2 3 4 5 6 1 Socket head with VP 8 connector 2 Arc logo serial and part number Operating Instructions VisiFerm DO B Arc Sensors 5 ELECTRICAL CONNECTION PG 13
25. eaning procedures normally used in biotechnological industries without the need for special precautions Nevertheless as is the case with all sensors it is seen that frequent cleanings or sterilizations with steam or hot and aggressive solutions lead to shortened life span of the sensor Although for a number of reasons variations in composition of cleaning agent temperature gradient and so on it is not possible to give general life span figures With steam sterilizations and autoclaving for 30 min at a temperature of 130 C a life soan of more than 50 cycles per exchangeable ODO Cap is common The contacts must be clean and dry before sensor is connected to the cable ATTENTION The sensor can communicate over digital RS485 interface up to a temperature of 140 C High temperature may influence the life span of opto electronics However to protect the optoelectronics and the luminophore no oxygen measurement is performed above 85 C Therefore above a temperature of 85 C the sensor cannot be used for control or monitoring 11 Correction Mode for Cleaning In Place CIP The CIP correction mode is designed to compensate for a mea surement shift which may be created during the process It has been designed for environments such as breweries which may not allow calibration of a sensor after every CIP cycle Two optional and independent CIP correction modes have been implemented in the VisiFerm e CIP compensation mo
26. ed medium 3 Execute the calibration at point 2 4 If all conditions are met the sensor confirms the calibration immediately The calibration curve of the sensor is now defined by the recent calibration at both points 1 and 2 If you experience measurement value shifts as small as a few percent within a period of a few days suspect damage to the luminophore caused by the measurement or cleaning medium Should this occur consider whether more frequent exchange of the ODO cap is acceptable or whether a different approach to measurement for example using a classical OxyFerm sensor should be taken NOTE The sensor requires a preheating period of 10 to 15 min utes after it is switched on Although measurements are possible during this time you must wait until preheating is complete to be able to calibrate the sensor optimally NOTE The concept behind VisiFerm DO B Arc sensors enables calibration and configuration in the lab before use in the process control Another calibration for the installation in the process setup is not required Product calibration T The product calibration is an in process calibration procedure in order to adjust the measurement to specific process condi tions or in case the sensor cannot be removed for the standard Calibration Product calibration is an additional calibration procedure to a standard calibration Product calibration adapts the standard calibration curve to the process conditions
27. en der letzten Kalibrierung bei Punkt 1 und aus den Daten der Produktkalibrierung die neue Kalibrierkurve berechnet Um die urspr ngliche Kalibrierkurve wiederherzustellen kann die Produktkalibrierung jederzeit aufgehoben werden Eine neue Standardkalibrierung hebt die Produktkalibrierung auf Bedienungsanleitung VisiFerm DO B Arc Sensoren 33 TEST UND WARTUNG Ablauf 1 Setzen Sie das Benutzerlevel auf Administrator oder Spezialist 2 Ziehen Sie eine Probe aus dem Prozess und f hren Sie gleichzeitig die Initialisierung der Produktkalibrierung aus Die aktuellen Messdaten sind nun im Sensor gespeichert 3 F hren Sie bei der gleichen Temperatur wie sie im Prozess gemessen wurde eine Labormessung der Probe durch 4 Weisen Sie nun dem Initial Messwert im Sensor den ermittel ten Laborwert durch Assign zu Die Produktkalibrierung wird akzeptiert und wirksam wenn der zugeh rige DO Wert nicht mehr als 20 sat vom urspr nglichen Wert abweicht HINWEIS Eine Produktkalibrierung f r DO Messungen ist im Bereich von 2 55 vol 20 550 mbar pO m glich Wechsel der ODO Kappe Der Austausch der ODO Kappe ist sehr leicht abschrauben Schrauben Sie die alte ODO Kappe vom Schaft ab HINWEIS Sollte die ODO Kappe sehr fest auf dem Schaft sitzen und man mit den Fingern keinen Halt auf dem Edelstahl findet so kann mit einem Silikonschlauch zwischen Finger und Metall f r Griffigkeit gesorgt werden berpr
28. er part number P N and manufacturing number WO e The sensor s firmware version e The sensor s status e g operation hours number of cleanings and sterilizations warnings and errors Additional information The Modbus RTU communication protocol corresponds to the Modbus IDA standard see www modbus org VisiFerm DO B Arc uses an open register set developed by Hamilton Additional information about the register content and structure can be found at www hamiltoncompany com N ATTENTION Because all sensors are delivered with factory default settings each sensor must be configured for its specific application before first use see the section entitled Configuration of the sensor The pins for digital the RS485 interface have the following designation with respect to VP cable conductor colors VisiFerm DO B Arc VP 8 cable Power supply 24 VDC Coaxial core 7 to 30 VDC max power red transparent consumption 1 W Sensor shaft connected to the Shield Cable shield ground of the power supply green yellow In an electromagnetically noisy environment it is advisable to connect the VP cable shield to the ground This significantly improves noise immunity and signal quality Example of circuit arrangement Sensor Power supply VP pin C VP pin D VP pin G VP pin H Fig C Wiring diagram for the RS485 interface CONFIGURATION AND MONITORING OF THE SENSOR Master device Distri
29. erface 9 Example of circuit arrangement ccccccccccessscssssseseeeeeeees 10 7 Configuration and monitoring of the sensor 11 8 Preparation for the measurement 22usu222002 12 9 Removal of the sensor 22u22002n000nnnnn0nnnnnnnn nun 12 10 Sterilization autoclaving CIP procedures 13 11 Correction Mode for Cleaning In Place CIP 13 12 Testing and maintenance zuuuuus0n un00unnnnnnnnnnnnnnn 14 Oare on E 14 Automatic standard calibration ccccccccssssseeeeeesssaeeeeeeeeeaas 14 Product Cal ANON nee 15 Changing the ODO Cap sisiinririaisiriririreeisicssssisidteisiseirieiras 16 sel didgnosis TUNA ONS rien 16 12 DEROI sactaiestcscecacesceasniviamecersaneconietaseeneessinends 17 14 Parts and Accessories u2u2 2u00002a000nnnnnunnnnnnnnn anne 17 15 Technical data una 19 Operating Instructions VisiFerm DO B Arc Sensors 3 INTRODUCTION e LIABILITY INTENDED USE 1 Introduction This manual refers to the VisiFerm DO B Arc range of optical sterilizable oxygen sensors from Hamilton Bonaduz AG These sensors are compatible with all other components of the Hamilton Arc System including a complete family of intelligent sensors for pH dissolved oxygen and conductivity measurements in a process control Designation Order number P N VisiFerm DO B Arc 120 243094 VisiFerm DO B Arc 425 243097 The VisiFerm DO B Arc 225 has in real
30. fen Sie den kleinen O Ring der die ODO Kappe gegen den Sensorschaft abdichtet Tauschen Sie diesen aus falls am O Ring Gebrauchsspuren zu sehen sind Ein Ersatz O Ring be findet sich im Lieferumfang der Ersatz ODO Kappe Schrauben Sie die neue ODO Kappe wieder auf den Sensor schaft Achten Sie darauf dass der Spalt zwischen Schaft und Kappe geschlossen ist und somit die Dichtwirkung des dar unter liegenden O Rings gew hrleistet ist Notieren Sie sich zur Erf llung der R ckf hrbarkeit FDA die Seriennummer der neuen ODO Kappe berpr fen Sie die Messwerte des Sensors an Luft und falls erforderlich auch in sauerstofffreiem Medium Sollten die Mess werte zu sehr abweichen so f hren Sie eine Kalibrierung durch Funktionen zur Selbstdiagnose VisiFerm DO B Arc Sensoren sind mit der F higkeit zur Selbst diagnose ausgestattet um die g ngigsten Sensorfehlfunktionen festzustellen Beide Schnittstellen k nnen f r Warnungen und Fehlermeldungen verwendet werden Die analoge 4 20 mA Schnittstelle kann entsprechend von NAMUR Empfehlungen konfiguriert werden um ein anormales Ereignis anzuzeigen ENTSORGUNG Die RS485 Schnittstelle liefert basierend auf dem Fehlercode vielf ltige Befunde Verwenden Sie Arc View Handheld und Arc Wi Sensor Adapter um den Sensor zu berwachen und zur Fehlersuche Diese Ger te zeigen den Sensorzustand gem ss dem Fehlercode an Arc View Handheld zeigt Textnachrichten entsprechend der Fehl
31. funktion an Die Selbstdiagnosefunktion liefert solche Meldungen e Warnung Alarm Sauerstoffwerte oberhalb unterhalb des Messbereichs oder instabil Temperaturwerte oberhalb unterhalb des Messbereichs oder instabil Kalibrierung empfohlen Kalibrierung oberhalb unterhalb des zul ssigen Bereichs oder instabil Ersetzen Sie die ODO Kappe 4 20 mA Strom oberhalb unterhalb des zul ssigen Bereichs oder instabil Speisungsspannung oberhalb unterhalb des zul ssigen Bereichs oder instabil e Fehler Ausfall ODO Kappe fehlt Temperatur ausserhalb der Toleranz Temperatursensor defekt Speisungsspannung ausserhalb der Toleranz 13 Entsorgung Das Design der Hamilton Sensoren ber cksichtigt bestm glichst die Umweltvertr glichkeit Gem ss der EU Richtlinie 2002 96 EG m ssen Hamilton Sen soren einer getrennten Sammlung f r Elektro und Elektronikger te zugef hrt werden oder k nnen an Hamilton zur Entsorgung geschickt werden Sie d rfen nicht dem unsortierten Siedlungsabfall zugef hrt werden Bedienungsanleitung VisiFerm DO B Arc Sensoren 35 TEILE UND ZUBEHOR 14 Teile und Zubeh r Arc View Handheld mit Dock Arc Wi Sensor Adapter f r die kabellose Kommunikation VisiCal VisiCal TEILE UND ZUBEHOR nn EEE nun IE nn ModBus USB RS485 Converter http pHeasy com dnid software u E i amp THE MEASURE OF EXCELLENCE i ad Bestellnummer
32. ing an isolation amplifier The figure represents 4 20 mA interface For detailed technical advice please contact the technical support at Hamilton Electrical connection for the digital RS485 interface The digital RS485 interface enables communication with VisiFerm DO B Arc sensor for performing measurements for calibrating the sensor and for changing the sensor s configuration parameters VisiFerm DO B Arc sensors are always connected to digital controlling devices as a Modbus slave To function they require a power supply VP 8 pins C and D see below The section entitled Configuration and monitoring of the sensor describes operation in digital mode By using the correct access password the Arc System operator can adapt Arc sensors to many tasks by e Selecting the 4 20 mA interface mode e Scaling configuring the 4 20 mA interface e Selecting the measured parameter DO oxygen air saturation sat volume of oxygen vol mg l or ppm ug l or ppb Temperature T C e Compensating for the process pressure for calculation of volume percentage values sat vol e Compensating for the salinity of the measured solution for calculation of the concentration values mg l or ppm ug l or ppb Operating Instructions VisiFerm DO B Arc Sensors 9 ELECTRICAL CONNECTION In addition operators can read sensor information from the RS485 interface such as e The sensor s serial numb
33. isiFerm DO haben VisiFerm DO B Arc Sensoren keine ECS elektroche mischer Sensor Schnittstelle 4 Sicherheitshinweise VisiFerm DO B Arc Sensoren sind nur f r die bestimmungsge masse Verwendung und in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand zu benutzen Die im Kapitel Technische Daten definier ten Spezifikationen wie Temperatur oder Druck d rfen keines falls berschritten werden Bei Fehlbedienung oder Missbrauch drohen Gefahren Montage und Wartung d rfen nur durch geschultes Personal vorgenommen werden Achten Sie darauf dass beim Einschrauben des Sensors in den Prozess das PG 13 5 Gewinde und der O Ring nicht verletzt wer den O Ringe sind Verschleissteile die regelm ssig sp testens nach einem Jahr gewechselt werden m ssen Auch wenn alle notwendigen Sicherheitsmassnahmen getroffen wurden besteht ein potentielles Risiko durch Undichtigkeiten oder mechanische Sch den an der Armatur An Dichtungen oder Verschraubungen k nnen Gase oder Fl ssigkeiten unkontrolliert austreten Bevor Sie den Sensor ausbauen vergewissern Sie sich dass dabei kein Prozessmedium austreten kann Der eingebaute Temperaturf hler darf nur zur Kontrolle der Ein satzbedingungen des Sensors verwendet werden nicht aber zur Regelung einer Prozesstemperatur 5 Erste Inbetriebnahme Dieser VisiFerm DO B Arc Sensor wurde sorgf ltig getestet und ist einsatzbereit Kontrollieren Sie den VisiFerm DO B Arc Sensor beim Ausp
34. ity a shaft length of 215 mm This is to ensure optimal rinsing characteristics in replaceable armatures such as Retractex Hamilton Arc sensors are quality products manufactured accord ing to the very latest research findings Follow the instructions given here to be sure of optimal safety and durability IMPORTANT These instructions must be read under stood and followed by all staff using VisiFerm DO B Arc sensors Hamilton can assume no responsibility for damage and operational disruption arising from failure to observe these instructions 2 Liability The liability of Hamilton Bonaduz AG is detailed in the document General Terms and Conditions of Sale and Delivery chapter 12 Hamilton is expressly not liable for direct or indirect losses arising from use of the sensors It must in particular be insured in this conjunction that malfunctions can occur on account of the inher ently limited useful life of sensors contingent upon their relevant applications The user is responsible for the calibration main tenance and regular replacement of the sensors In the case of critical sensor applications Hamilton recommends using back up measuring points in order to avoid consequential damages The user is responsible for taking suitable precautions in the event of a sensor failure 3 Intended use VisiFerm DO B Arc sensors were developed for the measurement of dissolved oxygen partial pressure together with the following
35. ken sein bevor der Sensor am Kabel angeschlossen wird N ACHTUNG ber die digitale RS485 Schnittstelle kann der Sensor zwar bis 140 C kommunizieren Erh hte Temperaturen k nnen die Lebensdauer der Optoelektronik verk rzen Um jedoch die Optoelek tronik und das Luminophor zu schonen wird bei ber 85 C keine Sauerstoffmessung durchgef hrt Daher kann der Sensor bei ber 85 C nicht f r Regelung und berwachung eingesetzt werden 11 Korrektur Modus f r Cleaning in Place Prozesse CIP Der CIP Korrektur Modus ist entwickelt worden um eine Mess wertverschiebung die durch einen OIP Prozess entstanden ist zu kompensieren Es ist speziell f r Anwendungen in Umgebun gen wie in Brauereien entwickelt worden die eine Kalibrierung eines Sensors nach jedem CIP Zyklus zu aufwendig oder unwirt schaftlich ist Zwei optionale und voneinander unabh ngige CIP Korrektur Modi wurden in dem VisiFerm DO Sensor implementiert e CIP Korrekturmodus e Brauerei Modus Der CIP Korrektur Modus erm glicht die Festlegung eines definierten Offsets Phasenverschiebung in Grad der eine durch das CIP verursachte Verschiebung des Sensors korrigiert Dieser Modus kann dort eingesetzt werden wo der CIP Prozess repro duzierbar ist Das Offset wird als eine gemittelte Messwertverschiebung unter Berucksichtigung eines bestimmten CIP Prozesses eingegeben um den Messwert nach jedem CIP Zyklus zu korrigieren Bitte ber cksichtigen Sie die
36. messages are provided by the self diag nosis function e Warning alarm DO readings upper lower range unstable Temperature readings upper lower unstable Calibration recommended Calibration upper lower out of range or unstable Replace ODO Cap 4 20 mA output out of range unstable Supply voltage upper lower range e Error failure ODO Cap missing reading failure Temperature out of range Temperature sensor defect reading failure Supply voltage out of range DISPOSAL PARTS AND ACCESSORIES 13 Disposal The design of Hamilton sensors optimally consid ers environmental compatibility In accordance with the EC guideline 2002 96 EG Hamilton sensors that are worn out or no longer required must be sent to a dedicated collection point for electrical and electronic devices alternatively must be sent to Hamilton for disposal Sensors must not be sent to an unsorted waste disposal point 14 Parts and Accessories Arc View Handheld with Dock Arc Wi Sensor Adapter for wireless communication VisiCal VisiCal Operating Instructions VisiFerm DO B Arc Sensors 17 PARTS AND ACCESSORIES USB RS485 Modbus Converter A A n an zn ee USB RS485 ModBus Converter http pHeasy com dnid software tE rE THE MEASURE OF EXCELLENCE l NE Sensor Cable VP 8 Order number Describtion Demo Cable 1m open end with plug power pack 01 EU
37. nstellungen e Galvanisch separierte Inputs e Abtastrate lt 3 KHz und n 3 5 KHz e Mittelung ber gt 1 s Elektrischer Anschluss der 4 20 mA Strom Schnittstellen Die 4 20 mA Schnittstelle erm glicht es einen VisiFerm DO B Arc Sensor direkt an Datenrekorder Anzeiger Regler PLS oder Prozessleitsystem mit analogem Eingang anzuschliessen Neben den beiden Leitungen fur das bereits temperaturkom pensierte 4 20 mA Sauerstoff Signal ist zus tzlich nur die Energieversorgung des VisiFerm DO B Arc Sensors notwendig VP 8 Pins C und D s u Werkseitig werden VisiFerm DO B Arc Sensoren mit aktivierter 4 20 mA Schnittstelle ausgeliefert siehe beigelegtes Sensor Zertifikat Im 4 20 mA Modus liegt die folgende Pin Belegung mit der in der Tabelle dargestellten Zuordnung der Aderfarben des VP Kabels vor VisiFerm DO B Arc i VP 8 Kabel 4 20 mA Dreileiter Schnittstelle Koax Schirm fungiert als Stromsenke Sie regelt schwarz den Stromeingang entsprechend den Messwerten des Sensors Diese Schnittstelle ben tigt eine separate Spannungsversorgung Pin B oder C Werks einstellung ist die Sauerstoffmessung Energieversorgung 24 VDC Koax Seele 7 bis 30 VDC rot transparent Einschaltleistung 1 W Dauerleistung 600 mW Sensorschaft mit Masse der Schirm Kabelschirm Energieversorgung verbinden grun gelb Besonders in EMV belasteter Umgebung empfiehlt es sich den Sensorschaft bzw den VP Kabelschirm auf Ma
38. oltage max 1 W 0 6 W continuous One scalable 4 20 mA current interface for DO or temperature signals Digital RS485 Interface two wire Protocol Modbus RTU max 31 addresses Baud rate 4800 9600 19200 38400 57600 115200 bd Operating Instructions VisiFerm DO B Arc Sensors 1 9 Wichtiger Hinweis Copyright 2013 Hamilton Bonaduz AG Bonaduz Schweiz Alle Rechte vorbehalten Die Reproduktion irgendeines Teils dieses Dokuments in jeder beliebigen Form ist ohne die ausdr ckliche schriftliche Zustimmung der Hamilton Bonaduz AG untersagt Der Inhalt dieses Handbuchs kann ohne vorherige Ank ndigung ge ndert werden Technische nderungen vorbehalten Es wurde gr sstm gliche Sorgfalt auf die Richtigkeit der Informationen in diesem Handbuch verwendet Sollten dennoch Fehler entdeckt werden w rde sich die Hamilton Bonaduz AG freuen dar ber informiert zu werden Ungeachtet dessen kann die Hamilton Bo naduz AG keine Haftung f r etwaige Fehler in diesem Handbuch oder deren Folgen bernehmen INHALTSVERZEICHNIS Innaltsverzeichnis t Einleitung vesssscscsasisessccasssiesccesaicesrsinaneuivanid atesnaasansaat 22 3 TAN EE P AAA N ae 22 3 Bestimmungsgem sse Verwendung 0200 22 4 Sicherheitshinweise cccccsecccsssessssseeessseeseeeeees 23 5 Erste Inbetriebnahme uu222202220000n00nnn0nnnn00n 23 6 Elektrischer Anschluss 2222200 00000000000n00n 0000 24 Regelung des 4
39. ow In an electromagnetically noisy environment it is advisable to as sign the sensor s shaft and or VP cable shield to ground or earth This significantly improves noise immunity and signal quality The 4 20 mA interface is configured at the factory with the range value and unit for the measurements as indicated on the certifi cate Follow the instructions in the section entitled Configuration and monitoring of the sensor to adjust the sensor according to the requirements of your application Controlling 4 20 mA current interface signals by pulse width modulation Hamilton VisiFerm DO B Arc sensors use the method of pulse width modulation PWM to adjust the DC currents of the 4 20 mA interfaces corresponding to the measured values In principle the pulse width t of a rectangular signal with a constant fre quency the pulse duty factor t T is modulated and afterwards demodulated by a low pass filter to generate continuous analog DC signals The resulting value yi corresponds to the average of the PWM signal see Figures 1 and 2 The PWM loads of the Arc Sensors have low pass filters which are not able to eliminate all AC fractions of the used PWM frequency of 5 KHz due to techni cal impossibilities Therefore the current signals of the 4 20 mA interfaces are still overlaid by a certain AC current which should be masked by lag smearing or input filters of the current input Operating Instructions VisiFerm DO B
40. pm ug l oder ppb Temperatur T C e Kompensation f r den Prozessdruck f r die Berechnung der Volumenprozent Werte sat vol e Kompensation f r die Salinit t der Messl sung f r die Berechnung der Konzentrationswerte mg l oder ppm ug l oder ppb Ausserdem k nnen ber die RS 485 Schnittstelle Sensorinfor mationen abgerufen werden so z B e Seriennummer Bestellnummer P N und Fertigungsnummer WO e Firmware Version des Sensors e Status z B Betriebsstunden Anzahl CIP Zyklen und Sterilisationen Warnungen und Fehlen Bedienungsanleitung VisiFerm DO B Arc Sensoren 27 ELEKTRISCHER ANSCHLUSS Zusatz Information Das verwendete Modbus RTU Kommunikationsprotokoll ent spricht der Norm der Modbus IDA siehe auch www modbus org VisiFerm DO B Arc verwendet einen offenen von Hamilton ent wickelten Registersatz Weitere Informationen zu den Registerinhal ten und zur Befehlsstruktur sind unter www hamiltoncompany com abgelegt N ACHTUNG Weil alle Sensoren mit Standard Werkseinstellungen ausgeliefert werden muss jeder Sensor vor dem ersten Einsatz entsprechend der spezifischen Anwendung konfiguriert werden siehe Abschnitt Konfiguration des Sensors Die Pins der digitalen RS485 Schnittstelle sind den Adern des VP Kabels mit den folgenden Farben zugeordnet VisiFerm DO B Arc VP 8 Kabel Energieversorgung Koax Seele 24 VDC 7 bis 30 VDC rot transparent max Leistungsaufnahme 1
41. r oder VisiCal P N 242410 HINWEIS Aufgrund der eingebauten Optoelektronik weist der Sensor eine Eigenerwarmung auf die sich innerhalb weniger Minuten stabilisiert Ausserhalb von Flussigkeiten misst der Sensor deshalb einen etwas Zu hohen Wert 9 Ausbau des Sensors Bevor Sie den Sensor aus dem Prozess ausbauen stellen Sie sicher dass wahrend des Ausbaus kein Prozessmedium ent weichen kann STERILISIERUNG AUTOKLAVIERUNG CIP REINIGUNG e KORREKTUR MODUS FUR CIP L sen Sie die PG 13 5 Verschraubung und ziehen Sie den Sensor heraus Drehen Sie niemals den Sensor am Sensorkopf weil sich dadurch die ODO Kappe l sen und Fl ssigkeit ins Innere des Sensors gelangen kann 10 Sterilisierung Autoklavierung CIP Reinigung VisiFerm DO B Arc Sensoren sind dazu ausgelegt die in der Biotechnologie ublichen Reinigungsverfahren ohne besondere Vorkehrungen schadlos zu bestehen Dennoch hat es sich in der Praxis gezeigt dass haufiges Reinigen mit Dampf oder heissen Laugen zu einer verkurzten Lebensdauer der ODO Kappe fuhrt Eine bestimmte Zeitspanne l sst sich nicht angeben da es insbe sondere bei CIP Reinigungen sehr auf die detaillierte Zusammen setzung der CIP L sung und den Temperaturverlauf ankommt Bei Dampfsterilisationen und Autoklavierungen ber 30 min bei 130 C kann von einer typischen Lebensdauer von mehr als 50 Zyklen pro auswechselbarer ODO Kappe ausgegangen werden Die Kontakte m ssen sauber und troc
42. redundante Messstellen um Folgesch den zu vermeiden Die Einrichtung geeigneter Absiche rungen f r den Fall eines Sensorausfall obliegt dem Anwender 3 Bestimmungsgem sse Verwendung VisiFerm DO B Arc Sensoren wurden zur Messung des Partial drucks von gel stem Sauerstoff und den sich daraus ableitenden Messgr ssen entwickelt e Volumenprozent Sauerstoff e Prozent Sauerstoff Lufts ttigung e Sauerstoff Konzentration in Fl ssigkeiten Hauptanwendung f r VisiFerm DO B Arc Sensoren ist die Mes sung unter anspruchsvollen Bedingungen in der Biotechnologie Brauereien und der Getr nke Industrie Daf r weisst VisiFerm SICHERHEITSHINWEISE e ERSTE INBETRIEBNAHME DO B Arc eine aussergew hnliche Langzeitstabilit t selbst bei h ufiger Sterilisierung oder Autoklavierung auf Aber auch in anderen Anwendungen wie z B in der chemischen Industrie der Luft berwachung der Fischzucht und der Wasser und Abwasser wirtschaft haben sich bereits VisiFerm DO B Arc Sensoren bew hrt W hrend der Entwicklung wurde besonderer Wert auf ein hygie nisches Design gelegt Alle medienber hrten Materialen erf llen die FDA Anforderungen VisiFerm DO B Arc Sensoren stellen sowohl eine analoge Stan dard 4 20 mA als auch eine digitale Modbus Schnittstelle zur Verf gung Diese sind in jeden Sensor eingebaut Sie ben tigen keine zus tzlichen Ger te wie einen Verst rker oder Transmitter HINWEIS Im Unterschied zu V
43. ren sind mit einem VP 8 Steckkopf ausgestattet Die acht goldenen Kontakte werden als Pin A Pin B und Pin H bezeichnet Zur leichten Zuordnung der Pins hat der Steckkopf eine Kodierung zwischen Pin A und Pin B Am einfachsten und sichersten verwenden Sie zum Anschliessen der VisiFerm DO B Arc Sensoren Hamilton VP 8 Kabel die in verschiedenen L ngen erh ltlich sind Funktion 4 20 mA Schnittstelle mA Interface 1 Energieversorgung 24 VDC 7 bis 30 VDC Einschaltleistung 1 W Dauerleistung 600 mW Geh use Sensorschaft zur Schirmung Die ussere Schirmung des VP Kabels sollte vorzugsweise auf Masse der Energieversorgung gelegt werden Pin D Regelung des 4 20 mA Signals mit Pulsweitenmodulation Um den Messwerten entsprechende Gleichstr me an den 4 20 mA Schnittstellen einzustellen benutzen Hamilton Arc Sensoren das Verfahren der Pulsweitenmodulation PWM Bei der PWM ELEKTRISCHER ANSCHLUSS werden zur Erzeugung stufenlos einstellbarer analoger Signalwer te aus einem Rechtecksignal mit konstanter Frequenz die Dauer der Pulse T bzw der Tastgrad T T moduliert und mit nachge schaltetem Tiefpassfilter demoduliert Die resultierende Gr e y entspricht dem Mittelwert des PWM Signals siehe Abbildung 3 und 4 Die PWM Endstufen von Arc Sensoren besitzen Tiefpass funktionen welche auf Grund der derzeitigen technischen M glichkeiten nicht alle Wechselstromanteile der benutzten PWM Frequenz von 5 kHz
44. rent lengths Function 4 20 mA interface mA interface 1 Power supply 24 VDC 7 to 30 VDC Start up power 1 W Continuous power consumption 600 mW Sensor shaft shielding The outside shielding of the VP cable should be connected to power supply ground Pin D ELECTRICAL CONNECTION Electrical connection of the 4 20 mA current interfaces The 4 20 mA interface enables direct connection of the Visi Ferm DO B Arc sensor to a data recorder indicator control unit or PCS with analog I O Apart from the two wires required for the temperature compensated 4 20 mA oxygen signal only a power supply is required for the VisiFerm DO B Arc sensor VP 8 pins C and D see below VisiFerm DO B Arc sensors are delivered from the factory with the analog 4 20 mA interface active see the included sensor certificate When using the 4 20 mA interface pins have the following designations with respect to VP cable conductor colors VisiFerm DOB Arc i VP 8 cable 4 20 mA three wire interface Coaxial shield functions as a current sink black It regulates the input current according to the sensor measurements This interface needs a separate power supply pin C Factory default is assigned to an oxygen measurement Power supply 24 VDC Coaxial core 7 to 30 VDC Red Start up power 1 W transparent Continuous power consumption Sensor shaft connected to Shield Cable shield power supply ground green yell
45. sensor and ODO Cap 4 Make sure that the ODO Cap is attached firmly to the sensor shaft and that the O ring between the shaft and cap is undamaged 5 Installation of the sensor thread PG 13 5 6 Attach the VisiFerm DO B Arc sensor according to the section Electrical Connection in the desired configuration analog 4 20 mA interface digital RS485 interface or both The sensor signal stabilizes itself within few minutes The sensor is factory pre calibrated and ready for use However if an on site calibration is necessary a calibration can be performed via RS485 by means of the Arc View Handheld personal computer or VisiCal P N 242410 J NOTE Due to the integrated optoelectronics the sensor has an intrinsic warming which stabilizes itself within a few minutes If the sensor is not dipped into the liquid then it displays a reading that is slightly too high 9 Removal of the sensor Before removing any sensor from a process make sure that no process medium can escape during removal N ATTENTION Unscrew the PG 13 5 thread connec tion and pull out the sensor Never turn the sensor at the socket head because by doing so you can loosen the ODO Cap and fluid can reach the interior of the sensor STERILIZATION AUTOCLAVING CIP PROCEDURES CORRECTION MODE FOR CLEANING IN PLACE 10 Sterilization autoclaving CIP procedures VisiFerm DO B Arc sensors are carefully designed to withstand the cl
46. sse oder Erde zu legen Dadurch wird die St rsicherheit und Signalqualit t deutlich verbessert Per Werkseinstellung ist die 4 20 mA Schnittstelle mit dem im Zertifikat angegebenen Messbereich und der Messgr sse Einheit konfiguriert Zur Anpassung an Ihre Anwendung gehen Sie wie im Kapitel Konfiguration und Wartung des Sensors beschrieben vor ELEKTRISCHER ANSCHLUSS schaltungsbeispiele Energie Versorgung Sensor Energie Versorgung Abb B Die sicherste Beschaltung unter Verwendung eines Trennverstarkers Bitte konsultieren Sie den Kundendienst von Hamilton falls Sie technische Hilfe ben tigen Elektrischer Anschluss der RS 485 Modbus Schnittstelle Die digitale RS485 Schnittstelle erm glicht die Kommunikation mit einem VisiFerm DO B Arc Sensor f r Messungen zur Kalib rierung des Sensors und um die Konfigurationseinstellungen des Sensors zu ndern VisiFerm DO B Arc Sensoren sind immer als Modbus Slave mit digitalen Steuerungsger ten verbunden Um zu funktionieren ben tigen sie eine Energieversorgung VP 8 Pins C und D siehe unten Das Kapitel Konfiguration und Wartung des Sensors beschreibt den Betrieb im digitalen Modus Viele Parameter des Sensors k nnen mit dem richtigen Passwort angepasst werden e Auswahl des Modus der 4 20 mA Schnittstelle e Skalierung der 4 20 mA Schnittstelle e Wahl der Messgr sse Sauerstoff Sauerstoff Lufts ttigung sat vol mg l oder p
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