VDI VDE 3515-2007 Multi-contact plug system for electrodes used in process analysis technology.pdf

1、ICS 71.040.10 VDI-RICHTLINIEN Dezember 2007December 2007VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Multikontakt-Stecksystem fr Elektroden der Prozessanalysentechnik Multi-contact plug system for electrodes used in process analysis technology VDI/VDE 3515Aus

2、g. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fach

3、ausschuss Multikontakt-Stecksystem fr Elektroden der Prozessanalysentechnik VDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisierungstechnik, Band 1: Verfahrenstechnisches Messen VDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisierungstechnik, Band 3: Automatisierungstechnik Frhere Ausgabe: 09.05Entwurf, deutsch Former editio

4、n: 09/05 Draft, inGerman only Vervielfltigung auch fr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedZu beziehen durch / Available atBeuthVerlagGmbH, 10772 BerlinAlleRechtevorbehalten/ All rights reserved VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2007 Inhal

5、t Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung. 2 1 Anwendungsbereich 2 2 Spezifikationen . 3 3 Beispiel fr eine 6-polige Ausfhrung des Stecksystems (SixPlug) 3 3.1 Komponenten. 3 3.2 Geometrie 3 3.3 Pin-Belegung . 3 3.4 Sicherheitshinweis . 3 Anhang A Komponenten des Komplettsystems 8 Anhang B 9

6、 B1 Buchse 9 B2 Stecker 10 Anhang C Pin-Belegung 11 Schrifttum 12 Preliminary note .2 Introduction 2 1 Scope.2 2 Specifications3 3 Example of a six pin realization of the plug system (SixPlug) 3 3.1 Components .3 3.2 Geometry3 3.3 Pin assignment .3 3.4 Security advice.3 Annex A All components of con

7、nector system.8 Annex B 9 B1 Female connector9 B2 Male connector .10 Annex C Pin assignment 11 Bibliography.12 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 2 VDI/VDE 3515 All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richt

8、linie ist entstanden unterBeachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder voll-stndig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter

9、 Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung derLizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), diein den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this guideline has been devel

10、oped in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of

11、this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. Einleitung Vor etwa zwlf Jahren wurden in zunehmendemMae pH-Elekt

12、roden mit zustzlichen Funktionenauf den Markt gebracht. Es handelte sich dabei umElektroden mit integriertem Temperaturfhler, mitkombinierter Leitfhigkeits- oder Redox-Messungsowie Doppel-Elektroden mit einem Statussignal,die spezielle Anforderungen der Anwender er-fllen. Diese Art von Elektroden be

13、ntigenzwangslufig ein Multikontakt-Stecksystem, dasheit ein System mit mehr als den bisher blichenzwei Kontakten. Introduction About twelve years ago pH-sensitive electrodes with additional features were put on the market in increasing numbers. These were electrodes with integrated temperature senso

14、rs, with combined conductivity or redox measurement and twin elec-trodes with a status signal, complying with special user requirements. Such electrodes necessarily require multi-contact connector systems, i. e. a system with more than the two contacts which are common to date. 1 Anwendungsbereich D

15、iese Richtlinie beschreibt die Anforderungen an Multikontakt-Stecksysteme und eine sechs-polige Ausfhrung. Sie gilt fr Inline-Analysenmess-technik in der Prozess- und Verfahrenstechnik undbercksichtigt insbesondere Bereiche, in denenerhhte Anforderungen an die Betriebssicherheitund Korrosionsbestndi

16、gkeit gestellt werden. Sol-che Stecksysteme sind fr Anwendungen sowohlim Prozess- als auch im Laborbereich sowie frtragbare Messgerte konzipiert. Die Richtlinie beschreibt die mechanischen und elektrischen An-forderungen an Stecksysteme fr elektrochemische Sensoren wie pH- und Redox-Elektroden, Leit

17、f-higkeitssonden, potentiometrische Messungen und Kombinationen davon. Das in der vorliegenden Richtlinie spezifizierte System soll von allen Herstellern von Inline-Sensoren angeboten werden knnen. Diese Richt-linie basiert auf dem Lastenheft, das im NAMURAK 3.6.4 Aktuelle Themen der pH-Messtechnik“

18、in Zusammenarbeit mit Herstellern erarbeitet wur-de. Das hier vorgestellte Stecksystem soll die Vielfaltder am Markt erhltlichen Stecksysteme eingren-zen und veraltete Stecksysteme ersetzen. Mit der1 Scope This guideline describes the requirements on multi-contact connector systems and their realiza

19、tion by a six pin plug. They are directed towards process and laboratory applications as well as portable instruments. The guideline applies to in-line ana-lytical measurements in process engineering and considers particularly areas with high demands on operational reliability and corrosion resistan

20、ce. It specifies the mechanical and electrical require-ments to be met by connector systems for electro-chemical sensors such as pH and redox electrodes, conductivity probes, potentiometric measurements and combinations thereof. It is the intention that the system specified in this guideline can be

21、offered by all manufacturers of in-line sensors. This guideline is based on the specifi-cations elaborated in cooperation with manufactur-ers (suppliers) in the working group AK 3.6.4 pH measurement problems at NAMUR. The connector system presented here is intended to limit the great variety of conn

22、ector systems avail-able on the market, and to supersede outdated con-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI/VDE 3515 3 Umsetzung dieser Richtlinie werden Einsparungen sowohl bei den Fertigungsk

23、osten beim Hersteller als auch bei den Einsatzkosten beim Anwendererwartet. nector systems. It is expected that the implementa-tion of this guideline will reduce the cost of manu-facture as well as the cost of use. 2 Spezifikation Die Spezifikation in Tabelle 1 bezieht sich aufein Stecksystem zur el

24、ektrischen Verbindung vonStecker und Buchse. Weitere Details sind in Ab-schnitt 3 beschrieben. 2 Specification The specification, shown in Table 1, describes a system for the electrical connection of connector and socket. Further details are deferred to Sec-tion 3. 3 Beispiel fr eine 6-polige Ausfhr

25、ung des Stecksystems (SixPlug) 3.1 Komponenten Das Komplettsystem besteht aus: Gertebuchse, Kabelstecker, Kabelbuchse, Elektrodenkopf,Schutzkappe fr Stecker, Schutzkappe fr Buch-sen, Verlngerungskabel. Die Komponenten desKomplettsystems sind in Anhang A abgebildet. Beidiesem Stecksystem erfllen folg

26、ende Werkstoffedie Anforderungen: Gehusematerialien: Polyphenylensulfid (PPS), POM nur bei Gertebuchse O-Ringe: Viton Isolatoren: PEEK Distanzschalen: Orgalloy Kabeltllen: TPK Beilegscheiben, Sprengring: Edelstahl Metallteile: Messing oder Kupferberyll mit vernickelten Oberflchen und vergoldeten Kon

27、-taktflchen 3.2 Geometrie Die Geometrie des Stecker-Interfaces mit Maenund Toleranzen werden im Anhang B1 und An-hang B2 beschrieben. Durch diese Festlegung ist esjedem Anbieter mglich, steckkompatible Kompo-nenten herzustellen und zu liefern. Die Ausfhrungder nicht festgelegten Bereiche der Stecker

28、kompo-nenten und die Kabel-Anbindung ist jedem Her-steller freigestellt. 3.3 Pin-Belegung Die Pin-Belegung des sechs-poligen Stecksystems ist in Tabelle C1 im Anhang C festgelegt. Fr zu-knftige Anwendungen (z. B. Datenbertragungzwischen analogen oder digitalen Gerten) kannTabelle C1 entsprechend den

29、 Anforderungen er-weitert werden. 3.4 Sicherheitshinweis Durch armaturseitigen Schutz muss ein unabsicht-liches Herausdrehen des Messkopfes beim Lsendes Steckers gewhrleistet werden. 3 Example of a six pin realization of the plug system (SixPlug) 3.1 Components The complete system consists of: instr

30、ument so-cket, male cable connector, female cable connec-tor, electrode head, protective caps for male con-nectors, protective caps for female connectors, extension cables. The components of the complete system are shown in the Annex A. The following materials meet the requirements on the plug syste

31、m. Case material: polyphenylensulfide (PPS), POM only for device jack O-rings: Viton Isolaters: PEEK Distance forms: Orgalloy Cable sleeves: TPK Snap rings, grommets: stainless steel Metal parts: brass or copper beryl with nickel plated surfaces and gold plated contacts 3.2 Geometry The geometry of

32、the connector interfaces system with measures and tolerances is described in the Annex B1 and Annex B2. Due to the specification any provider can manufacture and supply compati-ble components. It is left to the manufacturer how non specified fields of the connector components and cable links are rea

33、lized. 3.3 Pin assignment The pin assignment of the six pin connector system is fixed in Table C1 in Annex C. Table C1 may be extended according to requirements of future ap-plications (e. g. data transmission between analog and digital devices). 3.4 Security advice It must be ensured by an appropri

34、ate mounting arrangement that the measurement head is not un-screwed unintentionally when the connector is removed. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 4 VDI/VDE 3515 All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 Tabelle 1. Spezifikation Anford

35、erung Erluterung Definiertes Gewinde des Stecksystems Trapezfrmiges Gewindeprofil (TR 162, DIN 380) Selbsthemmend Die Elektrode sollte mit eineinhalb Umdrehungen einschraubbar sein. Steckverbindung manuell lsbar Schraubtest a)Auendurchmesser Kabelbuchse und Kabelstecker sollen durch eine Verschraubu

36、ng M251,5 durchgesteckt werden knnen. Freie Drehbarkeit des Einbaugewindes Ausbau der Elektrode ohne Lsen oder Verdrillen des Kabels soll mglich sein. Dies ist kein originrer Teil der Anforderungen an das Stecksystem, hat aber Auswirkungen auf die Konstruk-tion und die Handhabbarkeit des gesamten St

37、ecksystems. Freie Drehbarkeit der Schraubhlse der Kabelbuchse Kein Verdrillen des Kabels bei Anschluss der Elektrode. Freie Drehbarkeit der Schraubhlse des Kabelsteckers Kein Verdrillen des Kabels bei Anschluss am Messumformer. Ausreichende mechanische Festigkeit Die Kabelbuchse muss die Belastung d

38、urch das Krpergewicht einer Person aushalten. Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften drfen dadurch nicht beeintrchtigt werden. Isolationswiderstand 1013 Wegen der typisch hohen Innenwiderstnde von pH-Systemen von 109 muss der elektrische Widerstand zwischen den Kontakten ohne Einfluss sein.

39、 Elektrischer Standardtest b)Durchgangswiderstand 1013As a consequence of the typically high internal resistance of more than 109 of pH-measuring systems, the electrical resistance between the contacts has to be without any influence. Standard electrical test b)Contact resistance less than 50 m Tigh

40、tness of system when screwed together Standard leakage test c)Plug-in contact and female cable connector tight The system shall remain electrically and mechanically functional after wetting. Wetting test d)Foolproof connection The male and female connectors shall connect easily and only in the corre

41、ct position. Inversion test e)No damage after connecting more than 100 times. No impairment of electrical function or mechanical tightness after connecting 100 times. Wear test f)No kinking from having been bent ten times Kink test g)Tensile strength at 150 N The tensile test h)is performed on the b

42、asis of DIN EN 60079-0, Annex B3. Pressure resistance up to at least 6 bar The pressure resistance of the electrode into be ensured by the manufacturer. It is not tested. This is not an original part of the requirements to be met by the connector system, but it does influence the design of the elect

43、rode head. Resistance to solvents and corrosive media Increased stress due to solvents and corrosive media cannot be excluded in chemical industry. Corrosion test i)Thermostability The connector system has to withstand permanent thermal stress as common in chemical industry. Thermal test k)Number of

44、 contacts At least six plus shielding B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI/VDE 3515 7 Requirement Explanation Complete system consisting of: instrument socket, male cable connector, female cab

45、le connector, elec-trode head, protective caps for male connectors, protective caps for female connectors, extension cables. For ease of maintenance, the entire chain from the sensor to the transducer has to be a unified system. No freely accessible metal parts Contamination by conductive materials

46、cannot be excluded in chemical industry. Prevention of short-circuiting (also to the shielding) due to, e. g., the forming of salt crusts or contact with the medium must be ensured. KCl supply for fluid-filled electrodes with external supply Access to the electrolyte supply and pressurisation of the

47、 electrodes must not be hindered by the connector system. Protection of female cable connector from contami-nation The female cable connector must be protected by means of a protective cap, class IP54. Pin assignment Annex C a)Screw test: The screw test is performed by manually screwing and loosenin

48、g; evaluation in qualitative terms. b)Standard electrical test: The contact resistance in connected condition is measured by applying a current of 1 mA DC. Pin-to-pin and pin-to-shielding voltage proof tests are carried out by applying a voltage of 100 V DC. The isolation resistance is measured by a

49、pplying a voltage of 100 V and using a Teraohmmeter (working range extending to 50 1012). c)Standard leakage test: The male and female connector system when screwed together is submerged in 1-molar KCl solution at a depth of 1 m for 20 h. Following this preparatory step, the standard electrical test described under b) is performed. d)Wetting test/blow-out test of female connector: Pour 1-molar KCl solution into the female conne