Thyracont VSM77PN Operating Instructions Manual

VSM77PN, VSM78PN, VSM79PN Vakuum Transmitter Vacuum Transducer ®Registered trademark of Profibus & Profinet International (PI) Betriebsanleitung Operating Instructions

4 2 Vakuum Transmitter VSM 5 2.1 Zur Orientierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 Spannungsversorgung / RS485 Schnittstelle . . . . . . . . . 8 3.3.2 Profinet PN P1 / PN P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4 Betrieb 10 4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 4.2 Status LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4.3 Ausheizen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 5 Kommunikation 12 5.1 Die serielle Schnittstelle des VSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 5.2 Die Profinet Schnittstelle des VSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 5.3 Parameterübersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 5.4 Geräte-Parameter und Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 5.5 Messwertabfrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 5.6 Nachjustieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 5.7 Sensor Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 6 Wartung und Service 19 7 Technische Daten 21 8 Konformitätserklärung 23 Hersteller: Thyracont Vacuum Instruments GmbH Max-Emanuel-Straße 10 D-94036 Passau Tel.: ++49/851/95986-0 E-Mail: [email protected] Internet: https://www.thyracont-vacuum.com VSM-Profinet-200116

− 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 VSM unter Einhaltung der entsprechenden Umgebungsbedingun- gen; die Schutzart ist IP54, d.h. die Geräte sind geschützt gegen Eindringen von Staub und Spritzwasser − 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 Gefahr eines elektrischen Schlages beim Berühren der Kontakte Starkes Magnetfeld! Gefahr von Personenschäden VSM-Profinet-200116

2.1 Zur Orientierung Diese Betriebsanleitung ist gültig für Produkte mit den Artikelnummern VSM77PN, VSM78PN, VSM79PN. Sie finden die Artikelnummern auf dem Typenschild. Technische Änderungen oh- ne vorherige Anzeige sind vorbehalten. 2.2 Lieferumfang Zum Lieferumfang gehören: − Transmitter VSM − Staubschutzkappe − Betriebsanleitung Lieferbares Zubehör: − Zentrierdichtring DN25KF mit Metall-Schutzblende, ZZCH025 − Zentrierdichtring DN40KF mit Metall-Schutzblende, ZZCH040 − Metall-Schutzblende für DN40CF, ZZCH040CF Stecker und Messkabel: − Kabel 3m, für Stromversorgung, WE0012003 − Kabel 5m, für Stromversorgung, WE0012005 − Kabel 10m, für Stromversorgung, WE0012010 − Datenkabel 3m, 2xM12, Industrial Ethernet, WE1212003 − Datenkabel 5m, 2xM12, Industrial Ethernet, WE1212005 − Datenkabel 10m, 2xM12, Industrial Ethernet, WE1212010 − Datenkabel 3m, RJ45/M12, Industrial Ethernet, WE4512003 − Datenkabel 5m, RJ45/M12, Industrial Ethernet, WE4512005 − Datenkabel 10m, RJ45/M12, Industrial Ethernet, WE4512010 VSM-Profinet-200116

dien im Bereich 5,0x10-9 - 1000 mbar. Er überträgt Messwerte und Daten per Profi- net Schnittstelle und darf nur an geeignete und hierfür vorgesehene Komponenten angeschlossen werden. Zusätzlich besitzt das Gerät eine RS485 Schnittstelle zur digitalen Datenübertra- gung (siehe Abschnitt 5.1). Das VSM ist mit einem metallgedichteten Kombinationssensor des Typs Pirani / Kaltkathode (invertiertes Magnetron) ausgerüstet und temperaturkompensiert. Es kann an geeignete Flanschverbindungen angeschlossen werden. Bestimmungsgemäße Verwendung Das VSM dient ausschließlich der Absolutdruckmessung in gasförmigen Medien. Es darf nur an geeignete und hierfür vorgesehene Komponenten angeschlossen werden. 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! Dauerhafter Betrieb im Druckbereich 5,0x10-4 bis 5,0x10-3 mbar kann einen erhöhten Verschleiß des Kaltkathodensensors bewir- ken. VSM-Profinet-200116

Starkes Magnetfeld! Das Gerät enthält starke Permanentmagnete. Keine eigenmächtigen Umbauten oder Veränderungen am Gerät vornehmen! Aufstellungsort: Innenräume Für nicht vollklimatisierte Betriebsräume gilt: Temperatur: +5 ◦C ... +50 ◦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. Bei anderer Einbaulage ist -ohne Nachjustierung- eine erhöhte Messwertabweichung im Druckbereich ober- halb 20 mbar zu erwarten. VSM-Profinet-200116

mechanischen Beschädigung führen! 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 Spannungsversorgung / RS485 Schnittstelle Die elektrische Verbindung ist unter Verwendung geeigneter Kabel EMV-gerecht gemäß untenstehender Pinbelegung herzustellen: Stecker M12, A-kodiert, 5polig, weiblich Pin1: RS485 + Pin2: Voltage Supply 24 VDC Pin3: Supply GND Pin4: RS485 - Pin5: n.c. Es wird empfohlen, Abschirmung und Speisungserde (Pin 3) beim Speisegerät mit Erdung zu verbinden. Falscher Anschluss oder unzulässige Versorgungsspannung kön- nen zu Schäden am Transmitter führen! VSM-Profinet-200116

Bei den Profinet Ports 1 und 2 handelt es sich um integrierte 2-Port-Switches, so- mit ist kein zusätzlicher externer Switch erforderlich. Die elektrische Verbindung ist unter Verwendung geeigneter Kabel EMV-gerecht gemäß untenstehender Pinbelegung herzustellen: Stecker 2x M12, D-kodiert, 4polig, weiblich Pin1: Tx+ / Transmit Data + Pin2: Rx+ / Receive Data + Pin3: Tx- / Transmit Data - Pin4: Rx- / Receive Data - Falscher Anschluss kann zu Schäden am Transmitter führen! VSM-Profinet-200116

sor, der die Wärmeleitfähigkeit von Gasen zur Vakuummessung nutzt, und einem Kaltkathoden-Ionisationssensor (invertiertes Magnetron). 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. Der Kaltkathoden-Sensor vom Typ invertiertes Magnetron erzeugt in einer Gas- entladung ionisiert Gasmoleküle. Der gemessene Ionenstrom ist ein Maß für die Anzahl der vorhandenen Gasmoleküle und somit für den Absolutdruck. Schnittstellen Der gemessene Druckwert kann über die serielle RS485 Schnittstelle des Trans- mitters oder über den Profinet Anschluss digital ausgelesen werden. Darüber hin- aus können verschiedene Parameter wie Gasart-Korrekturfaktoren programmiert werden. Weitere Informationen hierzu finden Sie in Kapitel 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. Im Bereich oberhalb 20 mbar ist die Messgenauigkeit reduziert. Gasartabhängigkeit Das Mess-Signal ist gasartabhängig. Das Gerät ist auf N2 bzw. trockene Luft abge- glichen. Für andere Gase können Korrekturfaktoren für beide Sensortypen gesetzt werden, so dass unterhalb 0,1 mbar eine korrekte Druckausgabe resultiert (siehe Abschnitt 5.7). VSM-Profinet-200116

Die Status LED des VSM signalisiert folgende Betriebszustände: 4.3 Ausheizen Soll die Vakuumkammer mit angeflanschtem VSM ausgeheizt werden, so darf die Temperatur am Sensorflansch 160 ◦C keinesfalls überschreiten. Die Spannungsversorgung des Transmitters muss während des Ausheizens der Kammer ausgeschaltet sein. Anderenfalls kann es zu Schäden an der Elektronik kommen! VSM-Profinet-200116

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 und anschließend der Adress- Schalter mit einem dünnen Schraubendreher oder ähnlichem Hilfsmittel auf einen Wert zwischen 1 und 16 einzustellen. Danach den Gummistopfen wieder einset- zen. 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«. VSM-Profinet-200116

Profinet® ist ein eingetragenes Markenzeichen der Profibus & Profinet Internatio- nal (PI). Für die Kommunikation über die Profinet Schnittstelle existiert eine separate An- leitung, welche dem Gerät beiliegt. Die Beschreibung auf den folgenden Seiten bezieht sich daher auf die über RS485 ansprechbaren Parameter. Weitere Informationen zu den Profinet Spezifikationen finden Sie unter www.profibus.com/technology/profinet. Bedeutung der Status LEDs LED Anzeige Zustand Beschreibung L/A PN P1 grün aus - keine Verbindung mit Profinet Netzwerk an Port 1 an linked physikalische Verbindung zu ar- beitsfähigem Profinet Netzwerk an Port 1 vorhanden flackert aktiv Netzwerk Datenverkehr an Port 1 L/A PN P2 grün aus - keine Verbindung mit Profinet Netzwerk an Port 2 an linked physikalische Verbindung zu ar- beitsfähigem Profinet Netzwerk an Port 2 vorhanden flackert aktiv Netzwerk Datenverkehr an Port 2 RUN grün aus - Bus nicht gestartet blinkt 10Hz - Fehler blinkt 2Hz - Bus gestartet, warten auf Ver- bindung / Konfigurationsmodus an - Verbindung hergestellt ERROR rot aus - kein Fehler blinkt - Profinet Teilnehmer-Blinktest an - Fehler VSM-Profinet-200116

TD x 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 x Measurement Value 1 (Pirani) M1 Measurement Value 4 (Cold Cathode) M41 Adjust High (Atmosphere Pressure) AH x Adjust Low (Zero Pressure) AL x Sensor Transition ST x Cathode Control CC x Gas Correction Factor 1 (Pirani) C1 x Gas Correction Factor 4 (Cold Cathode) C4 x 1) Nicht verfügbar bei ausgeschaltetem Kaltkathodensensor 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. VSM-Profinet-200116

Type of Device (TD): Abfragen des Gerätetyps, z.B. VSM207 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 ∗) Nicht über Profinet ansprechbar VSM-Profinet-200116

Abfragen des Messbereichs Measurement Value MV: Abfragen des aktuell gemessenen Druckwertes Measurement Value M1:∗ Abfragen des aktuell vom Pirani-Sensor gemessenen Druckwertes Measurement Value M4:∗ Abfragen des aktuell vom Kaltkathodensensor gemessenen Druckwertes. Bei aus- geschalteter Kaltkathode wird der Fehlercode »_ SEDIS« zurückgegeben. ∗) Nicht über Profinet ansprechbar 5.6 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 des Pirani-Sensors erforderlich machen. Adjust High (AH) Nachjustieren des Pirani-Sensors bei Atmosphärendruck. Adjust Low (AL) Nachjustieren des Pirani-Sensors bei Nulldruck. Hierzu sollte der Ist-Druck kleiner 5,0x10-5 mbar sein. Um optimale Ergebnisse beim Nachjustieren zu erzielen, empfeh- len wir vor jedem Abgleich eine Warmlaufphase von mindestens 10 Minuten beim jeweiligen Kalibrierdruck zu beachten. VSM-Profinet-200116

Modus Wertangleichung - Sensor Transition (ST) Im VSM erfolgt standardmäßig ein kontinuierlicher Übergang zwischen Pirani- und Kaltkathodenbereich. Dabei findet eine Wertangleichung statt. Um das Verhalten des Transmitters den Prozessanforderungen optimal anzupas- sen, können mit dem Parameter »Sensor Transition« (ST) folgende Optionen kon- figuriert werden: »0«: Keine Wertangleichung, d.h. direktes Umschalten zwischen Pirani und Kaltkathode bei 1,0x10-3 mbar »1«: Kontinuierliche Wertangleichung im Bereich 1,0 ... 2,0x10-3 mbar (Default) D[p]:∗ Keine Wertangleichung, direktes Umschalten zwischen Pirani und Kaltkathode beim Druck p F[p1] T[p2]:∗ Kontinuierliche Wertangleichung im Druckbereich p1 ... p2 Wertebereich: p, p1, p2: 4,0x10-4 ... 2,0x10-3 mbar ∗) Nicht über Profinet ansprechbar Kaltkathode aktivieren und deaktivieren - Cathode Control (CC) Bei bestimmten Prozess-Schritten kann es gewünscht sein, das von der Geräte- elektronik automatisch gesteuerte Ein- und Ausschalten des Kaltkathoden-Sen- sors zu unterdrücken. Hierzu ist es möglich, den Sensor mithilfe des Geräte-Parameters »Cathode Con- trol« (CC) per Softwarebefehl zu deaktivieren: »0«: Kaltkathode deaktiviert, kein Einschalten des Kaltkathoden-Sensors »1«: Kaltkathode aktiv, automatisches Ein- / Ausschalten des Kaltkathoden- Sensors (Default) Bei deaktivierter Kaltkathode verhält sich der VSM wie ein reiner Pirani-Transmitter mit Messbereich 1000 - 1,0x10-4 mbar. Unterhalb 1,0x10-4 mbar wird über die se- rielle Schnittstelle ein »UR« Signal für Messbereichsunterschreitung ausgegeben. Der Parameter »Cathode Control« wird nur temporär im Gerät ge- speichert. Nach Ausfall oder Ausschalten der Spannungsversor- gung befindet sich das Gerät immer im Modus »Kaltkathode ak- tiv«. VSM-Profinet-200116

Das Mess-Signal des VSM ist gasartabhängig. Das Gerät ist auf N2 bzw. trockene Luft abgeglichen. Für andere Gase kann die Druckausgabe unterhalb 0,1 mbar korrigiert werden, indem entsprechende Korrekturfaktoren für beide Sensortypen gesetzt werden. Die Messwerte der Sensoren werden dann bereits im Gerät mit den jeweiligen Korrekturfaktoren multipliziert, so dass am digitalen Ausgang des Transmitters ein korrigiertes Mess-Signal zur Verfügung steht. Wertebereich: 0,20 ... 8,0 Korrekturfaktor C1 Pirani: Ar CO CO2 H2 He N2 Ne Kr 1,6 1,0 0,89 0,57 1,0 1,0 1,4 2,4 Korrekturfaktor C4 Kaltkathode: Ar CO2 H2 He N2 Ne Kr Xe 0,8 0,74 2,4 5,9 1,0 3,5 0,6 0,41 VSM-Profinet-200116

Vorsicht bei kontaminierten Teilen! Es kann zu Gesundheitsschäden kommen. Informieren Sie sich vor Aufnahme der Arbeiten über eine eventuelle Kontamination. Be- achten Sie beim Umgang mit kontaminierten Teilen die einschlägi- gen Vorschriften und Schutzmaßnahmen. Das Gerät ist wartungsfrei. Äußerliche Verschmutzungen können mit einem feuch- ten Tuch beseitigt werden. Sollte wider Erwarten ein Schaden an Ihrem VSM auftreten, senden Sie das Ge- rät bitte mit einer ausgefüllten Kontaminationserklärung (siehe nächste Seite) zur Reparatur an uns. Das Gerät ist nicht zur kundenseitigen Reparatur vorgesehen! Defekte Sensorköpfe können vor Ort gegen kalibrierte Ersatzsen- soren ausgetauscht werden (Ersatzteile B_VSM77, B_VSM78 und B_VSM79). Fehlfunktionen des Gerätes, die auf Verschmutzung oder Ver- schleiß zurückzuführen sind, fallen nicht unter die Gewährleistung. Fehlersignal und Störungen Problem Mögliche Ursache Behebung Messwertabweichung zu groß Alterung, Verschmutzung, extreme Temperaturen, falsche Justierung Nachjustieren, Sensor ersetzen oder Gerät einschicken Nachjustieren des Pirani Nullpunkts nicht möglich Messwertabweichung übersteigt den Justierbereich Sensor ersetzen oder Gerät einschicken »UR« via RS485 Messbereich unterschritten (Druck liegt unterhalb der Messgrenze) »ERROR1« via RS485 / Status LED dauer-rot Elektronik oder Sensor defekt Gerät einschicken oder Sensor ersetzen Access Code »7« via RS485 Fehlermeldung / Warnung siehe gesonderte Beschreibung Thyracont Communication Protocol VSM-Profinet-200116

Messprinzip Wärmeleitfähigkeit Pirani / Kaltkathode (Invertiertes Magnetron), gasartabhängig Messbereich 1000 - 5,0x10-9 mbar (750 - 5,0x10-9 Torr) Max. Überlast 10 bar abs. Genauigkeit 1000 ... 10 mbar: ca. 30% v. Messwert 10 ... 2,0x10-3 mbar: 10% v. Messwert 2,0x10-3 ... 1,0x10-8 mbar: 25% v. Messwert Wiederholbarkeit 10 ... 1,0x10-2 mbar: ca. 2% v. Messwert 1,0x10-2 ... 1,0x10-8 mbar: ca. 7% v. Messwert Materialien mit Vakuumkontakt Edelstahl 1.4307, Wolfram, Nickel, Glas, Molybdän, Al2O3 Keramik Anodenmaterial Molybdän Anodenspannung < 2,5 kV Reaktionszeit 50 ms (Einschalten Kaltkathode < 2 s) Betriebstemperatur 5 ... 50 ◦C Lagertemperatur -40 ... +65 ◦C Ausheiztemperatur max. 160 ◦C am Flansch (Spannungsversorgung ausgeschaltet) VSM-Profinet-200116

Leistungsaufnahme max. 3 W, zusätzlich 1,6 W für Profinet RS485 Schnittstelle 9,6 ... 115 kBd, 8 databit, 1 stopbit, no parity Anschluss: M12 Rundsteckverbinder A-codiert, 5polig, weibl., verschraubbar Profinet Schnittstelle Anschluss: M12 Rundsteckverbinder D-codiert, 4polig, weibl., verschraubbar Vakuumanschluss VSM77: Kleinflansch DN25 ISO KF VSM78: Kleinflansch DN40 ISO KF VSM79: Conflat Flansch DN40 CF Schutzart IP 54 Gewicht 555 g (VSM77) VSM-Profinet-200116

27 2.1 For Orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2 Delivery Content . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.3 Product Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3 Installation 29 3.1 Notes for Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.2 Vacuum Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.3 Electrical Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.3.1 Voltage Supply / RS485 Interface . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.3.2 Profinet PN P1 / PN P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4 Operation 32 4.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.2 Status LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.3 Bake-Out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5 Communication 34 5.1 The Serial Interface of the VSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 5.2 The Profinet interface of the VSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 5.3 Survey of Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 5.4 Device Parameters and Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 5.5 Measurement Query . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5.6 Readjustment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5.7 Sensor Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 6 Maintenance and Service 41 7 Technical Data 43 8 Declaration of Conformity 45 Manufacturer: Thyracont Vacuum Instruments GmbH Max-Emanuel-Straße 10 D-94036 Passau Tel.: ++49/851/95986-0 email: [email protected] Internet: https://www.thyracont-vacuum.com VSM-Profinet-200116

− Read and follow the instructions of this manual − Inform yourself regarding hazards, which can be caused by the product or arise in your system − Comply with all safety instructions and regulations for accident prevention − Check regularly that all safety requirements are being complied with − Take account of the ambient conditions when installing your VSM; The protection class is IP 54, which means the unit is protected against penetration of dust and splash water − Adhere to the applicable regulations and take the necessary precautions for the pro- cess media used − Consider possible reactions between materials and process media, e.g. due to the heat generated by the product − Do not carry out any unauthorized conversions or modifications on the unit − Before you start working, find out whether any of the vacuum components are conta- minated − Adhere to the relevant regulations and take the necessary precautions when handling contaminated parts − When returning the unit to us, please enclose a declaration of contamination − Communicate the safety instructions to other users Pictogram Definition Important information about the product, its handling or about a particular part of the documentation, which requires special atten- tion Danger of damage to the unit or system Danger of personal injury Danger of an electric shock when touching Strong magnetic field! Danger of personal injury VSM-Profinet-200116

2.1 For Orientation These operating instructions describe installation and operation of products with article numbers VSM77PN, VSM78PN, VSM79PN. The article number can be found on the product’s type label. Technical modificati- ons are reserved without prior notification. 2.2 Delivery Content Included in the delivery consignment are: − Transducer VSM − Protective flange cover − Operating instructions Available Accessories: − Centering ring DN25KF with metal baffle, ZZCH025 − Centering ring DN40KF with metal baffle, ZZCH040 − Metal baffle for DN40CF, ZZCH040CF Connectors and Cables: − Cable 3m, for power supply, WE0012003 − Cable 5m, for power supply, WE0012005 − Cable 10m, for power supply, WE0012010 − Data cable 3m, 2xM12, Industrial Ethernet, WE1212003 − Data cable 5m, 2xM12, Industrial Ethernet, WE1212005 − Data cable 10m, 2xM12, Industrial Ethernet, WE1212010 − Data cable 3m, RJ45/M12, Industrial Ethernet, WE4512003 − Data cable 5m, RJ45/M12, Industrial Ethernet, WE4512005 − Data cable 10m, RJ45/M12, Industrial Ethernet, WE4512010 VSM-Profinet-200116

The VSM vacuum transducer is measuring total gas pressure in the range of 5.0x10-9 - 1000 mbar. Readings and data are transmitted via Profinet interface, the device must be connected to suitable components only. In addition the device has a serial RS485 interface for digital data transfer (see section 5.1). The VSM is equipped with a metal-sealed combination sensor type Pirani / Cold Cathode (inverted magnetron) and temperature compensated. It can be mounted to suitable flange connectors. Proper Use The VSM serves exclusively to provide absolute pressure measurements in ga- seous media. It may only be connected to components specifically provided for such purpose. Improper Use The use for purposes not covered above is regarded as improper, in particular: − connection to components which are not specified for in their operating in- structions − connection to components containing touchable, voltage carrying parts. No liability or warranty will be accepted for claims arising from improper use. The user bears the responsibility with respect to the used process media. The device is not designed for use in corrosive gas atmosphere. Aggressive media such as halogenides, carbon or oxygen plasma can reduce sensor life-time! Dust, oil or condensing vapours will affect sensor performance and may cause malfunction! Permanent operation in the pressure range 5.0x10-4 to 5.0x10-3 mbar may cause increased wear of the cold cathode sensor. VSM-Profinet-200116

Strong magnetic field! The gauge contains strong permanent magnets. Unauthorized modifications or conversions of the instrument are not allowed! Installation location: Indoor For not fully air conditioned open buildings and operation rooms: Temperature: +5 ◦C ... +50 ◦C Rel. humidity: max. 80% up to 30 ◦C, max. 50% at 40 ◦C, non-condensing Ambient pressure: 860 - 1060 hPa (mbar) 3.2 Vacuum Connection Dirt and damage, especially at the vacuum flange, have an adver- se effect on the function of this vacuum component. Please take account of the necessary instructions with regard to cleanliness and damage prevention when using vacuum com- ponents. − Remove the protective cover (is required again during maintenance work!) − Make vacuum connection via ISO KF small flange or CF conflat flange − For small flange connection use clamps that can be opened and closed with appropriate tools only, use sealing rings with a centering ring − Make sure that the sensor flange is connected to ground, e.g. by having electrical contact to the grounded vacuum chamber (use metallic clamps) The transducer may be mounted in any orientation. Mounting with the flange to the top, however, can lead to early contamination and malfunction. An upright ori- entation with flange to the bottom is to be preferred in order to keep particles and condensates out of the sensor cell. Further the transducer is adjusted in the upright position ex works. Different orientation -without readjustment- will lead to reduced accuracy at pressures above 20 mbar. VSM-Profinet-200116

ning. This can damage the transducer! Overpressure in the vacuum system > 1 bar Accidental or unintended opening of clamp elements under stress can lead to injuries due to parts flying around! Unsecured hose connections can release, process media thus can leak and possibly damage your health! Overpressure in the vacuum system 1.5 to 4 bar KF flange connections with elastomer sealings cannot withstand such pressures. Process media thus can leak and possibly damage your health! 3.3 Electrical Connection 3.3.1 Voltage Supply / RS485 Interface The electrical connection is to be made by means of suitable cables considering EMI demands and according to the pin description shown below: Socket M12, A-coded, 5-pole, female Pin1: RS485 + Pin2: Voltage Supply 24 VDC Pin3: Supply GND Pin4: RS485 - Pin5: n.c. We recommend to have shield and supply common (pin 3) groun- ded in the supply unit. Incorrect connection or inadmissible supply voltage can damage the transducer! VSM-Profinet-200116

Profinet ports 1 and 2 are designed as integrated 2-port-switches, so that no addi- tional external switch is required. The electrical connection is to be made by means of suitable cables considering EMI demands and according to the pin description shown below: Socket 2x M12, D-coded, 4-pole, female Pin1: Tx+ / Transmit Data + Pin2: Rx+ / Receive Data + Pin3: Tx- / Transmit Data - Pin4: Rx- / Receive Data - Incorrect connection or inadmissible supply voltage can damage the transducer! VSM-Profinet-200116

type Pirani / Cold Cathode. The Pirani principle uses the heat conduction of gases for measuring vacuum. A sensor filament in a Wheatstone circuit is heated to a constant temperature, so the bridge voltage is a measure for total gas pressure. The cold cathode sensor of type inverted magnetron creates ionized gas molecu- les by an electric discharge. The resulting ion current is a measure for the number of gas molecules present in the sensor and thus a measure for absolute pressure. Interfaces The measured absolute pressure can be read out digitally via the transducer’s se- rial RS485 or via Profinet interface. Additionally you can set various parameters like gas correction factors. For further information see chapter 5. Warm-Up Time The signal output is available approx. 2 s after the unit is switched on. To take advantage of the maximum accuracy of the unit it is appropriate to allow for a stabilization time of 5 minutes, especially when extreme pressure changes have occurred. Accuracy The unit is adjusted ex works in upright position and at 24 VDC voltage supply. Through contamination, ageing, extreme climatic conditions or different mounting orientation the need for readjustment may arise. Accuracy is reduced in the range above 20 mbar. Dependence on Gas Type The output signal depends on composition and type of the gas being measured. The unit is adjusted for N2 and dry air. For other gases correction factors for both sensor types can be set (see section 5.7). This will result in a correct pressure display below 0.1 mbar. VSM-Profinet-200116

The status LED of the VSM signalizes the following operational states: 4.3 Bake-Out When a bake-out of the vacuum chamber is performed with the VSM being moun- ted to the chamber, the temperature at the sensor flange must not exceed 160 ◦C. The transducer’s voltage supply must be switched-off while the chamber is heated. Otherwise a damage of the electronics can be the result! VSM-Profinet-200116

The transducer is equipped with a serial RS485 interface. To set the device ad- dress for communication via RS485 please remove the rubber cap over the ad- dress switch and then set the address switch to a value between 1 and 16 using a small screw driver or similar tool. Afterwards insert the rubber cap again. Communication telegrams are transmitted as ASCII text according to the Thyra- cont protocol version V2. Detailed information is provided in the separate descrip- tion »Thyracont Communication Protocol«. Download link: www.thyracont-vacuum.com/en/support/downloadcenter/ Interface Parameter: 9.6 / 14.4 / 19.2 / 38.4 / 57.6 / 115.2 kBd, 8 databits, 1 stopbit, no parity When powered on the transducer starts with 9.6 kBd. If a telegram with different baud rate is received, the transducer will automatical- ly adapt to it. For this automatic baud rate adaption a maximum of two telegrams of type »Type Query« or »Measurement Query« is required. VSM-Profinet-200116

Profinet® is a registered trademark of Profibus and Profinet International (PI). A separate manual is delivered with the gauge describing the use of the Profinet interface. Hence, the description on the following pages refers to parameters accessible via RS485. Further information about Profinet specifications can be found un- der www.profibus.com/technology/profinet. Meaning of the status LEDs LED Display State Explanation L/A PN P1 green off - No connection with Profinet net- work at port 1 on linked Physical connection with opera- ting Profinet network at port 1 flickering aktiv Network data traffic at port 1 L/A PN P2 green off - No connection with Profinet net- work at port 2 on linked Physical connection with opera- ting Profinet network at port 2 flickering active Network data traffic at port 2 RUN green off - Bus not started flashing 10Hz - Error flashing 2Hz - Bus started, waiting for connecti- on / configuration mode on - Connection established ERROR red off - No error flashing - Profinet subscriber flash-test on - Error VSM-Profinet-200116

Command RS485 Code Profinet Type of Device TD x 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 x Measurement Value 1 (Pirani) M1 Measurement Value 4 (Cold Cathode) M41 Adjust High (Atmosphere Pressure) AH x Adjust Low (Zero Pressure) AL x Sensor Transition ST x Cathode Control CC x Gas Correction Factor 1 (Pirani) C1 x Gas Correction Factor 4 (Cold Cathode) C4 x 1) Not available when cold cathode is switched off The previous communication protocol version V1 will furthermore be supported by all Smartline devices! Therefore all telegrams built according to protocol version 1 can further be used. VSM-Profinet-200116

Type of Device (TD): Query of device type, e.g. VSM207 Product Name (PN):∗ Query of product name (article number) Serial Number Device (SD):∗ Query of device serial number Serial Number Head (SH):∗ Query of sensor head serial number Version Device (VD):∗ Query of the device’s hardware version Version Firmware (VF):∗ Query of the device’s firmware version Version Bootloader (VB):∗ Query of the device’s bootloader version Baud Rate (BR):∗ Set the baud rate for data transmission Value range: 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600, 115200 Bd Response Delay (RD):∗ Query and set the time delay between receiving a telegram and sending the ans- wer. Value range: 1 ... 99999 µs (default 5500 µs) Device Restart (DR):∗ Make a device reset ∗) Not accessible via Profinet VSM-Profinet-200116

Measurement Range (MR):∗ Query measurement range of the gauge Measurement Value MV: Query current pressure measurement Measurement Value M1:∗ Query current pressure measurement of the Pirani sensor Measurement Value M4:∗ Query current pressure measurement of the cold cathode sensor. If the cold ca- thode sensor is switched off, error code »_ SEDIS« will be returned. ∗) Not accessible via Profinet 5.6 Readjustment The transducer is adjusted ex works with 24 V voltage supply in upright position, flange to the bottom. Other orientation, operation under different climatic conditions, extreme tempera- ture changes, ageing or contamination can result in the need for readjustment of the Pirani sensor. Adjust High (AH) Adjustment of the Pirani sensor at atmosphere pressure. Adjust Low (AL) Adjustment of the Pirani sensor at zero pressure. For this purpose actual pressure must be less than 5.0x10-5 mbar. To achieve optimum results of the adjustment we recommend to consider a warm-up of at least 10 minutes at the appropriate cali- bration pressure before any adjustment. VSM-Profinet-200116

Sensor Transition (ST) By default the VSM performs a continuous transition between Pirani and cold ca- thode range whereupon an assimilation of the sensor signals is carried out. In order to adapt the performance of the transducer to the requirements of the vacuum process the following options can be configured by means of parameter »Sensor Transition« (ST): »0«: no transition, but direct switch-over between Pirani and cold ca- thode at 1,0x10-3 mbar »1«: continuous transition in the range 1,0 ... 2,0x10-3 mbar (default) D[p]:∗ no transition, but direct switch-over between Pirani and cold ca- thode at pressure p F[p1] T[p2]:∗ continuous transition in the pressure range p1 ... p2 Value range: p, p1, p2: 4,0x10-4 ... 2,0x10-3 mbar ∗) Not accessible via Profinet Enable/Disable Cold Cathode - Cathode Control (CC) For certain vacuum processes it may be favoured to suppress the automatic start of the cold cathode sensor, which is usually controlled by the transducer electro- nics. Therefore it is possible to disable the cold cathode by software comand »Cathode Control« (CC): »0«: cold cathode disabled, cold cathode sensor remains switched-off »1«: cold cathode enabled, start of cold cathode sensor is controlled auto- matically (default) With disabled cold cathode sensor the VSM behaves like a Pirani transducer with range 1000 - 1.0x10-4 mbar. Below 1.0x10-4 mbar the serial interface sends an »UR« signal for pressure underrange. Parameter »Cathode Control« is only temporarily saved in the transducer memory. After mains supply is switched off or dis- connected the VSM will always be reset to state »cold cathode enabled«. VSM-Profinet-200116

The measurement signal of the VSM depends on type and composition of the gas being measured. The unit is adjusted for N2 and dry air. For other gases the pres- sure display can be corrected below 0.1 mbar by setting correction factors for both sensor types. The measurement results of each sensor are then individually multiplied with the corresponding correction factors by the unit’s microcontroller, thereby providing a corrected pressure reading as digital output. Value range: 0.20 ... 8.0 Correction factor C1 Pirani: Ar CO CO2 H2 He N2 Ne Kr 1.6 1.0 0.89 0.57 1.0 1.0 1.4 2.4 Correction factor C4 cold cathode: Ar CO2 H2 He N2 Ne Kr Xe 0.8 0.74 2.4 5.9 1.0 3.5 0.6 0.41 VSM-Profinet-200116

Danger of possibly contaminated parts! Contaminated parts can cause personal injuries. Inform yourself regarding possible contamination before you start working. Be su- re to follow the relevant instructions and take care of necessary protective measures. The unit requires no maintenance. External dirt and soiling can be removed by a damp cloth. Should a defect or damage occur on your VSM, please return the instrument for repair and enclose a declaration of contamination (see next page). The unit is not prepared for customer repair! Defective sensor heads can be exchanged on-site by calibra- ted replacement sensors (spare parts B_VSM77, B_VSM78 and B_VSM79). Malfunction of the unit which is caused by contamination or wear and tear is not covered by warranty. Error Messages and Malfunction Problem Possible Cause Correction high measurement error contamination, ageing, extreme temperature, maladjustment readjustment, replace sensor or send unit for repair Pirani zero adjustment not possible measurement error exceeds possible range of readjustment replace sensor or send unit for repair »UR« via RS485 pressure under range (pressure is below range limit) »ERROR1« via RS485 / status LED cont. red defective electronics or sensor send unit for repair or replace sensor access code »7« via RS485 error message / warning see separate documentation Thyracont Communication Protocol VSM-Profinet-200116

Measurement principle heat conduction Pirani / cold cathode (inverted magnetron), depending on gas type Measuring range 1000 - 5.0x10-9 mbar (750 - 5.0x10-9 Torr) Max. overload 10 bar abs. Accuracy 1000 ... 10 mbar: approx. 30% f. reading 10 ... 2.0x10-3 mbar: 10% f. reading 2.0x10-3 ... 1.0x10-8 mbar: 25% f. reading Repeatability 10 ... 1.0x10-2 mbar: approx. 2% f. reading 1.0x10-2 ... 1.0x10-8 mbar: approx. 7% f. reading Materials in contact with vacuum stainl. steel 1.4307, tungsten, nickel, glass, molybdenium, Al2O3 ceramic Anode material molybdenium Anode voltage < 2.5 kV Reaction time 50 ms (switching on cold cathode < 2 s) Operating temperature 5 ... 50 ◦C Storage temperature -40 ... +65 ◦C VSM-Profinet-200116

switched-off) Voltage supply 20 - 30 VDC Power consumption max. 3 W, 1.6 W for Profinet RS485 interface 9.6 ... 115 kBd, 8 databit, 1 stopbit, no parity Connector: M12 round type A-coded, 5-pole, female, lockable Profinet interface Connector: M12 round type D-coded, 4-pole, female, lockable Vacuum connection VSM77: small flange DN25 ISO KF VSM78: small flange DN40 ISO KF VSM79: conflat flange DN40 CF Protection class IP 54 Weight 555 g (VSM77) VSM-Profinet-200116