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SIPART DR20 Der Kompaktregler 6DR2001, 6DR2004

Projektierungshandbuch 02.05

Bestell-Nr. 6ZB5600-0AA01-0BA1

Projektierungshandbuch SIPART DR20

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SIPART DR20 Projektierungshandbuch

Projektierungshandbuch

S I P A R T D R 2 0 In der vorliegenden Ausgabe 02/2005 des Projektierungshandbuchs wird der Kompakt-regler SIPART DR20 in der Ausführung mit Software-Stand bis B07/C01 beschrieben (siehe Seite 91). Mit diesem Gerät können auch alle Funktionen und Schaltungen realisiert werden, die einem niedrigeren Software-Stand entsprechen und bereits in früheren Veröffentlichungen dargestellt wurden. Darüber hinaus wurden gegenüber früheren Geräten einige Funktionserweiterungen vorgenommen, die besonders gekennzeichnet sind.

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WARNUNG

Dieses Gerät wird elektrisch betrieben. Beim Betrieb elektrischer Ge- räte stehen zwangsläufig bestimmte Teile dieser Geräte unter gefähr- licher Spannung. Bei Nichtbeachtung der Warnhinweise können deshalb schwere Körperverletzungen oder Sachschäden auftreten. Das an diesem Gerät arbeitende Personal sollte entsprechend qualifiziert sein und muss gründlich mit allen Warnungen der Bedienungsanleitung und des Projektierungshandbuches vertraut sein.

Der einwandfreie und sichere Betrieb dieses Gerätes setzt sachgemäßen

Transport, fachgerechte Lagerung, Montage und Bedienung voraus.

Technische Änderungen vorbehalten

Die in dieser Druckschrift aufgeführten Markennamen COROS, SIMATIC, SIPART und

TELEPERM sind eingetragene Warenzeichen der Siemens Aktiengesellschaft

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Inhaltsverzeichnis Kap. Seite Kap. Seite 1. Grundbegriffe der Regelungstechnik Filterung der Regeldifferenz 45 Anzeige der Regeldifferenz 45 1.1 Regelkreis 6 Ansprechschwelle für xd 46 1.2 Aufnehmer und Messumformer 6 Wirksinnanpassung 47 1.3 Stellglieder und Stellantriebe 6 D-Glied 47 1.4 Regler 7 P-/PI-Regelalgorithmus 47 • Der Dreipunkt-Schrittregler 8 Umschaltung in den Automatikbetrieb 47 • Der kontinuierliche Regler 9 Begrenzung des Reglerausgangssignals 48 • Der Zwei- und Dreipunktregler 9 3.2.4 Ausgangsignalverarbeitung und -Umschaltung 48 2. Der Regler SIPART DR20 11 Mögliche Betriebsarten 49 2.1 Anwendungsbereich 11 Vorrangschaltung Hand-Nachführbetrieb 50 2.2 Bedien- und Anzeigefunktionen 12 Handstellgröße 50 Stellungsrückmeldung 50 3. Technische Beschreibung 14 Stellungsanzeige und Wirksinnanpassung 50 3.1 Hardware 14 Binärausgang 51 3.1.1 Frontbaugruppe 15 S2 = 0 K-Ausgang 53 3.1.2 Grundleiterplatte 16 S2 = 1 Ausgangsstruktur Zweipunkt- 54 3.1.3 Zusatzbaugruppen (Optionsmodule) 17 regler Analogeingänge AE3 und AE4 17 S2 = 2 Dreipunkt-Schrittausgang mit 57 Grenzwertausgänge GW 18 interner Stellungsrückführung Serielle Schnittstelle 18 S2 = 3 Dreipunkt-Schrittausgang mit 58 3.2 Software 19 externer Stellungsrückführung Strukturschalterliste 20 3.2.5 Wiederanlaufbedingungen 60 3.2.1 Eingangssignalaufbereitung 23 3.2.6 Optische Signalisierungen 60 Analog-/Digital-Wandlung 23 3.2.7 Busanschaltung 62 0/4 bis 20mA-Umschaltung 23 Signalzuweisung 23 4. Technische Daten 64 Messumformerüberwachung 24 Allgemeine Daten 64 Radizierung 24 Hilfsenergie 66 Linearisierung 24 Messumformerspeisung 66 Binäreingang BE 24 Analogeingänge AE1 und AE2 66 Quittierung des CB-Signals 25 Binäreingang BE 66 3.2.2 Eingangssignalverarbeitung Binärausgang BA 67 und -Umschaltung 26 Analogausgang Iy (K-Regler) 67 Manuelle Sollwertvorgabe 27 Relaisausgänge ± ∆y (S-Regler) 67 x-tracking 27 CPU-Daten 68 Sollwertbegrenzung u Sollwertrampe 27 A/D-Wandlung 68 Bildung der Regeldifferenz 27 Anzeigetechnik 68 Grenzwertmelder 27 Options-Module 69 Digitalanzeige 28 Grenzwertmodul mit Relais 70 S1 = 0 Festwertregler 28 Grenzwertmodul mit 4BA und 1 BE 70 S1 = 1 Festwertregler mit Störgrößen- 29 Serielle Schnittstelle 71 aufschaltung am Eingang S1 = 2 Festwertregler mit Störgrößen- 30 5. Montage 72 aufschaltung am Ausgang 5.1 Mechanischer Einbau 72 S1 = 3 DDC-backup Festwertregler 30 Wahl des Einbauorts 72 S1 = 4 Folgeregler ohne Intern-/ 34 Tafeleinbau 72 Extern-Umschaltung 5.2 Elektrischer Anschluss 72 S1 = 5 Folgeregler mit Intern-/ 35 Schutzleiteranschluss 72 Extern-Umschaltung Versorgungsspannungsanschluss 72 S1 = 6 Gleichlaufregler 39 Anschluss der Mess- und Signalleitungen 72 S1 = 7 Verhältnisregler 39 Null-Volt-System 73 S1 = 8 Verhältnisstation 40 S1 = 9 Leit- und Handsteuergerät 42 S1 = 10 Prozessanzeiger 43 3.2.3 Regel-Algorithmus 43

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Inhaltsverzeichnis Kap. Seite Kap. Seite 5.2.1 Beschaltungen und Rangierungen 73 7.3.2 Ermittlung der Reglerparameter mit 101 Grundgeräte 73 dem Software-Programm SIEPID DR20 6DR2800-8J Strom und Spannung 75 7.3.3 Verhalten bei stark gestörter 101 6DR2800-8R Widerstandsgeber 78 Regelgröße 6DR2800-8P Widerstands- 78 thermometer 8. Kurzzeichenerklärung 102 6DR2800-8T Thermoelemente 80 und mV 9. Bestelldaten 103 6DR2800-8D Grenzwertmeldungen 82 (Relais) 10. SIPART-Regler in Systemen 104 6DR2800-8B Grenzwertmeldungen 82 (BA) 11. Darstellung verschiedener Sollwerte 105 5.2.2 Beschaltungen der seriellen Schnittstelle 84 6DR2803-8A 84 12. Projektierungsbeispiele und 110 SIPART Bus 84 Vordrucke Anschlusstechnik SIPART Bus 85 Projektierungsbeispiel F 138 Formular „Einstellungen SIPART DR“ 139 6. Einstellen und Bedienen 89 6.1 Prozessbedienung 89 6.2 Parametrierung 90 6.3 Strukturierung 91 Parameterliste 92 6.4 Lampenprüfung 93 6.5 Anzeige des Software-Stands 93 6.6 Weitere Hinweise 93 Signalisierung von Betriebs- 93 spannungsausfall Einstellen des Linearisierers 93 Werkseinstellung der Parameter 94 6.7 Standard-Messbereiche für 95 Temperaturmessungen mit Thermoelementen 7. Inbetriebnahme 97 7.1 Wirksinnanpassung 97 7.1.1 Wirksinnanpassung des Reglers 97 an die Regelstrecke 7.1.2 Wirksinnanpassung der Stellungs- 97 anzeige an die Regelstrecke 7.2 Anpassung von schaltenden 98 Reglern an die Stellgeräte 7.2.1 Zweipunktregler (S2 = 1) 98 7.2.2 Dreipunkt-Schrittregler mit 99 interner Rückführung (S2 = 2) 7.2.3 Dreipunkt-Schrittregler mit 99 externer Rückführung (S2 = 3) 7.3 Optimierungshinweise 99 7.3.1 Einstellen der Regelparameter 99 ohne Kenntnis des Anlageverhaltens

Dieses Projektierungsbuch wird ergänzt durch: Serielle SIPART DR20 V.28-Busschnittstelle Serieller Schnittstellenbaustein 6DR2803-8A/8C Betriebsanleitung Bestell-Nr. C73000-B7400-C128-* Bustreiberbaustein C73451-A347-B202

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1 Grundbegriffe der Regelungstechnik 1.1 Regelkreis Eine Regelung hat die Aufgabe, die Ausgangsgröße x einer Regelstrecke auf einen vorbe- stimmten Wert zu bringen und sie gegen den Einfluss von Störungen z auf diesem Wert zu halten. Bei einer digitalen Regelung wird die Regelgröße x zyklisch erfasst und mit der Führungsgröße w verglichen. Die daraus resultierende Regeldifferenz xd = w- x wird im Regler zur Stellgröße y verarbeitet, die auf die Regelstrecke wirkt.

w 2

1

x y

z1

-xd

z2 z3

w Führungsgröße x Regelgröße xd Regeldifferenz y Stellgröße z Störgrößen 1 Regelstrecke 2 Regeleinrichtung

Bild 1/1 Regelkreis und Signalflussplan 1.2 Aufnehmer und Messumformer Die Regelgröße kann eine beliebige physikalische Größe sein. Häufig zu regelnde Größen in der Verfahrenstechnik sind z. B. Druck, Temperatur, Niveau und Durchfluss. Einige Aufnehmer, wie Widerstandsthermometer, Widerstandsgeber und Thermoelemente, können direkt an den Regler angeschlossen werden. In anderen Fällen müssen Messumformer, deren Ausgang eine elektrische Größe ist, zwischen Aufnehmer und Regler geschaltet werden. Unsere Regler sind für Messumformer mit Einheitssignalausgängen (0 bis 10 V, 0 bis 20 mA oder 4 bis 20 mA) ausgelegt. 1.3 Stellglieder und Stellantriebe In den meisten Anwendungsfällen der Wärme- und Verfahrenstechnik wirkt die Stellgröße y über ein Ventil, eine Klappe oder eine andere mechanische Verstelleinrichtung auf die Strecke. Zum Betätigen solcher Stellglieder sind drei Antriebsarten möglich: - Elektrischer Stellantrieb, bestehend aus Elektromotor und Getriebe. Sie sind integral wirkend und werden durch Dreipunkt-Schrittregler angesteuert. Es gibt auch elektrische Stellantriebe mit integriertem (vorgeschaltetem) Stellungsregler, die dann proportional wirkend sind und durch kontinuierliche Regler angesteuert werden. - Pneumatischer Stellantrieb mit Druckluft als Hilfsenergie und elektropneumatischem Stellungsregler oder mit elektropneumatischem Signalumformer. Sie sind proportional wirkend und werden durch kontinuierliche Regler angesteuert.

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− Hydraulischer Stellantrieb mit elektrisch betriebener Ölpumpe und elektrohydraulischem Stellungsregler. Diese sind proportional wirkend und werden ebenfalls durch kontinuierliche Regler angesteuert.

Elektrische Stellantriebe mit Wechselstrom- oder Drehstrommotoren sind robust. wartungsarm und wirtschaftlich. Pneumatische Stellantriebe sind schneller als elektrische und explosionsgeschützt, für große Stellkräfte jedoch kaum geeignet. Hydraulische Stellantriebe sind schnell und auch für große Stellkräfte einsetzbar. Sie sind jedoch teurer als elektrische und pneumatische Antriebe. Mit diesen drei Stellantrieben lassen sich stetige Regelungen realisieren. In unstetigen Temperaturregelkreisen mit elektrischer Heizung und/oder Kühlung werden Relais, Schaltschütze oder Thyristorschalter als Stellglieder verwendet. 1.4 Regler

xd

t

Sprungfunktion

Reglerverhalten Sprungantwort

P

y

t

Kp ∗ xd

y0

PD

y

t

Kp ∗ xdTvVv

Kp ∗ Vv ∗ xd

y0 = 0

PI

y

t

Kp ∗ xd

Tn

In der Eingangsschaltung wird die Regelgröße x mit der Führungsgröße w verglichen und die Regeldifferenz xd festgestellt. Diese wird mit oder ohne Zeitverhalten zum Ausgangssignal verarbeitet. Das Ausgangssignal des Ver-stärkers kann unmittelbar die Stellgröße y darstellen, wenn z. B. proportional wirkende Stellglieder oder Stellantriebe von ihm gesteuert werden. Bei elektrischen Stellantrieben entsteht die Stellgröße y erst hinter dem Antrieb. Die nötigen SteIl-inkremente werden als puls-dauermoduliertes Signal aus dem Reglerausgang durch Umwandlung gewonnen. Je nach Aufbau dieser Schaltung hat der Regler Proportional-Verhalten (P), ProportionaI-Differential- Verhalten (PD), Proportional- Integral-Verhalten (PI) oder Proportional-Integral-Differential-Verhalten (PID),

PID

y

t

Kp ∗ xd

Tn

TvVv

Bild 1/2 Sprungantworten bei unterschiedlichem Zeitverhalten

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Wenn eine Sprungfunktion auf den Reglereingang gegeben wird, entstehen Sprungantworten entsprechend Bild 1/2. Kennzeichnende Größen des P-Reglers sind der Proportionalbeiwert Kp und der Arbeitspunkt yo. Der Arbeitspunkt ist als Wert des Ausgangssignals definiert, bei dem die Regeldifferenz Null wird. Im Gegensatz zum P-Regler wird beim PI-Regler eine bleibende Regeldifferenz unabhängig vom Arbeitspunkt, von der Einstellung der Führungsgröße und von der Änderung der Störgrößen durch einen integrierenden Anteil vermieden. Kennwert des integrierenden Anteils ist die Nachstellzeit Tn. Der PID-Regler erreicht durch zusätzliches Aufschalten eines D-Anteils eine Verbesserung der dynamischen Regelgüte. Der D-Anteil wird durch die Vorhaltverstärkung Vv und die Vorhaltzeit Tv bestimmt. Die Reglerausgangssignale müssen an die Stellantriebe angepasst sein. Für die wichtigsten Stellantriebsarten haben sich zwei Reglertypen durchgesetzt: Dreipunkt-Schrittregler für elektrische Stellantriebe und kontinuierliche Regler für pneumatische und hydraulische Stellantriebe. Der Dreipunkt-Schrittregler schaltet mit Relais oder Halbleiterschaltern den Elektromotor des Stellantriebs auf Rechtslauf, Halt und Linkslauf und kann durch unterschiedliche Einschalt-/Pausenverhältnisse die Verstellgeschwindigkeit des Stellgerätes beeinflussen.

w

52

x-

+xd

3

1

y

x

4

M

L1N

6

w Führungsgröße x Regelgröße xd Regeldifferenz y Stellgröße 1 Messumformer 2 Sollwerteinsteller 3 Dreipunktschalter 4 Rückführung mit Zeitverhalten 5 Regelverstärker 6 Stellgerät

Bild 1/3 Dreipunkt-Schrittregler Funktionsplan Das Ansprechen und Abfallen des Dreipunktverstärkers ist in Bild 1/4 als Impulsschema wiedergegeben.

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y

∆y

t

t

Kp ∗ xd

Tn

Kp Proportionalbeiwert Tn Nachstellzeit Xd Regeldifferenz ∆y Stellgröße (Regler) y Stellgröße (Motor)

Bild 1/4 Übergangsfunktion und Kenngrößen / Dreipunkt-Schrittregler Die am Stellglied von diesen Impulsen erzeugte Übergangsfunktion ähnelt der eines kontinuierlichen PI-Reglers. Deshalb werden die Kenngrößen Kp und Tn auch auf die Beschreibung der Übergangsfunktion von Dreipunkt-Schrittreglern angewendet. Man spricht von einer quasi stetigen Regelung (siehe Bild 1/4). Die Ansprechgrenze A ist bei unseren Reglern einstellbar. Dadurch kann beispielsweise eine Störsignalunterdrückung und damit eine stabilisierende Wirkung erzielt werden. Der kontinuierliche Regler wird hauptsächlich in Anlagen mit pneumatischen SteIlantrieben verwendet. Das Regler-Ausgangssignal 0 bis 20 mA oder 4 bis 20 mA wirkt über einen elektropneumatischen Signalumformer stetig auf das Stellgerät.

w

32

x-

+xd

4

1

y

0.2 ... 1.0 bar

y

x

5

0 ... 20 mA(4 ... 20 mA)

w Führungsgröße x Regelgröße xd Regeldifferenz 1 Messumformer 2 Sollwerteinsteller 3 Regelverstärker 4 Elektropneum. Signalumformer 5 Pneumatisches Stellgerät

Bild 1/5 Funktionsplan / Kontinuierlicher Regler Unstetig schaltende Zwei- oder Dreipunktregler werden zum Betätigen von Relais, Schaltschützen oder Thyristorschaltern zum Schalten von elektrischen Heiz- oder Kühlleistungen eingesetzt. Der Zweipunktregler (Bild 1/6) schaltet, wenn die Regelgröße die Werte x1 unter- bzw. x2 überschreitet. Es entsteht eine Dauerschwingung, deren Frequenz von der Verzugszeit der Strecke und von der Schalthysterese des Reglers abhängt.

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Da das so erhaltene Regelergebnis in den meisten Fällen nicht den Anforderungen entspricht, wird die Schaltfrequenz erhöht und damit die Amplitude der Regelschwingung verkleinert. So läßt sich in vielen Fällen mit einem Zweipunktregler das Regelergebnis eines P- oder PI-Reglers erzielen. Beim SIPART DR20 wird dem Regelverstärker ein Puls-Pausen-Wandler mit einstellbarer Periodendauer nachgeschaltet, so dass ein PID- Zweipunktregler entsteht (Bild 1/7). Funktionsplan

Verlauf der Regelgröße

w

2

1

xy

z+

-

1 Regler 2 Strecke

x

x1

x2Aus

An

y

An

Aus

t

t Bild 1/6 Zweipunktregler ohne Rückführung

w

21

x-

+xd

3 4

5

1 Sollwertsteller 2 Regelverstärker 3 Puls-Pausen-Wandler 4 Regelstrecke 5 Messumformer

Bild 1/7 Zweipunktregler SIPART DR20 Bei Reglern mit mechanisch arbeitenden Kontakten ist die mögliche Schaltfrequenz wegen der Kontaktlebensdauer begrenzt. Verwendet man als Schaltglieder jedoch beispielsweise Thyristoren, so lässt sich die Schaltfrequenz erhöhen. In manchen Fällen erfordert die Regelaufgabe eine Aufteilung des Reglereingriffs auf verschiedene Stellglieder oder Stellgrößen, z. B. für Heizen und Kühlen. Für diese Aufgaben werden Zweipunktregler eingesetzt, deren Stellgröße in zwei Abschnitte geteilt und zwei Ausgängen zugewiesen wird. Zwischen beiden Abschnitten ist eine einstellbare Totzone vorhanden. In jedem Abschnitt wird das Tastverhältnis 0 bis 100% durchlaufen. Diese Regler werden als Dreipunktregler bezeichnet.

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2. Der Regler SIPART DR20 2.1 Anwendungsbereich Der SIPART DR20 ist ein eigenständiger Prozessregler für einen weiten Anwendungsbereich sowohl in der Verfahrenstechnik als auch im Maschinen- und Apparatebau. Er ist lieferbar in der Ausführung • K-Regler mit kontinuierlichem Ausgang zum Anschließen von proportional wirkenden, pneumatischen oder hydraulischen Stellantrieben • S-Regler mit schaltendem Ausgang

wahlweise programmierbar als: - Dreipunkt-Schrittregler für elektrische Stellantriebe - Zweipunktregler mit 2 Ausgängen für Heizen und Kühlen

Durch seine Flexibilität eignet sich der SIPART DR20 zum Aufbau einfacher Regelkreise genauso wie zur Lösung von Regelungsaufgaben in vermaschten Regelkreisen. Über seine analogen und binären Schnittstellen kann er in herkömmlicher Parallelverdrahtung eingesetzt werden. Darüber hinaus kann er aber auch über eine jederzeit nachrüstbare adressierbare serielle Schnittstelle an übergeordnete Systeme (Prozessrechner oder Leitsysteme) angeschlossen oder in ein zentrales Bedien- und Beobachtungssystem mit einem Personal Computer und der Software SIPART einbezogen werden, ggfs. auch zusammen mit Geräten aus der Reihe TELEPERM D. Der SIPART DR20 lässt sich in die gebräuchlichsten Reglertypen programmieren - Festwertregler mit und ohne Störgrößenaufschaltung am Eingang und am Ausgang - DDC-Backup Festwertregler - Folgeregler mit und ohne Intern-/Extern-Umschaltung (SPC) - Gleichlaufregler für Regelgrößengleichlauf - Verhältnisregler Darüber hinaus kann das Gerät als Verhältnisstation, Leit- und Handsteuergerät (auch DDC-Handsteuergerät) und Prozessanzeiger eingesetzt werden. Die Bedien- und Anzeigeeinheit (Frontbaugruppe) des SIPART DR20 ist durch eine Kunststoff-Folie dicht abgeschlossen, so dass bei entsprechendem Einbau die Schutzart IP 64 gewährleistet ist. Da außerdem die Einbautiefe des Gerätes sehr gering ist, eignet es sich nicht nur für den Pult- und Schalttafeleinbau, sondern es ist auch hervorragend für direkten Einbau in Maschinen und Apparate geeignet. Die Zuverlässigkeit dieses Gerätes wurde durch umfangreiche und kostenwirksame Maßnahmen bei der Entwicklung und in der Fertigung sehr hoch getrieben. Neben entsprechender Auswahl der verwendeten Bauelemente, worst-case-Auslegung der Schaltungen und einem 24-Stunden-burn-in mit anschließender rechnergesteuerter Endprüfung gehören dazu besondere Maßnahmen zu einem störfesten Aufbau der Schaltungen und hoher Störsicherheit gegen HF-Strahler.

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2.2 Bedien- und Anzeigefunktionen

6 Digitalanzeige der Stellgröße von -9 bis 109 % 7.1 Punkt leuchtet bei S-Reglern bei Durchschaltung von -∆y 7.2 Punkt leuchtet bei S-Reglern bei Durchschaltung von +∆y 8 Umschalter für Digitalanzeige 4 sowie zur Aktivierung von Parametrieren / Strukturieren und zur Lampenprüfung 9.1 LED leuchtet, wenn w im Display 4 angezeigt wird 9.2 LED leuchtet, wenn x im Display 4 angezeigt wird 10 Umschalter für Hand-/Automatikbetrieb 11 LED leuchtet im Handbetrieb, blinkt bei ext. Eingriff (N, Si, Bl) 12.1 Taster zur Erhöhung des internen Sollwertes 12.2 Taster zur Reduzierung des internen Sollwertes 13 Umschaltung interner/externer Sollwert 14 LED leuchtet bei internem Sollwert, blinkt bei bestimmten SPC- und DDC- Betriebszuständen 15 Verschlusskappe zum Skalenwechsel Anmerkung: Im Beipack des Reglers wird ein Klebestreifen mitgeliefert, der bei extremen Spritzwasserbeanspruchungen über die Verschlusskappe geklebt werden sollte.

Bild 2/1 Frontansicht 1 Regeldifferenzanzeige 2 Auswechselbares Beschriftungsbild 3.1 LED für Alarmmeldung A1 3.2 LED für Alarmmeldung A2 4 Digitalanzeige für w-x-A2-A1 sowie Parameter und Strukturen 5.1 Stellgrößenverstellung im Handbetrieb in Richtung 0 %-Anzeige 5.2 Stellgrößenverstellung im Handbetrieb in Richtung 100 %-Anzeige

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1 Steckplatz AE3,

Modul bestückt

2 Steckplatz AE4, mit Blindkappe

3 Steckplatz GW,

mit Blindkappe

4 Steckplatz SES, Modul gezogen

5 Anschlussklemmenblock

des Grundgeräts

6 Erdungsschraube

7 Netzstecker

8 Spannelement zur Befestigung des Gerätes in der Fronttafel. Zweites Spannelement auf der Geräteunterseite

Bild 2/2 Rückansicht des SIPART DR20

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3. Technische Beschreibung 3.1 Hardware Der Prozessregler SIPART DR20 ist modular aufgebaut und damit servicefreundlich und leicht um- oder nachrüstbar. Er besteht aus einem voll funktionsfähigen Grundgerät, in das zur Erweiterung von Funktionen zusätzliche Optionsmodule eingesetzt werden können. Diese Optionsmodule werden in das geschlossene Grundgerät in rückseitige Steckplätze eingeschoben (siehe Bild 2/2). Das Grundgerät enthält zwei potentialgebundene Eingänge für analoge Stromsignale. Da manchmal auch andere Eingangssignale verarbeitet werden sollen bzw. die Potentialbindung unerwünscht ist und der SIPART DR20 außerdem drei analoge Eingangssignale gleichzeitig verarbeiten kann, sind zwei der rückseitigen Steckplätze zur Bestückung mit zusätzlichen Eingangsmodulen vorgesehen. Die Zuordnung der fest eingebauten und als Optionen zusätzlich bestückbaren Eingangssignalumformer zu den Prozesssignalen ist freizügig; die Möglichkeiten zeigt Bild 3/1.

AE3

I0/4 ... 20 mA

0/4 ... 20 mAI

I - U - R - P - T

I - U - R - P - T

Optionen

AE4

AE22

AE11

x1 √ lin.

x2wE √

yRyN

BE3

L +5

M6

BE

20 V

M

L

N

PE SES GW

Optionen

BA 4

Frontbaugruppemit

MikrocontrollerEPROM and EEPROM

und

Bedien- und Anzeigeeinheit

M 7

BA

M

8

K: 6DR2004

S: 6DR2001

+ ∆y / Heizen

K --> kontinuierlich

U I Iy

- ∆y / Kühlen

0/4 ... 20 mA

y 10

8

9

2-Punkt/2-Kanal oder

Drei-Punkt-Schritt

L

Bild 3/1 Funktionsplan des SIPART DR 20

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Das Grundgerät des SIPART DR20 besteht aus - einem Kunststoffgehäuse aus glasfaserverstärktem Polycarbonat (MAKROLON) mit Spannelementen für den Einbau in Schalttafeln, Pulte oder Maschinen - einer in dieses Gehäuse eingerasteten Frontbaugruppe (siehe 3.1.1) - einer nach hinten auswechselbaren Grundleiterplatte mit der Endstufe für K- (kontinuierlichen) oder S- (schaltenden) Ausgang und dem Stromversorgungsteil für verschiedene Betriebsspannungen (siehe 3.1.2). Wie bereits erwähnt, können zusätzlich (auch während des Betriebs) vier Signalumformer-Baugruppen rückseitig in das Gerät gesteckt werden. Dafür sind vorhanden - zwei Steckplätze für Analogeingänge (AE3 und AE4) - ein Steckplatz für Grenzwertausgänge mit Relais (A1 / A2) oder Grenzwert- und S-Ausgänge über vier Binärausgänge mit einem zusätzlichen Eingang zur Blockierung von Programmiereingaben - ein Steckplatz für eine Baugruppe "serielle Schnittstelle", Der Netzanschluss erfolgt über genormte Kaltgerätestecker; bei 24 V-Anschluss über einen Spezialstecker. Alle Anschlüsse für Feldsignale (Ausnahme SES) bestehen aus Klemmleisten, die für jede Leiterplatte als kompletter Block gesteckt oder abgezogen werden können. Dadurch ist eine Vorverdrahtung und ein bequemer Baugruppen- und Gerätewechsel möglich. Durch unterschiedliche Polzahl der Klemmblöcke ist eine Vertauschung innerhalb eines Reglers ausgeschlossen (Ausnahme AE3 mit AE4). Alle Zusatzbaugruppen sind durch mechanische Codierung der Leiterplatten gegen falsches Stecken gesichert. Wenn keine Zusatzbaugruppen eingesetzt sind, sind die Steckplätze durch Blindkappen verschlossen. 3.1.1 Frontbaugruppe Die Frontbaugruppe besteht aus einem Kunststoffrahmen (Material: Makrolon 8320), einer bedruckten, wasserdichten Abdeckfolie (Material: Mylar D), einem auswechselbaren Skalenschild mit Abdichtstopfen und einer Leiterplatte, die mit dem Rahmen verschraubt ist. Die Frontbaugruppe ist in das Gehäuse eingeschnappt und lässt sich nur mit einem Spezialwerkzeug herausnehmen. Auf der Rückseite der Leiterplatte sind Steckverbinder angeordnet, in welche die Grundleiterplatte und die Zusatzbaugruppen von hinten eingesteckt werden. Die Frontleiterplatte beinhaltet die Anzeige- und Bedienelemente und die "Intelligenz" des Gerätes. Hochintegrierte Schaltungen ermöglichen den Aufbau auf sehr kleinem Raum. Die Baugruppe enthält : - die Rechnereinheit - den nicht löschbaren Programmspeicher - den nichtflüchtigen Datenspeicher für die vom Anwender eingegebenen Parameter und Strukturen - die Zeitbasis

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- die Telegrammverarbeitung der seriellen Schnittstelle - die Selbstüberwachung - die A/D- und D/A-Wandlung für alle analogen Größen - die Erfassung und Ausgabe von binären Signalen - die Erfassung von Bedienfunktionen und Steuerung der Anzeigeelemente Alle Anzeigeelemente sind in LED-Technik ausgeführt, wodurch hohe Lebensdauer und leuchtdichte sowie ein guter Blickwinkel erreicht werden. Die einzelnen Segmente werden zeitmultiplex angesteuert. Die Bedienelemente sind Kurzhubtaster mit deutlichem "Knackpunkt" und hoher Rückstellkraft. Sie werden durch die Abdeckfolie hindurch über eine flexible Schaltplatte betätigt, die so gestaltet ist, dass keine Überbeanspruchung der Folie auftreten kann. Die Taster werden vom Prozessor parallel abgefragt, wodurch die Betätigung mehrerer Taster gleichzeitig zulässig ist. Der Regler verfügt über sehr viele Funktionsvarianten. In der Frontbaugruppe sind bei jeder Funktion immer alle Taster und Anzeigeelemente aktiviert, die dabei benötigt werden. Bei Aufgaben, bei denen nicht alle Elemente benötigt werden, sind diese außer Betrieb. 3.1.2 Grundleiterplatte Die Grundleiterplatte enthält das Stromversorgungsteil und die erforderlichen Schaltungen zur Anpassung der Feldsignale des Grundgeräts an den Mikrocontroller der Frontbaugruppe. Das ergibt folgende Funktionseinheiten: - einen in einen Kühlkörper eingebauten, vergossenen und gegen Überlastung geschützten Netztransformator für 115 oder 230 V AC oder ein in den Kühlkörper eingebautes primär getaktetes Schaltnetzteil für 24 V UC. - eine Spannungsstabilisierung mit hohem Wirkungsgrad für intern benötigte Betriebs- und Referenzspannungen - ein kurzschlussfester Hilfsspannungsausgang 20 V (L+) zur Speisung von Messumformern oder Meldekontakten - zwei Stromeingänge 0/4 bis 20 mA an 249 Ohm ohne Potentialtrennung. Anfangswerte und Funktionen sind programmierbar (siehe Kap. 3.2) - einen Binäreingang für 24 V-Logik-Signale, Wirksinn und Funktion sind programmierbar (siehe Kap. 3.2) - entweder ein kontinuierlicher Stellsignal-Ausgang für 0/4 bis 20 mA, der Anfangswert ist programmierbar. oder ein Schaltausgang mit zwei Relais für 250 V/5 A mit Funkenlöschkombination, geeignet für Zweipunktregler mit zwei Zonen (z. B. Heizen/Kühlen) oder als Dreipunkt-Schrittregler für motorische Stellantriebe. Achtung: Die verwendeten Relais sind für eine maximale Schaltspannung von

AC 250 V bei Überspannungsklasse 111 und Verschmutzungsgrad 2 nach DIN/VDE 0109 Dez. 83 (siehe IEC 664 und 664A) ausgelegt. Gleiches gilt für die Luft- und Kriechstrecken auf der Leiterplatte. Bei der Ansteuerung von Phasen- schiebermotoren können Resonanzüberhöhungen am Phasenschieber-kondensator auftreten, die das 1,2- bis 2-fache der Nennbetriebsspannung betragen. Diese Spannungen stehen am offenen Relaiskontakt an. Die Ansteuerung von 230 V-Phasenschiebermotoren darf unter Einhaltung der technischen Daten und der einschlägigen Sicherheitsbestimmungen daher nur über getrennte Schaltelemente erfolgen!

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3.1.3 Zusatzbaugruppen (Optionsmodule) 3.1.3.1 Analogeingänge AE3 und AE4 Wie eingangs bereits. erwähnt und in Bild 3/1 dargestellt, kann das Grundgerät mit zwei zusätzlichen Eingangsmodulen bestückt werden. Die Festlegung der Funktionen wie auch aller anderen Programmierungen wird im Kapitel 3.2 beschrieben. Folgende Signalumformer sind lieferbar: 6DR2800-8J Eingangsmodul mit elektronischer Potentialtrennung für Normsignal Strom

0/4 bis 20 mA mit 49,9 Ohm Bürde oder Spannung 0 bis 10 V 6DR2800-8R

Eingangsmodul für Widerstandsgeber (Potentiometer); der Anfangs- und Endwert sind im Betrieb an der Geräterückseite einstellbar. Durch einen Schiebeschalter auf der Baugruppe sind drei Nennwiderstands- bereiche (Endwerte) voreinstellbar: 100 bis 220 Ohm, 200 bis 500 Ohm und 470 bis 1000 Ohm. Außerdem ist dieses Modul als Stromeingang ohne elektronische Potentialtrennung mit einstellbarem .Anfangs- und Endwert verwendbar.

6DR2800-8P

Eingangsmodul zum Anschluss eines Widerstandsthermometers Pt100 in Zwei-, Drei- oder Vierleiterschaltung innerhalb des Messbereichs von -50 bis + 850 °C. Messspanne ≥ 50°C; der Messanfang und die Messspanne werden vom Anwender durch Brückenrangierungen auf der Baugruppe eingestellt, die Feinjustierung des Anfangs- und Endwertes erfolgt während des Betriebs an der Geräterückseite. Der Ausgang ist linearisiert.

6DR2800-8T

Eingangsmodul für mV-Signale bzw. zum direkten Anschluss von Thermoelementen. Die Messspanne ist ≥ 10 mV, der Anfangswert ≤ 50 mV. Das Modul hat eine elektronische Potentialtrennung. Messanfang und Messspanne werden vom Anwender durch Brückenrangierungen auf der Baugruppe selbst eingestellt. Der Feinabgleich erfolgt während des Betriebs an der Rückseite. Die Linearisierung erfolgt mit Hilfe des im Grundgerät enthaltenen Funktionsgebers. Zur Vergleichsstellenkompensation dient ein auf der Anschlussklemme vorhandener Temperaturfühler, externe Vergleichsstelle ist möglich. Folgende Thermopaare können angeschlossen werden: nach DIN IEC 584 Teil 1: Cu-CuNi

Fe-CuNi NiCr-Ni NiCr-Ni Pt10Rh-Pt Pt13Rh-Pt Pt30Rh-Pt6Rh

(Typ T) (Typ J) (Typ K) (Typ E) (Typ S) (Typ R) (Typ B)

nach DIN 43710: Cu-CuNi Fe-CuNi

(Typ U) (Typ L)

Durch eine weitere Rangierung wird festgelegt, ob bei einem Elementbruch der Eingang des Gerätes über- oder untersteuert wird.

17


3.1.3.2 Grenzwertausgänge GW Im Grundgerät ist eine einstellbare Alarmüberwachung mit zwei Anzeige-LED auf der Frontbaugruppe enthalten. Diese Schaltung kann so programmiert werden, dass entweder die Regelgröße, die Führungsgröße oder die Regelabweichung überwacht wird. Zur externen Meldung der Alarme stehen zwei Zusatzmodule zur Verfügung, die wahlweise in das Grundgerät eingeschoben werden können: 6DR2801-8D Ausgangsmodul mit zwei potentialfreien (Relais-) Kontakten für max. 35 V, 5 A. 6DR2801-8B

Ausgangsmodul mit vier Binärausgängen 19 V / 30 mA und einem zusätzlichen Binäreingang. Zwei der Binärausgänge geben Alarmmeldungen aus, über die anderen beiden Ausgänge werden beim S-Regler die Stellsignale ausgegeben. In diesem Fall sind die Ausgangsrelais im Grundgerät zur Ausgabe der Stellimpulse abgeschaltet. Mit Hilfe dieser Baugruppe kann ein K-Regler auch in einen S-Regler umfunktioniert werden. Wenn der zusätzliche Binäreingang (BLPS) dieser Baugruppe mit L+ des Grundgerätes (oder einer anderen 24 V-Spannung) verbunden wird, sind die Parametrier- und Strukturiermöglichkeiten über die Frontebene des Gerätes blockiert.

3.1.3.3 Serielle Schnittstelle 6DR2803-8A Schnittstellenmodul zum Anschluss des SIPART DR20 an ein Fremdsystem

über eine serielle Datenleitung. Die Kommunikation ist möglich entweder als V.28-End-End-Verbindung oder - in Verbindung mit dem SIPART -Bustreiber C73451-A347-B202 - als serieller Datenbus (SIPART-Bus) mit max. 32 Teilnehmern. Das Modul setzt die internen 5V-TTL-Pegel in V.28-Pegel bei End-End- Betrieb bzw. in den SIPART-Buspegel um. Die Umschaltung zwischen V.28 End-End und SIPART-Bus erfolgt über eine Rangierbrücke (x1 - x2 oder x2 - x3) auf dem Modul. Mit Hilfe dieser Baugruppe kann der Regler Prozessgrößen, Betriebszustände, Parameter und Strukturschaltereinstellungen senden und empfangen. Wenn die Software des übergeordneten Systems es zulässt, dürfen alle Geräte des SIPART-Programms (DR20, DR22, DR24) und TELEPERM D-Geräte an einem Bus parallel geschaltet werden. Wenn nur SIPART-Geräte an einer Busleitung betrieben werden, muss für den Bustreiber eine getrennte Stromversorgung (±24 V / 100 mA) vorgesehen werden (z. B. Netzgerät 6DR2900-8BA). Wenn SIPART - und TELEPERM D-Geräte gleichzeitig an die Busleitung angeschlossen sind, kann ein TELEPERM D-Gerät den Bustreiber versorgen. Der SIPART -Bus kann bis zu 25 nF Leitungskapazität treiben, das entspricht bei dem empfohlenen Flachbandkabel ca. 500 m Leitungslänge.

6DR2803-8C

Nachfolgetyp mit zusätzlicher RS485 Schnittstelle (nicht für DR20)

18


Die End-End-Verbindung vom Bustreiber zum Fremdsystem kann bei V.28-Betrieb 2,5 nF (entsprechend ca. 50 m unabgeschirmtes Kabel) und bei 20 mA-Linienstrom (TTY) 75 nF (entsprechend ca. 1500 m unabgeschirmtes Kabel) treiben. Die maximal zulässige Leitungskapazität ist abhängig von der Niederohmigkeit des Senderausgangs Txd. Die vorstehend angegebenen Werte gelten für SIPART -Baugruppen. Bei Kopplung zu Fremdsystemen sind deren Daten zu beachten.

3.2 Software Das Programm des SIPART DR20 läuft mit einer festen Zykluszeit von ca. 100 ms ab. Zu Beginn jeder Routine wird ein Prozessabbild gebildet. Dabei werden die Analog- und Binäreingänge und die Betätigung der Fronttaster erfasst und die von der seriellen Schnittstelle empfangenen Prozessgrößen übernommen. Mit diesen Eingangssignalen werden entsprechend den abgespeicherten Funktionen alle Rechnungen durchgeführt. Danach erfolgt die Ausgabe der Daten an die Anzeigeelemente, den D/A- Wandler und die binären Ausgänge sowie die Abspeicherung der berechneten Größen in Bereitschaft für den Sender der Telegrammschnittstelle. Der Programmablauf wird bei S-Reglern alle 20 ms unterbrochen, um die S-Ausgänge zum Zweck einer guten Auflösung abschalten zu können. Der Telegrammverkehr läuft ebenfalls im Interruptmodus ab. Im Festwertspeicher des SIPART DR20 ist eine große Anzahl von vorbereiteten Funktionen für die Regelung verfahrenstechnischer Anlagen sowie von Maschinen und Apparaten hinterlegt. Der Anwender programmiert das Gerät selbst, indem er durch Einstellen von Strukturschaltern die gewünschten Funktionen auswählt. Die Gesamtfunktion des Gerätes ergibt sich aus der Kombination der einzelnen Strukturschalter. Programmierkenntnisse sind für die Einstellungen nicht erforderlich. Alle Einstellungen erfolgen ohne zusätzliches Programmiergerät ausschließlich über die Bedienfront des SIPART DR20 oder über die serielle Schnittstelle. Das so zusammengestellte aufgabenspezifische Programm wird in einem nichtflüchtigen Datenspeicher netzausfallsicher hinterlegt. Es gibt 48 Strukturschalter (S1 bis S48), je Schalter kann eine Einstellung entsprechend der gewünschten Funktion aus einer Funktionstabelle ausgewählt werden. Die Werkseinstellungen der Strukturschalter bei Auslieferung der Geräte ist generell "0". Dies entspricht der gebräuchlichen Einstellung der einzelnen Funktionen, so dass bei der Inbetriebnahme in den meisten Fällen nur wenige Strukturschalter selektiv eingestellt werden müssen. Auf jeden Fall empfiehlt es sich aber immer, die Verträglichkeit der einzelnen Strukturschaltereinstellungen mit der Aufgabenstellung zu vergleichen. Die Strukturschalter 1 und 2 sind von grundlegender Bedeutung. Mit S1 wird der Gerätetyp festgelegt und damit sowohl die Signalverarbeitung und -verknüpfung am Eingang als auch das Umschaltverhalten des Ausgangskreises bestimmt. Mit S2 wird die Ausgangsstruktur festgelegt. Die Funktionen der folgenden Strukturschalter S3 bis S40 entsprechen der logischen Reihenfolge der Signalverarbeitung. Mit den Schaltern S41 bis S48 werden allgemeine Funktionen festgelegt, wie Wiederanlaufbedingungen und Telegrammbearbeitung über die serielle Schnittstelle. Die komplette Strukturschaltertabelle (Tabelle 3/1) folgt auf den nächsten Seiten. Detailinformationen der einzelnen Funktionen und die Verknüpfungen werden anschließend gegeben.

19


Struktur- schalter und deren Stellung

Funktion

S1 Gerätetyp: 0 Festwertregler 1 Festwertregler mit Störgrößenaufschaltung am

Eingang 2 Festwertregler mit Störgrößenaufschaltung am

Ausgang 3 DDC-Back-up Festwertregler 4 Folgeregler mit Intern-/Extern-Umschaltung

über die Bedienfront 5 Folgeregler mit Intern-/Extern-Umschaltung und

SPC über die serielle Schnittstelle 6 Gleichlaufregler ohne Intern-/Extern-Umschaltung7 Verhältnisregler 8 Verhältnisstation (nur K-Ausführung) 9 Leit- und Handsteuergerät/

DDC-Handsteuergerät Prozessanzeiger K: mit Sollwert-Ausgang

10 Prozessanzeiger S: mit 2. Grenzwertmelder S2 Ausgangsstruktur:

0 K-Ausgang (0/4 bis 20 mA)

1 S-Ausgang, Zweipunktregler mit 2 Ausgängen für Heizen/Kühlen

2 S-Ausgang, Dreipunktschrittregler für motorischeAntriebe, interne Stellungsrückführung

3 S-Ausgang, Dreipunktschrittregler für motorischeAntriebe, externe Stellungsrückführung

S3 Netzfrequenzunterdrückung: 0 für 50 Hz

Gru

ndei

nste

llung

en

1 für 60 Hz S4 Eingangssignal von AE1:

0 0 bis 20 mA 1 4 bis 20 mA

S5 Eingangssignal von AE2: 0 0 bis 20 mA 1 4 bis 20 mA



S8 Zuordnung der Analogeingänge zur Hauptregelgröße x1

0 AE 1 (0/4 bis 20 mA ohne Potentialtrennung) 1 AE 3 (Option für I/U, R, P, T)

S9 Zuordnung der Analogeingänge zur Stellungsrückführung yR oder Stellungsnachführung yN:

0 AE 2 (0/4 bis 20 mA ohne Potentialtrennung)

Ana

loge

ingä

nge

1 AE 4 (Option für I/U, R, P, T) Tabelle 3/1 Strukturschalter

Struktur- schalter und deren Stellung

Funktion

S10 Zuordnung der Analogeingänge zur Hilfsregel- größe x2/Führungsgröße x2 (Verhältnisregelung)oder externem Sollwert wE:

-2 AE 1 (0/4 bis 20 mA ohne Potentialtrennung) -1 AE 2 (0/4 bis 20 mA ohne Potentialtrennung) 0 AE 3 (Option für I/U, R, P, T) 1 AE 4 (Option für I/U, R, P, T)

S11 Messumformerüberwachung: 0 Keine 1 x1 – – 2 x2/wE – 3 x1 x2/wE – 4 – – yR/yN

5 x1 – yR/yN

6 – x2/wE yR/yN

7 x1 x2/wE yR/yN

S12 Radizierung Hauptregelgröße x1: 0 Nein 1 Ja

S13 Radizierung von x2: 0 Nein 1 Ja

S14 Linearisierung der Hauptregelgröße x1: 0 Nein

Ana

loge

ingä

nge

1 Ja S15 Funktion des Binäreingangs BE:

0 BL Blockieren der Stellgröße 1 Si Sicherheitsstellwert y = yS

2 N Nachführen des Ausg. y = yN

3 CB Computer-Bereitschaftssignal 4 BE nur auf serielle Schnittstelle 5 BLPS Blockieren, Parametrieren/

Strukturieren

CB ohne Quittung

6 BL Blockieren der Stellgröße 7 Si Sicherheitsstellwert y = yS

8 N Nachführen des Ausg. y = yN

9 CB Computer-Bereitschaftssignal 10 BE nur auf serielle Schnittstelle 11 BLPS Blockieren, Parametrieren/

Strukturieren

CB mit Quittung

S16 Wirksinn des Binäreingangs BE: 0 13 bis 30 V = logisch 1

Bin

ärei

ngan

g

1 0 V/offen = logisch 1

S17 x-tracking (w = x, wv = xv) bei H-, N-, DDC-, Bl- und Si-Betrieb:

0 Nein 1 Ja

S18 Sollwert w bei CB-Ausfall: 0 internes w 1 Sicherheitssollwert wS

S19 Nachführung des internen Sollwertes wi auf den wirksamen Sollwert w:

0 Ja

Sol

lwer

tführ

ung

1 Nein

20


Struktur-schalter und deren Stellung

Funktion

S20 Anzeige 4 Dezimalpunkt im Display 4 für w-x-A2-A1-SH (unwirksam bei S1 = 7 und 8)

-1 x x x x 0 x x x• x 1 x x• x x 2 x• x x x

S21 Wiederholrate der Digitalanzeigen: -3 0,1 s -2 0,2 s -1 0,5 s 0 1 s 1 2 s 2 5 s

Anz

eige

oFF Anzeige 4 abgeschaltet, Anzeiger 6: 0,1 s S22 Eingang der Grenzwertmelder: S 1 = 0 bis 6, 9, 10 7,8

0 xd (f) / xw (f) wx – xv / xv – wv 1 x xv 2 w wv

S23 Funktion der Grenzwertmelder: 0 A1 = max und A2 = min *) 1 A1 = min und A2 = min *) 2 A1 = max und A2 = max *) 3 max min**) 4 min min wenn A2 = Hi bleibt A1 = Hi**) 5 max max wenn A1 = Hi bleibt A2 = Hi**)

*) Hi-Signal = 24 V (Arbeitsstromprinzip) **) Hi-Signal = 0 V (Ruhestromprinzip) / B01

S24 Einstellung der Grenzwerte A1 und A2: 0 nur in der Parametrierebene

Gre

nzw

ertm

elde

r

1 auch in der Prozess-Bedienebene S25 Anzeigebereich der Anzeige 1:

-2 ± 2,5 % -1 ± 5 % 0 ± 10 % 1 ± 20 % 2 ± 40 %

xd = w - x

oFF Anzeige abgeschaltet 3 ± 40 % 4 ± 20 % 5 ± 10 % 6 ± 5 %

xd-A

nzei

ge

7 ± 2,5 %

xw = x - w

S26 Wirksinn des Reglers an der Regelstrecke: 0 normal (Kp>0) auf xd = w-x 1 reversiert (Kp<0)

bezogen

S27 D-Glied-Eingang: 0 xd (f) 1 x 2 x2/we (r) Wirksinn gegen x 3 x2/we (r) Wirksinn mit x

S28 Regelalgorithmus: 0 PI (D)

Alg

orith

mus

1 P (D) Fortsetzung Tabelle 3/1 Strukturschalter


Funktion

S29 Vorgang N (DDC), BL oder H: 0 N (DDC), BL 1 H

S30 Handbetrieb bei Messumformerstörung (S11): 0 keine Umschaltung in den Handbetrieb 1 Handbetrieb mit letztem Stellwert 2 Handbetrieb mit Sicherheitsstellwert

S31 Blockierung der Umschaltung Hand-/Automatik: 0 nein 1 nur Automatikbetrieb, keine Umschaltung in den

Handbetrieb möglich

Aus

gang

sum

scha

ltung

2 nur Handbetrieb mit Verriegelung, (die ±∆y Ver-stellmöglichkeit ist durch Taste 10 abschaltbar, LED 11 leuchtet dann nicht)

S32 Stellgrößenanzeige: 0 Reglerausgang y 1 rückgemeldetes Signal yR

oFF keine Anzeige 2 Splitrange Anzeige y+, y-

S33 Wirksinn der Stellungsanzeige: 0 normal (y-Anzeige = y bzw. yR)

y-A

nzei

ge

1 reversiert (y-Anzeige = 100 % - y bzw. 100 % - yR)

S34 Funktion des Binärausgangs BA: 0 /RC Regler nicht in Computerbetrieb 1 H Regler in Handbetrieb 2 /RB Regler nicht in Computerbereitschaft 3 MuSt Messumformerstörung 4 BA wird über serielle Schnittstelle aktiviert

S35 Wirksinn des Binärausgangs BA: 0 logisch 1 = 24 V

Bin

ärau

sgan

g

1 logisch 1 = 0 V S36 Bestückung des Optionsmoduls GW:

Grenzwertausgänge: 0 Regler ist bestückt mit Modul 6DR2801 - 8D =

2 Relais für A1/A2 oder GW ist nicht bestückt

Bes

tück

ung

GW

1 Regler ist bestückt mit Modul 6DR2801 - 8B = 4 Binärausgänge für A1, A2 und ±∆y sowie 1 Binäreingang zur Blockierung von Parametrieren/Strukturieren (die Relais-Ausgänge ±∆y des Grundgerätes sind außer Funktion)

S37 Stromausgang Iy des K-Reglers (nur bei S2 = 0):

0 0 bis 20 mA 1 4 bis 20 mA

S38 Iy-Abschaltung bei DDC-Betrieb (nur bei S2 = 0 und S1 = 3 oder 9):

0 nein

K-R

egle

r

1 ja

21



Funktion

S39 Min. Stellimpulslänge te (nur bei S2 = 2 oder 3) -9 20 ms -8 40 ms -7 60 ms : : : :

-1 180 ms 0 200 ms 1 220 ms : : : : 9 360 ms 8 380 ms

10 400 ms S40 Min. Stellimpulspause ta (Funktion wie S39) -9 20 ms : : : :

-1 180 ms 0 200 ms 1 220 ms : : : :

S-R

egle

r

10 400 ms S41 Wiederanlaufbedingungen nach

Netzwiederkehr und Autoreset: 0 Automatikbetrieb, Extern mit dem

letzten w bzw. wv; y beginnt mit ys, bei S-Reglern S2 = 2 und 3 mit der letzten Stellung

1 Automatikbetrieb, Intern, mit w=ws bzw. wv = wvS; y wie bei S41 = 0

2 Handbetrieb, Extern mit dem letzten w bzw. wv und y = yS, bei S-Reglern S2 = 2 und 3 letzte Stellung

3 Handbetrieb, Intern mit w = ws bzw. wv = wvS; y wie bei S41 = 2

mit Blinken der Anzeige (4)

4 Automatikbetrieb, Extern mit dem letzten w bzw. wv; y beginnt mit ys, bei S-Reglern S2 = 2 und 3 mit der letzten Stellung

5 Automatikbetrieb, Intern, mit w=ws bzw. wv = wvS; y wie bei S41 = 0

6 Handbetrieb, Extern mit dem letzten w bzw. wv und y = yS, bei S-Reglern S2 = 2 und 3 letzte Stellung

Anl

aufb

edin

gung

en

7 Handbetrieb, Intern mit w = ws bzw. wv = wvS; y wie bei S41 = 2

ohne Blinken der Anzeige (4)


Funktion

S42 Serielle Schnittstelle nur in Verbindung mit Optionsmodul 6DR2803-8A/8C: Datenübertragung

0 Regler sendet alle Größen, empfängt keine Größen

1 Regler sendet alle Größen, empfängt Parameter und Strukturen

2 Regler sendet alle Größen, empfängt Parameter und Strukturen sowie Prozessgrößen und Statusregister

CBES und CBBE verodert

3 Regler sendet alle Größen, empfängt Parameter und Strukturen sowie Prozessgrößen und Status-register

CBES und CBBE verundet

S43 Datenübertragungsrate: 0 9600 bit/s 1 4800 bit/s 2 2400 bit/s 3 1200 bit/s 4 600 bit/s 5 300 bit/s

S44 Querparität: 0 gerade 1 ungerade

S45 Längsparität-Lage: 0 ohne 1 nach ETX 2 vor ETX

S46 Längsparität: 0 normal 1 invertiert

S47 Stationsnummer (Adresse): 0 0 1 1 2 2 : : : :

31 31 S48 Zeitüberwachung CBES:

0 ohne 1 1 s 2 2 s 3 3 s : : : :

24 24 s

Sch

nitts

tel

le

25 25 s

Fortsetzung Tabelle 3/1 Strukturschalter In den folgenden Kapiteln werden Hardware- und Software-Funktionen in Form von Funktionsbildern dargestellt und beschrieben. Die Reihenfolge der Darstellungen entspricht im wesentlichen der Reihenfolge der Strukturschalter, jedoch ist zum besseren Verständnis der nachfolgenden Bilder die Eingangssignal-Aufbereitung vor die Darstellung der möglichen Einstellungen des Strukturschalters S1 (Gerätetypen) gestellt.

22


23

3.2.1 Eingangssignal-Aufbereitung (Bilder 3/2 und 3/3) Die Analog-/Digital-Wandlung erfolgt in einer quasi integrierenden Messung. Alle Analogeingänge werden etwa 120 mal innerhalb von 20 oder 16,67 ms gewandelt und die Ergebnisse gemittelt, so dass die Netzfrequenz und ihre Harmonischen gut herausgefiltert werden. Diese Anpassung an die Netzfrequenz erfolgt mit Strukturschalter S3. 0/4 bis 20 mA-Umschaltung: Mit den Strukturschaltern S4 bis S7 wird bei Stromeingängen festgelegt, ob der Messbereich mit 0 oder 4 mA beginnt.. Bei Anschluss nicht normierter Signale (Potentiometer, Thermoelemente, Pt100) an AE3 und AE4 und bei 0 bis 10 V-Signalen sind die entsprechenden Schalter auf der Stellung 0 zu belassen. Signalzuweisung: Für die regelungstechnischen Aufgaben des Gerätes können maximal drei analoge Eingangsgrößen verarbeitet werden: • Hauptregelgröße x • Externer Sollwert wE / Führungsgröße x2 beim Verhältnisregler / Störgröße x2 • Stellungsrückmeldung yR / Stellungsnachführung yN Die vier Analogeingänge AE1 bis AE4 werden diesen Größen mit Hilfe der Strukturschalter S8, S9 und S10 zugewiesen. Die nicht benutzten Eingänge können über die Busanschaltung abgefragt werden, eine Messumformerüberwachung findet hierfür jedoch nicht statt.

S4

1

0

SES

0/2/4/6

1/3/5/7S11

-2

U

U

AD

AE4

AD

AE3

AD

AE2

AD

AE1

S3

50 Hz 60 Hz

4 .. 20 mA

4 .. 20 mA

4 .. 20 mA

4 .. 20 mA

S5

1

0

S6

1

0

S7

1

0

S901

S1001

-1

S801 S120

1

S1301 x2/wE

x1

yR/yN

1

S140

LA, L1, .. L7, LE

-3 .. 103%

-3 .. 103%

-3 .. 103%2/3/6/7

0/1/4/5

MuSt

1

2

YSt

örm

eldu

ngau

f Anz

eige

4

4/5/6/7

0/1/2/3

Bild 3/2 Aufbereitung der analogen Eingangssignale


Messumformerüberwachung: Die so aufbereiteten Messwerte können mit dem Strukturschalter S11 der Überwachungsschaltung zugewiesen werden. Wenn eine oder mehrere der überwachten Größen die Grenzen von -3 oder 103 % unter- oder überschreitet, wird auf der vierstelligen Digitalanzeige " 1", " 2" oder " Y" angezeigt. Diese Anzeige bleibt so lange bestehen, bis sie durch Betätigen der Umschalttaste 8 (Bild 2/1) gelöscht wird. Auf dem Display erscheint dann wieder der zuletzt angezeigte Wert. Bei gleichzeitiger Störung mehrerer Eingänge werden alle betroffenen Eingange gleichzeitig dargestellt. Zusätzlich werden - wie dargestellt - alle einzelnen Meldungen miteinander verodert. Das daraus gebildete Signal "MuSt" kann über den Binärausgang oder über die serielle Schnittstelle als Alarmtelegramm erfasst werden. Gleichzeitig steht es für die programmierte Umschaltung in den Handbetrieb zur Verfügung. Radizierung: Die Stellung der Strukturschalter S12 und S13 entscheidet darüber, ob die Regelgrößen x1 bzw. x2/wE radiziert werden. Negative Eingangsgrößen werden nicht radiziert; in diesem Fall wird der Ausgangswert auf Null gesetzt: Linearisierung: Die Hauptregelgröße x1 kann wahlweise linearisiert werden, Auswahl erfolgt mit Strukturschalter S14. Die Linearisierung erfolgt über einen Polygonzug mit acht Geraden (Einstellung und Beispiel hierzu siehe Seite 85). Bei nicht-linearen Eingangsgrößen ist die Verwendung der Linearisierungsschaltung unbedingt erforderlich, da nur so Zwischenwerte auf der Digitalanzeige richtig angezeigt werden können. Außerdem wird das Regelverhalten verbessert. Binäreingang BE: Der Regler hat einen Binäreingang, der entsprechend der Stellung des Strukturschalters S16 normal (Binärsignal ≤ 4,5 V oder offen = logisch 0) wirkt. Die Funktion wird dem Binäreingang durch Strukturschalter S15 zugewiesen, der bei Softwarestand A06 / A07 erweitert wurde:

Strukturschalter-stellung des S15 Funktion des Binäreingangs

0 BL Blockieren der Stellgröße. Beim K-Regler wird der letzte Stellstrom festgehalten, beim Zweipunktregler bleibt das letzte Tastverhältnis (Heiz- oder Kühlleistung) erhalten. Beim Dreipunkt-Schrittregler wird kein Stellsignal mehr ausgegeben.

1 Si Sicherheitsstellwert. Beim K-Regler, beim Zwei-punktregler und beim Dreipunkt-Schrittregler mit externer Stellungsrückführung (yR) nimmt die Stellgröße den parametrierten Sicherheitswert (yS) an. Beim Dreipunkt-Schrittregler mit interner Stellungsnachbildung läuft die Stellgröße gegen Null, wenn der parametrierte Sicherheitswert kleiner als 50 % ist, und gegen 100 %, wenn der parametrierte Sicherheitswert gleich oder größer als 50 % ist.

CB ohne Quittung

24


Strukturschalter-stellung des S15 Funktion des Binäreingangs

2 N − Nachführen des Ausgangs. Beim K-Regler und beim Zweipunktregler wird durch dieses Signal die Ausgangsstufe des Gerätes vom Regelalgorithmus abgetrennt und direkt auf den Eingang yN geschaltet. Die Stellgröße bzw. das Tastverhältnis wird dann durch dieses Eingangssignal bestimmt. Beim Dreipunkt- Schrittregler ist kein Nachführen möglich.

3 CB − Computer-Bereitschaft. Beim DDC-Backup-Regler wird das Gerät mit diesem Signal in den Backup-Betrieb genommen, bei SPC-Reglern beginnt damit der SPC- Betrieb. Das CB-Signal kann auch zum gesteuerten Zwei- oder Drei-Sollwerte-Betrieb verwendet werden.

4 SES − Ein Binäreingangssignal löst keine Funktion im Regler aus, sonder wird über die serielle Schnittstelle übertragen. Damit können in einem übergeordneten Systemfunktionen ausgelöst oder dargestellt werden.

5 BLPS − Durch ein Binärsignal wird die Parametrier- und Strukturiermöglichkeit über die Frontbaugruppe des Gerätes blockiert. Damit können unbefugte Verstellungen von Parametern oder Strukturschaltern unterbunden werden.

CB ohne Quittung

6 BL − Blockieren der Stellgröße, Funktion wie „Schalterstellung 0“

7 Si − Sicherheitsstellwert, Funktion wie „Schalterstellung 1“

8 N − Nachführen des Ausgangs, Funktion wie „Schalterstellung 2“

9 CB − Computerbereitschaft, Funktion wie „Schalterstellung 3“

10 SES − Der BE wirkt nur auf die SES, Funktion wie „Schalterstellung 4“

11 BLPS − Blockieren der Parameter und Strukturschalter, Funktion wie „Schalterstellung 5“

CB mit Quittung

Von diesen Funktionen kann über den Binäreingang BE des Gerätes gleichzeitig nur eine verarbeitet werden. Darum haben die nicht angewählten Funktionen fest definierte Signalzustände, und zwar: CB = 1 bei S42 = 0 oder 1 BL = Si = N = SES = BLPS = 0 CB = 0 bei S42 = 2 oder 3 Über die serielle Schnittstelle können die Binärfunktionen BL, Si, N und CB parallel angesprochen werden, sofern der Strukturschalter S42 in Stellung 2 steht. Quittierung des CB-Signals: In den Stellungen 0 bis 5 des Strukturschalters S15 wird bei CB-Umschaltung von 0 nach 1 und Stellung Extern des Frontschalters 13 das Gerät sofort in den Rechnerbetrieb geschaltet, d. h. der Regler arbeitet "ohne CB-Quittung".

25


In den Strukturschalterstellungen 6 bis 11 wird bei CB-Umschaltung von 0 nach 1 und Stellung Extern des Frontschalters 13 das Gerät in den Intern-Betrieb geschaltet. Erst durch manuelles Rückschalten in den Externbetrieb wird die Rechnerkopplung wieder erreicht. Der Regler arbeitet "mit CB-Quittung".

Optionsmodul6DR2801-8B

INT

INT

CBES

S420/1

·

S15

0 ... 5 6 ... 11

INTERN

S42

≥2

0/1

2

+

BEES

BE

NEES

SiES

BlES

SES

BE

&

&

RC

H

RBMuSt

SES

BA0

1

S35

CB

S34

≥

&

&

≥2

≥

≥&

BLPS

N

Si

Bl

S1601

0/61/7

4/10

3/95/112/8

S15

S42

S42

S42

2

2

0/1

0/1

0/1

012

3 4

SES

BL

MuStINTA2A1H

yE

CB

SiN

BEPS

Bild 3/3 Binärfunktionen über Binäreingang / Binärausgang und die serielle Schnittstelle (einschl. Statussignale) 3.2.2 Eingangssignal-Verarbeitung und -Umschaltung In diesem Abschnitt werden die folgenden Funktionen erläutert: - Manuelle Sollwertvorgabe wi bzw. Sollverhältnis wv - x-tracking - Sollwertbegrenzung und Sollwertrampe - Bildung der Regeldifferenz - Grenzwertmeldung - Digitale Anzeige des Soll- und Istwertes bzw. des Soll- und Istverhältnisfaktors und der Grenzwerte sowie in Abhängigkeit von den möglichen Gerätetypen - Umschaltung und Berechnung des Sollwertes w bzw. des Sollverhältnisfaktors - Berechnung der Regelgröße x.

26


Allgemeine, immer wiederkehrende Funktionen: Manuelle Sollwertvorgabe wi bzw. Sollverhältnis wv: Bei den Gerätetypen mit der Möglichkeit der internen Sollwertverstellung kann über die ∇ und ∆Tasten (12) der Sollwert wi verstellt werden, sofern die neben der Intern-/Extern-Umschalttaste (13) eingebaute grüne LED den "Internbetrieb" und die grüne LED neben der Anzeige-Umschalttaste (8) die "Anzeige von Sollwerten" signalisieren. Die Verstellung erfolgt alle 0,1 s in Schritten, die mit 0,01 % beginnen. Die Schrittweite wird zeitlinear vergrößert, so dass auch große Stellbereiche in vertretbarer Zeit durchlaufen werden können. Wenn die Verstellung durch Loslassen der entsprechenden Verstelltaste unterbrochen wird, beginnt sie wieder mit der kleinsten Verstellgeschwindigkeit. Eine Verstellung über den gesamten Messbereich dauert ca. 7 s. x-tracking: Bei allen Reglertypen ist es möglich, über Strukturschalter S17 = 1 x-tracking vorzusehen. Dies bedeutet, dass der Sollwert dem Istwert bzw. das Sollverhältnis dem Istverhältnis gleichgesetzt und nachgeführt wird, sobald und solange der Regelkreis im Ausgang des Gerätes durch Hand-, Nachführ-, DDC-backup-Betrieb bzw. durch y-Blockierung oder Sicherheitsstellwert aufgetrennt wird (in den Funktionsbildern gekennzeichnet durch A = kein Automatikbetrieb). Dadurch kann beim Rückschalten in den Automatikbetrieb der Regelkreis sprung- und driftfrei mit xd = 0 geschlossen werden. Der Sollwert kann sich dabei ggfs. geändert haben. Sollwertbegrenzung und Sollwertrampe: Bei allen Reglertypen lässt sich der Sollwert durch die Parameter wa und we innerhalb des parametrierten Messbereichs (LA bis LE) beliebig begrenzen. Beim Verhältnisregler und der Verhältnisstation wird durch diese Parameter der Einstellbereich für den Verhältnisfaktor festgelegt (Seite 38). Mit dem Parameter Tw (tS) kann die Änderungsgeschwindigkeit eingestellt werden. Die Zeit Tw bezieht sich dabei auf eine Sollwertänderung über den gesamten Messbereich. Die Sollwertrampe ist immer wirksam außer bei x-tracking. Die Sollwertrampe ist im Bereich von 1 bis 9984 s einstellbar, beim Verhältnisregler und der Verhältnisstation (S1 = 7 und 8), jedoch nur von 1 bis 100 s. Bildung der Regeldifferenz: Die Regeldifferenz wird aus dem wirksamen Sollwert w und dem wirksamen Istwert x berechnet:

xd = w - x und ist. die Negation der Regelabweichung xw. Die Weiterverarbeitung wird im Abschnitt 3.2.3 beschrieben. Grenzwertmelder: Hiermit kann eine Größe auf Minimal- und/oder Maximalwert überwacht werden. Die zu überwachende Größe wird mit Strukturschalter S22 festgelegt, die Art der Überwachung bestimmt der Strukturschalter S23. Mit Strukturschalter S24 wird festgelegt, ob die Grenzwertschwellen nur in der Parametrierebene oder auch in der Bedienebene des Gerätes eingestellt werden sollen.

27


Die Anzeige der Grenzwertschwellen A1 und A2 erfolgt auf dem vierstelligen Anzeigedisplay (4) in der gleichen physikalischen Einheit wie die Anzeige von Soll- und Istwert. Die Hysterese beträgt 1 % des Messbereichs. Achtung: Über die Anzeige im Gerät hinaus, können Grenzwertmeldungen mit Hilfe eines Zusatzmoduls extern signalisiert werden (Seite 80). Dabei muss beachtet werden, dass in Stellung 0, 1 und 2 des Strukturschalters S23 gleichzeitig immer nur eine externe Grenzwertmeldung abgegeben wird. Wenn also z. B. die Grenzwertmelder für eine max-max-Signalisierung programmiert sind (Voralarm und Hauptalarm), erlischt die Voralarm-Meldung wieder, wenn die Hauptalarm-Meldung erscheint. Dies gilt nur für externe Alarmmeldungen über eine Options-Baugruppe bei den angegebenen Struktu- rierungen von S23, nicht für die LED-Signalisierung auf der Front des Grundgerätes. In Stellung 3, 4 und 5 von Strukturschalter S23 werden beide Grenzwerte gemeldet. Dabei ist zu beachten, dass die zulässige Leistungsentnahme (L +) aus dem Gerät dann eingeschränkt ist (siehe Technische Daten). Die Grenzwertmeldungen in diesen Strukturschalterstellungen werden nach dem Ruhestromprinzip überwacht, d. h. im Grenzwertmodul 6DR2801-8B sind im Ruhezustand die binären Alarmausgänge aktiv (Low-Zustand = + 24 V, High-Zustand = 0 V) und im Modul 6DR2801-8D sind im Ruhezustand die Relais angezogen. Digital-Anzeige des Soll- und Istwertes bzw. des Soll- und Istverhältnisfaktors und der Grenzwerte: Die Anzeige des Soll- und Istwertes und der Grenzwerteinstellungen erfolgt in physikalischen Einheiten, wobei der Messanfang durch den Parameter LA und das Messende durch LE festgelegt wird. Die Werkseinstellung bei Lieferung ist LA = 0,0 und LE = 100,0 entsprechend einer Prozentskale. Mit dem Strukturschalter S20 wird die Stellung des Dezimalpunktes, mit S21 die Wiederholrate der Anzeigen eingestellt. Bei Verhältnisreglern und Verhältnisstationen wird das Soll- und Istverhältnis und die Grenzwerteinstellung angezeigt. Der Dezimalpunkt ist fest vorgegeben mit x.xxx, so daß Verhältnisfaktoren zwischen 0,000 und 9,999 möglich sind (siehe S1 = 7 und 8). Funktionen, die vom strukturierten Gerätetyp abhängig sind: • S1 = 0 - Festwertregler (Bild 3/4) Bei diesem Gerätetyp verarbeitet der Regler als analoges Eingangssignal nur die Hauptregelgröße x1. Über die Sollwerttasten (12) kann der Sollwert verstellt werden, wenn die beiden grünen LED (9.1 und 14) auf der Front des Gerätes leuchten, d. h. bei Internbetrieb und Sollwertanzeige. Es ist demnach möglich, die absichtliche oder versehentliche Verstellung des Sollwerts durch Betätigen des Tasters (13) zu blockieren (LED 14 leuchtet dann nicht). Die x-tracking-Funktion (bei Hand- oder Nachführbetrieb) bzw. bei Blockieren der Stellgröße oder Sicherheitsstellwert) ist davon unab- hängig, d. h. x-tracking (bei S17 = 1) ist mit und ohne LED 14 wirksam. Der Definition des Festwertreglers entsprechend nimmt das Gerät in dieser Programmierung keinen externen Sollwert an.

28


X1

INT

+

INT

gn

SP - w

wiw w

wi

wa we Tw

X

00 0 0S20, S21

Anzeige

Taster

8884

+

-

SES

W

XXd

02

1

S23

A2

A1

a1 a2

S17

x - tracking

Taster 13

888

0 1

0

1

S19

8888

A

A

A = H oder N oder Bl oder Si

Taster

Bild 3/4 Aufbereitung der Führungsgröße und Bildung der Regeldifferenz beim

Festwertregler • S1 = 1 - Festwertregler mit Störgrößenaufschaltung am Eingang (Bild 3/5) Zur Hauptregelgröße x1 (r,1) wird die Konstante c1 (Nullpunktverschiebung) und die mit c2 dosierbare Störgröße x2 (r) addiert und als Regelgröße x weiterverarbeitet.

x = x1 + c1 + c2 ∗ x2 Die Berechnung erfolgt im Zahlenbereich 0 bis 100 %. Die Konstanten c1 und c2 lassen sich als Parameter von -199,9 % (entspricht dem Zahlenwert -1,999) bis + 199,9 % (entspricht dem Zahlenwert 1.,999) einstellen. Die wirksame Regelgröße x wird in dem gewählten Messbereich LA bis LE angezeigt. Sofern ausschließlich eine "dynamische Störgrößenaufschaltung" erforderlich ist, wird die Konstante c2 = 0 gesetzt und die Eingangsgröße x2 direkt über Strukturschalter S27 dem D-Glied aufgeschaltet (siehe Abschnitt 3.2.3 - D-Glied).

29


X1

INT

+

INT

gn

SP - w

wiw w

X2

wi

wa we Tw

X

00 0 0S20, S21

Anzeige 8884

+

-

SES

W

XXd

02

1

S23

A2

A1

a1 a2

D-Glied (S27)siehe Bild 3/19

S17

x - tracking

Taster

13

888

0 1

0

1

S19

8888

A

A

X1 + c1 + c2 ∗ X2

c1 c2

A = H oder N oder Bl oder Si

Taster

Taster

Bild 3/5 Aufbereitung der Führungsgröße, Berechnung der Regelgröße und Bildung der

Regeldifferenz beim Festwertregler mit Störgrößenaufschaltung am Eingang • S1 = 2 - Festwertregler mit Störgrößenaufschaltung am Ausgang Für die Aufbereitung der Führungsgröße und Bildung der Regelabweichung gilt ebenfalls Bild 3/3. Die Bewertung und Addition der Störgröße zum Ausgangssignal wird in Abschnitt 3.2.3 beschrieben. Die Verknüpfungsformel lautet: y = yA + c2 ∗ x2 • S1 = 3 - DDC-backup-Festwertregler (Bild 3/6) Bei der DDC-Regelung (DIRECT DIGITAL CONTROL) werden alle Regelfunktionen direkt von einem Prozessrechner (Leitsystem) übernommen, jedoch werden einzelne oder alle Regelkreise häufig durch parallel angeordnete Hardware-Regler gesichert. Diese haben die Aufgabe, im Falle eines Rechnerausfalls den jeweiligen Regelkreis stoßfrei zu übernehmen. Während des (ungestörten) DDC-Betriebs befinden sich die Backup-Regler in Wartestellung, d. h. ihre Ausgänge werden auf die jeweilige Rechnerstellgröße nachgeführt. Durch x-tracking kann in den einzelnen Geräten außerdem die Regeldifferenz zu Null gemacht werden, so dass nach dem Umschalten die Regelung nicht nur stoßfrei, sondern auch driftfrei fortgesetzt wird.

30


31

X1

wS

INT

+

INT

gn

SP - w

wi

w w

X2

1

0

S18

wi

CB

CB

INT

INTwa we Tw

0

1

X

00 0 0S20, S21

Anzeige8884

+

-

SES

W

X

Xd

02

1

S23

A2

A1

a1 a2

D-Glied

S17

H

H

1

0

S17

x - tracking

Taster 13

888

H

S29

Si v Bl

Si v Bl

Si v BlH

H0 1

0

1S19

8888

S19=1nicht vorgesehen

Taster

Taster

Bild 3/6 Aufbereitung der Führungsgröße und Bildung der Regeldifferenz beim DDC-backup-

Festwertregler Der DDC-Betrieb entspricht den anderen Reglertypen, jedoch erfolgt die Umschaltung in den Nachführbetrieb nicht über das Steuersignal N, sondern als Funktion des CB-Signals (auch über die SES möglich) und der Intern-/Extern-Umschalttaste: DDC-Betrieb = RC = CB ∩ NOT(INT) (bei S29=0, siehe Bild 3/7) DDC-Betrieb = RC = CB ∩ NOT(INT) ∩ NOT(H) (bei S29=1, siehe Bild 3/8) Im DDC-Betrieb leuchtet keine Status-Meldediode im Gerät. Als Sollwert wird immer der Wert angezeigt, der bei einem Rechnerausfall wirksam wird. Wenn der Rechner ausfällt (CB = 1 --- 0), blinkt die grüne LED der Intern-Anzeige (14), und der Regler arbeitet mit dem angezeigten internen Sollwert weiter. Eine übersichtliche Darstellung der optischen Signalisierung ist in Bild 3/34 auf Seite 59 zusammengefasst. Die Umschaltung im Ausgangskreis ist aus der Beschreibung im Abschnitt 3.2.4 zu ersehen. Die nachfolgenden Tabellen (Bild 3/7 und 3/8) geben eine Gesamtübersicht über Meldesignale und wirksame Soll- und Stellwerte in Abhängigkeit von Front- und Steuersignalen und den Strukturschaltern S17, S18 und S29. Die Version in Bild 3/7 wird verwendet, wenn nach Rechnerausfall direkt in den Handbetrieb geschaltet werden soll.


Meldesignale

Steuerbefehle Front- und Binär- Eingänge **)

Front LED ***)

Binär-ausg.

wirk-samer Ausg.

wirksamer Sollwert S19=0

H Si Bl CB Int Int H /RB /RC y S17=0S18=0

=1 =0

=0 =1

=1 =1

Erläuterungen

Rec

hner

-au

sfal

l

0 0 0 1 0 0 0 0 0 yE(n) *) wi x wS wS DDC-Betrieb Automatik vorbereitet 1 0 0 1 0 0 0,5 0 0 yE(n) *) wi x wS x DDC-Betrieb Hand vorbereitet 0 1 0 1 0 0 0,1 0 0 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 1 1 0 1 0 0 0,5 0 0 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 0 0 1 1 0 0 0,1 0 0 yBL wi x wi(n) x Bl-Betrieb 1 0 1 1 0 0 0,5 0 0 yBL wi x wi(n) x Bl-Betrieb 0 1 1 1 0 0 0,1 0 0 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 1 1 1 1 0 0 0,5 0 0 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb

Computer in Bereitschaft

0 0 0 0 0 0,5 0 0 1 yA(n) wi wi(n) wi(n) wi(n) Automatikbetr. 1 0 0 0 0 0,5 1 0 1 yH(n)/ wi x wi(n) x Handbetrieb

0 1 0 0 0 0,5 0,1 0 1 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 1 1 0 0 0 0,5 0,5 0 1 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 0 0 1 0 0 0,5 0,1 0 1 yBL wi x wi(n) x Bl-Betrieb 1 0 1 0 0 0,5 0,5 0 1 yBL wi x wi(n) x Bl-Betrieb 0 1 1 0 0 0,5 0,1 0 1 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 1 1 1 0 0 0,5 0,5 0 1 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb

Computer abge-schaltet, Regler in DDC-backup-Bereitschaft

0 0 0 0 1 1 0 1 1 yA(n) wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Automatikbetr. 1 0 0 0 1 1 1 1 1 yH(n)/ wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Handbetrieb 0 1 0 0 1 1 0,1 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb 1 1 0 0 1 1 0,5 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb 0 0 1 0 1 1 0,1 1 1 yBL wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Bl-Betrieb 1 0 1 0 1 1 0,5 1 1 yBL wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Bl-Betrieb 0 1 1 0 1 1 0,1 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb 1 1 1 0 1 1 0,5 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb

Computer abge-schaltet, Regler nicht in DDC-backup-Bereitschaft

0 0 0 1 1 0,9 0 1 1 yA(n) wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Automatikbetr. 1 0 0 1 1 0,9 1 1 1 yH(n)/ wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Handbetrieb 0 1 0 1 1 0,9 0,1 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb 1 1 0 1 1 0,9 0,5 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb 0 0 1 1 1 0,9 0,1 1 1 yBL wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Bl-Betrieb 1 0 1 1 1 0,9 0,5 1 1 yBL wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Bl-Betrieb 0 1 1 1 1 0,9 0,1 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb 1 1 1 1 1 0,9 0,5 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb

Computer in Bereitschaft, Regler nicht in DDC-backup-Bereitschaft

/RC = /(/INT ∩ CB) /RB = INT ∪ H wi Der interne Sollwert wi bzw. wi(n) als wirksamer Sollwert wi(n) ist generell verstellbar *) yE ist entweder yN oder yES (S42). Bei DDC-Betrieb kann der Stellstrom des K-Reglers mit

S36 = 1 abgeschaltet werden (Betrieb mit 2 Endstufen). Die externe y-Quelle ist auf die wirksame Größe y nachzuführen, solange kein DDC-Betrieb vorliegt.

**) Bei Benutzung des Binäreingangs BE ist nur eine, durch S15 festgelegte Steuergröße (CB, BI oder Si möglich.

***) Die Angaben unter „Meldesignale Front-LED“ (z.B. 0,5) beziehen sich auf den Blinkrhythmus (siehe 3.2.6)

(n) Die Größe wird auf den letzten vor dem Umschalten wirksamen Wert nachgeführt, dadurch stoßfreie Umschaltung

Bild 3/7 DDC-backup-Regler / DDC-Handsteuergerät

DDC-Betrieb bzw. BI hat Vorrang vor Handbetrieb (S29 = 0)

32

SIPART DR20 Projektierungshandbuch Die Programmierung gemäß nachstehendem Bild 3/8 wird verwendet, wenn nach Rechnerausfall direkt in den Automatikbetrieb geschaltet werden soll.

Meldesignale

Steuerbefehle Front und Binär- eingänge **)

Front LED ***)

Digital- Ausgang

wirk samer Ausg.


H Si Bl CB INT INT H /RB /RC Y S17=0S18=0

=1 =0

=0 =1

=1 =1

Erläuterungen

Rec

hner

au

sfal

l

0 0 0 1 0 0 0 0 0 yE(n) *) wi x wS wS DDC Betrieb Automatik vorbereitet 1 0 0 1 0 0 1 1 1 yH(n)/ wi/ x wi(n)/ x Handbetrieb 0 1 0 1 0 0 0,1 0 0 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 1 1 0 1 0 0 0,5 1 1 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 0 0 1 1 0 0 0,1 0 0 yBL wi x wi(n) x Bl-Betrieb 1 0 1 1 0 0 0,9 1 1 yH(n)/ wi/ x wi(n)/ x Handbetrieb 0 1 1 1 0 0 0,1 0 0 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 1 1 1 1 0 0 0,5 1 1 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb

Rec

hner

in

Bere

itsch

aft

0 0 0 0 0 0,5 0 0 1 yA(n) wi wi(n) wi(n) wi(n) Automatik Betrieb 1 0 0 0 0 0,5 1 1 1 yH(n)/ wi x wi(n)/ x Handbetrieb

0 1 0 0 0 0,5 0,1 0 1 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 1 1 0 0 0 0,5 0,5 1 1 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 0 0 1 0 0 0,5 0,1 0 1 yBL wi x wi(n) x Bl-Betrieb 1 0 1 0 0 0,5 0,9 1 1 yH(n)/ wi x wi(n)/ x Handbetrieb 0 1 1 0 0 0,5 0,1 0 1 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb 1 1 1 0 0 0,5 0,5 1 1 yS wi x wi(n) x Si-Betrieb R

echn

er

abge

scha

ltet,

Reg

ler i

n D

DC

ba

ckup

Be

reits

chaf

t

0 0 0 0 1 1 0 1 1 yA(n) wi/ wi(n) wi(n) wi(n) Automatik Betrieb 1 0 0 0 1 1 1 1 1 yH(n)/ wi/ wi(n) wi(n)/ wi(n)/ Handbetrieb 0 1 0 0 1 1 0,1 1 1 yS wi/ wi(n) wi(n) wi(n) Si-Betrieb 1 1 0 0 1 1 0,5 1 1 yS wi/ wi(n) wi(n) wi(n) Si-Betrieb 0 0 1 0 1 1 0,1 1 1 yBL wi/ wi(n) wi(n) wi(n) Bl-Betrieb 1 0 1 0 1 1 0,9 1 1 yH(n)/ wi/ wi(n) wi(n)/ wi(n)/ Handbetrieb 0 1 1 0 1 1 0,1 1 1 yS wi/ wi(n) wi(n) wi(n) Si-Betrieb 1 1 1 0 1 1 0,1 1 1 yS wi/ wi(n) wi(n) wi(n) Si-Betrieb R

echn

er

abge

scha

ltet,

Reg

ler n

icht

in

DD

C b

acku

p Be

reits

chaf

t

0 0 0 1 1 0,9 0 1 1 yA(n) wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Automatik Betrieb 1 0 0 1 1 0,9 1 1 1 yH(n)/ wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Handbetrieb 0 1 0 1 1 0,9 0,1 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb 1 1 0 1 1 0,9 0,5 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb 0 0 1 1 1 0,9 0,1 1 1 yBL wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Bl-Betrieb 1 0 1 1 1 0,9 0,9 1 1 yH(n)/ wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Handbetrieb 0 1 1 1 1 0,9 0,1 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb 1 1 1 1 1 0,9 0,5 1 1 yS wi/ wi(n)/ wi(n)/ wi(n)/ Si-Betrieb R

echn

er in

Be

reits

chaf

t, R

egle

r nic

ht in

D

DC

bac

kup

Bere

itsch

aft

/RC = /(/INT ∩ CB ∩ /H) /RB = INT ∪ H wi Der interne Sollwert wi bzw. wi(n) als wirksamer wi(n) Sollwert ist generell verstellbar *) yE ist entweder yN oder yES (S42). Bei DDC-Betrieb kann der Stellstrom des K-Reglers

mit S36 = 1 abgeschaltet werden (Betrieb mit 2 Endstufen). Die externe y-Quelle ist auf die wirksame Größe y nachzuführen, solange kein DDC-Betrieb vorliegt.

**) Bei Benutzung des Binäreingangs BE ist nur eine, durch S15 festgelegte Steuergröße CB, BI oder Si möglich.

***) Die Angaben unter „Meldesignale Front-LED“ (z.B. 0,5) beziehen sich auf den Blinkrhythmus (siehe 3.2.6).

(n) Die Größe wird auf den letzten vor dem Umschalten wirksamen Wert nachgeführt, dadurch stoßfreie Umschaltung.

Bild 3/8 DDC-backup-Regler / DDC-Handsteuergerät Handbetrieb hat Vorrang vor DDC-Betrieb bzw. BI (S29 =1)

33


• S1 = 4 Folgeregler ohne Intern-/Extern-Umschaltung über die Bedienfront (Bild 3/9) ab Softwarestand A10 Dieser Gerätetyp ist vorgesehen als Folgeregler in einer Kaskade bzw. zur externen Sollwertführung des SIPART DR20. Bei Kaskadenregelungen kann der Folgeregler vom Führungsregler nur durch dessen Umschaltung in den Handbetrieb getrennt werden. Dieser Reglertyp ist realisiert wie der Folgeregler mit Intern-/Extern-Umschaltung, wobei die Intern-/Extern-Umschalttaste (13) ohne Funktion ist. Dadurch ist die Umschaltung zwischen internem und externem Sollwert nur in Abhängigkeit vom Steuersignal CB möglich. Wenn die Umschaltung nicht gewünscht wird, kann mit S15 ≠ 3 oder ≠ 9 (CB ist dann "high" gesetzt) nur mit externem Sollwert wE gearbeitet werden. Der externe Sollwert wE kann als analoger Absolutwert über x2/wE (S42 = 0 oder 1) oder als serieller Absolutwert über die serielle Schnittstelle (S42 = 2 oder 3) vorgegeben werden. x-tracking ist in dieser Schaltung möglich (S17 = 1), wobei dies jedoch nur bei serieller Sollwertvorgabe und bei Umschaltung in den internen Sollwert sinnvoll ist, da bei Einspeisung über x2/wE das speisende Gerät nicht nachgeführt werden kann. Mit S19 = 1 kann die Nachführung des nicht wirksamen Sollwertes auf den wirksamen unterbunden werden; die Umschaltung wird dann sprungartig oder mit eingeschalteter Sollwertrampe durchgeführt.

Meldesignale Rech-ner-ausfall

Steuerbefehle Front- und Binärein- gänge **) Front-

LED ***) Binär-ausg.

wirk-samer Ausg.

wirksamer Sollwert S19 = 0

H ∪N ∪Si ∪Bl CB INT H /RB /RC y S17=0S18=0

=1 =0

=0 =1

=1 =1

Erläuterungen

0 1 0 0 0 0 yA(n) wE(n) *) wE(n) *) wE(n) *) wE(n) *) Automatikbetrieb, SPC-Betrieb 0 0 0,5 0 0 1 yA(n) wi(n) wi(n) wS wS Automatikbetrieb, Computer abge-

schaltet, Regler in SPC-Bereitschaft

1 1 0 >0 1 1 yH od. wE(n) *) x wE(n) *) x 1 0 0,5 >0 1 1 yE od. wi(n) x wS x

Hand-, Nachführ-, Sicherheits- betrieb oder Blockieren des Ausgangs, Regler nicht in SPC-Bereitschaft

/RC = /(/INT ∩ CB ∩ /H) /RB = INT ∪ H

*) Quellen für wE sind wEA (ext. Analogwert z.B. vom Führungsregler) oder wES

(ext. Sollwert über die serielle Schnittstelle). Nachgeführt werden kann natürlich nur wES, nicht wEA.

**) Bei Benutzung des Binäreingangs BE ist nur eine, durch S15 festgelegte Steuergröße CB, Si, Bl oder N möglich. Bei Speisung über die serielle Schnittstelle gilt die Priorität Si vor Bl vor N (DDC)


(n) Die Größe wird auf den letzten vor dem Umschalten wirksamen Wert nachgeführt.

Bild 3/9 Folgeregler ohne Intern-/Extern-Umschaltung über die Bedienfront SPC-Regler mit Nachführung des internen Sollwerts (S19 = 0)

34


X1

wS

WESSES

S420

2

INT

+

INT

gn

SP - w

wi

w w

X2 / WEA

1

0 S18

CBwa we Tw

01 S19

1wE

X

00 0 0S20, S21

Anzeige

Taster

8888

8884

+

-

SES

W

X

Xd

02

1

S23

A2

A1

a1 a2

D - Glied

S17

A

A

1

0

AA

S170

1

x - tracking

CB

Bild 3/9 a Aufbereitung der Führungsgröße und Bildung der Regeldifferenz beim

Folgeregler ohne Intern-/Extern-Umschaltung über die Bedienfront • S1 = 5 Folgeregler mit Intern-/Extern-Umschaltung (Bild 3/13) Dieser Gerätetyp ist für SPC-Betrieb und den Betrieb mit zwei oder drei Sollwerten (wi, wE, wS) vorgesehen. Der externe Sollwert kann entweder über einen Analogeingang als Eingangsgröße wE oder über die serielle Schnittstelle als wES vorgegeben werden. Bei SPC-Betrieb wird der Sollwert durch einen übergeordneten Rechner (Leitsystem) geführt. SPC-Betrieb liegt vor, wenn das Gerät auf Externbetrieb geschaltet ist und gleichzeitig das Binärsignal CB anliegt: /H ∩ CB ∩ /I = RC = 1

35


In diesem (Normal-) Fall leuchtet keine Status-Meldediode. Wenn der Rechner ausfällt (CB = 1 0), blinkt die grüne LED 14 mit einem Einschaltverhältnis von 0,5, und es wird entweder mit dem auf den letzten gültigen Sollwert nachgeführten internen Sollwert wi (S18 = 0) oder dem parametrierten Sicherheitssollwert wS weitergeregelt (wenn kein Automatikbetrieb vorliegt = /A, ist auch x-tracking möglich). Wird die Intern-Umschalttaste 13 betätigt (INT = 1), geht die grüne LED auf Dauerlicht. Wenn während des "Intern- Betriebs" das CB-Signal wiederkommt, beginnt die grüne LED mit einem Einschaltverhältnis von 0,9 zu blinken, der Intern-Betrieb bleibt jedoch bestehen, bis mit der Umschalttaste 13 wieder auf externen Sollwert geschaltet wird. Nachstehende Tabelle (Bild 3/10) gibt eine Übersicht über Meldesignale und wirksame Sollwerte in Abhängigkeit von Steuersignalen und den Strukturschaltern S17, S18 und S19.

Meldesignale

Steuerbefehle Front- und Binäreingänge **) Front-

LED ***) Binär- ausg.

wirk-samer Ausg.


H∪N∪Si∪BL CB INT INT H /RB /RC Y S17=0 S18=0

=1 =0

=0 =1

=1 =1

Erläuterungen

Rec

hner

-au

sfal

l

0 1 0 0 0 0 0 yA(n) wE(n) *) wE(n) *) wE(n) *) wE(n) *) Automatikbetrieb, SPC-Betrieb 0 0 0 0,5 0 0 1 yA(n) wi(n) wi(n) wS wS Automatikbetrieb, Computer

abgeschaltet, Regler in SPC-Bereitschaft

0 1 1 0,9 0 1 1 yA(n) wi(n) wi(n) wi(n) wi(n) Automatikbetrieb, Computer in Bereitschaft, Regler nicht in SPC-Bereitschaft

0 0 1 1 0 1 1 yA(n) wi(n) wi(n) wi(n) wi(n) Automatikbetrieb, Computer abgeschaltet, Regler nicht in SPC-Bereitschaft

1 1 0 0 >0 1 1 yH or wE(n) *) x wE(n) *) x 1 0 0 0,5 >0 1 1 yE or wi(n) x wS x 1 1 1 0,9 >0 1 1 yS or wi(n) x wi(n) x 1 0 1 1 >0 1 1 yBL wi(n) x wi(n) x

Hand-, Nachführ-, Sicherheits-betrieb oder Blockieren des Ausgangs, Regler nicht in SPC-Bereitschaft

/RC = /(/INT ∩ CB ∩ /H) /RB = INT ∪ H *) Quellen für wE sind wEA (ext. Analogwert z.B. vom Führungsregler) oder wES

(ext. Wert über die serielle Schnittstelle). Nachgeführt werden kann natürlich nur wES, nicht wEA (siehe Bild 3/13)

**) Bei Benutzung des Binäreingangs BE ist nur eine, durch S15 festgelegte Steuergröße CB, Si, Bl oder N möglich. Bei Speisung über die serielle Schnittstelle gilt die Priorität Si vor Bl vor N (DDC)



Bild 3/10 Folgeregler mit Intern-/Extern-Umschaltung,

SPC-Regler mit Nachführung des internen Sollwerts (S19 = 0)

36


Mit Hilfe des Strukturschalters S19 = 1 wird die Nachführung des internen Sollwerts wi und wES der seriellen Schnittstelle unterbunden. Damit kann ein Betrieb mit 2 oder 3 Sollwerten stattfinden. Wird die Umschaltung über CB nicht benötigt, ist der Binäreingang über S15 auf eines der anderen Steuersignale zu legen, CB ist dann mit 1 festgelegt. Nachstehende Tabelle (Bild 3/11) gibt einen Überblick über die geänderten Verhältnisse.

Meldesignale

Steuerbefehle Front- und Binäreingänge **) Front-

LED ***) Binär- ausg.

wirk-samer Ausg.


H∪N∪Si∪BL CB INT INT H /RB /RC Y S17=0 S18=0

=1 =0

=0 =1

=1 =1

Erläuterungen

0 1 0 0 0 0 0 yA(n) wE wE wE wE 0 0 0 0,5 0 0 1 yA(n) wi wi wS wS 0 1 1 0,9 0 1 1 yA(n) wi wi wi wi 0 0 1 1 0 1 1 yA(n) wi wi wi wi

Automatikbetrieb

1 1 0 0 >0 1 1 yH od. wE x wE x 1 0 0 0,5 >0 1 1 yE od. wi x wS x 1 1 1 0,9 >0 1 1 yS od. wi x wi x 1 0 1 1 >0 1 1 yBl wi x wi x

Hand-, Nachführ-, Sicherheits-betrieb oder Blockieren des Ausgangs

/RC = /(/INT ∩ CB ∩ /H) /RB = INT ∪ H

**) Bei Benutzung des Binäreingangs BE ist nur eine, durch S15 festgelegte

Steuergröße CB, Si, Bl oder N möglich. Bei Speisung über die serielle Schnittstelle gilt die Priorität Si vor Bl vor N (DDC)



Bild 3/11 Folgeregler mit Intern-/Extern-Umschaltung ohne Nachführung des internen

Sollwerts (S19 = 1) Betrieb mit mehreren Sollwerten Ab Softwarestand A06 besteht auch die Möglichkeit, auf der Front des SIPART DR20 zwei unterschiedliche Sollwerte einzustellen und durch Umschaltung zwischen diesen beiden Sollwerten zu wechseln, ggfs. auch mit einer Sollwertrampe zwischen den beiden Werten: Erforderliche Einstellungen bei Verwendung als Festwertregler Prozessgrößenanzeiger mit

Sollwertgeber (K-Version) S1 5 10 S15 ≠3, ≠9 ≠3, ≠9 S18 1 1 S19 1 1 S24 1 1 S42 2 2 Mit dieser Strukturierung wird die Funktion des Umschalters 8 (Bild 2/1, Seite 10) wie folgt erweitert:

37


Umschalter 8 Anzeige im Display 4

Signalisierung durch

Stellung 1 wi LED 9.1 Stellung 2 x LED 9.2 Stellung 3 A2 “A2” im Display 6 Stellung 4 A1 “A1” im Display 6 Stellung 5 wS “SH” im Display 6 Dann ergeben sich folgende Einstellmöglichkeiten

Meldesignale

Steuerbefehle Front- und Binär-eingänge **)

Front- LED ***)

Binär- ausg.

wirk-samer Ausg.

wirksamer Sollwert

H∪N∪Si∪BL INT INT H /RB /RC Y S17=0 S17=1

Erläuterungen

0 0 1 0 1 1 yA(n) wi wi Automatikbetrieb mit Sollwert 1 0 1 0,5 0 0 1 yA(n) wS wS Automatikbetrieb mit Sollwert 2 1 0 1 >0 1 1 yH, yN wi x

1 1 0,5 >0 1 1 yBl, ySI wS x

Hand-, Nachführ-, Sicherheitsbetrieb oder Blockieren von y

/RC = /(/INT ∩ CB ∩ /H) /RB = INT ∪ H Bild 3/12 Folgeregler mit Intern-/Extern-Umschaltung

Betrieb mit zwei frontseitig einstellbaren Sollwerten

X1

wS

WESSES

S420

2

INT

+

INT

gn

SP - w

wi

w w

X2 / WEA

1

0 S18

wi

CB

CB

INT

INTwa we Tw

01 S19

1wE

X

00 0 0S20, S21

Anzeige

Taster

8888

8884

+

-

SES

W

X

Xd

02

1

S23

A2

A1

a1 a2

D - Glied

S17

A

A

1

0

0 1

A

AAA

S170

1

x - tracking

Bild 3/13 Aufbereitung der Führungsgröße und Bildung der Regeldifferenz beim Folgeregler mit Intern-/Extern-Umschaltung

38


• S1 = 6 Gleichlaufregler ohne Intern-/Extern-Umschaltung (Bild 3/14) Bei der Gleichlaufregelung erhalten mehrere getrennte Regelkreise eine gemeinsame Führungsgröße. Diese kann in jedem Regler dieses Typs individuell um die Konstante c1 parallel verschoben und mit dem Faktor c2 dosiert werden. x-tracking ist nicht sinnvoll, da das speisende Gerät nicht nachgeführt werden kann.

x1

wa we Tw

00 0 0

S20, S21

Anzeige

Taster 8888

8884

WXd

02

1

S23A2

A1

a1 a2

S17

A

A

0 1

+-

X

S22

D - Glied

c1 + c2 ∗ w

c2c1

wE

SES

Bild 3/14 Aufbereitung der Führungsgröße und Bildung der Regeldifferenz beim

Gleichlaufregler • S1 = 7 Verhältnisregler (Bild 3/15) Bei einem Verhältnisregler wird die führende Prozessgröße x2 mit dem Verhältnisfaktor v bewertet und bildet den Sollwert für die geführte Prozessgröße x1:

w = v ∗ x2

Mit xd = w – x1 folgt daraus xd = v ∗ x2 - x1

Bei xd = 0 ergibt sich v = x1/x2, d. h. im ausgeregelten Zustand verhalten sich x1/x2 entsprechend dem Verhältnisfaktor v.

Zusätzlich kann noch ein Grundwert (Parameter c1) aufgeschaltet werden:

w = v ∗ x2 + c1 Ausgeregelt gilt dann:

x1 = v ∗ x2 + c1

39


Im folgenden wird der vorgegebene (über die Verstelltasten 12 bei Intern-Anzeige einstellbare) Verhältnisfaktor als Sollverhältnis wv bezeichnet und als "Sollwert" auf der Digitalanzeige dargestellt. Der Einstellbereich für den Verhältnisfaktor v wird durch die Parameter wa und we in den Grenzen 0,000 und 9,999 festgelegt, wobei LA ≤ wa und LE ≥ we sein muss. Das augenblickliche Verhältnis wird als Istverhältnis xv bezeichnet und durch Umkehrung der Verhältnisformel gewonnen: xv = (x1 - c1) I x2 Es wird als Istwert auf der Digitalanzeige dargestellt und ggfs. für x-tracking verwendet. Der Anzeigebereich für Verhältnisfaktoren ist 0,000 bis 9,999 (negative Werte werden unterdrückt). Die Regeldifferenzanzeige zeigt wie bei den anderen Gerätetypen xd = w - x an. Die Sollwertrampe Tw ist nur im Bereich OFF bzw. 1 bis 100 s wirksam. Die Grenzwertfunktion ermöglicht die Überwachung des Istverhältnisses oder des Sollverhältnisses, ab Softwarestand A09 auch der Differenz von Soll- minus Istverhältnis.

x1

INT

+

INT

gn

SP - w

wvi

w w

x2

wva wve Tw

x1

00 0 0

S20 = 1, S21

Anzeige

Taster

8888

8884 WXd

0

21

S23A2

A1

a1 a2

x2

xv=x1 - c1x2 xv

S17

A

A

0 1

wv ∗ x2 + c1 = w

+

-X

+

-

S22

1)

1) S22 = 0, auswählbar ab Firmware Version A09

xv - tracking

A = H OR N OR Bl OR Si

Bild 3/15 Aufbereitung der Führungsgröße und Bildung der Regeldifferenz

beim Verhältnisregler

40


1 Verhältnisfaktor Wv = 0,4 bis 1,0 3 Verhältnisfaktor Wv = 0,5 bis 1,5 Grundwert 20% = c1 = 0,2

2 Verhältnisfaktor Wv = 0,4 bis 0,7

Grundwert - 15% = c1 = - 0,15

50 100 %

50

100 %

gere

gelte

Grö

ße x

1

führende Größe x2

1.0wve = 1.5

wva = 0.5

50 100 %

50

100 %

gere

gelte

Grö

ße x

1

führende Größe x2

wva = 0.4

wva = 0.4

wve = 0.7

wve = 1.0

Bild 3/16 Kennlinienfelder eines Verhältnisreglers • S1 = 8 Verhältnisstation (Bild 3/17) Die Verhältnisstation lässt sich nur mit einem Grundgerät mit kontinuierlichem Ausgang (6DR2004) realisieren! Die Signalverarbeitung erfolgt genauso wie beim Verhältnisregler, jedoch wird die aufbereitete Führungsgröße w direkt als Ausgangssignal yA weiterverarbeitet.

yA w = v ∗ x2 + c 1 Dieses Ausgangssignal wird auf der zweistelligen Digitalanzeige in Prozent angezeigt. Das vierstellige Display zeigt wie beim Verhältnisregler in Stellung "SP - W" des Umschalters 8 den mit den Sollwerttastern einstellbaren Verhältnisfaktor wv. Wie beim Verhältnisregler wird der Einstellbereich für den Verhältnisfaktor mit den Parametern wa und we in den Grenzen 0,000 und 9,999 festgelegt, wobei LA ≤ wa und LE ≥ we sein muss. Das Istverhältnis xv wird in Stellung "PV - X" des Umschalters 8 nur dann angezeigt, wenn auch die geregelte Prozessgröße x1 in das Gerät geführt wird. In diesem Fall wird auf der 21-teiligen LED-Kette auch die Regeldifferenz xd = w - x1 dargestellt.

41


Ein der Verhältnisstation nachgeschalteter Folgeregler kann dann zusätzlich die Größen w und x anzeigen, so dass ein komplettes Prozessabbild zur Verfügung steht. Die Verhältnisstation hat auch die Automatik (w)-/ Hand (yH)-Umschaltung (die über S31 = 1 abschaltbar ist). Die Umschaltung nach Hand ist immer stoßfrei, die Rückschaltung nach w nur dann, wenn mit S17 = 1 (x-tracking) der Verhältnisfaktor entsprechend nachgeführt wird.

x1

INT

+

INT

gn

SP - w

wvi

w w

x2

wva wve Tw

x1

00 0 0

S20 = 1, S21

AnzeigeTaster88888884

y

WXd

0

21

S23A2

A1

a1 a2

x2

xv=x1 - c1x2

y' - c1x2

xv

S17

A

A

0 1 y'

wv ∗ x2 + c1 = w

+

-X

+

-

S22

1)

1) S22 = 0, auswählbar ab Firmware Version A09 Bild 3/17 Aufbereitung der Führungsgröße als Ausgangssignal der Verhältnisstation • S1 = 9 Leit- und Handsteuergerät, DDC-Handsteuergerät

(Bild 3/18) Handsteuergerät S31 = 2

In dieser Schaltungsart liefert das Gerät ein mit den Stellwerttasten einstellbares Ausgangssignal, das bei einem K-Grundgerät und bei einem S-Grundgerät mit Zweipunktausgang direkt am zweistelligen Display in Prozent angezeigt wird. Beim S-Grundgerät mit Dreipunkt-Schrittausgang ist die Anzeige möglich, wenn über den Eingang yR das Stellungsrückmeldesignal in das Gerät zurückgeführt wird.

Leitgerät, DDC-Handsteuergerät S31 = 0

Bei Strukturierung des Binäreingangs mit der CB-Funktion oder bei Betrieb über die serielle Schnittstelle kann der SlPART DR20 in dieser Betriebsart auch als DDC-Handsteuergerät verwendet werden. Dabei wird während des DDC-Betriebs beim K-Ausgang, beim S-Ausgang/Zweipunktregler und beim S-Ausgang/Dreipunkt-Schrittregler mit externer Rückführung die Stellgröße auf yN bzw. yES nachgeführt.

42


Beim S-Ausgang/Dreipunkt-Schrittregler mit interner Rückführung wird während des DDC-Betriebs der Ausgang blockiert. Die Ausgangsumschaltung erfolgt wie beim DDC- Regler. Der „Automatikbetrieb" beim DDC-Handsteuergerät führt durch die Verbindung yA = y' zum Festhalten der Stellgröße (Details der Ausgangsstrukturen sind Im Abschnitt 3.2.4 dargestellt). Das vierstellige Display des Gerätes steht zur Anzeige einer beliebigen Prozessgröße x1 zur Verfügung. Die Sollwertanzeige auf dem gleichen Display kann in Verbindung mit den Sollwerttasten zur Darstellung eines Merkwertes verwendet werden. Dieser Merkwert und die Prozessgröße x1 werden miteinander verglichen, und das Ergebnis kann als Differenz xd an der 21-teiligen LED-Kette abgelesen werden. x- tracking und wS nach Rechnerausfall müssen abgeschaltet sein (S17 = 0, S18 = 0).

X1

INT

+

INT

gn

SP - w

wi

w w

wa we Tw

00 0 0

S20, S21

AnzeigeTaster 8888 8884

+

-

SES

W

X

02

1

S23

A2

A1

a1 a2

8888

88813

S22

Taster

Taster

Bild 3/18 Leit- und Handsteuergerät, DDC-Handsteuergerät,

x- und w-Anzeige und Grenzwertmelder Darstellung des Ausgangskreises, siehe Abschnitt 3.2.4 • S1 = 10 Prozessanzeiger (Bild 3/19) Für die Signalaufbereitung bei dieser Gerätetype wird die Umschaltstruktur des Folgereglers verwendet. Am vierstelligen Digitalanzeiger wird als Sollwert w je nach Stellung des Extern-/ Intern-Schalters entweder eine am Eingang wE anliegende externe Größe angezeigt oder ein mit den Sollwerttasten einstellbarer interner Wert. Wenn ein Schnittstellen- Baustein vorhanden ist, kann auch der über die SES empfangene externe Sollwert wES dargestellt werden.

43


Als Istwert x wird die am Eingang x1 anliegende Größe angezeigt. Die Grenzwertmelder A1/A2 lassen sich auf die genannten Größen strukturieren. Der zweistellige Digitalanzeiger steht zur Anzeige einer weiteren Prozessgröße in % zur Verfügung. Das zugehörige Eingangssignal ist yR/yN. Darüber hinaus bietet das Gerät in dieser Betriebsart weitere Möglichkeiten: - Wenn das Grundgerät ein K-Regler ist, wird über den Analogausgang die auf der

vierstelligen Anzeige als Sollwert w dargestellte Größe als Stromsignal 0 oder 4 bis 20 mA ausgegeben. Das Gerät ist also zusätzlich ein Sollwertgeber mit Extern-/ Intern-Umschaltung.

- Wenn das Grundgerät ein S-Regler ist, können über die ± ∆y-Ausgänge die Meldungen eines zweiten Grenzwertmelders ausgegeben werden. Die Schaltschwellen dieses Grenzwertmelders werden durch die Parameter ya (min) und ye (max) mit einer Hysterese von 1 % dargestellt. Das zugehörige Eingangssignal ist yR/yN. Bei Erreichen der Grenzwerte wird der entsprechende Relaiskontakt geschlossen.

X1

wS

WESSES S42

0

2

INT

+

INT

gn

SP - w

wi

w w

X2

1

0S18

wi

CB

CB INT

INTwa we Tw

0

1

S19

U

Ι

S32

Ιy

1wE

yR

X

00 0 0

0 00

1Anzeige 6

S35

1

02S32

w

S20, S21

AnzeigeTaster

8888 8884

+

-

SES

W

X

Xd

02

1

S23

A2

A1

a1 a2+ ∆y (max)

- ∆y (min)

ya min ye max

nurS-version

Taster

Taster 8888

88813

Bild 3/19 Funktionsbild des Prozessanzeigers (K-Version)

44


3.2.3 Regel-Algorithmus In diesem Kapitel werden die folgenden Funktionen erläutert:

- Filterung der Regeldifferenz xd - Anzeige der Regeldifferenz - Ansprechschwelle der Regeldifferenz - Wirksinnanpassung - D-Glied - P-/PI-Regelalgorithmus - Stoßfreie Umschaltung in den Automatikbetrieb - Begrenzung des Reglerausgangssignals yA

Filterung der Regeldifferenz: Ein Filter erster Ordnung mit der Zeitkonstante TF wirkt auf die Regeldifferenz xd. Mit dem Sprung in der Anzeige des Parameters TF von OFF auf 1 s wird das Filter eingeschaltet und lässt sich in weiten Grenzen einstellen. Die Zeit TF sollte jedoch nur so groß eingestellt werden, dass der Regelkreis nicht schwingt (TF < Ausgleichszeit Tg). Anzeige der Regeldifferenz *): Die gefilterte Regeldifferenz wird auf den Anzeiger 1 gegeben. Dieser besteht aus insgesamt 21 senkrecht angeordneten LED, mit denen in Werkseinstellung max. ± 10 % Abweichung, bezogen auf den Messbereich, angezeigt werden kann. Über den Strukturschalter S25 kann der Anzeigebereich verändert werden, und zwar zwischen ± 2,5 % und ± 40 % Regeldifferenz. Die 21 LED sind wie folgt aufgeteilt: 10 rote LEDs zur Anzeige positiver Regeldifferenz, d. h. der Sollwert ist größer als

der Istwert. In der Werkseinstellung leuchtet die 1. LED bei xd ≥ 0,5 %, die 2. LED ab xd ≥ 1,5 % bis zur 10. LED ab 9,5 %. Damit entsteht eine rote Säule, die um so länger wird, je größer die Regeldifferenz und damit das Gefahrenmoment wird.

1 grüne LED in der Mitte der 21-teiligen LED-Kette leuchtet, wenn in Werkseinstellung |xd| < 1 % ist.

10 rote LEDs zur Anzeige negativer Regeldifferenz, d. h. der Istwert ist größer als der Sollwert. Die Anzeigefunktion entspricht - im negativen Bereich - derjenigen der positiven Regeldifferenzanzeige.

Durch diese Funktion wird (bezogen auf die Werkseinstellung) der folgende Bereich sehr fein aufgelöst: xd + 1,0 bis < + 1,5 % nur 1. rote LED (pos.) leuchtet xd +0,5 bis < + 1,0 % grüne und 1. rote LED (pos.) leuchten xd > - 0,5 bis < + 0,5 % nur die grüne LED leuchtet xd > - 1,0 bis - 0,5 % grüne und 1. rote LED (neg.) leuchten xd > - 1,5 bis - 1,0 % nur 1. rote LED (neg.) leuchtet Das auswechselbare Skalenschild (2) ist auf der Vorderseite mit dem Standardbereich ± 10 % für xd bedruckt. Die freie Fläche kann individuell mit zusätzlichen Angaben beschriftet werden: z.B. - Meßstelle - Dimension der Meßgröße

- Meßbereich - Grenzwertüberwachungen *) Ab Softwarestand A08 kann auf dem Anzeiger 1 wahlweise die Regeldifferenz xd = w - x oder die Regelabweichung

xw = x - w dargestellt werden. Nachstehende Angaben gelten also für die Regeldifferenz oder die Regelabweichung, je nach Einstellung des Strukturschalters S25 (siehe Seite 19).

45


Die Rückseite des Skalenschildes ist unbedruckt für beliebige, auch physikalische Skalenteilungen. Ein Maßbild des Skalenschildes sowie Angaben über geeignetes Beschriftungsgerät sind in der Betriebsanleitung des Gerätes enthalten.

X

S25

S26

0

1- 1

y0

TF

Xdt

A

Xd / Xw

KP

c2

XX2 (r)

- 1

- 1S27

- 1 S26

KP VV Tv

++

Tn

y' - p ---> y0

+

+

+

d

p

S1

2

≠2

i

S28

0

1

y'

ya ye YA

S2

0, 3

1, 2

Bild 3/20 PID-Reglerstruktur Ansprechschwelle für xd (Totzonenglied): Soll der Ausgang des Reglers zusätzlich zur Wirkung des Filters weiter beruhigt werden, lässt sich eine Ansprechschwelle für die Regeldifferenz einstellen (Parameter A). Siehe hierzu nebenstehendes Bild 3/21. Bei S-Reglern (Zweipunktreglern mit 2 Ausgängen und Dreipunkt-Schrittreglern) ist unbedingt ein A > 0 einzustellen. Durch das Totzonenglied wird ein symmetrischer Bereich der Regeldifferenz eingestellt, in dem der PID-Algorithmus keine Stellgrößenänderung verursacht. Der Regler akzeptiert dabei also eine Regeldifferenz bis zur Höhe der Ansprechschwelle ohne weitere Reaktion.

xd Ausgang

A xd Eingang

Bild 3/21 Totzonenglied

46


Wirksinnanpassung: Die Grundeinsteilung des Reglers gilt für normal wirkende Strecken. Bei reversierenden Strecken wird durch den Strukturschalter S26 das Vorzeichen des Proportionalitätsbeiwertes Kp invertiert. Wie aus Bild 3/20 ersichtlich ist, gilt dies sowohl für den P- und I-Anteil als auch für das D-Glied, das auch mit einer Störgröße beaufschlagt sein kann. D-Glied: Das Eingangssignal kann über den Strukturschalter S27 ausgewählt werden. In Werkseinstellung wird xd differenziert. Wenn Änderungen des Sollwertes nicht mit differenziert werden sollen, ist S27 = 1 zu setzen. Soll das Eingangssignal x2 als dynamische Störgröße aufgeschaltet werden, muss Strukturschalter S27 = 2 oder 3 gesetzt werden. Das D-Glied lässt sich in der Bedienebene abschalten, indem Parameter Tv ("d") unter 1 s auf "OFF" gestellt wird. Solange der Regler durch einen Eingriff im Ausgangskreis unwirksam ist, wird das D- Glied automatisch so nachgeführt, daß sein Ausgang auf Null gehalten wird. P-/PI-Regelalgorithmus: Der P(D)- und PI(D)-Regelalgorithmus ist unabhängig von der Ausgangsstruktur (S oder K) gleichartig realisiert. Die Auswahl von P- oder PI-Regelung erfolgt über den Strukturschalter S28. Wie aus Bild 3/20 zu ersehen ist, besteht der Algorithmus aus einer Parallelstruktur mit interaktionsfreier Parametereinstellung. Unter Vernachlässigung der Zykluszeit, der Filterzeitkonstante TF und der Ansprechschwelle A gelten folgende Reglergleichungen bei einer normal wirkenden Strecke:

P-Regler yA = Kp ∗ xd + y0

PI-Regler yA = Kp ∗ (xd + 1/Tn ∫ xd ∗ dt) + yo(t)

Umschaltung in den Automatikbetrieb: Wenn kein Automatikbetrieb vorliegt, wird der I-Anteil bzw. der Arbeitspunkt y0 nachgeführt, so dass die Umschaltung in den Automatikbetrieb beim PI- und P-Regler stoßfrei ist. Der eventuell noch wirksame D- Anteil wird auf 0. gesetzt. Beim P-Regler ergibt sich aus dieser Nachführung im Hand-, Nachführ- (DDC-), Sicherheitsbetrieb und beim Blockieren der Stellgröße eine automatische Einstellung des Arbeitspunktes y0 wird der Regler im Handbetrieb angefahren, so gilt: y0 = yH - Kp ∗ (w - xH) bzw. y0 = yH - Kp ∗ (w - xH) - c2 ∗ x2 Wird dabei xH auf den gewünschten Sollwert gefahren, so wird y0 = yH bzw. y0 = yH - c2 ∗ x2 Ab Softwarestand A06 besteht beim P-Regler auch die Möglichkeit, y0 nicht nur, wie beschrieben, automatisch, sondern als Parameter einzustellen (siehe Tabelle 6/1 ).

47


Begrenzung des Reglerausgangssignals yA: (nur möglich bei K-Reglern und Dreipunkt-Schrittreglern mit externer Stellungsrückführung, d. h. bei S2 = 0 und S2 = 3) Die Stellgrößenbegrenzung mit den Parametern ya und ye ist nur im Automatikbetrieb wirksam. Die Grenzen dieser Parameter liegen bei - 10 bzw. + 110 %. Es ist jedoch zu beachten, daß der Regler keine negativen Stellströme ausgeben und keine negativen Stellungsrückmeldesignale erfassen kann. Wenn im Automatikbetrieb die Stellgröße yA eine der Grenzen ya oder ye erreicht, wird die weitere Integration unterbunden, um eine Integralsättigung zu vermeiden. Dadurch wird sichergestellt, dass nach Umkehr der Polarität der Regeldifferenz sofort eine Änderung der Stellgröße erfolgen kann. Während des Hand-, Nachführ- (DDC-) oder Sicherheitsbetriebs kann die Stellgröße y aus dem Begrenzungsbereich hinausgefahren werden. Bei Umschaltung in den Automatikbetrieb wird dann die letzte Stellgröße stoßfrei übernommen, es werden anschließend aber nur Änderungen der Stellgröße in Richtung auf den Bereich ya bis ye ausgeführt. Beim Zweipunktregler (S2 = 1) ist yA fest auf 0 und 100% begrenzt. Die Parameter ya und ye haben hier eine andere Bedeutung (siehe Kapitel 3.2.4). Bei Dreipunkt-Schrittreglern mit interner Stellungsnachbildung (S2 = 2) ist keine Stellgrößen-begrenzung möglich. 3.2.4 Ausgangssignal-Verarbeitung und -Umschaltung In diesem Abschnitt werden folgende Funktionen beschrieben: - Mögliche Betriebsarten - Vorrangsumschaltung Hand- und Nachfuhrbetrieb / Blockieren - Handstellgröße yH - Stellungsruckmeldung - Stellungsanzeige und Wirksinnanpassung - Funktion und Wirksinn des Binärausgangs - Sonderfunktionen des Grenzwertausgabe-Moduls sowie in Abhängigkeit von den möglichen Ausgangsstrukturen - K-Ausgang, Um- und Abschaltmöglichkeiten - S-Zweipunktausgang mit zwei Zonen (Heizen/Kühlen) - S-Dreipunkt-Schrittausgang für motorische Antriebe mit interner Stellungsrückführung,

minimale Stellimpulslänge und -pause - S-Dreipunkt-Schrittausgang für motorische Antriebe mit externer Stellungsrückführung Wenn in den folgenden Erläuterungen von Reglern gesprochen wird, sind die Verhältnisstation (nur als K-Version) und das Leit-/Handsteuergerät sowie DDC-Handsteuergerät mit einbezogen, sofern nicht ausdrücklich spezielle Aussagen zu diesen Geräten gemacht werden. Beim Prozessanzeiger mit Sollwertgeber gelten alle Angaben für die K-Version. Bei der S-Version sind nur die Angaben zu den Sonderfunktionen des Grenzwertmoduls von Interesse.

48


Allgemein wiederkehrende Funktionen: Mögliche Betriebsarten: (Die optische Signalisierung ist in Kapitel 3.2.6 dargestellt.) • A = Automatikbetrieb mit y = yA. Diese Betriebsart kann sowohl durch Binärsignale (siehe

auch Seite 22) als auch durch manuelle Eingriffe unterbrochen werden. • Bl = Blockierung des Ausgangs. Bei K-Reglern und S-Zweipunkt-Reglern wird das letzte

Stellsignal Iy bzw. das Tastverhältnis gehalten, bei Dreipunkt-Schrittreglern wird kein Stellsignal mehr ausgegeben.

• Si = Sicherheitsstellwert: als Ausgangssignal wird y = yS vorgegeben. yS kann als Parameter

eingestellt werden. Die Stellgröße nimmt also entsprechend ihrer Einstellgeschwindigkeit den parametrierten Sicherheitswert an, ausgenommen beim Dreipunkt-Schrittausgang mit interner Stellungsrückführung. Wenn bei dieser Ausgangsstruktur ys < 50 % strukturiert ist, gibt der Ausgang -∆y Dauerkontakt, wenn yS größer als 50 % parametriert ist, gibt der Ausgang + ∆y Dauerkontakt.

• N = Nachführen bzw. DDC-backup-Betrieb: y = yN oder y = yES. Diese Betriebsart ist bei

paralleler Beschaltung nur bei K-Reglern bzw. bei S-Reglern mit Zweipunktausgang realisierbar. Bei Dreipunkt-Schrittreglern mit externer Stellungsrückführung kann das Nachführsignal über die serielle Schnittstelle (yES) geführt werden, bei Dreipunkt-Schrittreglern mit interner Stellungsrückführung ist kein Nachführen möglich.

• H = Handbetrieb (bei Leitgeräten = Leitgerätebetrieb): y = yH.

Verstellung der Stellgröße erfolgt durch die beiden Tasten 5.1 und 5.2. Über den Binärausgang BE kann entsprechend der Schaltersteilung von S15 immer nur ein Steuersignal vorgegeben werden. Bei Vorgabe der Steuersignale über die SES gilt die Priorität Si vor BI vor N. Si hat immer Vorrang vor H, während zwischen H und N bzw. BI entsprechend der Stellung von S29 der Vorrang gewechselt werden kann. Wenn mit Strukturschalter S11 Messumformerüberwachung festgelegt wird, so kann bei Überschreitung der Messbereichsgrenzen der überwachten Signale abhängig von S30 auf Handbetrieb umgeschaltet werden. Die Umschaltmöglichkeit zwischen Hand- und Automatikbetrieb kann durch Strukturschalter S31 unterbunden werden:

S31 = 1 nur Automatikbetrieb S31 = 2 nur Handbetrieb

In dieser Betriebsart bewirkt eine Betätigung des Hand-/Automatikschalters die Verriegelung der Stellgrößenverstellung. Diese Funktion ist z.B. für den Einsatz des Gerätes als Handsteuergerät interessant.

49


Vorrangumschaltung von Hand- und Nachführbetrieb / Blockieren: Für alle Regler mit interner Stellungsrückführung besteht über Strukturschalter S29 die Möglichkeit, den Vorrang festzulegen.

Bei S29 = 0 haben die Binärfunktionen N oder BI Vorrang vor der manuellen Umschaltung in den Handbetrieb. Ein N- oder BI-Signal unterbricht den Handbetrieb.

Bei S29 = 1 hat die Handumschaltung Vorrang vor den Binärfunktionen N oder BI. Wenn z. B.

durch das Binärsignal BI die Stellgröße eines Gerätes blockiert ist, kann durch den Hand-Automatikschalter direkt in den Handbetrieb geschaltet werden.

Handstellgröße yH: Die Handstellgröße yH lässt sich nur bei wirksamem Handbetrieb mit den Tasten 5.1 oder 5.2 verstellen. Die Verstellung erfolgt beim K-Regler und beim S-Zweipunktregler progressiv. Sie erfolgt alle 0,1 s mit Schritten, beginnend mit 0,1 %. Die Schrittweite wird zeitlinear vergrößert, so dass auch große Stellbereiche in vertretbarer Zeit durchlaufen werden. Wird die Verstellung unterbrochen, beginnt sie wieder mit der geringen Verstellgeschwindigkeit. Die Verstellung des Stellwertes über den gesamten Bereich von 0 bis 100 % dauert ca. 20 s. Bei Dreipunkt-Schrittreglern werden Stellbefehle durch Stellsignale <0 bzw. >100 % simuliert, so dass sie wie direkte Stellbefehle an die Ausgänge +∆y und -∆y wirken (Dauerkontakt). Alle Umschaltfunktionen und die minimalen Impulslängen te und Impulspausen ta bleiben jedoch wirksam. Stellungsrückmeldung yR: Bei Dreipunkt-Schrittreglern muß zur Anzeige der Stellgerätestellung eine Rückmeldung über den Eingang yR erfolgen. Dieses Signal wird beim Regler mit externer Stellungsrückführung (S2 = 3) zusätzlich zur Ausregelung des dem eigentlichen Regler unterlagerten Stellungsreglers verwendet. Da diese Rückführung nicht unterbrochen werden darf, wird unbedingt eine elektronische SteIlungsrückmeldung (ESR) empfohlen. Bei S-Reglern mit interner Stellungsrückführung (S2 = 2) genügt dafür auch ein Widerstandsgeber. Bei K-Reglern wird keine Stellungsrückmeldung benötigt unter der Voraussetzung, daß der nachgeschaltete I/P-Stellungsregler linear arbeitet. Soll jedoch trotzdem der Stellstrom Iy direkt überwacht werden, kann hierzu ebenfalls der Eingang yR verwendet werden, sofern er nicht für Nachführzwecke benutzt wird. Strukturschalter S32 ist dann auf 1 zu stellen. Stellungsanzeige und Wirksinnanpassung: Mit dem Strukturschalter S32 kann entschieden werden, welche Größe angezeigt wird.

S32 = 0 : y (für K-Regler und S-Zweipunktregler) S32 = 1 : yR (für Dreipunkt-Schrittregler und K-Regler mit Stellungsrückmeldung)

50


Mit dem Strukturschalter S33 (siehe auch Bilder 3/24 bis 3/32) wird der Wirksinn der Stellungsanzeige an den Prozess angepasst. In der Grundstellung S33 = 0 wird das anzuzeigende Signal direkt dargestellt, während bei S33 = 1 eine reversierende Darstellung (100 % minus anzuzeigender Wert) erfolgt. Diese Darstellung wird benötigt, wenn bei reversierender Strecke die Tendenz von Stellungsanzeige und Regelgröße gleichsinnig sein soll. Die Stellungsanzeige hat durch die zweistellige Digitalanzeige 6 eine Auflösung von 1 %. Der Anzeigebereich beträgt - 9 bis .109 %, wobei Werte ab 100, als "h0" bis "h9" dargestellt werden. In der zweistelligen Digitalanzeige 6 sind zwei Punkte 7.1 und 7.2 (links oben und rechts unten), die immer dann aufleuchten, wenn die zugehörigen Stellausgänge +∆y und -∆y angesteuert werden. Funktion und Wirksinn des Binärausgangs: Der SIPART DR20 hat einen Binärausgang (siehe Bild 3/3), der einer Betriebsarten- oder Messumformerstörmeldung zugewiesen (S34) und dessen Ruhe- oder Arbeitsstellung mit S35 invertiert werden kann.

S34 = 0 /RC Regler nicht in Computerbetrieb (INT oder /CB) S34 = 1 H Handbetrieb (dieses Binärsignal zeigt die eingestellte Betriebsart

„Hand“ an, auch wenn diese wegen eines Vorrangs (z.B.: Bl oder N) noch nicht wirksam sondern nur vorbereitet ist)

S34 = 2 /RB Regler nicht in Computerbereitschaft (INT oder H) S34 = 3 MuSt Meßumformerstörung (Summensignal). Diese Störmeldung wird nur

ausgegeben, wenn S11 entsprechend programmiert ist (Bild 3/2) S34 = 4 SES Das Binärsignal wird über die serielle Schnittstelle aktiviert; es wird

dadurch keine Funktion im Gerät angezeigt. Sonderfunktionen des Grenzwertausgabe-Moduls: Wenn als Grenzwertausgabe ein Modul 6DR2801-8B (4BA + 1BE) verwendet wird, muss Strukturschalter S36 auf "1" gesetzt. werden. Dann werden die Grenzwertausgänge A1 und A2 sowie beim S-Regler auch die ± ∆y-Stellbefehle über die Binärausgänge dieses Moduls ausgegeben. Die beiden Ausgangsrelais im S-Regler werden außer Betrieb gesetzt. Über den in diesem Modul außerdem vorhandenen Binäreingang kann die Parametrier- und Strukturier-Möglichkeit blockiert werden. Wenn dieser Eingang mit L+ beschaltet wird, kann die Anzeige "PS" als Vorbereitung für Parametrieren oder Strukturieren nicht mehr erreicht werden.

Über die beschriebenen Funktionen hinaus besteht mit diesem Modul die Möglichkeit, aus einem K-Grundgerät einen Regler mit schaltendem Ausgang (S-Regler) zu machen: In Stellung 0 des Strukturschalters 2 ist im Grundgerät der K-Ausgang wirksam (Iy = 0/4 bis 20 mA), in allen anderen Stellungen dieses Strukturschalters gibt das Gerät schaltende Stellbefehle über die ∆y-Ausgänge dieses Moduls aus.

51


Steuerbefehle Meldesignale

Si H Bl N *) Front-H-LED

Binär-ausg. H

wirk-sames y

Erläuterungen

0 0 0 0 0 0 yA Automatikbetrieb 0 0 0 1 0.1 0 yN Nachführbetrieb 0 0 1 0 0.1 0 yBl Blockierbetrieb 0 0 1 1 0.1 0 yBl Blockierbetrieb 0 1 0 0 1 1 yH **) Handbetrieb 0 1 0 1 0.5 1 yN Nachführbetrieb 0 1 1 0 0.5 1 yBl Blockierbetrieb 0 1 1 1 0.5 1 yBl Blockierbetrieb 1 0 x x 0.1 0 yS Sicherheitsbetrieb 1 1 x x 0.5 1 yS Sicherheitsbetrieb Bild 3/21 Ausgangsumschaltung alle Reglertypen außer DDC-Regler/-Handsteuergerät

Nachführen / Blockieren hat Vorrang vor Hand

Steuerbefehle Meldesignale

Si H Bl N *) Front-H-LED

Binär-ausg. H

wirk-sames y

Erläuterungen

0 0 0 0 0 0 yA Automatikbetrieb 0 0 0 1 0.1 0 yN Nachführbetrieb 0 0 1 0 0.1 0 yBl Blockierbetrieb 0 0 1 1 0.1 0 yBl Blockierbetrieb 0 1 0 0 1 1 yH **) Handbetrieb 0 1 0 1 0.9 1 yH **) Handbetrieb 0 1 1 0 0.9 1 yH **) Handbetrieb 0 1 1 1 0.9 1 yH **) Handbetrieb 1 0 x x 0.1 0 yS Sicherheitsbetrieb 1 1 x x 0.5 1 yS Sicherheitsbetrieb Bild 3/22 Ausgangsumschaltung alle Reglertypen außer DDC-Regler/-Handsteuergerät

Hand hat Vorrang vor Nachführen / Blockieren *) für S-Regler mit interner Rückführung unwirksam **) verstellbar 1 Binäres High-Signal bzw. LED leuchtet 0 Binäres Low-Signal bzw. LED leuchtet nicht x Binäres High- oder Low-Signal 0.1 0.5 Blinkrhythmus der LED, siehe Abschnitt 3.2.6 0.9

52


Funktionen in Abhängigkeit der möglichen Ausgangsstrukturen: • S2 = 0 K-Ausgang (Bilder 3/24 und 3/25) Beim K-Regler wird die resultierende Stellgröße y als Strom Iy ausgegeben. Mit S37 wird der Bereich 0 oder 4 bis 20 mA festgelegt. Die Ausgangsstufe kann nur positive Ströme ausgeben. Wenn also eine Aussteuerung kleiner als 0 % gewünscht wird, ist der Signalbereich von 4 bis 20 mA zu wählen. Ebenso ist ggfs. eine Leitungsbruchüberwachung, die als Stromschleife das Ausgangssignal Iy durch das Stellgerät und den Eingang yR/yN (mit Messumformerüberwachung = S11) führt, nur in diesem Signalbereich möglich. Mit Strukturschalter S38 wird festgelegt, ob im DDC-Betrieb der Ausgangsstrom abgeschaltet wird, solange sich das Gerät in Backup befindet (nur bei S1 = 3 und 9, S2 = 0). Diese Möglichkeit wird dann benötigt, wenn mehr als ein Steilgrößenausgang (z. B. vom Regler und vom übergeordneten Leitsystem) auf einen Stellantrieb wirken soll, aber nur einer gleichzeitig einen Strom einspeisen darf. Über die Diode im Stromausgang wird eine Rückspeisung in die Regler-Ausgangsstufe verhindert. Die Ausgangsstufe des parallelgeschalteten (Leit-) Systems muss dann ebenfalls mit einer Sperrdiode ausgerüstet sein. Die gesamte K-Ausgangsstruktur einschließlich Stellungsanzeige und allen Umschaltmöglichkeiten ist in den Bildern 3/24 und 3/25 dargestellt. Der Unterschied in den beiden Darstellungen liegt in der Vorauswahl des Vorrangs zwischen Handbetrieb oder Nachführbetrieb / Blockieren durch Strukturschalter S29.

y'

yA

yR/yN

yH

yS

H+

+

-H S31

02

1

y

N OR DDC

Si

S320

1

Iy

S33S210 0

DDC = RC = INT ∗ CB

1

0

bei S

1 =

9

yESSES

S42

0/1

2

Bl

SES

1

0 S37

D

A

U

IDDC

S38

S340

21

3

4

RB

RC

SESMuSt

H

0

1

BA

S35

Bild 3/24 Ausgangsstruktur des K-Reglers,

Handbetrieb hat Vorrang vor Nachführbetrieb / Blockieren

53


S340

21

3

4

RB

RC

SESMuSt

H

0

1

BA

S35

y'

yA

yR/yN

yH

yS

H+

+

-H S31

02

1

y

N OR DDC

Si

S320

1

S33S210 0


1

0

bei S

1 =

9

yESSES

S420/1

2

Bl

SES

Iy1

0 S37

D

A

U

IDDC

S38

Bild 3/25 Ausgangsstruktur des K-Reglers, Nachführbetrieb / Blockieren hat Vorrang vor Handbetrieb • S2 = 1 Ausgangsstruktur S-Zweipunktregler mit zwei Ausgängen

(Heizen / Kühlen) (Bilder 3/26, 3/27, 3/28 und 3/29) Diese Ausgangsstruktur ist bezüglich ihrer Umschaltmöglichkeiten der K-Ausgangsstruktur vergleichbar. Die Ausgangsgröße kann für jeden Ausgang jedoch nur zwei Zustände annehmen: Einschalten oder Ausschalten (Bild 3/26). Die resultierende Stellgröße y wird durch das Tastverhältnis zwischen Einschaltdauer und Ausschaltdauer bestimmt und ist definiert als

Einschaltdauer Stellgrad = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Einschaltdauer + Ausschaltdauer

Einschaltdauer und Ausschaltdauer zusammen ergeben die Periodendauer. Sie ist beim SIPART DR20 einstellbar. Der Stellbereich y von 0 bis 100 % kann in zwei Abschnitte aufgeteilt werden. Zwischen diesen beiden Abschnitten ist eine parametrierbare Totzone (ye - ya) vorhanden (Bild 3/27a und Hinweis auf Seite 54). Durch Verschieben von ya bzw. ye wird die Steilheit der Ausgangsempfindlichkeit geändert. Man kann sich an die meist unterschiedliche Auslegung der Heiz- bzw. Kühlleistung (unterschiedliche Streckenverstärkung) anpassen und zwischen Heizen und Kühlen eine Totzone einstellen. Jedem Abschnitt kann eine andere Periodendauer (T + und T -) zugewiesen werden. In jedem Abschnitt wird der Stellgrad 0 bis 1 durchlaufen, wobei die kürzeste Einschalt- bzw. Ausschaltdauer auf 1 % der Periodendauer begrenzt wird. Die Periodendauer ist also so einzustellen, dass der jeweils günstigste Kompromiss zwischen der minimal zulässigen Einschaltdauer des Stellgerätes (z. B. Schütz, Magnetventil, Ventilator, Kühlkompressor), der Schalthäufigkeit und dem sich daraus ergebenden Verlauf der Regelgröße gefunden wird. Dabei ist die Schalthysterese ein Maß für die bleibende Regelabweichung.

54


Im Abschnitt y = 0 % bis ya (Kühlen) wird die Periodendauer mit T- eingeteilt, und der zugehörige Ausgang ist -∆y. Der Stellgrad läuft von 1 bei y = 0 % bis 0 bei y = ya. Im Abschnitt y = ye bis 100 % (Heizen). wird die Periodendauer mit T+ eingestellt, und der zugehörige Ausgang Ist +∆y. Der Stellgrad läuft von 0 bei y =ye bis 1 bei y = 100%. Wenn nur ein Ausgangsbereich benötigt wird, ist bei normalwirkender Strecke (z. B. einer Heizung) der Ausgang +∆y zu benutzen und ya = ye = 0 % einzustellen (Bild 3/27 b). Bei einer reversierenden Strecke (z. B. einer Kühlung) ist der Ausgang -∆y zu benutzen und ya = ye = 100 % einzustellen.

EIN

EIN

Einschaltdauer

Ausschalt-dauer

AUS

Ausgang + ∆y

Ausgang - ∆yPerionden-dauer T+

Perioden-dauer T-

Einschalt-dauer

Ausschalt-dauer

t

Die Periodendauer (T+ und T-) ist einstellbar. Entsprechend werden Einschalt- und Ausschaltdauer länger oder kürzer. Das Verhältnis von Einschaltdauer zu Ausschaltdauer wird dadurch nicht verändert. Es wird ausschließlich durch die Regeldifferenz und den Regelalgorithmus bestimmt. Bild 3/26 Einschaltdauer, Ausschaltdauer, Periodendauer

1

0

1

0

Stel

lgra

d

Stel

lgra

d

Aus-gang- ∆y

Ausgang+ ∆y

ya ye0 % 100 %

y y

0 % 100 %

Ausgang+ ∆y

ya = ye = 0 %

a) b)

Bild 3/27 Verlauf der Stellgröße beim Zweipunktregler

a) mit 2 Ausgangskanälen, b) mit 1 Ausgangskanal

55


Achtung: Mit den Parametern ya und ye wird bei anderen Ausgangsstrukturen der Begrenzungsbereich der Stellgröße festgelegt. Aus diesem Grunde ist die Werkseinstellung für ya = 0 % und für ye = 100 %. Diese Parameter müssen also unbedingt neu eingestellt werden, da das Gerät bei dieser Ausgangsstruktur sonst kein Stellsignal abgibt.

S34

0

21

3

4

RB

RC

SESMuSt

H

0

1

BA

S35

y'

yA

yR/yN

yH

yS

H+

+

-H S31

02

1

y

N OR DDC

Si

S320

1

ya T-

- ∆y

y+ ∆y

S33S210 0


yE

1

0

bei S

1 =

9

yESSES

S42

0/1

2

Bl

TY

SES

Bild 3/28 Ausgangsstruktur des Zweipunktreglers,


S340

21

3

4

RB

RC

SESMuSt

H

0

1

BA

S35

y'

yA

yR/yN

yH

yS

H+

+

-H S31

02

1

y

N OR DDC

Si

S320

1

ya T-

- ∆y

y+ ∆y

S33S210 0


yE

1

0

bei S

1 =

9

yESSES

S420/1

2

Bl

TY

SES

Bild 3/29 Ausgangsstruktur des Zweipunktreglers,

Nachführbetrieb / Blockieren hat Vorrang vor Handbetrieb

56


• S2 = 2 S-Dreipunkt-Schrittausgang für motorische Antriebe mit interner Stellungsrückführung (Bilder 3/30, 3/31)

Bei diesem Reglertyp wird dem PID-Regelalgorithmus ein intern nachgebildeter Stellungs-regelkreis nachgeschaltet. Das integrale Verhalten des Stellgerätes wird durch einen Integrator mit einstellbarer Stellzeit (Parameter Ty) nachgebildet, der die Stellungsrückführung ersetzt. Damit der interne Integrator und der PID-Ausgang über der Zeit nicht in die Sättigung laufen, werden beide Größen, wenn nötig, um den gleichen Betrag zurückgesetzt. Zur Verhinderung der Integral-sättigung ist die Anstiegsgeschwindigkeit des I-Anteils vom vorgeschalteten K-Regler auf Ty begrenzt. Die Größe y ist bei dieser Ausgangsstruktur nur eine relative Stellgröße. Darum ist eine Steilgrößenbegrenzung mit den Parametern ya und ye, eine parametrierbare Sicherheitsstellung yS und eine reine P-Regelung nicht durchführbar. Hinweis: Als P-Regler darf der Dreipunkt-Schrittregler nur mit externer Rückführung (S2 = 3)

strukturiert werden! Der Stellungsregler hat eine mit Strukturschalter S39 einstellbare Mindestimpulslänge te und eine mit S40 einstellbare Mindestimpulspause ta. Durch die Mindestimpulslänge te ergibt sich eine Ansprechschwelle wie folgt:

Einschalten: Aee = 2 ∗ te / Ty Ausschalten: Aea = te / Ty Hysterese: Aee - Aea = te / Ty Einstellkriterien von ta und te siehe Abschnitt 7.2.2

Die Umschaltmöglichkeiten des Dreipunkt-Schrittreglers mit interner Stellungsrückführung sind in Bild 3/30 und 3/31 dargestellt. Achtung: Verwendete Relais siehe Seite 14.

S340

21

3

4

RB

RC

SESMuSt

H

0

1

BA

S35

y'

yA

yR/yN

yH

yS

H+

+

-H

S310

2

1

y

Bl OR DDC

Si

+-

S320

1

tA tE - ∆y

y+ ∆y

S33S210 0


yS > 50%

yS < 50%

TY

1

0

bei S

1 =

9

Bild 3/30 Ausgangsstruktur des Dreipunkt-Schrittreglers mit interner Stellungsrückführung Handbetrieb hat Vorrang vor Blockieren

57


S340

21

3

4

RB

RC

SESMuSt

H

0

1

BA

S35

y'

yA

yR/yN

yH

yS

H+

+

-H

S310

2

1

y

Bl + DDC

Si

+-

S320

1

tA tE - ∆y

y+ ∆y

S33S210 0


yS > 50%

yS < 50%

TY

1

0

bei S

1 =

9

Bild 3/31 Ausgangsstruktur des Dreipunkt-Schrittreglers mit interner Stellungsrückführung,

Blockieren hat Vorrang vor Handbetrieb • S2 = 3 S-Dreipunkt-Schrittausgang für motorische Antriebe mit externer

Stellungsrückführung (Bilder 3/32, 3/33) Bei diesem Reglertyp ist dem PID-Regelalgorithmus ein Stellungsregler nachgeschaltet. Der Sollwert für diesen Stellungsregler ist y, als Istwert erhält der Stellungsregler das vom Stellgerät zurückgeführte Signal yR. Dadurch ist sowohl eine Stellwertbegrenzung mit den Parametern ya und ye möglich als auch eine Absolutwertvorgabe für den Sicherheitsstellwert yS. Außerdem kann bei S42 = 2 DDC- bzw. Nachführbetrieb über yES gefahren werden, und auch P-Regelungen sind möglich. Achtung! Da der externe Rückführungskreis auf keinen Fall unterbrochen werden darf,

empfehlen wir dringend, im Stellgerät einen elektronischen Stellungsmelder vorzusehen und den Rückführungspfad mit einem Stromsignal 0 oder 4 bis 20 mA zu speisen. Wenn das Stellgerät als Stellungsmelder nur ein Potentiometer hat, ist es zweckmäßiger, den Regler nur mit interner Stellungsrückführung zu betreiben und lediglich die Stellungsanzeige von der Potentiometerstellung abzuleiten.

Die Parameter ta und te dienen auch bei dieser Ausgangsstruktur zur Einstellung der minimalen Impulspause und Impulslänge. Darüber hinaus wird mit diesen Parametern in Verbindung mit Ty der Stellungsregelkreis optimiert (siehe Abschnitt 7.2.3).

58


S340

21

3

4

RB

RC

SESMuSt

H

0

1

BA

S35

y'

yA

yR/yN

SES

yH

yS

yES

H+

+

-

S42

H

N OR DDC

S3102

1

yBlSi

+-

S320

1

tA tE

SES

S39S40

- ∆y

y+ ∆y

S33S210 0

2

Bild 3/32 Ausgangsstruktur des Dreipunkt-Schrittreglers mit externer Stellungsrückführung,


S340

21

3

4

RB

RC

SESMuSt

H

0

1

BA

S35y'

yA

yR/yN

SES

yH

yS

yES

H+

+

-

S42

H

N OR DDC

S3102

1

y

Bl

Si

+-

S320

1

tA tE

SES

S39S40

- ∆y

y+ ∆y

S33S210 0

2

DDC = RC = INT AND CB

Bild 3/33 Ausgangsstruktur des Dreipunkt-Schrittreglers mit externer Stellungsrückführung,

Nachführbetrieb / Blockieren hat Vorrang vor Handbetrieb

59


3.2.5 Wiederanlaufbedingungen Mit dem Strukturschalter S41 wird festgelegt, mit welchen Soll- und Stellwerten und welcher Betriebsart der Regler starten soll, wenn die Betriebsspannung ausgefallen war oder der Prozessor einen Fehler erkannt hatte. In diesen Fällen wird ein "Reset - Bit" gesetzt. Wenn der Strukturschalter S41 in den Stellungen 0 bis 3 steht, blinkt jetzt die Digitalanzeige 4. Diese Meldung kann durch einmaliges Betätigen der Umschalttaste 8 quittiert werden. Ab Softwarestand A09 hat der S41 die zusätzlichen Stellungen 4 - 7, in denen entsprechend die gleichen Wiederanlaufbedingungen aufgerufen werden, jedoch das Blinken unterdrückt ist. Der SIPART DR20 startet nicht mit den letzten Betriebszuständen, da diese bei einem Betriebsspannungsausfall nicht schnell genug in den nichtflüchtigen Speicher übernommen werden können. Es wird jedoch der interne Sollwert wi, wenn er ca. 10 Minuten nicht verändert wurde, in das EEPROM geladen und steht als "letztes w" zur Verfügung. Für den Anwender bedeutet dies, dass der letzte manuell eingestellte oder über die serielle Schnittstelle vorgegebene Sollwert, sofern er genügend lange konstant war, vorhanden ist. Der letzte Stellwert wird nicht gehalten. Die in der Strukturschaltertabelle für S41 angegebenen Möglichkeiten sind selbsterklärend. 3.2.6 Optische Signalisierung von Funktionen und Betriebszuständen Abhängig von unterschiedlichen Strukturschalter-Einstellungen können, wie in den vorstehenden Kapiteln beschrieben, unterschiedliche Funktionen und Betriebszustände entweder durch manuelle Eingriffe über die Bedientastatur oder durch eine Binärfunktion aktiviert werden. Die optische Signalisierung dieser Funktionen und Betriebszustände erfolgt über die beiden Leuchtdioden 11 und 14 und zwar sowohl durch Dauerlicht als auch durch Blinken mit unterschiedlichen Blinkrhythmen. Generell gilt, dass alle Funktionen, die sich auf die Sollwertführung beziehen, durch die grüne LED 14 angezeigt werden, während die gelbe LED 11 alle Zustände signalisiert, die den Stellwert betreffen. Bei den Blinkrhythmen 0,9 und 1 lassen sich die zugehörigen Größen verstellen. Folgende Signalisierungen sind möglich: 0 = LED dunkel Darstellung:

0.1 = Einschaltzeit 10 % Darstellung:

0.5 = Einschaltzeit 50 % Darstellung:

0.9 = Einschaltzeit 90 % Darstellung

1 = LED in Dauerlicht Darstellung:

Zum besseren Verständnis der in den Tabellen auf den Seiten 30, 31, 33 und 34 bereits angegebenen Signalisierungen der LED 14 (INT) und LED 11 (HAND) sind diese im nachstehenden Bild 3/34 nochmals übersichtlich dargestellt.

60


Struktur-schalter S1 = 0, 1, 2, 7, 8 S1 = 4, 5, 10 S1 = 3, 9 Gewählte Funktion

/INT w –Verstell. blockiert

INT intern

/INT extern/SPC

INT intern

/INT DDC Regler in backup

INT Regler

wi

S18=0 : wi S18=1 : wS

Wi

CB=0

Reglerbetr.

wi

Reglerbetr.

wi

CB=0

wi

CB ohne Einfluß

wE

wi

CB=1

DDC-Betrieb

S18=0 : wi S18=1 : wS

Regl. bereit

wi

CB=1

W - LED wwirksam

x-tracking: S17=1 S18=0 S19=0

x-tracking: S17=1 *)

wS: S18=1 nur bei (/INT ∩ /CB) wi-tracking: S19=0 das inaktive wi wird dem Wert des wirksamen w (wS, wE) angeglichen

x-tracking: S17=1 nicht wirksam bei „intern“ wS: S18=1 nur bei (/INT ∩ /CB) wirksam

*) nicht bei S1=10 Struktur-schalter S1 = 0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 10 *) S1 = 3, 9 Gewählte Betriebs-art

/H (A) Automatik

H

Hand

/H (A) Automatik

H

Hand

yA

yH

N / Si / BL = 0

yE

yE

S29 = 0 Si / BL =0

yBL, yN

yBL, yN

S29 = 0 BL / N = 1

yE

yH

S29 = 1 Si / BL =0

DDC- - Betrieb/ - Bereitschaft

yBL, yN

yH

S29 = 1 BL / N = 1

yA

yH

Si / BL =0

Regler- Betrieb

yS

yS

Si = 1

yS

yS

Si = 1

yBL

yH

S29 = 1 BL = 1

H - LED ywirksam

*) Die H/A-Umschaltung ist bei S1 = 10 nicht wirksam. Die

H-LED bleibt dann dunkel

yBL

yBL

S29 = 0 BL = 1

alle Betriebsarten (nur über SES)

verstellbar Bild 3/34 Optische Signalisierung und wirksame Größen bei unterschiedlichen Funktionen /

Betriebszuständen

61


3.2.7 Busanschaltung Mit Hilfe der Baugruppe 6DR2803-1A (-8C) kann der SIPART DR20 Betriebszustände, Prozessgrößen, Parameter und Strukturschaltereinstellungen über eine serielle Schnittstelle senden und empfangen. Bis zu 32 Geräte mit diesen Anschaltbaugruppen können parallel an einen Bus angeschlossen werden. Sofern die Steuerung des übergeordneten Rechners dies zulässt, ist auch eine Kombination mit Geräten TELEPERM D und SIPART DR22 / DR24 zulässig. Die Datenübertragung erfolgt mit der im Strukturschalter S43 eingestellten Übertragungsrate zwischen 300 und 9600 bit/s im Halbduplexverfahren mit asynchron übertragenen ASCII-Zeichen im 10-Bit-Rahmen (Startbit, ASCII-Zeichen mit 7 bit, Paritätsbit und Stoppbit). Damit im Störungsfall Telegramme schnell wiederholt werden können, wird das Fehlermeldungszeichen "NAK" vollduplex übertragen. Der Regler ist passiv, er reagiert nur auf Anforderungen. Die Steuerung des gesamten Bus muß vom übergeordneten System vorgenommen werden (Master-Slave-Betrieb). Mit den Strukturschaltern S42 bis S48 wird das Verhalten der seriellen Schnittstelle bzw. die Stationsnummer im Bus (zwischen 0 und 31) definiert. Diese Strukturschalter lassen sich nur manuell am Gerät einstellen, nicht über die Schnittstelle selbst. Die Übertragungsprozedur (nach DIN 66258 A oder B) beginnt mit dem Startzeichen "STX", der Stationsnummer, den Daten, dem Endezeichen "ETX" und ggfs. einer Quersumme zur zusätzlichen Datensicherung. In den an einen Regler gesandten Daten wird zunächst die Zahl der zu übertragenden Daten und die Startadresse eines Listenbereichs sowie eine Kennung für das Senden oder Empfangen von Daten angegeben. Dann folgen ggfs. die zu empfangenden Daten. Wenn das Telegramm fehlerfrei empfangen wurde, antwortet der SIPART DR20 spontan mit einem genau gleich aufgebauten Telegramm: "STX", Stationsnummer, Daten, "ETX" und ggfs. Quersumme. Der Datenteil entfällt, wenn keine Werte angefordert wurden.

Anforderung: "STX", Stationsnummer mit Kennbit, "ETX", Quersumme Antwort: "STX", Stationsnummer mit Resetbit, die beiden Statusbytes STN und STA,

"ETX", Quersumme Die Aktivierung der seriellen Schnittstelle erfolgt durch den Strukturschalter S42: S42 = 0 Der Regler sendet alle Größen, das sind Parameter, Strukturschalter, Prozeßgrößen

und Statusmeldungen, er empfängt jedoch keine Größen S41 = 1 Der Regler sendet alle Größen, er empfängt jedoch nur Parameter und

Strukturschalterstellungen S1 bis S41 S42 = 2 Der Regler sendet alle Größen, er empfängt Parameter, Strukturschalterstellungen

S1 bis S41 sowie wES, yES, STes (CB, N, Si, Bl und BA) (CBES ∪ CBBE). S42 = 3 Der Regler sendet alle Größen, er empfängt Parameter, Strukturschalterstellungen

S1 bis S41 sowie wES, yES, STes (CB, N, Si, Bl und BA) (CBES ∩ CBBE).

62


Sollwert W (Wert: 40%) READ Adresse im Regler: 72Hex

Alle empfangenen Informationen eines Telegramms werden zunächst in einem Empfangsregister für max. 32 Byte gespeichert und auf Fehler geprüft. Fehlerfreie Telegramme werden zu Beginn des folgenden Rechenzyklus als Eingangssignal weiterverarbeitet. Die Übernahme geänderter Parameter- und Strukturschaltereinstellungen in das nichtflüchtige EEPROM benötigt jedoch mehrere Sekunden. Am Ende eines jeden Rechenzyklus des SIPART DR20 werden alle ggfs. zu sendenden Daten in einen Sendezwischenspeicher geladen, damit sie ohne Störung der internen Datenverarbeitung bei Bedarf während des nächsten Rechenzyklus abgerufen werden können. Bei den Parametern und Strukturschaltern wird keine Zwischenspeicherung vorgenommen. Neben der umfangreichen Telegrammüberwachung gibt es eine mit Strukturschalter S48 festlegbare Zeitüberwachung. Durch diese wird überprüft, ob der Datenverkehr zum übergeordneten System noch besteht. Folgen Telegramme nicht innerhalb der eingestellten Überwachungszeit, wird Rechnerausfall angenommen und das Signal CBes auf Null gesetzt. Der betroffene Regler geht dann in eigenständigen Betrieb. Zur Erstellung einer Koppelsoftware an übergeordnete Systeme steht die Serielle Schnittstellen-Beschreibung C73000-B7400-C128 zur Verfügung. Beispiel: Sollwert W LESEN und SCHREIBEN Voreinstellung: S1 = 5; S42 = 2; S43..46 = 0; S47 = StNr (=0); S48 = 0 Prozeßwerte sind LIN-Werte: 100%: LIN 8000 Hex 38 30 30 30 ( 2 Bytes ) 50% LIN 4000 Hex 34 30 30 30 25% LIN 2000 Hex 32 30 30 30

Sendetelegramm:

STX StNr N1 Adr 1 Adr 2 ETX 02 40 61 37 32 03

Antworttelegramm:

STX StNr Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 ETX 02 40 33 33 33 32 03

Sollwert WES (Wert: 40% 33 33 33 32) WRITE Adresse im Regler: 66Hex

Sendetelegramm:

STX StNr N0 Adr 2 Data 1 Data 3 ETX Adr 1 Data 2 Data 4 02 40 41 36 36 33 33 33 32 03

Antworttelegramm:

STX StNr ETX 02 40 03

Der Regler muß so strukturiert sein, daß er WES akzeptiert und anzeigt! -

obere grüne LED muß aus sein dazu benötigt der Regler ein CB=1 entweder über Binäreingang (S15=3) oder über die serielle Schnittstelle ( STSES Adr. 65Hex ; Bit7=1; 80Hex )

63


4. Technische Daten 1)

Allgemeine Daten: Einbaulage beliebig Zulässige Umgebungstemperatur im Betrieb bei Transport und Lagerung

- Die Ausgänge sind Funktionskleinspannungen nach DIN / VDE 0100 Teil 410 (Nov. 83) (IEC 364-4-41)

Abmessungen und Tafelausschnitte siehe Bilder 4/1 und 4/2

0 bis 50 °C -25 bis + 70 °C

Klimatische Anwendungsklasse KWF gemäß DIN 40040 2) Schutzart Front Gehäuse Anschlüsse (im gesteckten Zustand)

IP 64 nach DIN 40050 IP 30 nach DIN 40050 IP 20 nach DIN 40050

Geräteauslegung (wenn nicht ausdrücklich anders erwähnt)

nach DIN / VDE 0411 Teil 1 (Okt. 73) unter Berücksichtigung von: IEC 66E (Sec. 22) bzw. DIN / VDE 0411 Teil 100 (Entwurf August 1986) - Schutzklasse I nach IEC 536 - Sichere Trennung zwischen Netzanschluss und Feldsignalen durch doppelte Isolierung bzw. Schutzschirm nach DIN / VDE 0106 Teil 101 (Nov 86) (IEC 536)

- Luft- und Kriechstrecken, wenn nicht ausdrücklich anders erwähnt für Überspannungsklasse III und Verschmutzungsgrad 2 nach DIN / VDE 0109 (Dez. 83) (IEC 664 und IEC 664A) - Sichere Trennung zwischen den ± ∆y- Kontakten des S-Reglers (6DR2001-X) und den Feldsignalen durch Schutzschirm bzw. doppelte Isolierung nach DIN / VDE 0106 Teil 101 (Nov. 86) (IEC 536) für Überspannungsklasse II und Verschmutzungsgrad 2 nach DIN / VDE 0109 (Dez. 83) (IEC 664 und IC 664A)

Gewicht, max. bestückt ca. 1,2 kg Farbe Rahmen der Frontbaugruppe Frontfläche

RAL7037 RAL7035

1) gelten ab Ausführungs-Nr. 2 des Gerätes (gelber Aufkleber auf der Geräterückseite oder Kennzeichnung auf dem Typenschild) 2) KWF K = Untere Grenztemperatur = 0 °C W = Obere Grenztemperatur = 50 °C F = relative Luftfeuchte ≤ 75 % Jahresmittel 95 % 30 Tage dauernd 85 % an den übrigen Tagen gelegentlich

64


1. Zum Wechseln der Signalumformer erforderliche Einbautiefe 2. Einbau dicht an dicht übereinander ist bei Beachtung der zulässigen Umgebungstemperatur zulässig

Zahl der Geräte

Ausschnitt- breite b

2 140 + 1 3 212 + 1 4 284 + 1 . . . . . 10 716 + 1

Bild 4/1 Abmessungen Bild 4/2 Tafelausschnitte

65


• Hilfsenergie

*) inklusive Oberwelligkeit **) hierbei kann die Messumformer-Versorgungsspannung bis zu 5 V, die max. Bürdenspannung des Stellstromes Iy

von 16 auf 11 V absinken. • Messumformerspeisung L+:

± 500 V

Signalzustand "1" *) ≥ 13 V ≥ 27 kΩ

Dynamische Zerstörgrenze (1.2/50 µs, Ri = 13 Ω)

Nennspannung

AC 220/230/240 V

Betriebsspannungsbereich AC 20 bis 30 V DC 20 bis 35V *)

≤ 500 V

Wirkleistung

AC 1500 V

AC 110/115/120 V UC 24 V

AC 187 bis 276 V AC 93.5 bis 138 VFrequenzbereich

48 bis 63 Hz 48 bis 63 Hz 48 bis 63 Hz -

Spitzenspannungen: Nicht periodisch (VDE 160) 1,3 ms ≤ 780 V ≤ 390 V ≤ 78 V ≤ 78 V 10 µs

≤ 1500 V ≤ 1500 V ≤ 500 V

Zulässige Spannungseinbrüche **) (bei Maximallast) ≤ 30 ms ≤ 30 ms ≤ 30 ms ≤ 30 ms Leistungsaufnahme (bei Maximallast): Scheinleistung ≤ 21 VA induktiv ≤ 21 VA induktiv ≤ 21 VA kapazitiv -

≤ 13 W ≤ 13 W ≤ 13 W ≤ 13 W

Prüfspannungen: (1 min): Primär-/Sekundärseite

AC 1500 V

AC 1500 V

AC 500 V

AC 500 V

Primärseite / Schutzleiter AC 1500 V DC 700 V DC 700 V Sekundärseite / Schutzleiter AC 500 V AC 500 V DC 700 V DC 700 V

Nennspannung 20 bis 26 V Restwelligkeit (100/120 Hz) USS ≤ 1 V Max. zulässiger Laststrom 60 mA, kurzschlussfest 1) Kurzschlussstrom < 200 mA, taktend

• Analogeingänge AE1 und AE2 (Grundgerät) Nenn-Eingangssignalbereich *) 0 bis 20 mA oder 4 bis 20 mA Aussteuerbereich - 1 bis 21 mA Eingangswiderstand 249 Ω ± 0.1 % Filterzeitkonstante etwa 25 ms Statische Zerstörgrenze -8 / + 30 mA Dynamische Zerstörgrenze (1.2 / 50 µs, Ri = 13 Ω)

• Binäreingang BE Signalzustand "0" *) < 4,5 V oder offen

Eingangswiderstand Statische Zerstörgrenze ± 35 V

± 500 V

*) bezogen auf M 1) bei S23 = 3, 4 und 5 nur ≤ 30 mA (ab Softwarestand B01)

66


• Binärausgang BA (mit wired-or Dioden) Signalzustand "0" *) ≤ 1,5 V Signalzustand "1" *)

+ 19 V bis 26 V Max. Laststrom 30 mA, kurzschlußfest Kurzschlußstrom < 200 mA, taktend Statische Zerstörgrenze - 1 V / + 35 V Dynamische Zerstörgrenze ± 500 V

(1.2/50 µs, Ri = 13 Ω) • Analogausgang Y (K-Regler) Nenn-Ausgangssignalbereich *) 0 bis 20 mA oder 4 bis 20 mA Aussteuerbereich 0 bis 22 mA oder 2,4 bis 22 mA Bürdenspannung -1 bis 18 V Leerlaufspannung ≤ 26 V Bürdenabhängigkeit ≤ 0.1 % Max. zulässige induktive Last 0.1 H Auflösung 0.1 % Linearitätsfehler < 0.1 % Nullpunktfehler < 0.2 % Endwertfehler ≤ 0.3 % Temperatureinfluss auf den Nullpunkt Endwert

≤ 0.1 % / 10 K ≤ 0.3 % / 10 K

Restwelligkeit (100/120 und 900 Hz) ≤ ± 0.2 % Zeitkonstante 330 ms Statische Zerstörgrenze - 1 V / + 35 V Dynamische Zerstörgrenze ± 500 V

(1.2 / 50 µs, Ri = 13 Ω) • Relaisausgänge ± ∆y (S-Regler) Kontaktwerkstoff Ag-Ni Kontaktbelastbarkeit Wechselstrom Gleichstrom - Max. Schaltspannung AC 250 V DC 250 V - Max. Schaltstrom 5 A 5 A - Max. Schaltleistung 1250 VA 100 W bei 24 V

50 W bei 250 V Lebensdauererwartung - mechanisch

Eingebautes Funkenlöschglied

Prüfspannung ( 1 min): Kontakte gegen Erregerwicklung

etwa 2 * 107 Schaltvorgänge etwa 2 * 106/I Schaltvorgänge (I in Ampere)

Reihenschaltung 33 nF / 220 Ω dazu parallel ein Varistor 420 Veff **)

1,5 kV

- elektrisch (AC 230 V, ohmisch)

*) bezogen auf M **) bitte beachten Sie den Warnhinweis auf Seite 14!

67


• CPU-Daten

97.8 ms ± 1 %

kleinste Integrationsgeschwindigkeit dy/dt = Kp ∗ xd / Tn

Verfahren Sukzessive Approximation je Eingang > 120 Wandlungen und Mitteilungen innerhalb von 20 oder 16,67 ms

≤ 0.1 % / 10 K

1 digit, aber nicht besser als A/D-Wandler

- xd-Anzeige 20 rote, 1 grüne LED in der Mitte

Anzeigebereich 0.1 Anzeigebereich

Auflösung um xd = 0 Wiederholrate

-9 bis 109 % ( 100% = h0 109 % = h9)

entsprechend A/D-Wandler und Analogeingänge

Reglerzykluszeit

0.1 ∗ 0.1 % / 104 s

• A/D-Wandlung

Auflösung 11 bit ≅ 0,06 % Nullpunktfehler ≤ 0.2 % Endwertfehler ≤ 0.2 % Linearitätsfehler ≤ 0.2 % Temperatureinfluss

• Anzeigetechnik - w/x-Anzeige vierstelliger 7-Segment-Anzeiger

Farbe / Ziffernhöhe rot / 7 mm Anzeigebereich - 1999 bis 9999, einstellbar Dezimalpunkt einstellbar, Fixpunkt Wiederholrate 0,1 bis 5 s, einstellbar gemeinsam mit y-Anzeiger Auflösung Anzeigefehler entsprechend A/D-Wandler und Analogeingänge

Länge des Anzeigers 50.8 mm ± 10 %, umprogrammierbar auf ± 2.5 bis ± 40 %

Auflösung 0.05 Anzeigebereich

0.1 s - y-Anzeige zweistelliger 7-Segment-Anzeiger

Farbe / Ziffernhöhe rot / 7 mm Anzeigebereich

Wiederholrate 0.1 bis 5 s, einstellbar gemeinsam mit w/x-Anzeiger Auflösung 1 digit = 1 % Anzeigefehler

68


• Optionsmodule

Strom

6DR2800-8J

Signalumformer für

Bestellnummer

Spannung

6DR2800-8J

Widerstandsgeber****)

6DR2800-8R

Widerstands-thermometer

6DR2800-8P

Thermoelemente, mV

6DR2800-8T

Messbereich Anfang

0 / 4 mA 0 / 2 V *) 0 / 199,6 mV *)

0 Ω RtA ≥ 80.25 Ω **) tA ≥ - 50 °C

- 5∆U...0...+ 5∆U **)

Min. Spanne (100 %)

∆R ≥ 0,3 R ∆R = 19 Ω ∆U = 10 mV

Max. Nullpunkt-unterdrückung

RA ≤ 0,2 R RtA ≤ 5 ∆R |U| ≤ 5 ∆U

Ende 20 mA 10 V, 998 mV RA + 1,1 R RtE ≤ 390,26Ω **) tE ≤ 850 °C

Ue ≤ 60 mV **)

Einganswiderstand Differenz 49,9 Ω ± 0.1 % 200 kΩ 2 MΩ Gleichtakt ≥ 500 kΩ 200 kΩ 1 MΩ

Zulässige Gleichtaktspannung 0 bis + 10 V 0 bis + 10 V - 10 bis + 10 V Speisestrom 5 mA ± 5 % 100 mV / ∆R Leitungswiderstand

Zweileiter-Schaltung

RL1 + RL2 ≤ 10 Ω RL1 + RL2 ≤ 300 Ω

Dreileiter-Schaltung

je < 10 Ω RL1 = RL2 = RL2 ≤ 50Ω

Vierleiter-Schaltung

RL ≤ 80 Ω

Filterzeitkonstante ± 20 %

50 ms

50 ms

50 ms

50 ms

20 ms

Fehler ***) Nullpunkt Verstärkung Linearität Gleichtakt Vergleichsst.-Kompensation

≤ 0.3 % ≤ 0.5 % ≤ 0.05 %

≤ 0.2 %

≤ 0.1 % **)

≤ 0.1 % / V

≤ 0.07 % / V

≤ 0.2 % ≤ 0.2 % ≤ 0.05 % ≤ 0.02 % / V

≤ 0.2 %

≤ 0.2 %

≤ 0.1 % **) ≤ 0.3 %

≤ 0.1 % **) ≤ 0.1 % **) ≤ 0.1 %

≤ 2 °C

Einflusseffekt der Temperatur ***)

≤ 0.05 % / 10 K

Nullpunkt Verstärkung Vergleichsst.-Kompensation

≤ 0.1 % / 10 K

≤ 0.02 % / 20 K ≤ 0.1 % / 10 K

≤ 0.1 % / 10 K ≤ 0.3 % / 10 K

≤ 0.2 % / 10 K ≤ 0.3 % / 10 K

≤ 0.3 % / 10 K ≤ 0.3 % / 10 K ≤ 0.5 °C / 10 K

Stat. Zerstörgrenze zwischen d. Eing. bezogen auf M Dyn. Zerstörgrenze 1.2 / 50 µs, 13 Ω

± 40 mA

± 35 V ± 500 V

± 35 V ± 35 V ± 500 V

± 35 V ± 35 V ± 500 V

± 35 V ± 35 V ± 500 V

± 35 V ± 35 V ± 500 V

*) Meßanfang durch Strukturierung **) Durch den Anwender rangier- und abgleichbare Meßbereiche ***) Ohne Fehler des A/D-Wandlers ****) Mit R = RA + ∆R + RE in 3 Bereichen einstellbar (R = 200 500 1000 Ω)

69

• Grenzwert-Modul mit Relais, 6DR2801-8A und 6DR2801-8D Kontaktwerkstoff Ag-Ni Kontaktbelastbarkeit Wechselstrom Gleichstrom - Max. Schaltspannung AC 35 V DC 35 V - Max. Schaltstrom 5 A 5 A - Max. Schaltleistung 150 VA 100 W bei 24 V

80 W bei 30 V Lebensdauererwartung - mechanisch

Max. Laststrom Kurzschlussstrom Statische Zerstörgrenze Dynamische Zerstörgrenze Eingang BLPS

etwa 2 ∗ 107 Schaltvorgänge etwa 2 ∗ 106 Schaltvorgänge - 24 V/ 4 A ohmisch

- 24 V / 1 A induktiv etwa 2 ∗ 105 Schaltvorgänge Eingebautes Funkenlöschglied Reihenschaltung 1 µF / 22 Ω

dazu parallel ein Varistor 75 Veff **) • Grenzwert-Modul mit 4 BA und 1 BE, 6DR2801-8B

Ausgänge 4 Binärausgänge, davon

2 für Grenzwertmelder und 2 für die Ausgänge beim S-Regler Die Ausgangsrelais des S-Reglers sind dann abgeschaltet

Signalzustand "0" *) ≤ 1,5 V oder offen, Reststrom ≤ 50 µA Signalzustand "1" *) + 19 bis 26 V

30 mA, kurzschlussfest ca. 50 mA, taktend - 1 V / + 35 V ± 500 V

(1.2 / 50 µs, Ri = 13 Ω) 1 Binäreingang blockiert die Einstellung von Parametern und Strukturschaltern

Signalzustand "0" *) ≤ 4,5 V oder offen Signalzustand "1" *) ≥ 13 V Eingangswiderstand ≥ 2,4 kΩ Statische Zerstörgrenze ± 35 V Dynamische Zerstörgrenze ± 500 V (1.2 / 50 µs, Ri = 13 Ω)

*) bezogen auf M

68

• Serielle Schnittstelle 6DR2803-8A Übertragbare Signale V.24 / V.28 Signale nach CCITT-V.24 Übertragbare Daten Betriebszustand, Prozeßgrößen, Parameter und

Strukturschalter Übertragungsprozedur Zeichenformat

Hamming-Abstand h

SIPART - Bus

I = (U - 0.7 V) / 6.8 kΩ

Rxd: durch Optokoppler

Nach DIN 66258 A oder B 10 Bit (Startbit, ASCII-Zeichen mit 7 Bit, Paritätsbit und Stoppbit)

2 oder 4

Übertragungsgeschwindigkeit 300 bis 9600 Bit/s Übertragung Asynchron, halbduplex

vollduplex für NAK Adressierbare Stationen 32 Zeitüberwachung des Datenverkehrs 1 bis 25 s oder ohne Sendesausgang Txd

Signalzustand "0" UA = + 5 bis + 15 V V.28 End-End IA max. 1.67 mA kurzschluss- SIPART - Bus IA max. 15 mA fest Signalzustand "1" *) V.28 End-End UA = - 5 bis - 15 V

UA ≤ 0 V

Sendeeingang Rxd Signalzustand "0" UA = 0 bis + 35 V

E EUSignalzustand "1" *) A = - 3 bis - 35 V IE = (UE + 1.5 V) / 6.8 kΩ

Galvanische Trennung Txd: ohne (bezogen auf M)

Richtwerte Leitungslängen

Zulässige Leitungskapazitäten und Leitungslängen bei 9600 Bit/s

Leitungs-kapazität

Flachbandkabel ungeschirmt

Rundkabel geschirmt

V.28 End-End-Schnittstelle ≤ 2.5 nF 50 m 10 m

SIPART-Bus-Schnittstelle mit Leitungstreiber **) ≤ 25 nF 500 m 100 m

TTY-Schnittstelle mit Leitungstreiber **) ≤ 75 nF 1500 m 300 m

*) Signalzustand "1" ist der Ruhezustand **) Für den Leitungstreiber ist eine externe Stromversorgung ± 24 V, 100 mA) erforderlich, es sei denn, daß an dem Bus auch ein TELEPERM D Universalregler / Multifunktionseinheit betrieben wird. In diesem Fall kann der Leitungstreiber aus dem TELEPERM D-Gerät versorgt werden.

69

5. Montage 5.1 Mechanischer Einbau Wahl des Einbauortes Unter Berücksichtigung der in der Umgebung vorhandenen Wärmequellen ist die zulässige Umgebungstemperatur von 0 bis 50 °C einzuhalten. Es ist auch der mögliche Wärmestau bei dichter Montage übereinander zu beachten, Gerätevorder- und -rückseite sollen gut zugänglich sein. Tafeleinbau: Regler SIPART DR20 werden entweder in einzelne Tafelausschnitte oder in offene Zeilen eingebaut (Maßbild 4/2, Seite 63). - Um eine gute Entstörung des Gerätes auch für hohe Frequenzen zu erreichen, muss die

Oberkante des Tafelausschnitts lackfrei sein. Dadurch wird über die oben am Regler herausragende Kontaktfeder eine gute HF-Masseverbindung hergestellt.

- Regler von vorne in den Tafelausschnitt oder die offene Zeile einschieben und die beiden

mitgelieferten Spannelemente von hinten auf das Gerät aufsetzen, so dass sie in die Gehäuseausschnitte einrasten.

- Regler ausrichten und Spannschrauben anziehen. Der Spannbereich beträgt 0 bis 40 mm. 5.2 Elektrischer Anschluss Achtung: Bei der elektrischen Installation sind unbedingt die "Bestimmungen für das Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen unter 1000 V" (VDE 0100) zu beachten! Die Anordnung der Anschlusselemente ist aus Bild 2/2 (Seite 11) zu ersehen. Schutzleiteranschluss: Der Schutzleiteranschluss erfolgt über die Erdungsschraube 6 an der Geräterückseite. Bei Anschluss an AC 115 V- bzw. AC 230 V-Netze kann der Schutzleiteranschluss auch über den Kaltgerätestecker 7 geführt werden. Versorgungsspannungsanschluss: Die Hilfsenergie AC 115 V bzw. AC 230 V wird über einen Kaltgerätestecker IEC-320/V, DIN 49457 A angeschlossen, bei UC 24 V über einen 2-poligen Spezialstecker (Polung beliebig), die mitgeliefert werden. Zuleitung über einen 2-poligen Schalter führen und absichern (Schalter und Sicherung gehören nicht zum Lieferumfang)! Unbedingt die auf dem Typenschild des Gerätes angegebene Netzspannung beachten! Anschluss der Mess- und Signalleitungen: Die Grundgeräte K und S verfügen über 8-polige bzw. 10-polige steckbare Anschlußklemmen, die Optionsmodule für Analogeingänge haben 4-polige, die für den Grenzwertausgang 5-polige oder 6-polige Anschlussklemmen.

70

Messleitungen müssen getrennt von Starkstromleitungen verlegt werden. Wenn dies nicht möglich ist, oder die einwandfreie Funktion der Geräte durch Einkopplungen auf die Messleitungen gefährdet ist, müssen die Messleitungen abgeschirmt werden. Die Abschirmung ist an den Schutzleiter des Gerätes oder an einen der M-Anschlüsse anzuschließen, je nachdem welcher Bezugspunkt die Störquelle hat. Wenn die Abschirmung mit dem Schutzleiter verbunden wird, darf sie nur einseitig am Gerät angeschlossen werden, damit keine Ausgleichsströme fließen.

Der max. zulässige Leiterquerschnitt für den Anschluss an die steckbaren Anschlußklemmen ist 1,5 mm2 (AWG 14). Der SIPART DR20 ist für eine große elektromagnetische Verträglichkeit ausgelegt und besitzt eine hohe Störsicherheit gegen HF-Störungen. Damit diese hohe Betriebssicherheit erhalten bleibt, halten wir es für selbstverständlich, daß alle Induktivitäten (z. B. Relais, Schütze, Motoren), die in räumlicher Nähe zu den Reglern installiert oder an diese angeschlossen sind, mit geeigneten Entstörgliedern (z. B. RC-Kombinationen) beschaltet werden! Anschluss der seriellen Schnittstelle Der Anschluss erfolgt über eine 9-polige D-Subminiatur-Buchsenleiste, die nicht zum Lieferumfang der Baugruppe gehört. Zur Verfügung stehen: - Buchsenleiste für Lötanschluss von Rundkabeln C73451-A347-D35 - Buchsenleiste für Flachleitungen C73451-A347-D36 Als Anschlußleitung kann jedes 4- oder 6-adrige Rundkabel mit einem max. Durchmesser von 7 mm verwendet werden oder eine 10-adrige Flachleitung (FLi-Y 10x1x0,14), von der eine Ader abgetrennt wird. Null-Volt-System: Die Regler SIPART DR20 besitzen feldseitig nur einen Null-Volt-Leiter M, der doppelt auf die Klemmen 6 und 7 des Grundgerätes herausgeführt ist. Auf diesen Punkt beziehen sich alle Eingangs- und Ausgangssignale. Der Hilfsenergieanschluß ist von den Feldsignalen galvanisch getrennt. Bei Anlagen mit unvermaschten Regelkreisen brauchen die SIPART DR20 nicht untereinander verbunden zu werden. In vermaschten Kreisen müssen die M-Anschlüsse aller Regler einzeln auf einen zentralen Sternpunkt geführt werden. Dieser Sternpunkt darf an einer Stelle mit dem Schutzleiter der Anlage verbunden werden.

5.2.1 Beschaltungen und Rangierungen

Grundgeräte: Die Beschaltung der Grundgeräte 6DR2001 (S-Ausgang)* und 6DR2004 (K-Ausgang) Ist Bild 5/1 zu entnehmen. Auch im Funktionsplan, Bild 3/1, sind die Anschlüsse der Grundversionen bereits enthalten. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass die beiden Analogeingänge AE1 und AE2 des Grundgerätes potentialgebunden sind und nur Stromsignale 0 oder 4 bis 20 mA akzeptieren. Die Bürde dieser Eingänge beträgt im Gegensatz zur Bürde der Optionsmodule 249 Ohm. Bei Speisung von Zweileiter-Messumformern aus dem SIPART DR20 fällt an dieser Bürde eine Spannung von max. 5 V ab, so dass als Speisespannung für den Messumformer im ungünstigsten Fall nur noch 15 V zur Verfügung stehen (Beschaltungen in Bild 5/2). * Bitte beachten Sie den Hinweis auf Seite 14

71

72

ild 5/1 Beschaltungen der GrunB

dgeräte 6DR2001 und 6DR2004

eschaltung von AE1 oder AE2 mit einer

Beschaltung von AE1 oder AE2 mit einer Potentialfreien Stromquelle.

Anschluss eines Zweileiter-Messumformers an AE1 mit Speisung aus L+ des Reglers

Bild 5/2 Beschaltungen der Analogeingänge AE1 und AE2

Bpotentialgebundenen Stromquelle.

249 ΩI

+

-

0 (4) bis + 20 mA AE 1 / AE 21/2

6M

UH

249 ΩI

+

-

0 (4) bis + 20 mA AE 1 / AE 21/2

6M

UH

249 Ω

I

+

-

0 (4) bis + 20 mA AE 1 / AE 2

M

1/2

5L +

6

Options-Module für Analogeingänge AE3 und AE4: 6DR2800-8J siehe Prinzipschaltbild 5/3 Der Stromeingang ist zweipolig herausgeführt und intern mit einem Widerstand von 49,9 Ohm ±0,1 % abgeschlossen. Der nachgeschaltete Differenzverstärker mit hoher Gleichtaktunter-drückung gestattet eine Gleichtaktspannung bis zu + 10 V. Dadurch ist es möglich, zwischen den negativen Anschluss und M weitere Bürden bis zu einem Gesamtwert von 500 Ohm anzuschließen. Der negative Pol des Meßumformer-Stromkreises muss mit M verbunden sein. Zu beachten ist, dass bei Zweileiter-Meßumformern und Speisung aus dem SIPART DR20 die zusätzlichen externen Bürden die dem Meßumformer zur Verfügung stehende Speisespannung entsprechend reduzieren. Die Festlegung, daß das Modul Stromsignale verarbeitet, erfolgt durch eine Brückencodierung auf dem Modul selbst und entsprechende Beschaltung. Der Meßbereich (0 bis 20 mA oder 4 bis 20 mA) wird durch Strukturierung festgelegt. Anschlussbeispiele für Stromsignale sind in Bild 5/4 dargestellt. Der Spannungseingang ist zweipolig herausgeführt. Wie bei der Beschaltung mit Stromsignalen beträgt die Gleichtaktunterdrückung durch den Differenzverstärkereingang max. + 10 V. Die Festlegung, daß Spannungssignale verarbeitet werden, erfolgt durch eine Brückencodierung auf dem Modul und entsprechende Beschaltung. Ebenfalls durch Brückencodierung wird das Signalende 1 V oder 10 V bestimmt. Der Signalanfang wird strukturiert. Anschlußbeispiele für Spannungssignale sind in Bild 5/5 dargestellt.

Ι

3

1

2

4

6DR2800-8J

+

-

AE +

U

0 ... 10 V

U

49.9

2

4

UH

+

-AE -

0/0.2 ... 1 V 0/4 ... 20 mA

Ι

UH

+

-

0 ... 500 Ω

x4 x6

x5

x8

x7 x9

x5 = x6x8 = x9

x4 = x5x7 = x8

x4 = x5x7 = x8

*) Die Brückenrangierung x7-x8-x9 entfällt auf Modulen mit Leiter- platte -L106. Bild 5/3 Anschlussbild für Modul 6DR2800-8J

73


3

1

2

4

6DR2800-8J

+

-

49.9 ΩΙ

AE3 / AE4

+

-

6M

Grundgerät

4 bis 20 mA AE +

AE -

5 L +

1)

Anschluß eines Zweileitermeßumformers an einen Signalumformer 6DR2800-8J. Der Meßumformer wird aus L+ des Reglers gespeist.

3

1

2

4

6DR2800-8J

+

-

49.9 ΩΙ

AE3 / AE4+

-

6M

Grundgerät

AE +

AE -

0 (4) bis 20 mA

1)

Beschaltung des Signalumformers 6DR2800-8J als Stromeingang mit einer potentialgebundenen Stromquelle 0 bis 20 oder 4 bis 20 mA

1) Die Gleichtaktspannung darf max. + 10 V betragen. Gegen Bezugs- potential ist demnach an dieser Stelle ein Gesamtwiderstand bis 500 Ohm zulässig. Mindestbetriebs- spannung des Zweileiter- Meßumformers beachten!

3

1

2

4

6DR2800-8J

+

-

49.9 Ω

AE3 / AE4

6M

Grundgerät

AE +

AE -

3

1

2

4

6DR2800-8J

+

-

49.9 Ω

AE3 / AE4

6M

Grundgerät

AE +

AE -

Ι

+

-

0 (4) bis 20 mA

Gerät 1

Gerät 2

Reihenschaltung von 2 Stromeingängen mit Signalumformer 6DR2800-8J. Beide Geräte müssen an einer gemeinsamen Masse liegen. Gerät 2 könnte auch ein Analogeingang AE1 oder AE2 sein. Bild 5/4 Anschlußbeispiele für Stromsignale an das Modul 6DR2800-8J

74


3

1

2

4

6DR2800-8J

+

-

49.9 ΩU

AE3 / AE4+

-

6M

Grundgerät

0 bis + 10 V AE +

AE -

Beschaltung des Signalumformers 6DDR2800-8J als Spannungseingang für eine potentialgebundene Spannungsquelle 0 bis + 10 V Der mögliche Spannungsabfall auf der M-Schiene geht als Messfehler ein.

3

1

2

4

6DR2800-8J

+

-

49.9 Ω

U

AE3 / AE4

+

-

6M

Grundgerät

AE +

AE -0 bis - 10 V

Beschaltung des Signalumformers 6DR2800-8J als Spannungseingang für eine potentialgebundene Spannungsquelle 0 bis - 10 V unter Vermeidung von Spannungsabfällen auf der M-Schiene.

3

1

2

4

6DR2800-8J

+

-

49.9 Ω

U

AE3 / AE4

+

-

6M

Grundgerät

0 bis + 10 V

AE +

AE -

Beschaltung des Signalumformers 6DR2800-8J als Spannungseingang für eine potentialfreie Spannungsquelle 0 bis + 10 V Bild 5/5 Anschlußbeispiele für Spannungssignale an das Modul 6DR2800-8J

75


6DR2800-8R - siehe Prinzipschaltbild 5/6 Als Widerstandsgeber können Potentiometer mit Nennwerten von 80 bis 1200 Ohm angeschlossen werden. Auf den Schleifer des Potentiometers wird ein Konstantstrom von 5 mA eingespeist. Durch einen Schiebeschalter auf dem Modul werden Widerstände parallel zum Potentiometer geschaltet und damit eine grobe Messbereichsvorwahl vorgenommen. Mit den beiden von der Rückwand zugänglichen Abgleichwiderständen wird zuerst der Messanfang und dann das Messende eingestellt.

Zweileiterschaltung: RL1 + RL4 ≤ 10 Ω Dreileiterschaltung: RL1 = RL3 = RL4 ≤ 50 Ω Vierleiterschaltung RL ≤ 80 Ω

Diese Baugruppe kann auch als Stromeingang mit einstellbarem Messanfang und Messende benutzt werden. Die Bürde beträgt 49.9 Ohm, das Modul hat keine elektronische Potentialtrennung.

R

3

1

2

4

6DR2800-8R

+

-

0

49.9

ΙK

200 Ω

5 mAR

Ι

R = RA + ∆R + RE

Ι

243 332

UREF

max. 20 mA, 1 kΩ, 500 Ω, 200 Ω

2

4

RA

∆R

RE

UH

+

-

Bild 5/6 Anschlußbild Modul 6DR2800-8R für Stromsignale / Widerstandsgeber 6DR2800-8P - siehe Prinzipschaltbild 5/7 Widerstandsthermometer Pt100 können in Zweileiter-, Dreileiter- oder Vierleiterschaltung angeschlossen werden. Die Auswahl erfolgt durch Brückencodierung auf dem Modul. Es gelten folgende Bedingungen:

Der Messbereich RtA bis RtE wird durch Brückencodierungen auf dem Modul festgelegt (es wird der Messanfang R0 und die Messspanne ∆R = RtE - RtA eingestellt). Dazu ist die Pt100-Grundwertreihe erforderlich, aus der sich der Zusammenhang zwischen Temperatur und Widerstand ergibt. In der Tabelle 5/1 sind die erforderlichen Programmierungen angegeben. Für den anschließend erforderlichen Feinabgleich mit den beiden Abgleichwiderständen auf der Rückseite des Moduls ist entweder eine hochgenaue Widerstandsdekade erforderlich oder die Möglichkeit, die tatsächlichen Ecktemperaturen des vorgesehenen Messbereichs am angeschlossenen Pt100 nachzubilden. Es wird zuerst der Messanfang und dann das Messende abgeglichen. Mit dem Abgleich des Messanfangs (R0) kann bei Zweileiterschaltungen ggfs. der Leitungswiderstand mit abgeglichen werden. Die Schaltung enthält eine Linearisierung, so dass der Ausgang temperaturlinear ist.

76


R0 Ω 1 2 3 4 5 6 7 R0 Ω 1 2 3 4 5 6 7 ∆R Ω 1 2 3 4 5 79.3 - 82.4 81.3 - 84.4 83.3 - 86.4 85.3 - 88.4 87.3 - 90.5 89.3 - 92.5 91.3 - 94.5 93.3 - 96.5 94.3 - 97.4 96.3 - 99.4 98.3 - 101.4 100.3 - 103.4 102.3 - 105.5 104.3 - 107.5 106.3 - 109.5 108.3 - 111.5

183.4 - 186.5

KL LM K LM LM

109.4 - 112.5 111.4 - 114.5 113.4 - 116.5 115.4 - 118.5 117.4 - 120.6 119.4 - 122.6 121.4 - 124.6 123.4 - 126.6 124.4 - 127.5 126.4 - 129.5 128.4 - 131.5 130.4 - 133.5 132.4 - 135.6 134.4 - 137.6 136.4 - 139.6 138.4 - 141.6 140.3 - 143.4 142.3 - 145.4 144.3 - 147.4 146.3 - 149.5 148.3 - 151.5 150.3 - 153.5 152.3 - 155.5 153.3 - 156.4 155.3 - 158.4 157.3 - 160.4 159.3 - 162.4 161.3 - 164.5 163.3 - 166.5 165.3 - 168.5 167.3 - 170.5 168.4 - 171.5 170.4 - 173.5 172.4 - 175.5 174.4 - 177.5 176.4 - 179.6 178.4 - 181.6 180.4 - 183.6 182.4 - 185.6

185.4 - 188.5 187.4 - 190.5 189.4 - 192.5 191.4 - 194.6 193.4 - 196.6 195.4 - 198.6 197.4 - 200.6

GH GH GH GH GH GH GH GH GH GH GH GH GH G GH GH GH GH GH G GH GH GH GH GH GH G G GH GH GH GH G GH GH GH GH GH GH G GH G GH GH GH GH G G GH GH GH GH GH G G G GH GH GH G GH GH GH GH GH GH G GH GH G GH GH GH G GH G GH GH GH GH G GH G G GH GH GH G G GH GH GH GH GH G G GH G GH GH GH G G G GH GH GH GH G G G G GH GH G GH GH GH GH GH GH G GH GH GH G GH GH G GH GH G GH GH GH G GH GH G G GH GH G GH G GH GH GH GH G GH G GH G GH GH G GH G G GH GH GH G GH G G G GH GH G G GH GH GH GH GH G G GH GH G GH GH G G GH G GH GH GH G G GH G G GH GH G G G GH GH GH GH G G G GH G GH GH G G G G GH GH GH G G G G G GH G GH GH GH GH G GH G GH GH GH G GH GH G GH GH GH G G GH G GH GH G GH GH GH G GH GH G GH G GH G GH GH G G GH GH G GH GH G G G GH G GH G GH GH GH GH G GH G GH GH G GH G GH G GH G GH GH G GH G GH G G GH G GH G G GH GH GH G GH G G GH G GH G GH G G G GH GH G GH G G G G GH G G GH GH GH GH GH G G GH GH GH G GH G G GH GH G GH GH G G GH GH G G GH G G GH G GH GH GH G G GH G GH G GH G G GH G G GH GH G G GH G G G GH G G G GH GH GH GH G G G GH GH G GH G G G GH G GH GH G G G GH G G GH G G G G GH GH GH G G G G GH G GH G G G G G GH GH G G G G G G

199.3 - 202.4 201.3 - 204.4 203.3 - 206.4 205.3 - 208.5 207.3 - 210.5 209.3 - 212.5 211.3 - 214.5 212.3 - 215.4 214.3 - 217.4 216.3 - 219.4 218.3 - 221.4 220.3 - 223.5 222.4 - 225.5 224.3 - 227.5 226.3 - 229.5 227.4 - 230.5 229.4 - 232.5 231.4 - 234.5 233.4 - 236.5 235.4 - 238.6 237.4 - 240.6 239.4 - 242.6 241.4 - 244.6 242.4 - 245.5 244.4 - 247.5 246.4 - 249.5 248.4 - 251.5 250.4 - 253.6 252.4 - 255.6 254.4 - 257.6 256.4 - 259.6 258.3 - 261.4 260.3 - 263.4 262.3 - 265.4 264.3 - 267.5 266.3 - 269.5 268.3 - 271.5 270.3 - 273.5 271.3 - 274.4 273.3 - 276.4 275.3 - 278.4 277.3 - 280.4 279.3 - 282.5 281.3 - 284.5 283.3 - 286.5 285.3 - 288.5 286.4 - 289.5 288.4 - 291.5 290.4 - 293.5 292.4 - 295.5 294.4 - 297.6 296.4 - 299.6 298.4 - 301.6 300.4 - 303.6 301.4 - 304.5 303.4 - 306.5 305.4 - 308.5 307.4 - 310.5 309.4 - 312.6 311.4 - 314.6 313.4 - 316.6 315.4 - 318.6

G GH GH GH GH GH G G GH GH GH GH G GH G GH GH GH GH G G G GH GH GH G GH GH G GH GH GH G GH G G GH GH GH G G GH G GH GH GH G G G G GH GH G GH GH GH G GH GH G GH GH G G GH GH G GH G GH G GH GH G GH G G G GH GH G G GH GH G GH GH G G GH G G GH GH G G G GH G GH GH G G G G G GH G GH GH GH GH G GH G GH GH GH G G GH G GH GH G GH G GH G GH GH G G G GH G GH G GH GH G GH G GH G GH G G GH G GH G G GH G GH G GH G G G G GH G G GH GH GH G GH G G GH GH G G GH G G GH G GH G GH G G GH G G G GH G G G GH GH G GH G G G GH G G GH G G G G GH G GH G G G G G G G GH GH GH GH G G G GH GH GH G GH G G GH GH GH G G G G GH GH G GH GH G G GH GH G GH G G G GH GH G G GH G G GH GH G G G G G GH G GH GH GH G G GH G GH GH G G G GH G GH G GH G G GH G GH G G G G GH G G GH GH G G GH G G GH G G G GH G G G GH G G GH G G G G G G G GH GH GH GH G G G GH GH GH G G G G GH GH G GH G G G GH GH G G G G G GH G GH GH G G G GH G GH G G G G GH G G GH G G G GH G G G G G G G GH GH GH G G G G GH GH G G G G G GH G GH G G G G GH G G G G G G G GH GH G G G G G GH G G G G G G G GH G G G G G G G

18.4 - 19.6 19.5 - 20.8 20.6 - 22.0 21.9 - 23.4 23.0 - 24.5 24.3 - 25.9 25.7 - 27.4 27.0 - 28.8 28.5 - 30.4 30.2 - 32.2 31.3 - 33.4 33.2 - 35.4 35.2 - 37.5 36.2 - 38.5 38.3 - 40.8 40.5 - 43.2 42.7 - 45.5 45.0 - 47.9 47.3 - 50.4 48.5 - 51.7 51.2 - 54.6 54.3 - 57.8 56.6 - 60.3 59.6 - 63.5 62.4 - 66.5 65.6 - 69.9 69.4 - 73.9 71.9 - 76.5 75.0 - 79.9 78.2 - 83.3 82.8 - 88.2 87.0 - 92.7 88.2 - 94.0 92.7 - 98.7 94.8 - 101.0 99.3 - 105.8 105.4 - 112.3 110.7 - 117.9 115.3 - 122.8 121.5 - 129.5 126.4 - 134.7 133.8 - 142.6 138.3 - 147.3 146.1 - 155.6 154.5 - 164.6 157.8 - 168.1 165.5 - 176.3 168.9 - 179.9 176.8 - 188.4 184.4 - 196.4 194.5 - 207.2 203.0 - 216.2 213.9 - 227.8 219.5 - 233.9 230.6 - 245.6 243.8 - 259.7 254.7 - 271.3 267.5 - 285.0 278.0 - 296.1 290.4 - 310.4

K K K KL KL K LM K KL KL LM K KL K KL LM LM KL K KL KL KL LM K KL M LM K K KL LM K LM K KL KL KL LM LM KL LM KL K KL K KL LM K KL K K KL LM KL K LM KL LM KL K KL LM LM KL K LM LM K KL K KL K KL K K K K KL KL LM K LM KL KL LM KL KL LM KL LM LM KL K KL LM K K KL K K K KL KL LM K LM KL KL LM K LM K K KL LM LM LM KL K K LM K LM KL LM LM LM LM KL LM LM KL KL K LM KL K KL K LM KL KL K LM K K LM KL LM K LM LM KL LM K KL KL LM LM K KL K KL LM LM KL LM KL LM LM K K KL K LM LM K KL K LM LM LM KL K LM KL KL LM K LM KL LM K K K LM K KL LM LM LM KL K LM K KL KL LM LM LM K KL LM LM KK LM KL LM LM K KL K K LM LM K KL K K LM LM KL K K K

K KL LM K LM LM KL LM K K KL LM LM LM LM LM KL K LM LM K KL LM LM LM KL LM K K LM KL K LM K LM KL LM LM K LM KL K K LM LM KL LM K LM LM KL K LM LM LM KL LM LM LM LM

Tabelle 5/1 Rangierungen für den Messbereichsanfang R0 und die Messspanne ∆R Nur ein Buchstabe bedeutet: Brücke nur einseitig aufstecken.

77


78

2L

3

1

2

4RL4

6DR2800-8P

K L M

+

-

0

12345

1 2 3 4 5 6 7

+

R0

Ι

UC

B

A

D

E

F

UREF

∆ R

im

Pt100

RL1

3L

3

1

2

4RL4

Pt100

RL1

4L

3

1

2

4RL4

Pt100

RL1

RL3RL3

RL2

B = C, E = FR0 = RtA

A = B, D = ER0 = RtA + RL4 - RL1

A = B, D = ER0 = RtA + RL1 + RL4

im = ⎯⎯⎯0.1 V

∆ R

P

Bild 5/7 Anschlussbild Modul 6DR2800-8P für Widerstandsthermometer Pt100 6DR2800-8T - siehe Prinzipschaltbild 5/8 Alle gängigen Thermoelemente sowie Spannungsquellen im mV-Bereich können an diesen Modul angeschlossen werden. Der driftarme Eingangsverstärker besitzt eine sehr hohe Gleichtaktunterdrückung, so dass zwischen Geber und Reglermasse eine gleich- oder niederfrequente Wechselspannung bis zu ±10 V auftreten darf. Damit können auch nichtisolierte (aufgeschweißte, undefiniert geerdete) Thermoelemente angeschlossen werden, wenn zwei SIPART DR20 mit Thermoelementeingang versehen und die Geräte über die Masseleitung miteinander verbunden sind. Wenn dies nicht der Fall ist, empfehlen wir jedoch, Anschluss 3 mit M (Klemme 6 des Grundgerätes) zu verbinden. Die galvanische Trennung ist dann über das Netzteil gegeben. Auch der Feinabgleich mit einem mV-Geber ist mit dieser Verbindung durchzuführen. Thermoelemente können wahlweise über Thermostate/Kompensationsdosen oder direkt, mit interner Vergleichsstelle durch den an der Anschlussklemme angebrachten Temperaturfühler (Klemmen 1 und 2), angeschlossen werden. Diese Kompensationsschaltung ist auf 0 °C bezogen. Sie erzeugt eine Gegenspannung in der Größe der Thermospannung des angeschlossenen Elements bzw. seiner Ausgleichsleitung mit dem Klemmenpaar 3 und 4. Diese Kompensation ist nur bei Rangierung "NORM" wirksam. Wird der Messbereichsabgleich mit einem mV-Geber vorgenommen, so ist auf dem Modul die Brückenrangierung "NORM" während des Abgleichs auf "TEST" umzustecken. Die Wahl des Thermoelement-Typs bei interner Kompensation wird wie auch der Messanfang und die Messspanne ebenfalls durch Brückenrangierungen auf dem Modul programmiert. Bei der Thermoelement-Type B, bei Thermoelementen mit externer Vergleichsstelle und bei mV-Signalen, die nicht von einem Thermoelement kommen, ist die Brückenrangierung des "Thermoelement-Typ" offen zu lassen (einpolig auf E stecken). Bei Thermoelementen mit externer Vergleichsstelle und bei reinen mV- Signalen bleibt auch während des Betriebs die Brückenrangierung auf "TEST".


∆ U (mV) 1 2 3 4 5 Eine weitere Brückenrangierung auf dem Modul legt fest, ob bei einem Elementbruch das Eingangssignal gegen 0 % oder 100 % läuft. Die Einstellung des Messanfangs U0 erfolgt auf dem Modul durch eine Brückenrangierung. Dazu ist die entsprechende DIN/IEC- Tabelle erforderlich; der mV-Bereich wird dann additiv programmiert (die auf dem Modul beschriftete Stufung ist: 0.5, 1, 2, 4, 8, 16 und 32 mV). Ein weiterer Brückenstecker in dieser Reihe legt fest, ob die Spannung am Messbereichsanfang positiv (= P) oder negativ ( = N) ist. Bei interner Vergleichsstelle oder mV-Gebern ist U0 identisch mit dem Anfangswert UtA bzw. UA. Bei Verwendung einer externen Vergleichsstelle muss die Thermo-spannung des Vergleichsstellenelements (tB = Bezugstemperatur) berücksichtigt werden. Bei der Rangierung des Messbereichs wird dann für U0 = UtA - UtB eingestellt. In Tabelle 5/2 wird die Brückenrangierung für die Messspanne ∆ U = UtE - UtA angegeben. Der Feinabgleich des Messbereichs (Anfang und Spanne) erfolgt mit einem mV-Geber über die an der Rückseite zugänglichen Abgleich-Widerstände; dazu ist Rangierung "TEST" nötig. Zuerst wird der Messanfang und dann das Messende abgeglichen. Für den Betrieb mit Thermoelementen mit interner Vergleichsstelle muss "NORM" gesteckt werden. Das Ausgangssignal dieses Moduls ist spannungslinear. Die bei Thermoelementen erforderliche Linearisierung zum Erreichen eines temperaturlinearen Signals wird durch den im Grundgerät bereits enthaltenen Linearisierer erreicht. (Einstellungen siehe Kap. 6).

9.7 - 10.3 10.1 - 10.7 10.6 - 11.2 11.0 - 11.7 11.5 - 12.0 11.8 - 12.4 12.2 - 13.0 12.7 - 13.3 13.2 - 13.9 13.8 - 14.6 14.4 - 15.0 14.9 - 15.7 15.5 - 16.4 16.1 - 17.1 16.7 - 17.3

18.0 - 19.2

44.1 - 46.6

A AB A BC A

AB AB AB BC BC

A BC AB A BC BC BC AB AB AB

17.1 - 18.1

18.9 - 20.0 19.6 - 20.6 20.3 - 21.3 21.2 - 22.5 22.0 - 23.2 23.0 - 24.2 23.9 - 24.9 24.5 - 26.0 25.8 - 27.5 27.3 - 29.0 28.4 - 30.2 30.1 - 31.6 31.4 - 33.4 33.2 - 35.0 34.8 - 36.9 36.8 - 39.2 38.4 - 40.8 40.5 - 43.1 42.6 - 45.2

46.2 - 49.0 48.8 - 51.4 50.9 - 54.1 53.8 - 56.9 55.4 - 58.8 57.9 - 61.6

AB AB A BC AB AB A AB BC AB A AB AB BC AB AB AB BC AB AB AB A A A BC A AB AB BC A AB AB BC A AB A AB A BC AB AB A BC AB AB A AB BC AB AB

AB A BC A AB

AB BC A AB AB A A A BC AB AB BC AB A A AB AB BC AB BC BC AB AB AB A A BC AB AB A AB BC A A A AB AB BC BC A BC AB A AB A BC A AB AB A A BC A AB A AB BC AB BC A BC AB AB BC AB AB BC BC AB A BC AB BC AB AB

A AB BC BC BC BC BC AB A AB BC A BC BC AB BC BC AB AB BC AB BC BC BC BC BC BC AB A BC BC BC A AB BC BC BC BC AB A BC A BC BC A BC BC BC BC AB BC BC A BC BC BC BC BC BC A BC BC BC BC BC

Tabelle 5/2

+

extern

3

4

1

2

6

tB

intern

+

3

4

1

2

6

Rtu

6DR2800-8T

+ 10 V

∆ UA B C

+

-

- 10 V

10 M

- ∞

+

-

x ---> 100 %

x ---> 0 %

NORM

TEST

R(0 °C)

0

P

N O

+ UREF

- UREF

J, L

R, S

K, T, U

E

Type

12345

U0

0.5 ... 32 mV

Bild 5/8 Anschlussbild Modul 6DR2800-8T für Thermospannungen / mV

79


Optionsmodule für Grenzwertmeldungen Bitte beachten Sie den Hinweis zur Signalisierung auf Seite 26! 6DR2801-8D siehe Anschlussbild 5/9 Dieser Modul ist mit zwei Relais zur externen Signalisierung der Grenzwerte A1 / A2 bestückt. Bei Verbrauchern mit sehr geringer Leistung kann der bei geöffnetem Kontakt über die Funkenlöschkondensatoren (1 µF) fließende Strom stören. In diesem Fall sind sie durch kleinere Kapazitätswerte zu ersetzen. Die Relaiskontakte sind nur für Schaltspannungen bis UC 35 V zugelassen!

6DR2801-8D

22

68 V AC3 / 4

A1K1

K1

A2K2

3 / 5

22

68 V AC3 / 2

3 / 3

3 / 1

1µ

K2

1µ 1µ

1µ

3 / 6

Bild 5/9 Anschlussbild Modul 6DR2801-8D für Grenzwertmeldungen

Über den zusätzlichen Binäreingang wird die Verstellmöglichkeit von Parameter- und Strukturschaltereinstellungen über die Fronttastatur unterbunden, sofern dieser Eingang (BLPS) mit 24 V (L +) beschaltet wird.

6DR2801-8B siehe Anschlussbild 5/10 Wenn dieser Modul zur Grenzwertmeldung bestückt wird, muss Strukturschalter S36 = 1 gesetzt werden. Die externe Signalisierung von Grenzwertmeldungen erfolgt dann über die Binärausgänge A1 / A2. Gleichzeitig wird bei einem S-Regler auch das Stellsignal über diesen Modul ausgegeben (±∆ y), und die Ausgangsrelais im Grundgerät werden abgeschaltet. Mit Hilfe dieser Baugruppe kann aus einem K-Regler auch ein S-Regler gemacht werden, indem der Strukturschalter S2 ≠ 0 eingestellt wird.

80


6DR2801-8B

3 / 4

3 / 3

3 / 2

3 / 1

M

TTL

24 V

TTL

24 V

TTL

24 V

TTL

24 V

TTL

24 V

3 / 5+ ∆y

- ∆y

A2

A1

BLPS

4x

≥ 19 V ≤ 30 mA

L +

Anschlußklemme

Bild 5/10 Anschlussbild Modul 6DR2801-8B für Binärausgänge A1 / A2 und ±∆ y sowie Binäreingang BLPS

81


5.2.2 Beschaltungen der seriellen Schnittstelle und des SIPART -Bustreibers • 6DR2803-8A (V.28 End - End Verbindung) Einsetzbar in Steckplatz 4 Strukturschalter S42 bis S48 für Übertragungsprozedur einstellen.

6K81

+ 10 V

+ 1

- 10 V

- 1

6DR2803-8A

+ 1x1

x2

x3

End-End

Bus

M

4 / 2

4 / 7

4 / 8

4 / 3

+ 24 V+ 10 V

+ 10 V

- 10 V

+ 24 V

M

- 5 V5 V

± 10 V

V.28 ( ≤ 50 m )

TxD

RxD

Fremdsystem

Bezug

Bild 5/11 Beschaltung SES-Modul 6DR2803-8A V.28 End-End • SIPART Bus

Bild 5/12 Prinzipdarstellung SES-Bustreiber-Fremdsystem

82


Anschlusstechnik SIPART Bus

Bild 5/13 Beschaltung SES-Bustreiber zum SIPART Bus 1) Rangierung SES auf Bus (x1 = x2)

83


Anschlusstechnik Bustreiber C73451-A347-B202 und Kopplung zum Fremdsystem

Bild 5/14 V.28 End-End zum Fremdsystem ohne galvanische Trennung zwischen SIPART Bus und Fremdsystem

Bild 5/15 V.28 zum Fremdsystem mit galvanischer Trennung zwischen SIPART Bus und Fremdsystem

84


Bild 5/16 TTY zum Fremdsystem mit galvanischer Trennung zwischen SIPART BUS und Fremdsystem. Txd des Fremdsystems ist eine aktive Stromquelle und nicht galvanisch getrennt von Rxd.

Bild 5/17 TTY zum Fremdsystem mit galvanischer Trennung zwischen SIPART BUS und

Fremdsystem. Txd des Fremdsystems ist eine aktive Stromquelle und galvanisch getrennt von RxD

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Bild 5/18 TTY zum Fremdsystem mit galvanischer Trennung zwischen SIPART BUS und

Fremdsystem. Txd des Fremdsystems ist ein passiver Schalter, Txd und Rxd sind galvanisch getrennt.

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6. Einstellen und Bedienen Die Bedienung des Reglers SIPART DR20 erfolgt in drei Ebenen: • Prozessbedienung • Parametrieren • Strukturieren

In diesen drei Ebenen erhalten die Taster und Anzeiger auf der Front des Gerätes zum Teil unterschiedliche Funktionen. Die nebenstehende Darstellung der Front des SIPART DR20 entspricht Bild 2/1 auf Seite 10.

6.1 Prozessbedienung Die Bedienung des Gerätes im Prozessbetrieb ist durch Gestaltung und Farbgebung der Bedienfront, der Bedienelemente und der Beschriftung selbsterklärend. Der Regeldifferenzanzeiger 1 besteht aus 21 Leuchtdioden, von denen die mittlere grün, und je 10 für die Anzeige von + xd und -xd rot leuchten. Die Empfindlichkeit der Anzeige kann in mehreren Stufen von ± 2.5 % bis ± 40 % vorgewählt werden. Das zugehörige Beschriftungsschild 2 ist auswechselbar. Dazu ist der Verschlussstopfen 15 auf der Oberseite des Frontrahmens mit einem spitzen Werkzeug herauszuhebeln und das Schild herauszuziehen.

Die Rückseite ist unbedruckt und kann für beliebige Skalen bereiche beschriftet werden. Die freie Fläche steht für weitere Angaben zur Verfügung, z. B. Messstellennummer - Messbereich - Dimension etc.

Lieferzustand: Beschriftung für Skalenbereich ± 10 %.

Die Leuchtdioden 3 melden Unter- bzw. Überschreitung der Grenzwerte A1 und A2. Der vierstellige 7-Segment-Digitalanzeiger 4 zeigt wahlweise den Sollwert w (grüne LED 9.1 leuchtet), Istwert x (rote LED 9.2 leuchtet) oder einen der beiden Grenzwerte. Die Anzeige der Grenzwerte wird durch" A1" bzw. "A2" im Display 6 gemeldet. Zwischen den genannten Größen wird mit Taster 8 umgeschaltet (Hinweis auf eine Sonderfunktion von Taster 8 auf Seite 35). Die Stellgröße y wird im Handbetrieb mit den Tastern 5 verstellt. Bei K-Reglern nimmt die Verstellgeschwindigkeit mit der Betätigungszeit zu. Bei S-Reglern wird das zugehörige Ausgangsrelais betätigt, und der neben dem jeweiligen Taster befindliche Punkt 7 im Anzeiger 6 leuchtet auf. Der zweistellige Anzeiger 6 zeigt den aus- gegebenen oder rückgemeldeten Stellwert an. Der Anzeigebereich beträgt - 9 bis + 109 % (100 % = Anzeige "h0", 101 % = Anzeige "h1'" usw.). Die Leuchtpunkte 7 melden bei S-Reglern die Ausgabe von Stellsignalen.

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Mit dem Umschalter 10 wird der Regler von Automatikbetrieb auf Handbetrieb und umgekehrt (stoßfrei) umgeschaltet. Im Handbetrieb leuchtet die gelbe LED 11 mit Dauerlicht und blinkt bei anderen Betriebszuständen (siehe Seite 59). Der interne Sollwert wi des Gerätes wird mit den Tastern 12 eingestellt. Die Verstell-geschwindigkeit nimmt mit der Betätigungszeit zu. Sollwerteinsteilung ist jedoch nur möglich, wenn die grünen LED 9.1 und 14 leuchten. Zwischen Intern- und Extern-Betrieb wird mit Taster 13 umgeschaltet. Bei Intern- Betrieb leuchtet LED 14 mit Dauerlicht, sie blinkt bei verschiedenen anderen Funktionen (siehe Seite 58).

Bei Folgereglern ohne Intern-/Extern-Umschaltung sowie bei Gleichlaufreglern und Leitgeräten ist der Taster 13 ohne Funktion. Die LED 14 bleibt dann dunkel.

Externbetrieb bedeutet bei

- Festwertreglern Sollwert ist gegen Verstellen gesichert

- Verhältnisreglern und Verhältnisstationen

Sollverhältnis ist gegen Verstellung gesichert

- Folge-/SPC-Reglern Sollwert wird dem Gerät über den Analogeingang wE oder den Telegrammeingang (SES) mitgeteilt

- DDC-Backup-Reglern und DDC - Handsteuergeräten

Backup-Betrieb

Achtung: In den nachfolgenden Abschnitten 6.2 und 6.3 wird das Parametrieren und Strukturieren des Gerätes beschrieben. Bitte beachten Sie dabei, dass der Regler Einstellungen von Parametern und Strukturschaltern in das netzausfallsichere EEPROM erst nach Rückschaltung in die Prozess-bedienebene übernimmt und dazu einige Sekunden benötigt. Siehe auch den Hinweis auf die Signalisierung von Betriebsspannungsausfall im Abschnitt 6.6.

6.2 Parametrierung (on-line) Die einstellbaren Parameter sind in Tabelle 6/1 dargestellt. Um Fehlbedienungen des SIPART DR20 zu vermeiden, sind zum Umschalten in die Parametrier- und Strukturier-Ebene mehrere Bedienhandgriffe erforderlich, die innerhalb von 20 s erfolgen. müssen. Andernfalls erfolgt automatischer Rücksprung zur Prozessbedienung.

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1. Umschalter 8 so lange betätigen, bis der zweistellige Anzeige 6 blinkend "PS" meldet. Taster loslassen; die Anzeige "PS" geht in Dauerlicht. Die beiden Digitalanzeiger zeigen jetzt keine Prozessgrößen mehr an. Der Regler bleibt jedoch voll in Funktion und zeigt die Regeldifferenz xd an.

2. Nun Taster 12. 1 betätigen, bis die Buchstaben "PAr" in die vierstellige Digitalanzeige eingelaufen sind. Das Gerät ist jetzt parametrierbar.

3. Mit den Taster 5.1 und 5.2 die Parameterliste vorwärts oder rückwärts "durchblättern". Der Anzeiger 6 signalisiert den ausgewählten Parameter.

4. Den jeweils aufgerufenen Parameter mit den Tastern 12.1 oder 12.2 einstellen. Sein Wert wird vom vierstelligen Display 4 angezeigt.

5. Rückschaltung in den Prozessbetrieb erfolgt durch einmaliges Betätigen des Tasters 8.

6.3 Strukturierung (off-line)

2. Nun Taster 12.1 so oft betätigen, bis in den vierstelligen Anzeiger zuerst die Buchstaben "PAr" und dann "Str" eingelaufen sind. Der Regler ist jetzt strukturierbar. Das Gerät blockiert jetzt seinen Ausgang. Der Anzeiger 1 zeigt ein Streifenmuster.

3. Mit den Tastern 5.1 und 5.2 Strukturschalterliste vorwärts oder rückwärts "durchblättern". Der zweistellige Digitalanzeiger signalisiert jetzt den angewählten Strukturschalter.

5. Zurückgeschaltet wird durch betätigen des Taster 8. Dabei springt das Gerät zuerst in den Parametriermodus, bei nochmaliger Betätigung des Taster 8 dann in den Prozessbetriebs-Modus.

Die Strukturschalterliste finden Sie in Tabelle 3/1 auf Seite 18.

Zur Strukturschalteranwahl und -einstellung ist analog vorzugehen wie für die Parametrierung:

1. Taster 8 so lange betätigen, bis im zweistelligen Display die Buchstaben "PS" blinken. Den Taster Loslassen. Die Anzeige "PS" geht in Dauerlicht.

4. Den jeweils aufgerufenen Strukturschalter mit den Tastern 12.1 oder 12.2 einstellen. Die gewählte Einstellung wird vom vierstelligen Anzeiger angezeigt.

Der Regler befindet sich jetzt im absoluten Handbetrieb, d.h. die Steuersignale N, BL, Si haben erst Wirkung, wenn die Automatik- / Hand-Taste einmal betätigt wurde.

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Parameter Zei-chen

Anzeige auf (6)

Min. Max. Werks-einst.

Dim Bemerkungen

Vorhaltverstärkung Vv "uu" 1.00 10.0 5.000 -

Proportionalitätsbeiwert Kp "cP" 0.100 100.0 0.100 -

Nachstellzeit Tn "tn" 1.00 9984 9984 s Bei PI-Regler S28 = 0

Arbeitspunkt Yo "Yo" Auto 0.0 99.5 Auto % Bei P-Regler S28 = 1 1)

Vorhaltzeit Tv "tu" oFF 1.00 1000 oFF s

Filterzeitkonstante für xd TF "tF" oFF 1.00

9984100 oFF s

Sollwertrampe Tw "tS" oFF 1.00

9984100 oFF s

Tv = Td Vv für S1 ≠ 7/8 für S1 = 7/8

Mit "oFF" wird das D-Glied, das Filter bzw. die Sollwert-Rampe abgeschaltet

Ventilstellzeit / Periode y + Ty T+ "ty" 1.00 1000 60.00 s

Periode y - T- "t -" 1.00 1000 60.00 s

Nur für S-Regler, T+ / T - gelten für die beiden Ausgangskanäle beim Zweipunktregler S2 = 1

Messanfang 0 % "LA" LA -1999 9999 0.0 -

Stützwert 1/8 = 12.5 % L1 "L1" -1999 9999 0.0 -

Stützwert 2/8 = 25 % L2 "L2" -1999 9999 0.0 -

Stützwert 3/8 = 37.5 % L3 "L3" -1999 9999 0.0 -

Stützwert 4/8 = 50.5 % L4 "L4" -1999 9999 0.0 -

Stützwert 5/8 = 62.5 % L5 "L5" -1999 9999 0.0 -

Stützwert 6/8 = 75 % L6 "L6" 9999 0.0 -1999 -

Stützwert 7/8 = 87.5 % L7 "L7" -1999 9999 0.0 -

Bei S14 = 0 und S1 = 7, 8 sind die Parameter L1 ... L7 wirkungslos

Messende 100% LE "LE" -1999 9999 100.0 -

Sollwertbegrenzung Anfang

wa wva "SA" -1999 9999 -5.0 -

Sollwertbegrenzung Ende

we wve "SE" -

Es können nur Werte wa/wva ≤ we/wve eingestellt werden

-1999 9999 105.0

Sicherheitssollwert wS - "SH" -1999 9999 0.0

Grenzwert, Minimalwert a2 "A2" -1999 9999 -5.0 -

Grenzwert, Maximalwert a1 "A1" -1999 9999 5.0 -

Es können nur Werte a2 ≤ a1 eingestellt werden. Bei S24 = 1 sind a1, a2 auch in der Bedienebene einstellbar

Ansprechschwelle von xd A "A" 0.0 10.0 0.0 % Bei S2 = 2 und 3 A > 0 einstellen!

Stellwertbegrenzung Anfang von yA ya "yA" -10.0 110.0 -5.0 %

Stellwertbegrenzung Ende von yA ye "yE" -10.0 110.0 105.0 %

Sicherheitsstellwert yS "yS" -10.0 110.0 0.0 %

Es können nur Werte ya ≤ ye eingegeben werden. Besonderheiten: S2 = 1: ya und ye legen Totzone fest S2 = 2: ya/ye unwirksam; ys nur 0/100 % S1 = 10: ya/ye für 2. Grenzwert min./max.

Konstante 1 (Nullpunkt) c1 "c1" -199.9 199.9 0.0 %

Konstante 2 (Faktor) c2 "c2" -199.9 199.9 0.0 %

1) Bei yo = Auto wird der Arbeitspunkt im Handbetrieb automatisch eingestellt, so dass die Um-

schaltung in den Automatikbetrieb stoßfrei ist. Bei yo = 0 bis 99.5 wird mit dem eingestellten Arbeitspunkt gearbeitet. Die Umschaltung in den Automatikbetrieb ist nicht stoßfrei. In Verbindung mit 3-Punkt-Schrittreglern muss mit externer Stellungsrückführung (S2 = 3) gearbeitet werden. Gilt ab Softwarestand A06.

Tabelle 6/1 Parameter

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6.4 Lampenprüfung

1.

2.

Wenn der Taster 8 länger als 5 s gedrückt wird, werden unabhängig von der jeweiligen Anzeige alle Leuchtdioden auf der Front des Gerätes bis zum Loslassen des Tasters angesteuert. Nach dem Loslassen des Tasters wird die ursprüngliche Anzeigestellung wieder eingenommen. 6.5 Anzeige des Software-Stands Im Rahmen der technischen Weiterentwicklung unserer Produkte passen wir bei Bedarf die Software des SIPART DR20 neuen Erkenntnissen an. Der Ausführungsstand der Software ist in einer Nummer (A... oder B... ) im PROM hinterlegt und kann wie folgt abgerufen werden. Taste 8 bis zur Lampenprüfung drücken. Während der Lampenprüfung Taste 13 betätigen. Im vierstelligen Display 4 erscheint die Ausführungsnummer der Software. 6.6 Weitere Hinweise Signalisierung von Betriebsspannungsausfall (bei S41 = 0, 1, 2 oder 3): Nach dem Einschalten bzw. nach einem Spannungsausfall blinkt die vierstellige Digitalanzeige, wenn die Anzeige abgeschaltet ist (Strukturschalter S21 = OFF), blinkt "- - - -". Durch Quittierung mit Taste 8 (dabei bleibt die Grundstellung w erhalten) geht die Anzeige in Dauerlicht. Diese Meldung sollte beachtet werden! Wenn unmittelbar vorher parametriert oder strukturiert wurde, muss kontrolliert werden, ob die neuen Einstellungen bereits in das netzausfallsichere EEPROM übernommen wurden (Seite 87). Außerdem kann das Gerät, abhängig von der mit S41 gewählten Strukturierung, mit vorgegebenen Sicherheitswerten wiederanlaufen.

Einstellung des Linearisierers: Um eine nichtlineare physikalische Regelgröße x1 anzeigen zu können, muss sie vorher innerhalb ihres Messbereichs linearisiert werden. Die Linearisierung erfolgt mit Hilfe eines Polygonzuges, bestehend aus 8 Geraden innerhalb des Messbereichs. Dabei wird die Achse der elektrischen Eingangsgröße x1el in 8 gleiche Intervalle aufgeteilt. Außerhalb des Messbereichs wird jeweils mit der letzten Geradengleichung weitergerechnet.

Am Beispiel der in Bild 6/2 dargestellten Linearisierung einer Thermospannung wird die Einstellung beschrieben:

Elektrischen Messbereich UA bis UE (4,234 mV bis 15.576 mV) in 8 gleiche Abschnitte teilen. Teilspannungen in eine Tabelle (UN) eintragen: UE - UA UN = ------------------ ∗ n + UA (n = 0 bis 8) 8

Zu jedem UN aus der DIN/IEC Thermoelementtabelle die zugehörige Temperatur (T) ermitteln und als Parameter LA, L1 bis L7, LE eingeben.

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Bei stark gekrümmten Kurven kann es zur Verbesserung der Approximation günstig sein, die Eckpunkte des Polygonzuges nicht genau auf die Funktion (aber genau auf die Achtelteilung der elektrischen Achse) zu legen. Dann sind als Parameter L1 bis L7 die zu den Eckpunkten gehörigen physikalischen Werte einzugeben. LA und LE müssen jedoch genau Messanfang und Messende entsprechen!

100 %

0

UA

LA

T (°C)

UE (mV)

Example:

0 %

Type S (Pt110 Rh-Pt)500 ... 1500 °C

UE

5

10

15

500 1000 1500

IE

1

0

2

3

4

5

6

7

8

nUnmV T (°C)

15.576 → LE 1500

14.158 → L7 1383

12.741 → L6 1266

11.323 → L5 1148

9.905 → L4 1028

8.487 → L3 903

7.070 → L2 775

5.652 → L1 640

4.234 → LA 500

IA

L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 LE

Bild 6/2 Linearisierungsbeispiel (Thermoelement Typ S) Werkseinstellung der Parameter: In der Parameterliste (Tabelle 6/1) ist auch die Werks-einstellung der Parameter angegeben. Es ist zu beachten, dass einige Parameter (ty, SA, SE, A1, A2, yA, yE) abhängig von der Strukturierung des Geräts Werte unterschiedlicher Funktionen bestimmen. Die Verträglichkeit der Werkseinstellungen mit der gewählten Betriebsart sollte unbedingt überprüft werden (siehe als Beispiel auch Seite 53). Die Anzeige der Prozessgrößen in der vierstelligen Digitalanzeige kann, abweichend von der Werkseinstellung, auch in physikalischen Einheiten innerhalb des Einstellbereiches - 1999 bis 9999 erfolgen. Dabei ist dann natürlich zu beachten, dass alle Größen, die während des Betriebs in diesem Display dargestellt werden können oder die Verstellung dieser Größen beeinflussen, in der gleichen Maßeinheit eingestellt werden müssen (z. B. LA, LE, SA, SE, SH, A2 und A1). Die Parameterliste enthält zwei Konstanten (c1 und c2), einstellbar von - 199,9 % bis 199,9 %. Der Wert der in verschiedenen Betriebsarten anwendbaren additiven Konstante c1 bezieht sich immer auf den eingestellten Messbereich (0 bis 100 %). Die Konstante c2 wird als Faktor eingestellt (Rechenwert von - 1,999 bis 1,999).

92


Werkseinstellung der Strukturschalter: Die Werkseinstellung der Strukturschalter ist generell "0", also auch beim S-Regler, bei dem einige Schalter zwingend verstellt werden müssen (z. B. S2). Wir empfehlen in jedem Fall, die Verträglichkeit der Einstellungen mit der gewünschten Betriebsart zu überprüfen! 6.7 Standard-Messbereiche für Temperaturmessungen mit Thermoelementen In den nachfolgenden Tabellen 6/3 und 6/4 sind Einstellungen für Standardmessbereiche von Thermoelementen vorbereitet: Rangierungen: Diese Einstellungen sind als Brückenrangierungen auf dem

Thermoelement-Modul 6DR2800-8T vorzunehmen. Parametrierungen: Diese Einstellungen sind als Parameter im Grundgerät vorzunehmen. Bei der Inbetriebnahme müssen Messanfang (LA) und Messende (LE) mit den rückseitig am Thermoelement zugänglichen Abgleichwiderständen genau eingestellt werden. Achtung: Einsatzbedingungen und Dauerbetriebs-Grenzen der Thermopaare gemäß

DIN 43710 und DIN/IEC 584 unbedingt beachten!

Rangierungen Parametrierungen

U0 ∆U Linearisierung

Typ Pol.

Mess-

bereich

Wert 1 2 3 4 5 LA L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 LE

wa

we

NiCr-Ni K

0 - 600 °C P 0 AB BC AB BC A 0 76 153 230 306 380 454 527 600 0 600

0 - 900 °C P 0 BC AB BC BC AB 0 114 230 343 454 563 673 785 900 0 900

0 - 1000 °C P 0 AB BC BC BC BC 0 123 254 378 500 621 744 879 1000 0 1000

0 - 1200 °C P 0 BC BC BC AB A 0 149 300 445 589 733 882 1038 1200 0 1200

0 - 1300 °C 0P 0 BC BC BC BC AB 0 160 321 477 631 787 950 1120 1300 1300

300 - 600 °C P 4/8 AB AB BC A AB 300 338 376 414 451 489 526 563 600 300 600

600 - 900 °C P 1/8/16 AB AB BC A AB 600 637 673 710 748 861 900785 823 600 900

600 – 1000 °C 1/8/16 AB BC AB AB P A 600 648 697 746 795 846 896 948 1000 600 1000

750 – 1000 °C P 1/2/4/8/16

AB AB A BC AB 750 780 811 842 874 904 969 970 1000 750 1000

Tabelle 6/3 Standard-Messbereiche für Thermopaar K (NiCr-Ni)

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Rangierungen Parametrierungen

U0 ∆U Linearisierung

Mess- bereich

Typ Pol. Wert 1 2 3 4 5 LA L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 LE

wa

we

Cu-CuNi T

0 - 300 °C P 0 A AB A BC A 0 46 88 127 164 200 234 268 300 0 300

0 - 400 °C P 0 AB BC A A A 0 63 120 182 221 268 314 357 400 0 400

200 - 400 °C P 0.5/1/8 AB AB BC 200 277 353 376 AB AB 253 278 303 328 400 200 400

Cu-CuNi U

0 - 300 °C P 0 AB A BC A AB 0 33 65 97 128 159 189 220 250 0 300

0 - 400 °C P 0 AB BC A A A 0 64 122 175 224 270 314 358 400 0 400

Fe-CuNi J

0 – 250 °C P 0 AB A BC AB AB 0 33 65 97 128 159 189 220 250 0 250

0 – 400 °C P 0 AB AB BC BC A 0 53 103 153 203 252 301 351 400 0 400

0 - 600 °C P 0 BC BC AB AB AB 0 79 155 230 304 379 454 528 600 0 600

300 - 600 °C P 0.5/16 AB BC A AB AB 414300 338 376 452 491 527 564 600 300 600

Fe-CuNi L

0 - 250 °C P 33 220 250 0 0 AB A BC AB AB 0 65 96 128 158 489 250

0 - 400 °C P 0 AB AB BC BC A 0 46 103 202153 252 301 351 400 0 400

0 - 600 °C P 0 A AB BC BC 600BC 0 79 155 230 305 380 455 528 600 0

300 - 600 °C P 0.5/16 A A A BC AB 300 338 377 415 452 490 527 564 600 300 600

PtRh 10 %-Pt S

0 - 1200 °C AB 525 671 811 0 1200 P 0 A AB BC A 0 206 371 945 1075 1200

0 - 1400 °C P 0 A 947 1102 AB BC AB AB 0 241 435 615 785 1252 1400 0 1400

600 - 1600 °C P 1/4 AB AB BC 600 738 1241 1356 600 AB AB 871 998 1121 1479 1600 1600

PtRh 13 %-Pt

0 - 1200 °C P 0 A AB A BC AB 0 221 390 544 689 825 955 1080 1200 0 1200

0 - 1400 °C P 1400 0 0 AB AB AB BC BC 0 259 457 638 806 964 114 1258 1400

0 - 1600 °C P 0 AB AB BC AB BC 0 295 522 727 917 1095 1265 1432 1600 0 1600

600 - 1600 °C P 0.5/1/4 AB A 1600BC AB AB 600 742 876 1004 1127 1246 1364 1481 1600 600

Tabelle 6/4 Standard-Messbereiche für Thermopaare T, U, J, L, S, R

94


7. Inbetriebnahme Die meisten Strukturschalter und ein Teil der Parameter lassen sich vor der eigentlichen Inbetriebnahme bereits einstellen. Die restlichen können wegen ihrer zum Teil nicht überschaubaren Zusammenhänge und fehlenden Daten erst in der Anlage durch „systematisches Probieren“( gefunden werden. Dazu sollen die folgenden Abschnitte Hilfestellung geben: 7.1 Wirksinnanpassung 7.1.1 Wirksinnanpassung des Reglers an die Regelstrecke Definition einer normal wirkenden Strecke (einschließlich Wirksinn des Stellgerätes):

Wird bei Dreipunkt-Schrittreglern bei diesem Versuch ein Schließen des Stellgerätes festgestellt, müssen die Anschlüsse + ∆y und - ∆y vertauscht werden.

Die Regelgröße x steigt bei - kontinuierlichen Reglern mit steigendem Stellstrom Iy - Zweipunktreglern mit steigendem Tastverhältnis des Ausgangs + ∆y, mit sinkendem

Tastverhältnis des Ausgangs - ∆y - Dreipunkt-Schrittreglern bei Stellsignalen des Ausgangs + ∆y • Wenn der Wirksinn von Strecke und Stellgerät bekannt ist, wird Strukturschalter S26

gemäß der Tabelle eingestellt: 0 bei normal wirkender, 1 bei reversierender Strecke.

• Wenn der Wirksinn von Strecke und Stellgerät nicht bekannt ist, Regler in Handbetrieb

nehmen (bei S26 = 1): Bei abgeschaltetem Prozeß oder in einer Sicherheitsstellung die rechte Stellwerttaste 5.2 kurzzeitig betätigen und beobachten, ob die Regelgröße x steigt oder fällt. Steigendes x bedeutet normal wirkende Strecke, bei fallendem x reversiert die Strecke.

7.1.2 Wirksinnanpassung der Stellungsanzeige an die Regelstrecke

Mit Strukturschalter S33 wird festgelegt, ob das Stellsignal y bzw. die SteIlungsrückmeldung yR direkt oder reversiert (100 % - y bzw. 100 % - yR) angezeigt werden soll. Bei normal wirkender Strecke (inkl. Stellgerät) wird auch eine normal wirkende Anzeige mit S33 = 0 gewählt. Bei reversierenden Strecken gibt es zwei Möglichkeiten: - S33 = 0 Mit zunehmendem Anzeigewert steigt die Stellgröße

- S33 = 1 Mit zunehmendem Anzeigewert steigt die Regelgröße

95


7.2 Anpassung von schaltenden Reglern an die Stellgeräte 7.2.1 Zweipunktregler (S2 = 1)

• Große Werte von T + bzw. T - haben eine geringe Abnutzung der internen und externen Schaltgeräte zur Folge.

7.2.2 Dreipunkt-Schrittregler mit interner Rückführung (S2 = 2)

• Die mit Strukturschalter S39 einstellbare Mindesteinschaltdauer te ist mindestens so groß zu wählen, daß sich der Stellantrieb unter Berücksichtigung der vorgeschalteten Leistungsschalter sicher in Bewegung setzt. Je größer der Wert von te eingestellt wird, um so ruhiger und verschleißfreier arbeiten die Schalt- und Antriebselemente. Um so größer wird aber auch das Totband, in dem der Regler nicht definiert regeln kann, weil mit zunehmender Mindesteinschaltdauer die Auflösung der Regelgröße abnimmt.

- Diese minimal mögliche Auflösung überträgt sich mit der Streckenverstärkung Ks auf die

Regelgröße

Die Aufteilung in zwei Zonen (z. B. Heizen und Kühlen) oder nur eine Zone (nur Heizen oder nur Kühlen) mit den Parametern ya und ye ist auf den Seiten 52/53 bereits beschrieben. Darüber hinaus müssen die Parameter T + und T - an die Periodendauer der an + ∆y und - ∆y angeschlossenen Aggregate angepasst werden. Die Werte sollten so groß wie möglich gewählt werden, wobei folgendes zu beachten ist:

• Große Werte verursachen ein periodisches Schwanken der Regelgröße X, das um so größer

wird, je schneller die Regelstrecke ist.

• Mit Parameter Ty wird das Gerät an den Stellantrieb angepasst. Die Werkseinstellung dieses

Parameters ist 60 s.

- Die Werkseinstellung ist te = 200 ms, was bei einem 60 s-Stellantrieb einer y- Auflösung von

100 % * te 100 % * 200 ms ∆ Y = ------------------- = ---------------------------- = ± 0.33 % Ty 60s entspricht.

∆x = Ks ∗ ∆y

• Die mit S40 einstellbare Mindestausschaltdauer ta ist so groß zu wählen, daß der Stellantrieb unter Berücksichtigung der vorgeschalteten Leistungsschalter sicher zum Stehen gekommen ist, bevor ein neuer Stellimpuls - besonders in Gegenrichtung - eintrifft. Je größer der Wert von ta eingestellt wird, um so ruhiger und verschleißfreier arbeiten die Schalt- und Antriebselemente, aber um so größer wird auch die Totzeit des Reglers. In der Regel werden die Werte von te und ta gleich eingestellt.

96


• Für 60 s-Antriebe werden Werte für ta = te = 120 bis 240 ms empfohlen. Je unruhiger die Regelstrecke ist, desto größer sollten die beiden Werte eingestellt werden, vorausgesetzt, dass es vom Regelergebnis her vertretbar ist.

• Entsprechend dem eingestellten te und dem daraus resultierenden ∆y bzw. ∆x muss die Ansprechschwelle (Parameter A) eingestellt werden. Es muss die Bedingung

∆x Ks ∗ te ∗ 100 %

Zuerst im Handbetrieb den Stellungsregelkreis mit ta und te optimieren. Bei Unlinearitäten muss dies im Bereich der größten Steilheit erfolgen:

-

A > ------- or A > --------------------- 2 2 ∗ Ty eingehalten werden, weil der Regler sonst Stellinkremente ausgibt, obwohl die Regeldifferenz durch die endliche Auflösung den kleinstmöglichen Wert erreicht hat.

7.2.3 Dreipunkt-Schrittregler mit externer Rückführung (S2 = 3) Der Stellungsregelkreis wird mit den Parametern te und ta optimiert. Es gelten die gleichen Zusammenhänge wie zuvor für S2 = 2, nur dass hier zu den Kriterien der Verarbeitbarkeit der Stellinkremente durch das Stellgerät noch die Dynamik des Stellungsregelkreises hinzukommt. Es wird in der Regel notwendig sein, te und ta und damit die resultierende Ansprechschwelle etwas größer zu wählen als bei S2 = 2.

7.3 Optimierungshinweise 7.3.1 Einstellen der Regelparameter ohne Kenntnis des Anlagen-Verhaltens • Die Regelparameter für eine optimale Regelung der Anlagen sind noch nicht bekannt. Um

trotzdem eine stabile Regelung zu erreichen, sind folgende Werkseinstellungen vorgenommen:

- Proportionalitätsbeiwert Kp = 0.100 - Nachstellzeit Tn = 9984 s - Vorhaltzeit Tv = OFF

• Dreipunkt-Schrittregler mit externer Rückführung (S2 = 3)

- te so einstellen, dass der Stellantrieb die Stellinkremente verarbeiten kann. - ta so lange verkleinern, bis der Stellungsregelkreis durch kleine Handstellgrößen-

Änderungen überschwingt (ta aber nicht kleiner als te einstellen !). - ta wieder vergrößern, bis der Stellungsregelkreis ruhig ist.

• P-Regler (S28 = 1)

Den gewünschten Sollwert einstellen und im Handbetrieb die Regeldifferenz zu Null bringen. In Stellung "AUTO" des Parameters yo stellt sich der für die Regeldifferenz Null notwendige Arbeitspunkt hierbei selbsttätig ein.

- Auf Automatikbetrieb umschalten. - Kp langsam vergrößern, bis der Regelkreis durch Sollwertänderungen zum Schwingen neigt. - Kp geringfügig verkleinern, bis die Schwingneigung aufgehoben ist.

97


• PD-Regler (S28 = 1)

-

- Tn geringfügig vergrößern, bis die Schwingneigung beseitigt ist.

Den gewünschten Sollwert einstellen und im Handbetrieb Regeldifferenz zu Null bringen. In Stellung "AUTO" des Parameters yo stellt sich der für die Regeldifferenz Null notwendige Arbeitspunkt hierbei selbsttätig ein.

- Auf Automatikbetrieb umschalten. - Kp langsam vergrößern, bis der Regelkreis durch Sollwertänderungen zum Schwingen

neigt. - Tv von OFF auf 1 s stellen. - Tv so lange vergrößern, bis die Schwingungen beseitigt sind. - Kp langsam vergrößern, bis wieder Schwingungen einsetzen. - Einstellungen entsprechend den beiden vorgenannten Schritten so oft wiederholen, bis die

Schwingungen sich nicht mehr beseitigen lassen. - Tv und Kp geringfügig verkleinern, bis die Schwingneigung aufgehoben ist.

• PI-Regler (S28 = 0)

- Den gewünschten Sollwert einstellen und im Handbetrieb Regeldifferenz zu Null bringen. - Auf Automatikbetrieb umschalten. - Kp langsam vergrößern, bis der Regelkreis durch Sollwertänderungen zum Schwingen

neigt. - Kp geringfügig verkleinern, bis die Schwingneigung aufgehoben ist. - Tn verringern, bis der Regelkreis wieder zum Schwingen neigt.

• PID-Regler (S28 = 0)

- Den gewünschten Sollwert einstellen und im Handbetrieb Regeldifferenz zu Null bringen. - Auf Automatikbetrieb umschalten. - Kp langsam vergrößern, bis der Regelkreis durch Sollwertänderungen zum Schwingen

neigt. - Tv von OFF auf 1 s schalten und so lange vergrößern, bis die Schwingungen beseitigt sind. - Kp langsam vergrößern, bis die Schwingungen wieder einsetzen. - Die Einstellungen gemäß den beiden vorgenannten Schritten so oft wiederholen, bis die

Schwingungen nicht mehr beseitigt werden können. - Tv und Kp geringfügig verkleinern, bis die Schwingneigung beseitigt ist. - Tn verringern, bis der Regelkreis wieder zum Schwingen neigt. - Tn geringfügig vergrößern, bis der Regelkreis stabil ist.

98


7.3.2 Ermittlung der Regelparameter mit dem Software-Programm SIEPID DR20 Das PC-Programm SIEPID DR20 (Bestellnummer 6DR1125-8PA00) rationalisiert die In-betriebnahme des Reglers SIPART DR20 an der Regelstrecke. Es läuft unter dem Betriebssystem MS-DOS V 3.2 (oder größer) auf allen handelsüblichen AT-kompatiblen Personal-Computern, Laptops sowie auf dem S5-Programmiergerät PG 730/750 in Standardausführung mit Hercules-/ oder EGA-/ oder VGA-Grafik. Die Verbindung zum Regler erfolgt über eine Schnittstellen-baugruppe 6DR2803-8A/8C mit Verbindungskabel 6DR2902-8AA als End-End-Verbindung. Das Programm ermittelt die optimalen Reglerparameter einer Strecke mit Ausgleich absolut zuverlässig, gleichgültig ob ein Stellgrößensprung im Handbetrieb (offener Regelkreis) oder eine Sollwertänderung im Automatikbetrieb (geschlossener Regelkreis) durchgeführt wird. Zur Prüfung der ermittelten Werte lässt sich nach der Prozessidentifikation eine numerische Simulation der Strecke durchführen. Die Werte können dann automatisch in den SIPART DR20 übertragen und zur Dokumentation ausgedruckt werden. Darüber hinaus können die Parameter von bis zu 99 Regelkreisen auf Diskette oder Festplatte gespeichert werden. 7.3.3 Verhalten bei stark gestörter Regelgröße • Strukturschalter S3 auf die Netzfrequenz (50 oder 60 Hz) der Hilfsenergie einstellen, um

Störungen mit der Netzfrequenz weitgehend zu unterdrücken. Die Werkseinstellung ist 50 Hz.

• Filter erster Ordnung für die Regeldifferenz (Parameter tF): Mit dem Sprung in der Anzeige von OFF auf 1 s wird das Filter eingeschaltet und kann dann durch weitere Vergrößerung des Wertes an eine niederfrequente Störfrequenz angepasst werden. Die Filterzeitkonstante sollte nur so groß eingestellt werden, dass der Regelkreis bei großer Totzone nicht schwingen würde (tF kleiner als Tg einstellen).

• Bei Verwendung des D-Glieds mit S27 = 0 ist das Einschalten des Filters unbedingt zu empfehlen, um das mit Kp und Vv verstärkte A/D-Wandlerrauschen zu unterdrücken.

• Soll der Reglerausgang zusätzlich beruhigt werden, so kann die Ansprechschwelle A, die sich bei S-Reglern aus der Einstellung von te ergibt, vergrößert werden bzw. bei K-Reglern die Ansprechschwelle eingeschaltet werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die bleibende Regelabweichung den Wert der eingestellten Ansprechschwelle annehmen kann. Die Ansprechschwelle A kann im Bereich von 0 bis 10 % in 0.1 %-Schritten eingestellt werden. Die Werkseinstellung von A ist 0. Bei Dreipunkt-Schrittreglern muss eine Einstellung vorgenommen werden (siehe Seite 96).

99


8. Kurzzeichenerklärung Die in diesem Handbuch verwendeten Kurzzeichen, soweit sie nicht im entsprechenden Text oder den Tabellen bereits erläutert wurden, haben folgende Bedeutung: AE Analogeingang TF Filterzeitkonstante für xd A Ansprechschwelle Tg Ausgleichszeit der Strecke

Binärausgang

Stellzeit motorischer Antriebe

we

ESR Externer Sollwert

wES

Frontbefehl "Interner Betrieb"

wS

Proportionalitätsbeiwert

x

Parameter "Messanfang"

ya

SES

Minimale Stellimpulspause (Ausschalten)

yN

/A Kein Automatikbetrieb Tn Nachstellzeit

A1 / A2 Grenzwertmelder 1/2 Tu Verzugszeit der Strecke

BA Tv Vorhaltzeit

BE Binäreingang Tw Sollwertrampe BI Steuersignal "Blockieren der

Stellgröße" Ty

BLPS Steuersignal "Blockieren der Parametrier- und Strukturiermöglichkeit"

T+ / T- Periodendauer beim Zweipunktregler

c1 Parameter "Konstante 1 (Nullpunkt)" v Verhältnisfaktor

c2 Parameter "Konstante 2 (Faktor)" wa Anfangswert

CB Steuersignal "Computerbereitschaft" Endwert

Sollwertbegrenzung bzw. Verhältnisfaktor- einstellbereich

Elektronische Stellungsrückmeldung wE

H Frontbefehl "Handbetrieb" Externer Sollwert über die serielle Schnittstelle

INT wi interner Sollwert

Iy Stromausgang Stellgröße Sicherheitssollwert

Kp w wirksamer Sollwert

Ks Übertragungsbeiwert der Strecke Wirksamer Istwert (Regelgröße)

LA xd Regeldifferenz (w – x)

LE Parameter "Messende"

Anfangswert

L1 .. L7 Parameter "Stützwerte des Linearisierers"

ye Endwert

Stellgrößenbegrenzung bzw. Totzone beim Zweipunktregler

N Steuersignal "Nachführen der Stellgröße"

yA Stellgröße im Automatikbetrieb

/RB Signal "keine Computerbereitschaft" yBL blockierte Stellgröße

/RC Signal "kein Computerbetrieb" yE wirksame externe Stellgröße

Serielle Schnittstelle yES Nachführstellgröße über die serielle Schnittstelle

Si Steuersignal "Sicherheitsbetrieb" yH Handstellgröße

ta Nachführstellgröße über Analogeingang

te Minimale Stellumpulslänge (Einschalten)

yR Rückgemeldete Stellgröße

yS Sicherheitsstellgröße

100


9. Bestelldaten

Regler SIPART DR20 Grundgerät mit S-Ausgang, 2 Analogeingängen für Strom, 1 Binäreingang, 1 Binärausgang Hilfsenergie AC 230 V Hilfsenergie AC 115 V Hilfsenergie UC 24 V

6DR2001-16DR2001-26DR2001-4

Regler SIPART DR20 Grundgerät mit K-Ausgang, 2 Analogeingängen für Strom, 1 Binäreingang, 1 Binärausgang Hilfsenergie AC 230 V Hilfsenergie AC 115 V Hilfsenergie UC 24 V

6DR2004-16DR2004-26DR2004-4

Analogeingangsmodul für Strom / Spannung für Widerstandsgeber für Widerstandsthermometer Pt 100 für Thermoelemente

6DR2800-8J6DR2800-8R6DR2800-8P6DR2800-8T

Relaisausgangsmodul für Grenzwertmeldungen 6DR2801-8D

Binärausgangsmodul für Grenzwertmeldungen und Stellgrößenausgang des S-Reglers

6DR2801-8B

Schnittstellenmodul V.24 / V.28 6DR2803-8A

Netzstecker für 115 V... 230 V *) C73334-Z343-C3

Netzstecker für 24 V *) C73334-Z343-C6

Anschlussklemme

W73078-B4-A910

8-polig für K-Grundgerät *) W73078-B4-A908

Anschlussklemme 10-polig für S-Grundgerät *)

Anschlussklemme 4-polig für Eingangsmodule *) W73078-B1001-A904

Anschlussklemme 4-polig für Thermoelement-Eingangsmodul *)

C73451-A3000-B17

Anschlussklemme 5-polig für Grenzwertmodul *) W73078-B1001-A705

Anschlussklemme 6-polig für Grenzwertmodul *) W73078-B1001-A906

Anschlussstecker für Flachbandkabel (Schnittstelle) C73451-A347-D36

Skale für SIPART DR20 (Vorderseite beduckt ± 10 %) C73451-A3000-C21

Blanko-Skale für SIPART DR20 C73451-A3000-C22 *) gehört zum Lieferumfang der Geräte/Module

101


10. SIPART - Regler in Systemen Eine wichtige Voraussetzung für die sichere Führung von verfahrenstechnischen Anlagen ist eine zuverlässige Überwachung. Darum bieten moderne Prozessleitsysteme dem Anwender u.a. die Möglichkeit einer zentralen Prozessbedienung und -beobachtung über Sichtgeräte. Diese Möglichkeit kann auch bei den digitalen SIEMENS-Kompaktreglern realisiert werden. 1) Es können bis zu 32 Geräte über eine serielle Schnittstelle an einen entsprechend

ausgebauten Personal Computer (mit Betriebssystem C-DOS XM, Version 6.0 oder CDOS 386, Version 2.0) angeschlossen werden. Die Software SIPART SW PC ermöglicht die Prozessbeobachtung und -bedienung sowie das Parametrieren der Regler vom PC aus. Bei diesem Anlagenaufbau bleibt die Zuverlässigkeit des Einzelreglers voll erhalten, denn der Personal Computer dient ausschließlich dem Beobachten und Bedienen. Ein Ausfall des PC bleibt für den Prozess ohne Folgen: alle Regelungen, Berechnungen und Steuerungen werden von den Kompaktreglern eigenständig ausgeführt. Darüber hinaus stehen die Zusatzprogramme "BATCH" für eine Rezepturverwaltung und "FLOW" für eine Fließbilddarstellung zur Verfügung.

2) Die digitalen SIEMENS-Kompaktregler eignen sich auch hervorragend zum Einsatz in übergeordneten Automatisierungssystemen sowohl im SPC- als auch im DDC-backup-Betrieb. Wir können für die Kommunikation zwischen den Kompaktreglern und den Automatisierungsgeräten SIMATIC-S5-115U, S5-135U, S5-150U und S5-155U ein fertiges Software-Paket "SIPART SW S5" anbieten. Anschaltbaugruppe auf der SIMATIC-Seite ist der Kommunikationsprozessor CP 524 oder CP 525-2. Ein eigens dafür entwickelter Sondertreiber ermöglicht für jede Schnittstelle der Kommunikationsprozessoren den Datenverkehr mit jeweils bis zu 32 Kompaktreglern beliebiger Konfiguration. Für die genannten Automatisierungsgeräte S5 gibt es darüber hinaus Funktionsbausteine, mit denen der Anwender den Datenaustausch steuern kann. Auf diese Weise können unsere Kompaktregler mit den SIMATIC AGs arbeiten oder zum zentralen Bedienen und Beobachten über die CP 526 an ein Bildschirmgerät oder an COROS 2000 angekoppelt werden.

Die oben beschriebenen Möglichkeiten können mit Reglern SIPART DR, mit Universal-reglern TELEPERM D oder mit der Multifunktionseinheit MFE realisiert werden. Gegebenenfalls können diese Geräte auch gemischt an einem gemeinsamen Bus betrieben werden, sofern die Zahl von 32 Geräten nicht überschritten wird.

102


11. Darstellung verschiedener Sollwerte Auf den nachfolgenden Seiten sind Funktionsdiagramme gezeigt, bei denen auf der Zeitachse dargestellt wird, wie sich die Sollwerte ändern, wenn

• die Intern-/Extern-Taste (13) an der Front betätigt wird

• die strukturierten Funktionen des Binäreingangs BE mit logisch 1 oder logisch 0 angesteuert werden.

Die neben den Beispielen genannten Strukturschalter sind für die dargestellten Funktionen unbedingt in die angegebenen Schaltersteilungen zu bringen. Nicht angeführte Strukturschalter sind ohne Bedeutung. Sie sollten auf "0" gestellt werden, sofern die Regelstrecke keine andere Einstellung verlangt. Beispiel 1: Festwertregler ohne Sollwertrampe (Tw = 0). Betrieb mit einem einstellbaren

Sollwert wi, kein x-tracking. S1 = 0 S17 = 0

100

0t

w (%)

w1 = wi (an der Front einstellbar)

Bild 11/1 Sollwertverlauf gemäß Beispiel 1 Beispiel 2: Festwertregler mit Sollwertrampe (Tw > O). Betrieb mit einem einstellbaren

Sollwert wi, mit x-tracking und dem auf Si (Sicherheitsstellwert yS) strukturierten Binäreingang.

Bei Si = 1 folgt der wirksame Sollwert durch x-tracking unverzögert der Regelgröße x. Wird Si = 0, läuft der Sollwert mit der als Zeitparameter eingestellten Sollwertrampe wieder zum früher eingestellten Sollwert wi (bitte Hinweis auf Seite 25 beachten!).

103


100

0

w1

w2

Tw

t

w (%)

w1

Si = 1 Si = 0

w1 = wi (an der Front einstellbar)w2 = x (x-tracking)

S1 = 0 S15 = 1 S16 = 0 S17 = 1 S19 = 1 Bild 11/2 Sollwertverlauf gemäß Beispiel 2 Beispiel 3: Zwei-Sollwerte-Betrieb bei einem Gleichlaufregler ohne Intern-/Extern- Umschaltung, und zwar:

1. ein variabler Sollwert w1 = c2 * wE + c1 2. der durch Parametrierung fest vorgegebene, von der Front nicht beeinflussbare Sollwert w2 = c1

Beide Sollwerte sind demnach durch den festen Anteil von c1 verknüpft; die Umschaltung von w1 nach w2 erfolg lediglich durch die externe Abschaltung von w2. Sollwertrampe Tw > 0 ist vorgesehen.

100

0

w1

w2

wE = 0 t

w (%)

w1 = wE ∗ c2 + c1w2 = c1 (Parameter)

wE

Tw

S1 = 6

Bild 11/3 Sollwertverlauf gemäß Beispiel 3

104


Beispiel 4: Zwei-Sollwerte-Betrieb entsprechend der auf Seite 35 beschriebenen Konfiguration. Beide Sollwerte können mit Taste 8 in das vierstellige Display aufgerufen und mit Tasten 12 auf der Front des Gerätes verstellt werden. Die Umschaltung zwischen w1 (Sicherheitssollwert wS) und w2 (interner Sollwert wi) erfolgt durch den Intern-/Extern-Schalter 13. Sollwertrampe Tw > 0 ist eingeschaltet.

S24 = 1

S 1 = 5 S15 ≠ 3 S17 = 0 S18 = 1 S19 = 1

S42 = 2

100

0

w1

w2

INT INT t

w (%)

w1 = wS (an der Front einstellbar)w2 = wi (an der Front einstellbar)

Bild 11/4 Sollwertverlauf gemäß Beispiel 4 Beispiel 5: Zwei-Sollwerte-Betrieb, wie unter Beispiel 4 bereits beschrieben, jedoch wird

bei dieser Anwendung der interne Sollwert wi dem jeweils wirksamen Sollwert w nachgeführt. Dadurch wird folgende Funktion erreicht: Schaltet man während des Sollwertanstiegs mit Taste 13 auf Intern, so bleibt der letzte Wert als wi stehen, bis wieder auf Extern zurückgeschaltet wird. Im Bedarfsfall kann bei Intern-Betrieb wi an der Front geändert werden. Nach Erreichen von wS kann mit x-tracking ein anderer Sollwert erreicht werden, wenn Taster 10 auf Handbetrieb geschaltet wird. Sobald wieder auf Automatikbetrieb geschaltet wird, läuft der Sollwert wieder nach wS.

S 1 = 5 S 15 ≠ 3 S 17 = 1 S 18 = 1 S 19 = 0 S 24 = 1 S 29 = 1

100

0

w1

w2

x = w

INT INT H t

w (%)

CB CBINT

w2

A Bild 11/5 Sollwertverlauf gemäß Beispiel 5

105


Beispiel 6: Drei-Sollwerte-Betrieb mit einem Folgeregler, wobei folgende Größen verwendet werden: w1 ist ein externer variabler Sollwert wE w2 ist der durch Parametrierung fest vorgegebene Sicherheitssollwert wS w3 ist der an der Front einstellbare interne Sollwert wi

S10 = -1

S19 = 1

Die Umschaltung zwischen w1 und w2 erfolgt durch das Binärsignal CB (Intern-/Extern-Taste 13 muss dabei auf "Extern" stehen). Zwischen w1 / w2 einerseits und dem Sollwert w3 wird durch die Extern- / Intern-Taste 13 umgeschaltet. Bild 11/6 zeigt den Sollwertverlauf mit einer Sollwertrampe Tw > 0. Bild 11/7 zeigt das gleiche Beispiel ohne Sollwertrampe (Tw = 0).

S 1 = 5

S15 = 3 S17 = 0 S18 = 1

100

0

w1

w2

w3

w1

INT INT INT INTCBCB

t

w (%) w1 = wEw2 = wS (Parameter)w3 = wi (an der Front einstellbar)

wE

CB CB Bild 11/6 Sollwertverlauf gemäß Beispiel 6 mit Tw > 0

100

0

w1

w2

w3

w1

INT INT INT INTCBCB

t

w (%) w1 = wEw2 = wS (Parameter)w3 = wi (an der Front einstellbar)

wE

CB CB

Bild 11/7 Sollwertverlauf gemäß Beispiel 6 mit Tw = 0

106


Beispiel 7: Vier-Sollwerte-Betrieb mit einem Folgeregler mit Intern-/Extern- Umschaltung und CB-Signal über den Binäreingang. Der Regler ist mit einem Optionsmodul 6DR2800-8J als Spannungseingang bestückt! Die vier Sollwerte werden wie folgt gebildet:

w1 ist der an der Front einstellbare Sollwert wi w2 ist ein durch Parametrierung fest vorgegebener, von der Front nicht beeinflussbarer Sollwert wa w3 ist der durch Parametrierung vorgegebene Sicherheits-Sollwert wS.

S17 = 0

w4 ist ein durch Parametrierung fest vorgegebener, von der Front nicht beeinflussbarer Sollwert we

Die Umschaltung erfolgt mit Taste 13 und dem CB-Signal wie folgt: w1 = Taste 13 auf Intern w2 = Taste 13 auf Extern, CB-Signal mit L + aktiviert, Eingang AE3 auf Masse

gelegt

w3 = Taste 13 auf Extern, kein CB-Signal w4 = Taste 13 auf Extern, CB-Signal mit L + aktiviert, Eingang AE3 an L +

gelegt

Einschränkung dieser Schaltung: w1 und w3 können nicht kleiner werden als w2 und nicht größer als w4.

S 1 = 5 S10 = -1 S15 = 3

S18 = 1 S19 = 1

100

0

w1

w2

w3

w4

INT INTCB

wE = 0

INT INTCB

wE = +24 VCB

t

w (%) w1 = wi (an der Front einstellbar)w2 = wA (Parameter)w3 = wS (an der Front einstellbar)w4 = wE (Parameter)

Bild 11/8 Sollwertverlauf gemäß Beispiel 7

107


12. Projektierungsbeispiele Im folgenden werden häufige Anwendungen / Beschaltungen der SIPART DR20-Geräte in Form von Projektierungsbeispielen aufgeführt. Die Schaltungen sind sortiert nach ihrer Ausgangsstruktur S, K oder Z. Angegeben sind alle Eingangs- und Ausgangs- Beschaltungen und die Bestellnummern der jeweils erforderlichen Geräte bzw. Zusatzmodule. Eine Prinzipschaltung des Regelkreises und eine Kurzbeschreibung sollen das Verständnis erleichtern. Bewusst haben wir die einfachen Anwendungen sehr ausführlich dargestellt, um vor allem dem Techniker, der nur gelegentlich derartige Schaltungen entwerfen muss, eine Hilfestellung zu geben.

• Netzspannung

• Ausgangsbeschaltungen

Wie dargestellt, muss die Hilfsenergie abgesichert und über einen Schalter geführt sowie der Schutzleiter angeschlossen werden. Der zulässige Hilfsenergie-Bereich ist jeweils mit den Typennummern des Gerätes angegeben. Schalter, Sicherungen und Anschlussleitungen gehören nicht zum Lieferumfang der Geräte.

• Grenzwertsignalisierungen In allen Beispielen ist auch ein Modul für die externe Signalisierung von Grenzwerten enthalten. Dieses Modul kann entfallen, wenn eine externe Signalisierung nicht erforderlich ist. Eine Beschaltung des Grenzwertmoduls ist nicht angegeben, da sie anlagenspezifisch von Fall zu Fall differieren kann. Der Relaismodul darf nur mit Spannungen bis 35 V (siehe Seite 69) beschaltet werden!

• Eingangsbeschaltungen Es werden alle möglichen Eingangsbeschaltungen gezeigt. Bitte beachten Sie, dass bei der möglichen Speisung eines Zweileiter-Messumformers aus dem SIPART DR20 und gleichzeitiger Verwendung der Analogeingänge AE1 / AE2 die Speisespannung für den Messumformer im ungünstigen Fall nur DC 15 V betragen kann.

Die Ausgangsbeschaltungen sind einheitlich dargestellt, und zwar bei K-Grundgeräten (6DR2004) für eingeprägtes Stromsignal 0 oder 4 bis 20 mA, bei S-Grundgeräten (6DR2001) mit Relaisausgängen, die max. mit AC 250 V 5 A belastet werden dürfen (siehe Seiten 14 und 64). Wenn die Stellausgänge des S-Reglers mit aktiven, positiven Binärsignalen gewünscht werden, so ist anstelle des Grenzwertmoduls mit Relais das Grenzwertmodul mit 4 Binärausgängen (6DR2801-8B) zu verwenden (siehe Seite 81). Wenn mit den vorgesehenen Relaisausgängen Induktivitäten (z. B. Stellmotoren, Schütze etc.) geschaltet werden, ist für eine ausreichende Entstörung durch Beschaltung mit RC-Kombinationen zu sorgen.

108


• Strukturierung Alle Geräte werden mit vorgegebenen Werkseinstellungen geliefert und sind bei der Inbetriebnahme zu strukturieren. In den Beispielen sind die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderlichen Schalter-stellungen aufgeführt, jedoch sind nur die Strukturschalter genannt, die von der Werkseinstellung "0" abweichen. Darüber hinaus können weitere Einstellungen aufgrund anlagenspezifischer Kriterien notwendig werden. Die nachfolgenden Projektierungsbeispiele haben ausschließlich parallele Beschaltun- gen zum Inhalt. Deswegen wurden die Strukturschalter, die sich auf die serielle Schnittstelle beziehen, nicht angegeben. • Parametrierung Die Regler sind in jedem Falle mit Hilfe der Parameter an die Streckendaten anzupassen (siehe Kapitel 7.2). Die Werkseinstellung der Regelparameter ist bewusst so gewählt, dass auch im ungünstigsten Fall der Regelkreis nicht zum Schwingen neigt (Kp = 0.1; Tn = 9984 s). Kp und Tn oder y0 sowie gegebenenfalls Ty und A müssen eingestellt werden. Bitte beachten Sie auch die Hinweise auf Seite 88.

• Regelalgorithmus Alle Projektierungsbeispiele (ausgenommen Z1) sind für PI- oder PID-Verhalten dargestellt. Eine Umschaltung auf P- bzw. PD-Verhalten ist mit Strukturschalter S28 (= 1) möglich. Wenn dies notwendig ist, muss bei einem SIPART DR20 mit S-Ausgang unbedingt ein elektronischer Stellungsrückmelder (ESR) über yR angeschlossen sein und Strukturschalter S2 = 3 eingestellt werden.

109


Verzeichnis der Projektierungsbeispiele

K1

K4

S3

SeiteFestwertregler, Regelgröße über einen Vierleiter-Messumformer

112

K2 Festwertregler, Regelgröße über einen Zweileiter-Messumformer

113

K3 Festwertregler, Regelgröße direkt von einem Widerstandsthermometer Pt 100 in Dreileiter-Schaltung

114

Festwertregler, Regelgröße direkt von einem Widerstandsthermometer Pt 100 in Vierleiter-Schaltung

115

K5 Festwertregler, Regelgröße direkt von einem Widerstandsthermometer Pt 100 in Zweileiter-Schaltung

116

K6 Festwertregler, Regelgröße direkt von einem Thermoelement mit interner Vergleichsstelle

117

K7 Festwertregler, Regelgröße direkt von einem Thermoelement mit externer Vergleichsstelle

118

K8 Festwertregler mit extern über ein Potentiometer vorgegebenen Sollwert, Regelgröße über ein Thermoelement

119

K9 Verhältnisregelung mit einer Verhältnisstation und einem Folgeregler, Regelgröße und führende Prozessgröße über Vierleiter-Messumformer

120

K10 Kaskadenregelung mit einem Führungs- und einem Folgeregler, alle Regelgrößen über Vierleiter-Messumformer

122

K11 Verhältnisregler, Regelgröße und führende Größe über Vierleiter-Messumformer

124

S1 Festwertregler, Regelgröße über einen Vierleiter-Messumformer, Stellungsrückmeldung über einen ESR

125

S2 Festwertregler, Regelgröße direkt vom Thermoelement (int. Vergleichsstelle), Stellungsrückmeldung über einen ESR

126

Festwertregler, Regelgröße direkt von einem Widerstands-thermometer Pt 100 (Dreileiter-Schaltung), Stellungsrückmeldung über ein Potentiometer

127

S4 Festwertregler, Regelgröße direkt vom Thermoelement (ext. Vergleichsstelle), Stellungsrückmeldung über einen ESR

128

S5 Festwertregler mit Störgrößenaufschaltung am Eingang, Regelgröße direkt von einem Pt 100, Störgröße über einen Messumformer in Vierleiter-Schaltung Stellungsrückmeldung über ein Potentiometer

129

S6 Kaskadenregelung mit einem K-Regler als Führungsregler und einem S-Regler als Folgeregler, alle Regelgrößen direkt von Widerstandsthermometern Pt 100 in Dreileiter-Schaltung, Stellungsrückmeldung über ein Potentiometer

130

110


Verzeichnis der Projektierungsbeispiele

Seite

S7 Verhältnisregler, Regelgröße und führende Prozessgröße über Zweileiter-Messumformer, Stellungsrückmeldung über ein Potentiometer

132

Z1 PD-Zweipunkt- oder Dreipunkt-Festwertregler, Regelgröße direkt von einem Thermoelement

133

K Vordruck für den Entwurf von Schaltungen mit einem K-Regler 134

S Vordruck für den Entwurf von Schaltungen mit einem S-Regler 135

F Der SIPART DR20 in K-Version als Rechengerät 136

Vordruck für Strukturschalter-/Parameter-Einstellungen 137

111


Projektierungsbeispiel K1 Festwertregelung Regelgröße über einen Vierleiter-Messumformer

W

y

Antrieb

x

Die Regelgröße x vom Messumformer geht auf den Analog-eingang AE1 des Regler. Der Eingangssignalbereich beträgt 0 bis 20 mA. Die Stellgröße ist ebenfalls 0 bis 20 mA. Die Speisung des Messumformers kann auch aus dem Regler erfolgen ( + an Klemme 5 und – an Klemme 6). Die Grenzwertmelder überwachen die Regeldifferenz xd auf max/min-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!).

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108. Einstellung der Strukturschalter: Alle Strukturschalter in Werkseinstellung.

AE1 AE2 BE BA L+ GND GND Iy

1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K

6DR2004-1 (AC 230 V)6DR2004-2 (AC 115 V)6DR2004-4 (UC 24 V)

1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5

M1 A1 R1 A2 M2 M M/A S E

I

+-

y

Optionsmodul6DR2801-8A *) nicht bestückt

Messumformerspeisung

nicht bestückt

I

+ -

x

*) neue Type 6DR2801-8D

112


Projektierungsbeispiel K2 Festwertregelung Regelgröße über einen Zweileiter-Messumformer

W

y

Antrieb

x

Die Regelgröße x vom Messumformer geht auf den Analogeingang AE1 des Reglers; die Messumformer-speisung erfolgt über die gleichen Leitungen. Der Eingangssignal-bereich und die ausgegebene Stellgröße des Reglers betragen 4 bis 20 mA. Die Grenzwertmelder überwachen die Regeldifferenz xd auf max / min-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!).

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108. Einstellung der Strukturschalter: S4 = 1, S37 = 1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5


I

+-

y

Optionsmodul6DR2801-8A *) nicht bestückt

Bei Verwendung des AE1 kann die am Meßumformeranstehende Speisespannung im ungünstigsten Fall nur15 V betragen (siehe Seite 72).

nicht bestückt

I

+-

x


113


Projektierungsbeispiel K3 Festwertregelung, Regelgröße direkt von einem Widerstandsthermometer Pt100 (3-L)

W

y

Antrieb

x

Die Regelgröße x vom Pt100 wird in 3-Leiterschaltung auf den Analogeingang AE3 geführt. Der Messbereich ist programmierbar (siehe Seiten 15 und 76). Die ausgegebene Stellgröße beträgt 0 bis 20 mA (bei 4 bis 20 mA Strukturschalter S37 = 1 einstellen). Die Grenzwertmelder überwachen die Regelgröße (Tempe-ratur). (Parameter A2 und A1 einstellen!).



1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5


I

+-

y

Pt100

Optionsmodul6DR2801-8A *)

Optionsmodul6DR2800-8Pnicht bestückt

RL1 RL4

Leitungswiderstände

RL1 + RL3 +RL4 ≤ 50 Ω

RL3


114



W

y

Antrieb

x

Die Regelgröße x vom Pt100 wird in 4-Leiterschaltung auf den Analogeingang AE3 geführt. Der Messbereich ist programmierbar (siehe Seiten 15 und 76). Die ausgegebene Stellgröße beträgt 0 bis 20 mA (bei 4 bis 20 mA Strukturschalter S37 = 1 einstellen). Die Grenzwertmelder überwachen die Regelgröße (Tempe-ratur). (Parameter A2 und A1 einstellen!).



1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5


I

+-

y

Pt100



RL1 RL4


RL1 + RL2 + RL3 +RL4 ≤ 80 Ω

RL2 RL3


115



W

y

Antrieb

x

Die Regelgröße x vom Pt100 wird in 2-Leiter-Schaltung auf den Analogeingang AE3 geführt. Der Messbereich ist programmierbar (siehe Seiten 15 und 76). Die ausgegebene Stellgröße beträgt 0 bis 20 mA (bei 4 bis 20 mA Strukturschalter S37 = 1 einstellen). Die Grenzwertmelder überwachen die Regelgröße (Tempe-ratur). (Parameter A2 und A1 einstellen!).



1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5


I

+-

y

Pt100



RL1 RL4


RL1 + RL4 ≤ 10 Ω


116


Projektierungsbeispiel K6 Festwertregelung, Regelgröße direkt von einem Thermoelement mit interner Vergleichsstelle

W

x

y

Antrieb

Die Regelgröße x vom Thermoelement wird auf den Analogeingang AE3 geführt. Die Thermoelement-Type und der Messbereich sind programmierbar, die Regelgröße muss linearisiert werden (siehe Seiten 15, 78 und 91). Die ausgegebene Stellgröße beträgt 0 bis 20 mA (bei 4 bis 20 mA, Strukturschalter S37 = 1 einstellen). Die Grenzwertmelder überwachen die Regeldifferenz xd auf max / min-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!).



1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5

M1 A1 R1 A2 M2


M M/A S E

I

y

+-

+-

Rcomp

X

Optionsmodul6DR2800-8Tnicht bestückt

- +


117


Projektierungsbeispiel K7 Festwertregelung, Regelgröße direkt von einem Thermoelement mit externer Vergleichsstelle

W

x

y

Antrieb

Die Regelgröße x vom Thermoelement wird auf den Analogeingang AE3 geführt. Die Thermoelement-Type und der Messbereich sind programmierbar, die Regelgröße muss linearisiert werden (siehe Seiten 15, 78 und 91). Die ausgegebene Stellgröße beträgt 0 bis 20 mA (bei 4 bis 20 mA Strukturschalter S37 = 1 einstellen). Die Grenzwertmelder überwachen die Regeldifferenz xd auf max / min-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!).


AE1 AE2 BE BA L+ M M Iy

1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5

M1 A1 R1 A2 M2


M M/A S E

I

y

+-

+-

Rcomp

X

Optionsmodul6DR2800-8Tnicht bestückt

- +

ExterneVergleichsstelle


118


Festwertregelung, Regelgröße direkt von einem Thermoelement (int. Vergl.st.) Sollwert wird durch externen Widerstandsgeber vorgegeben

Projektierungsbeispiel K8

W

x

y

Antrieb

Die Regelgröße x vom Thermoelement wird auf den Analogeingang AE3 geführt. Die Thermoelement-Type und der Messbereich sind programmierbar, die Regelgröße muss linearisiert werden (siehe Seiten 15, 78 und 91). Die ausgegebene Stellgröße beträgt 0 bis 20 mA (bei 4 bis 20 mA Strukturschalter S37 = 1 einstellen). Die Grenzwertmelder überwachen die Regeldifferenz xd auf max/min-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!).

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108. Einstellung der Strukturschalter: S1 = 4, S18 = 1, S10 = 1, S14 = 1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5

M1 A1 R1 A2 M2


M M/A S E

I

y

+-

+-

Rcomp

X

Optionsmodul6DR2800-8T

Optionsmodul6DR2800-8R

- +

RA RE

S

Externer SollwertstellerWEA

R = RA + ∆R + RE


119


Projektierungsbeispiel K9 Verhältnisregelung mit einer Verhältnisstation und einem Folgeregler

y

Antriebx1

x2

Wv

Die führende Prozessgröße x2 kommt von einem Vierleiter-Messumformer und wird der Verhältnisstation auf den Eingang AE2 zugeführt. Die Verhältnisstation dient hier lediglich als Rechengerät ohne Regelfunktion; nach der Gleichung

y = v ∗ x2 + (± c1 )

wird das Ausgangssignal gebildet und dem Folgeregler als Sollwert w zugeführt. Der Soll-Verhältnisfaktor wv (siehe Seite 38) wird auf dem Display 4 als Sollwert w angezeigt.

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108. Einstellung der Strukturschalter der Verhältnisstation: S1 = 8, S8 = 1, S10 = -1, S25 = OFF


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5

M1 A1 R1 A2 M2

nicht bestückt!nicht bestückt!

M M/A S E

I

+-

+

-

x2

Verhältnisstation

Optionsmodul6DR2800-8J

x1

I

+ -

+

-

120


Damit der Ist-Verhältnisfaktor xv ebenfalls angezeigt werden kann, wird die Regelgröße x1 des Folgereglers als Stromschleife über den Eingang AE3 der Verhältnisstation geführt. Sofern dies nicht erforderlich ist, wird x1 direkt am AE1 des Folgereglers angeschlossen, und der Signalumformer 6DR2800-8J in der Verhältnisstation nicht benötigt. Durch Umschaltung der Verhältnisstation in den Handbetrieb wird mit der Handstellgröße der Sollwert des Folgereglers eingestellt. Aus der Verhältnisregelung wird damit eine Festwertregelung. Wenn die Verhältnisstation mit Strukturschalter S17 = 1 auf x-tracking strukturiert wird, erfolgt die Rückschaltung in den Automatikbetrieb der Verhältnisstation nicht nur stoßfrei, sondern auch driftfrei (während der Handerstellung wird der Soll-Verhältnisfaktor nachgeführt). Die Grenzwertmelder im Folgeregler überwachen die Regeldifferenz xd auf max./min.-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!). Einstellung der Strukturschalter des Folgereglers: S1 = 4, S10 = -1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5

M1 A1 R1 A2 M2

nicht bestücktOptionsmodul6DR2801-8A *)

M M/A S E

nicht bestückt

I

y

+-

Folgeregler

geregelte Prozeßgröße x1

Masseverbindung zwischen den beiden Geräten

Stellgröße Y der Verhältnisstation = Sollwert W des Folgereglers


121


Projektierungsbeispiel K10 Kaskadenregelung Für die Regelgrößen des Führungsreglers und des Folgereglers sind Vierleiter-Messumformer vorgesehen

W

y

Antrieb

xFo

FolgereglerFührungsregler

xFü

Die Regelgröße xFü wird am Eingang AE1 des Führungsreglers angeschlossen. Das Ausgangssignal Iy dieses Reglers ist der Sollwert für den Folgeregler und wird an dessen Analogeingang AE2 geführt. Die Regelgröße xFo des Folgereglers liegt an seinem Analogeingang AE1. Die Kaskade kann durch Umschaltung des Führungsreglers in den Handbetrieb aufgetrennt werden. Der Folgeregler befindet sich dabei weiter im Automatikbetrieb, sein Sollwert ist weiterhin das Aus-

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108. Einstellung der Strukturschalter des Führungsreglers: Alle Strukturschalter in Werkseinstellung


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5

M1 A1 R1 A2 M2

nicht bestückt

M M/A S E

nicht bestückt

I

+ -

+

-

x1

Führungsregler

nicht bestückt

122


gangssignal des Führungsreglers, d.h. jetzt dessen Handstellgröße. Der Folgeregler wird dadurch zum Festwertregler. Die Rückschaltung des Führungsreglers in den Automatikbetrieb und damit das Zusammenschalten der Kaskade erfolgt stoßfrei, aber nicht driftfrei, wenn während der Umschaltung der Sollwert des Folgereglers aber nicht der des Führungsreglers verstellt wurde. Das Fortdriften nach der Rückschaltung kann verhindert werden, wenn der Führungsregler mit Strukturschalter S17 = 1 auf x-tracking programmiert ist. Dann wird der Sollwert des Führungsreglers dem sich mit der Verzögerungszeit der Strecke ändernden Istwert xFü nachgeführt. Die Grenzwertmelder im Folgeregler überwachen die Regeldifferenz xd auf max./min.-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!). Einstellung der Strukturschalter des Folgereglers: S1 = 4, S10 = -1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5

M1 A1 R1 A2 M2


M M/A S E

nicht bestückt

II

y

+-+ -

+

-

x2

Folgeregler


123


Projektierungsbeispiel K11 Verhältnisregelung Für die Regelgröße und die führende Prozessgröße sind Vierleiter-Messumformer vorgesehen

W

X2

y

AntriebX1

Die Regelgröße x1 wird am Analogeingang AE1 angeschlossen, die führende Prozessgröße x2 geht auf den Analogeingang AE2. Beide Signale betragen 0 bis 20 mA. Die Speisung für die Vierleiter-Messumformer kann dem Regler entnommen werden (Anschluss 5). Der Ausgangssignalbereich beträgt ebenfalls 0 bis 20 mA. Die Grenzwertmelder überwachen das Istverhältnis (Parameter A2 und A2 einstellen!). Die Einstellung des Verhältnisfaktorbereichs ist auf Seite 36 beschrieben

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108. Einstellung der Strukturschalter: S1 = 7, S10 = -1, S22 = 1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5

M1 A1 R1 A2 M2


M M/A S E

x1

nicht bestückt

I II

y

+-+ -

+ +

- -

x2


124


Projektierungsbeispiel S1 Festwertregelung Regelgröße über Vierleiter-Messumformer, Stellungsrückmeldung über einen ESR

W

X

y

AntriebYR

Die Regelgröße vom Messumformer geht auf den Analog-eingang AE1, die Stellungsrückmeldung vom ESR auf den Analogeingang AE2 des Reglers. Für beide Eingänge ist ein Signalbereich von 0 bis 20 mA programmiert. Messumformer und ESR werden fremdgespeist; die Speisespannung kann auch dem SIPART DR20 entnommen werden (+ an Klemme 5, - an Klemme 6). Die Grenzwertmelder überwachen die Regeldifferenz xd auf max./min.-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!).

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108 und den Warnhinweis auf Seite 14.

Einstellung der Strukturschalter: S2 = 2 oder 3, S32 = 1

AE1 AE2 BE BA L+ M M L

1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 S


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

-∆y +∆y

9 105

M1 A1 R1 A2 M2


M M/A S E

L

N

ESR

+ -

yR

X

nicht bestückt

IUH

UH


125


Projektierungsbeispiel S2 Festwertregelung Regelgröße direkt von einem Thermoelement (int. Vergl.st), Stellungsrückmeldung von einem ESR

W

X

y

AntriebYR

Die Regelgröße vom Messumformer geht auf den Analog-eingang AE1, die Stellungsrückmeldung vom ESR auf den Analogeingang AE2 des Reglers. Für beide Eingänge ist ein Signalbereich von 0 bis 20 mA programmiert. Messumformer und ESR werden fremdgespeist; die Speisespannung kann auch dem SIPART DR20 entnommen werden (+ an Klemme 5, - an Klemme 6). Die Grenzwertmelder überwachen die Regeldifferenz xd auf max. / min.-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!).

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108 und den Warnhinweis auf Seite 14. Einstellung der Strukturschalter: S2 = 2 oder 3, S8 = 1, S14 = 1, S22 = 1, S32 = 1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 S


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

-∆y +∆y

9 105

M1 A1 R1 A2 M2


M M/A S E

L

N

+-

Optionsmodul6DR2800-8T

ESR

+ -

+

-

Rcomp

yR

X

- +


126


Projektierungsbeispiel S3 Festwertregelung Regelgröße direkt von einem Widerstandsthermometer Pt100, Stellungsrückmeldung von einem Widerstandsgeber

W

X

y

AntriebYR

Die Regelgröße x vom Pt100 wird in 3-Leiter-Schaltung auf den Analogeingang AE3 geführt. Der Messbereich ist programmierbar (siehe Seiten 15 und 76). Die Rückmeldung des Stellglieds erfolgt über einen Widerstandsgeber auf den Analogeingang AE4 (Einstellhinweise siehe Seite 76). Die Grenzwertmelder überwachen die Sollwerteinstellung auf Überschreitung (Parameter A2 und A1 einstellen!).

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108 und den Warnhinweis auf Seite 14. Einstellung der Strukturschalter: S2 = 2, S8 = 1, S9 = 1, S22 = 2, S32 = 1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 S


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

-∆y +∆y

9 105

M1 A1 R1 A2 M2



M M/A S E

L

N

RE

RA

S

R = RA + ∆R + RE

Optionsmodul6DR2800-8P

RL3 RL4

Pt100

RL1

RL1 = RL3 = RL4 ≤ 50 Ω

yR


127


Projektierungsbeispiel S4 Festwertregelung Regelgröße direkt von einem Thermoelement (ext. Vergl.st), Stellungsrückmeldung von einem ESR

W

X

y

AntriebYR

Die Regelgröße x vom Thermoelement wird auf den Analogeingang AE3 geführt. Die Thermoelement-Type und der Messbereich sind programmierbar, die Regelgröße muss linearisiert werden (siehe Seiten 15, 78 und 91). Die Stellungsrückmeldung vom ESR geht auf den Eingang AE2, der Eingangssignalbereich ist 0 bis 20 mA.Die Grenzwertmelder überwachen die Regelgröße x (Temperatur) (Parameter A2 und A1 einstellen!).

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108 und den Warnhinweis auf Seite 14. Einstellung der Strukturschalter: S2 = 2 oder 3, S8 = 1, S14 = 1, S22 = 2, S32 = 1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 S


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

-∆y +∆y

9 105

M1 A1 R1 A2 M2


M M/A S E

L

N

+-


ExterneVergleichsstelle

ESR

+ -

+

-

Rcomp


128


Projektierungsbeispiel S5 Festwertregelung mit Störgrößenaufschaltung am Eingang Regelgröße direkt von einem Pt100, Störgröße von einem Messumformer und Stellungsrückmeldung von einem Widerstandsgeber

W

X1

y

Antrieb

X2

YR

Die Regelgröße x1 vom Pt100 wird in 3-Leiter-Schaltung auf den Analogeingang AE3 geführt. Der Messbereich ist programmierbar (siehe Seiten 15 und 75). Die Störgröße x2 kommt von einem Messumformer und wird auf den Analogeingang AE1 gelegt. Rückmeldungen des Stellglieds erfolgt über einen Widerstandsgeber auf den Analogeingang AE4 (Einstellhinweise siehe Seite 76). Die Grenzwertmelder überwachen die Regeldifferenz auf max./min.-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!).

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108 und den Warnhinweis auf Seite 14. Einstellung der Strukturschalter: S1 = 1, S2 = 2, S8 = 1, S9 = 1, S10 = -2, S32 = 1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 S


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

-∆y +∆y

9 105

M1 A1 R1 A2 M2



M M/A S E

L

N

I

RE

RA

S

R = RA + ∆R + RE

UH

+ -


RL3 RL4

Pt100

RL1

RL1 = RL3 = RL4 ≤ 50 Ω


129


Projektierungsbeispiel S6 Kaskadenregelung Die Regelgrößen des Führungsreglers und des Folgereglers kommen direkt von Widerstandsthermometern Pt100

W

y

AntriebYR

FührungsreglerFolgeregler

Der Führungsregler ist ein SIPART DR20 mit K-Ausgang, der Folgeregler hat einen Dreipunkt-Schrittausgang. Die Regelgrößen sowohl des Führungs- als auch des Folge-reglers kommen direkt von Widerstandsthermo-metern Pt100 und werden bei beiden Geräten am Analogeingang AE3 angeschlossen. Die Stellungsrück-meldung des schrittschaltenden Folgereglers kommt von einem Potentiometer, angeschlossen am Analogeingang AE4. Das Ausgangssignal des Führungsreglers ist der

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108 und den Warnhinweis auf Seite 14. Einstellung der Strukturschalter: S8 = 1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

5

M1 A1 R1 A2 M2

nicht bestückt

M M/A S E


RL1 RL3 RL4

Pt100

Führungsregler

nicht bestückt

RL1 = RL3 = RL4 ≤ 50 Ω


130


Sollwert für den Folgeregler und wird an dessen Analogeingang AE2 geführt. Die Kaskade kann durch Umschalten des Führungsreglers in den Handbetrieb aufgetrennt werden. Der Folgeregler befindet sich dabei weiter in Automatikbetrieb, sein Sollwert ist weiterhin das Ausgangssignal des Führungsreglers, d.h. jetzt dessen Handstellgröße. Der Folgeregler wird dadurch zum Festwertregler. Die Rückschaltung des Führungsreglers in den Automatikbetrieb und damit das Zusammenschalten der Kaskade erfolg stoßfrei, aber nicht driftfrei, wenn während der Umschaltung der Sollwert des Folgereglers aber nicht der des Führungsreglers verstellt wurde. das Fortdriften nach der Rückschaltung kann verhindert werden, wenn der Führungsregler mit Strukturschalter S17 = 1 auf x-tracking programmiert ist. Dann wird der Sollwert des Führungsreglers, solange die Kaskade aufgetrennt ist, dem sich mit der Verzögerungszeit der Strecke ändernden Istwert nachgeführt. Die Grenzwertmelder im Folgeregler überwachen die Regeldifferenz auf max./min.-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!).

Einstellung der Strukturschalter des Folgereglers: S1 = 4, S2 = 2, S8 = 1, S9 = 1, S10 = -1, S32 = 1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 S


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

-∆y +∆y

9 105

M1 A1 R1 A2 M2



M M/A S E

L

N

RE

RA

S


RL1 RL3 RL4

Pt100

yR

Folgeregler


131


Projektierungsbeispiel S7 Verhältnisregelung Geführte Prozessgröße und führende Größe direkt von Zweileiter-Messumformern

W

X2

y

Antrieb

X1

YR

Die geführte Prozessgröße x1 vom Messumformer geht an den Analogeingang AE1, die führende Prozessgröße wird an den Analogeingang AE2 angeschlossen. Die Eingangssignalbereiche sind 4 bis 20 mA. Die Rück-meldung der Stellgliedstellung kommt von einem Wider-standsgeber auf den Analogeingang AE4. Die Grenzwertmelder überwachen das Istverhältnis (Parameter A2 und A1 einstellen!). Die Einstellung des Verhältnisfaktorbereichs ist auf Seite 36 beschrieben.

Bitte beachten Sie die Vorbemerkungen auf Seite 108 und den Warnhinweis auf Seite 14. Einstellung der Strukturschalter: S1 = 7, S2 = 2, S4 = 1, S5 = 1, S9 = 1, S10 = 1, S22 = 1, S32 = 1


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 S


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

-∆y +∆y

9 105

M1 A1 R1 A2 M2


Bei Verwendung der Analogeingänge AE1 und AE2 kann dieam Meßumformer anstehende Speisespannung imungünstigsten Fall nur 15 V betragen (siehe Abschnitt 5.2.1).


M M/A S E

L

N

I I

RE

RA

S

R = RA + ∆R + RE


132


Projektierungsbeispiel Z1 Festwertregelung mit PD-Zwei- oder Dreipunktregler Die Regelgröße kommt von einem Thermoelement mit interner Vergleichsstelle

W

X

+y / -y

Die Regelgröße vom Thermoelement wird direkt an den Analogeingang AE3 geführt. Die Thermoelement-Type und der Messbereich sind programmierbar, die Regelgröße muss linearisiert werden (siehe Seiten 15, 78 und 91). Die Stellgröße wird in Abhängigkeit von der Einstellung der Parameter ya und ye ausgegeben (siehe Seite 53). Die Grenzwertmelder überwachen die Regelgröße auf max./min.-Abweichung (Parameter A2 und A1 einstellen!).

Bitte beachten Sie die Möglichkeiten der Arbeitspunkteinstellung beim P-Regler (Seite 90) und die Vorbemerkungen auf Seite 108. Einstellung der Strukturschalter: S2 = 1, S8 = 1, S14 = 1, S22 = 1, S28 = 1, S32 = OFF


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 S


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

-∆y +∆y

9 10

L

N

Kühlen Heizen

5

M1 A1 R1 A2 M2 − +

+−

Optionsmodul6DR2801-8A *) nicht bestückt Optionsmodul

6DR2800-8T

Stromversorgung20 V max. 60 mA vom Regler


133


Schaltungsentwurf K


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 K


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

134


Schaltungsentwurf S


1 2 3 4 5 6 7 8

SIPART DR20 S


1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

PE

N

L

AC 115 VAC 230 V

⎫⎬⎭

PE

N UC 24 VL

⎫⎬⎭

Steckplatz 3GW

Steckplatz 2AE4

Steckplatz 1AE3

-∆y +∆y

7 8

135

Projektierungshandbuch SIPART DR20 Projektierungsbeispiel F Der SIPART DR20 in K-Version als Rechengerät Ab Software-Stand A06/A07 läßt sich beim SIPART DR20 der Arbeitspunkt des P-Reglers wahlweise auch manuell einstellen. Wenn in Strukturschaltersteilung S28 = 1 der Arbeitspunkt auf yo = 0 eingestellt wird und gleichzeitig die Einstellung und Verstellung eines Sollwertes durch die Sollwertbegrenzung (Parameter wa = we = 0 einstellen) unterbunden und mit Strukturschalter S31 = 1 die Umschaltung in den Handbetrieb verhindert wird, ist das Gerät von der Bedienfront aus nicht mehr zu beeinflussen und arbeitet als linearer Verstärker. Die Verstärkung ist als Parameter Kp von 0,1 bis 100 einstellbar. Gleichzeitig kann der Linearisierer eingeschaltet werden (S14 = 1), wobei es sich als vorteilhaft erweist, dass ab Software-Stand A06/A07 dieser auch mit fallender Kennlinie arbeiten kann (LA über LE einstellen). Auch eine Verknüpfung von zwei Eingangsgrößen oder die Addition/Subtraktion einer Konstanten c1 ist bei S1 = 1 möglich: Steigendes Ya bei Reversierbetrieb Kp < 0 (S26 = 1) ! (Bsp. 2 Mittelwertbildung)

x = x1 + (± c2) ∗ x2 + (± c1) Beispiele:

1. Funktionsgeber

x1

x2

Ιy

Bei nachstehenden Einstellungen ergibt sich aus dem Eingangssignal x1 das in nebenstehender Skizze dargestellte Ausgangssignal Iy: S1=1, S10 = -1, S14 = 1, S21 = OFF, S25 = OFF, S28 = 1, S31 = 1 Kp = 1, yo = 0, wa = 0, we = 0, ye = 100 %, LA = L1 = L2 = L3 = L4 = L5 = L6 = = 100% L7 = 50 %, LE = 0 %, c1 = 0% oder -50 % c2 = 0 %

100 %

c1 = 0 %

0 % 100 %

50 %

Ausgangsgröße Ιyc1 = - 50 %

L1 L2 L3LA L4 L5 L6 L7 LEx1

Eingangsgröße x1

Ιy

50 %

2. Mittelwertbildung

Aus den Eingangssignalen von AE1 und AE2 wird der Mittelwert gebildet und als Ιy ausgegeben. Es können für die Eingangssignale bei entsprechender Strukturierung auch die Analogeingänge AE3 und/oder AE4 verwendet werden. Einstellungen: S1 = 1, S10= - 1, S21 = OFF, S25 = OFF, S26 = 1; S28 = 1, S31 = 1,

Kp = 0.5, yo = 0, wa = 0, we = 0, c1 = 0 %, c2 = 100 %

136

SIPART DR20 Projektierungshandbuch Einstellungen SIPART-Regler Nummer / Messstelle ........................................................

Strukturierungen Parametrierungen

Struktur-schalter

Vor-gabe

Parameter An-zeige

Vor-gabe

1 Vorhaltsverstärkung Vv uu 2 Proportionalbeiwert Kp cp 3 Nachstellzeit Tn tn 4 Arbeitspunkt Yo Yo 5 Vohaltzeit Tv tu 6 TFFilterzeitkonst. tF 7 Sollertrampe Tw tS 8 Ventilstellzeit Ty 9 bzw. Periode +y T + tY

10 Periode –y T - t- 11 12 Messanfang 0 % LA 13 Stützwert 12,5 % L1 14 Stützwert 25 % L2 15 Stützwert 37,5 % L3 16 Stützwert 50 % L4 17 Stützwert 62,5 % L5 18 Stützwert 75 % L6 19 Stützwert 87,5 % L7 20 Messende 100 % LE 21 22 Sollwertbegrenzung 23 Anfang wva/wa SA 24 Sollwertbegrenzung 25 Ende wva/we SE 26 Sicherheitssollwert wS SH 27 28 Grenzwert min. A2 A2 29 Grenzwert max. A1 A1 30 31 Ansprechschwelle 32 von xd A A 33 34 Stellwertbegrenzung 35 Anfang von yA ya YA 36 Stellwertbegrenzung 37 Ende von yA ye YE 38 Sicherheitsstellwert ys YS 39 40 c1 Konstante 1 Nullpunkt 41 Konstante 2 Faktor c2 42 43 44 45 46 47 48

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