Bauart 430 Pneumatische Reglerbausteine Typ 3433 Zusatzbausteine Typ 3437

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1 Bauart 430 Pneumatische eglerbausteine Typ 3433 usatzbausteine Typ 3437 Anendung eglerbausteine für den Einbau in den pneumatischen Messerkregler Typ 3430 usatzbausteine zur Ergänzung der eglerbausteine bei besonderen verfahrenstechnischen Prozessen Die eglerbausteine Typ 3433 sind für Ein- und Ausgangssignale von 0,2 bis 1,0 bar (3 bis 15 psi) und einen uluftdruck von 1,4 bar (20 psi) ausgelegt. Die tecker des eglerbausteins erden in die selbstdichtenden teckverbindungen der eglerstation eingeschoben und durch eine Befestigungsschraube gehalten. Die eglerbausteine können mit einem usatzbaustein Typ 3437 für stoßfreie Hand/Automatik-Umschaltung, trukturumschaltung oder ignalbegrenzung kombiniert erden. Ausführungen Die eglerbausteine haben einen nach dem Wegvergleichsverfahren arbeitenden Vergleicher, mit vier quadratisch an ge ordneten, durch Federn stabilisierte Metallbälge. Der Pro portionalbeiert K p ist mechanisch einstellbar. Normalausführungen für K p = 0,2 bis 20, onderausführungen für K p = 0,4 bis 40. Bild 1: P-eglerbaustein Typ Bild 2: PI-eglerbaustein Typ Typ (Bild 1) eglerbaustein für P-egelungen mit eingebautem Arbeitspunkteinsteller. Typ (Bild 2) eglerbaustein für PI-egelungen Wahleise mit ückführbegrenzung Typ (Bild 3) eglerbaustein für PID-egelungen Wahleise mit ückführbegrenzung Typ eglerbaustein für PD-egelungen Typ eglerbaustein für P- und PI-egelungen Der Baustein ist anendbar als PI-egler und als P-egler mit eingebauter Arbeitspunkteinstellung Typ eglerbaustein für PD- und PID-egelungen Typ P-eglerbaustein mit sollertgeführtem Arbeitspunkt usatzbausteine erden zischen dem eglerbaustein und der dem eglerbaustein zugeordneten teckerleiste eingeschaltet (Bild 7) Typ (Bild 4) usatzbaustein zur unteren und oberen Begrenzung des eglerstellsignals, des ückführsignals (Anschluss ) oder der Führungsgröße Kombinierbar mit allen eglerbausteinen Typ 3433 Typ ) (Bild 5) usatzbaustein für die trukturumschaltung des zugeordneten eglers Kombinierbar mit den eglerbausteinen Typ oder Auf Wunsch auch mit sollertabhängigem Arbeitspunkteinsteller Typ ) (Bild 6) usatzbaustein für stoßfreie Hand/Automatik-Umschaltung Kombinierbar mit den eglerbausteinen Typ oder ) Auf Wunsch mit Ausgangsdruckbegrenzer. Dieser begrenzt den eglerstelldruck Y A auf den eingestellten Maimalert. Bild 3: PID-eglerbaustein Typ Bild 5: trukturumschalter Typ usatzbaustein Typ 3437 Bild 4: ignalbegrenzer Typ Bild 6: toßfreier Hand/Automatik-Umschalter Typ eglerbaustein Typ 3433 teckerleiste Bild 7: eglerbaustein Typ mit usatzbaustein Typ 3437 ugehöriges Übersichtsblatt T 7030 ugehörige Typenblätter T 7032 bis T 7038 Ausgabe August 2008 Typenblatt T 7040

2 Wirkungseise der eglerbausteine Typ PI-eglerbaustein (Bild 8 und Bild 9) egelgröße und Führungsgröße gelangen als pneumatische Überdrücke zischen 0,2 und 1 bar oder 3 bis 15 psi über die Wendeplatte A an die Metallbälge (5) und (7). Wird größer als, so neigt der Istertbalg (7) die spannbandgelagerte Taumelscheibe (1) um den Drehpunkt (2) in ichtung ollertbalg (5), und die Düse (9) nähert sich der als Prallplatte (10) ausgebildeten Fläche. Damit steigt der Druck in der Düse und damit auch der vom Verstärker (16) ausgesteuerte telldruck Y A. Dieser ird unverzögert über die Wendeplatte B auf den Balg 2 (8) und verzögert über den äußeren Anschluss und die T n -Drossel (18) auf den Balg 1 (6) zurückgeführt. Die Lage der Taumelscheibe und der telldruck ändern sich solange, bis der Abstand von Düse und Prallplatte den Ausgangsert erreicht und der eglerstelldruck einen Wert annimmt, elcher der egelgröße und dem eingestellten Proportionalbeiert K p zugeordnet ist, d. h. bis die egelabeichung beseitigt ist. Der Proportionalbeiert ird an der chraube (14) und die Nachstellzeit T n an der Drossel (18) eingestellt. Die Nullpunkteinstellung dient der Justierung des Gerätes. Bild 9 zeigt das chaltbild des PI-eglerbausteins Typ An der Wendeplatte A kann die Wirkrichtung steigender oder fallender telldruck bei steigender egelgröße geählt erden. Liegt z. B. bei Handbetrieb des tellventils am Anschluss ein chaltdruck an, so schaltet das T n -Anfahrrelais (19) um. Es öffnet den Umgang zur T n -Drossel (18) und führt damit zu einer gleichartigen Druckführung auf die Bälge 1 und 2. Im Lieferzustand ist die Wendeplatte B auf eingestellt, d. h. der telldruck ird direkt auf den Balg 2 zurückgeführt, auf den Balg 1 dagegen über den Anschluss. Bei dieser chaltung eist der egler eine normale Luftlieferung und eine Dämpfung des Ausgangsdruckes auf. Dadurch entfällt auch bei außergeöhnlichen Betriebsverhältnissen z. B. bei besonders kurzer Übertragung des tellsignals und bei kleinen Anschlussvolumen das bisher übliche Einschalten eines zusätzlichen Leitungsvolumens. Das Umschaltern der Wendeplatte B auf die tellung ist bei großer Übertragungsentfernung zum tellglied, bei großem Anschlussvolumen und bei schnellen egelstrecken zeckmäßig. In dieser chaltung ird der telldruck über den Anschluss auf die Bälge 1 und 2 zurückgeführt. Dabei eist der egler eine für diese Anendungsfälle günstige Luftlieferungskennlinie auf. Bild 8: chematische Darstellung des PI-eglerbausteins Typ Ausführung mit ückführbegrenzung siehe eite 3 Bild 9: PI-eglerbaustein Typ Legende zu den Bildern 8 bis 15 A Führungsgröße (ollert) egelgröße Wendeplatte für Wirkrichtung 1 Taumelscheibe 2 Drehpunkt 3 tift (Lagerung) 4 Bänder (Lagerung) 5 ollertbalg 6 ückführbalg 1 7 Istertbalg 8 ückführbalg 2 9 Düse 10 Prallplatte B Wendeplatte für ückführung ückführung für Balg 1 chaltdruck 11 tift 12 Federbänder 13 Nullpunkteinstellung 14 Einstellung K p 15 Vordrossel 16 Verstärker 17 Volumen 18 T n -Drossel 19 T n -Anfahrrelais chaltungssymbole zu den chaltbildern uluft Festdrossel Verstellbare Drossel Verstärker Wendeplatte Einsteller Anfahrrelais 2 T 7040

3 Typ P-eglerbaustein (Bild 10) Der Aufbau und die Wirkungseise entsprechen eitgehend dem PI- eglerbaustein Typ An die telle der T n -Drossel (18) und des Anfahrrelais (19) tritt jedoch ein Arbeitspunkteinsteller. ein konstanter, zischen 0,2 und 1 bar einstellbarer Druck ird dem ückführbalg 1 und der vom Verstärker ausgesteuerte telldruck über die nicht umzustellende Wendeplatte B dem ückführbalg 2 zugeführt. Typ PID-eglerbaustein (Bild 11) Der PID-eglerbaustein entspricht eitgehend dem PI-eglerbaustein Typ Er enthält jedoch ein zusätzliches Differenzierglied, das den Vorhalt im Eingangszeig der egelgröße bildet. Im Beharrungszustand stimmt das Ausgangssignal des Differentialverstärkers D1 mit dem Eingangssignal überein. Bei einer Änderung des Eingangssignals verstärkt der Differentialverstärker D1 die ignaländerung entsprechend der Vorhaltverstärkung um das ca. 10-fache. Diese Verstärkung geht in Abhängigkeit von der an der T V -Drossel eingestellten Vorhaltzeit auf den Wert 1 : 1 zurück. Das T V -Anfahrrelais D2 überbrückt die T V -Drossel, enn am Eingang ein chaltdruck anliegt. Typ PD-eglerbaustein (Bild 12) Der PD-eglerbaustein ist ein P-egler mit zusätzlichem Differenzierglied, das den Vorhalt im Eingangszeig der egelgröße bildet. Bei einer Änderung des Eingangssignals verstärkt der Differentialverstärker D1 die ignaländerung entsprechend der Vorhaltverstärkung um das ca. 10-fache. Das Vorhaltsignal fällt nach einer E-Funktion ab und entspricht nach Ablauf der an der T V -Drossel eingestellten Vorhaltzeit der Eingangsgröße. Im Gegensatz zum P-egler greift der PD-egler bei einer törung vorübergehend stärker in die egelstrecke ein, as bei egelstrecken mit Verzugs- oder Totzeiten von Vorteil ist. Liegt am Eingang ein chaltdruck an, so schaltet das T V -Anfahrrelais (D2) um und überbrückt die T V -Drossel. Typ P/PI-eglerbaustein (Bild 13) Der P/PI-eglerbaustein kann ahleise als P-egler mit Arbeitspunkteinstellung oder als PI-egler eingesetzt erden. Er vereinfacht die Lagerhaltung und die Planung, da P- oder PI-egeleinrichtungen für mehr als 80 % der Anendungsfälle geeignet sind. Außerdem ist der Einsatz dieses Bausteines zeckmäßig, enn die dynamischen Eigenschaften der egelstrecke nicht bekannt sind. Der Aufbau des Gerätes entspricht dem des PI- und dem des P-eglerbausteines. Durch den P/PI-Umschalter ird enteder der zurückgeführte Druck (PI-egler) oder der des Arbeitspunkteinstellers (P-egler) dem ückführbalg 1 zugeführt. Typ P-eglerbaustein (Bild 14) P-eglerbaustein ie Typ , jedoch mit sollertgeführtem Arbeitspunkt. Der Arbeitspunkt verschiebt sich proportional zum ollert. Empfehlensert bei Anlagen mit oftmaligen ollertänderungen, da ein Nachstellen des Arbeitspunktes entfällt. ückführbegrenzung für Typ /-3 Die PI- bz. PID-eglerbausteine Typ /-3 können ahleise mit einer maimalen ückführbegrenzung ausgerüstet erden (Bild 15). Bei Überschreiten des eingestellten Grenzertes begrenzt der Einsteller die ückführung und liefert einen dem Maimalert entsprechenden, konstanten Druck. Dieser beeinflusst das dynamische Verhalten des eglerbausteins, da das Tn-Glied unirksam ird. In diesem ustand arbeitet das Gerät als P- bz. PD-egler mit einem dem eingestellten Grenzert entsprechenden Arbeitspunkt. Diese ückführbegrenzung kann z.b. bei nichtlinearen egelvorgängen und für anlagenorientierte Problemlösungen zeckmäßig sein. Bild 10: Typ P-eglerbaustein (Wendeplatte B fest eingestellt) Bild 11: Typ PID-eglerbaustein Bild 12: Typ PD-eglerbaustein (Wendeplatte B fest eingestellt) Bild 13: Typ P/PI-eglerbaustein Bild 14: Typ P-eglerbaustein mit sollertgeführtem Arbeitspunkt (Wendeplatte B fest eingestellt) Bild 15: Typ PI-eglerbaustein mit ückführbegrenzung (L) T

4 Wirkungseise der usatzbausteine Typ trukturumschalter (Bild 16) Beim Anfahren einer Anlage ird angestrebt, den ollert möglichst schnell und ohne Überschingen anzufahren. Diese Forderung gilt insbesondere für die Festertregelung von diskontinuierlichen Prozessen, z. B. den Chargenbetrieb von Autoklaven, Vulkanisierkesseln und Herdöfen. Die Kurve 1 des Diagrammes (Bild 16.2) zeigt schematisch das Anfahr- und Einlaufverhalten eines Temperaturreglers mit PI- oder PID-eglerbaustein. Ein entsprechender egler mit trukturumschalter führt dagegen zu dem in Kurve 2 dargestellten günstigeren Anfahrverhalten. Bild 16 zeigt das Wirkbild des usatzbausteins für die trukturumschaltung des zugeordneten PI- oder PID-eglerbausteins. Hier bestimmt der von der egeldifferenz d = - und von dem eingestellten Wert ds abhängige Ausgangsschaltdruck t des Vergleichers 1 die truktur der egelung. t kann dem Binärsignal 0 oder 1 entsprechende Werte annehmen. Hierfür gelten folgende Bedingungen: PI-/PID-truktur bei d ds und t = 0 P-truktur bei d > ds und t = 1 o ist z. B. bei Beginn des Anfahrvorganges (vgl. Bild 16.2) d > ds. Der eglerbaustein arbeitet dann ie ein P-egler mit dem am Einsteller 3 eingestellten Arbeitspunkt. Diese truktur begünstigt das unverzögerte Anfahren des ollertes. Überschreitet den eingestellten chaltpunkt, so ird d ds und t = 0. In dieser chaltstellung hat die egeleinrichtung eine PI- oder PID-truktur. Diese geährleistet bei anlagengemäßer Einstellung von ds ein schingungsfreies Anfahren des ollertes und eine egelung ohne bleibende egelabeichung. An den gleichartig einzustellenden Wendeplatten A und 4 kann die Wirkrichtung steigender oder fallender telldruck bei steigender egelgröße geählt erden. Hineis: trukturumschaltung durch ignalbegrenzung vgl. Typ Auf Kundenunsch ist das Gerät mit sollertabhängigem Arbeitspunkteinsteller lieferbar. Der Arbeitspunkt verschiebt sich dann proportional zum ollert, einstellbar am Einsteller 6: ± 0 bis 20 % (vgl. Bild 16.1). Der Baustein kann ahleise mit einem Druckbegrenzer 5 ausgerüstet erden. Dieser begrenzt den eglerstelldruck auf den eingestellten Maimalert. Diese Variante ist aber nicht in Kombination mit eglerbausteinen mit ückführbegrenzung geeignet. Typ toßfreier Hand-Automatik-Umschalter (Bild 17) Eine stoßfreie Umschaltung von Hand- in den Automatikbetrieb ist nur möglich, enn der eglerstelldruck und der Handstelldruck y H übereinstimmen. Bei üblicher Instrumentierung erfolgt der Abgleich von und y H von Hand. Der zischen egler und Leitstation geschaltete usatzbaustein Typ übernimmt diesen Abgleich vom Automatikstellert auf den Handstellert y H. Die Umschaltung vom Automatik- in den Handbetrieb geschieht nicht stoßfrei. Hier muss eiterhin von Hand abgeglichen erden. Das Gerät enthält einen nach dem Kraftkompensationsverfahren arbeitenden Vergleicher U1 und einen in die ückführung eingeschalteten Umschalter U2. Im Handbetrieb liegt der Handstelldruck y H am Anschluss, der chaltdruck am chalter U2 und der Ausgangsdruck des Vergleichers U1 am ückführbalg 1. Dabei muss die tellung der Wendeplatte B Bild 17 entsprechen. Bei einer Abeichung von y H und ändert der Vergleicher den Druck an 1 so lange bis zischen trukturumschalter Typ Bild 16.1: Anordnung mit sollertabhängigem Arbeitspunkteinsteller 6 D2 D1 T n A B 2 T v PID-eglerbaustein Typ Bild 16: trukturumschalter Typ Anendungsbeispiel mit PID-eglerbaustein Typ Wendeplatte A und 4 gleichartig Wendeplatte B fest eingestellt 1 Vergleicher 1.1 ds -Einsteller 2 Umschalter 3 Einsteller ds d d Umschaltpunkt 4 Wendeplatte 5 Druckbegrenzer 6 Einsteller (ahleise) 1 2 Bild 16.2: Anfahrdiagramm von Temperaturregelungen Kurve 1: Mit PI- oder PID-egler ohne trukturumschalter Kurve 2: Mit PI- oder PID-egler mit trukturumschalter (y H ) eglerstation eglerstation U1 U2 U1.1 U3 D2 D1 Hand/Automatik-Umschalter Typ T n A B 2 1 T v PID-eglerbaustein Typ Bild 17: toßfreier Hand/Automatik-Umschalter Typ Anendungsbeispiel mit PID-eglerbaustein Typ , Wendeplatte fest eingestellt U1 Vergleicher U1.1 Nullpunkteinsteller U2 Umschalter U3 Druckbegrenzer 1 t 0,2 K p 20 0,2 K p 20 4 T 7040

5 y H und Gleichgeicht besteht. Damit ist eine stoßfreie Umschaltung ohne Handabgleich möglich. Der Baustein kann ahleise mit einem Druckbegrenzer U3 ausgerüstet erden. Dieser begrenzt den eglerstelldruck auf den eingestellten Maimalert. Diese Variante ist aber nicht in Kombination mit eglerbausteinen mit ückführbegrenzung geeignet. Typ ignalbegrenzer (Bild 18) Der usatzbaustein lässt sich vielfältig anenden. Je nach Ausführung ird das eglerstellsignal, die ückführung (Anschluss ) oder die Führungsgröße nach oben oder nach unten begrenzt. Die Einheit steuert bei Überschreiten des eingestellten Maimalertes oder bei Unterschreiten des eingestellten Minimalertes ein entsprechendes, konstantes ignal aus. Jeder der usatzbausteine enthält zei Einsteller B1 und B2 und einen federlosen Umschalter B3. ie erden in den der Ausführung entsprechenden Kanal geschaltet. Im nichtbegrenzten Arbeitsbereich ird das ignal unverändert durchgesteuert. Bei Erreichen des oberen Grenzertes begrenzt der Einsteller B1 den ignaldruck und liefert einen dem Maimalert entsprechenden konstanten Druck p ma. An dem mit uluft versorgten Einsteller B2 ird der untere Grenzert p min eingestellt. Der Umschalter B 3 vergleicht diesen Wert mit dem ignaldruck. Unterschreitet der ignaldruck den Grenzert, so ird der chalter B3 umgeschaltet und der Einsteller B2 mit dem Ausgang verbunden. omit bleibt der ausgesteuerte Druck immer in dem eingestellten Bereich zischen p min und p ma. Bei Einschalten der ignalbegrenzung in die ückführung (Bild 18.2) arbeitet z. B. eine egeleinrichtung mit PI- oder PID- eglerbaustein als P- oder PD-egler, enn die Grenzerte (p ma, p min ) über- oder unterschreitet. Deshalb ist die Gerätekombination auch für egelungen mit einer aus dem eglerstellsignal (y bz. ) abgeleiteten trukturumschaltung anendbar. Abeichend von der Instrumentierung mit trukturumschalter Typ (Bild 16) arbeitet diese egeleinrichtung nach Grenzertüber- oder Unterschreitungen mit dem Arbeitspunkt p ma bz. p min. Die Geräteanordnung und der Anschluss entsprechen Bild 16. Anstelle von Typ tritt der Baustein Typ Bei Einschalten der ignalbegrenzung in den ignalzeig (Bild 18.1) steuert das Gerät den telldruck p ma oder p min aus, enn den Grenzert über oder unterschreitet. ugleich ird bei PI- und PID-egelungen der T n -Einfluss unirksam, da auf den Anschluss zurückgeführt ird. Diese Ausgangssignalbegrenzung kann z. B. in folgenden Anendungsbereichen zeckmäßig sein: Bei nichtlinearen egelvorgängen, bei icherheitsbegrenzungen oder beim Anschluss von großen pneumatischen tellantrieben zur Vermeidung eines ungünstigen eitverhaltens durch unnötiges Aufpumpen oder Entleeren des Antriebes, bei hintereinandergeschalteten eglern zur icherung der ignalkupplung zum nachgeschalteten egler und/oder zur Begrenzung der Führungsgröße 2, bei Verhältnisregelungen zur Aufrechterhaltung eines minimalen Durchflusses und/oder zur Begrenzung eines maimalen Durchflusses. Bei Einschalten der ignalbegrenzung in den ignalkanal sind eitere spezielle Problemlösungen möglich. Die ignalbegrenzer eignen sich nicht für die Kombination mit eglerbausteinen mit ückführbegrenzung. B3 Bild 18.1: Begrenzung für B2 B1 ignalbegrenzer Typ (Begrenzung von ) B1 Bild 18.2: Begrenzung für eglerstation eglerstation eglerstation B2 B3 ignalbegrenzer Typ (Begrenzung von ) B1 Bild 18.3: Begrenzung für B3 B2 ignalbegrenzer Typ (Begrenzung von ) Bild 18: ignalbegrenzer Typ B1 B2 B3 Einsteller für p ma Einsteller für p min Federloser Umschalter eglerbaustein Typ eglerbaustein Typ eglerbaustein Typ T

6 Tabelle 1: Technische Daten Alle Druckangaben als Überdruck in bar eglerbausteine Typ eglerfunktion P PI PID PD P/PI PD/PID P 1) Proportionalbeiert K p = 0,2 bis 20 oder 0,4 bis 40 Nachstellzeit T n = 0,03 bis 50 min egelparameter Vorhaltezeit T V = 0,01 bis 10 min Vorhalteverstärkung von : 10 Typ /-4/-5/-6: Arbeitspunkteinstellung: 0,2 bis 1,0 bar (2 bis 15 psi) 0,2 bis 1,0 bar (3 bis 15 psi) ma. 0,02 bis 1,35 bar (0,3 bis 19 psi) Eingang ma. Luftlieferung: > 1,5 m n3 /h Luftlieferung bei Einstellung : ca. 1 m n3 /h je % der egelabeichung Luftlieferung bei Einstellung : ca. 3 m n3 /h je % der egelabeichung Hilfsenergie uluft 1,4 bar (20 psi) Luftverbrauch im Beharrungszustand < 0,1 < 0,05 < 0,13 < 0,1 < 0,05 < 0,13 < 0,1 tellfehler < 0,5 % Nachfühler < 0,5 % Ansprechschelle < 0,01 % D-Glied Abbildungsfehler der egelgröße : < 1 % Hilfsenergieeinfluss bei uluft 1,4 ± 0,1 bar < ± 0,1 % (D-Glied zusätzlich: < ± 0,2 %) Temperatureinfluss/ C < ± 0,01 % (D-Glied zusätzlich: < ± 0,01 %) ulässiger Umgebungs-temperaturbereich 20 bis 60 C Geicht ca. 0,7 kg usatzbausteine Eingang 0,2 bis 1,0 bar (3 bis 15 psi) 0,2 bis 1,0 bar (3 bis 15 psi) ma. 0,02 bis 1,35 bar (0,3 bis 19 psi) Ausgang Luftlieferung und Bürdencharakteristik ie zugeordneter eglerbaustein bei Ausführung mit Ausgangsdruckbegrenzer ma. Luftlieferung: > 0,5 m n3 /h Hilfsenergie uluft 1,4 bar (20 psi) Typ ignalbegrenzer Ausführung für: -Begrenzung -Begrenzung -Begrenzung Typ trukturumschalter Umschaltpunkt: egeldifferenz ds einstellbar von 0 bis 50 % Arbeitspunkt: für P-Betrieb einstellbar von 0,2 bis 1 bar (3 bis 15 psi) Typ toßfreier Hand/Automatik-Umschalter ulässiger Umgebungstemperaturbereich 20 bis 60 C Geicht ca. 0,4 kg 1) sollertgeführt Bestelltet eglerbaustein Typ Ausgang 0,2 bis 1 bar/3 bis 15 psi evtl. onderausführung mit ückführbegrenzung/k p = 0,4 bis 40 usatzbaustein Typ zur unteren und oberen Begrenzung von eglerstellsignal /ückführsignal /Führungsgröße usatzbaustein Typ für trukturumschaltung mit/ohne Ausgangsdruckbegrenzer usatzbaustein Typ für stoßfreie Hand/Automatik-Umschaltung mit/ohne Ausgangsdruckbegrenzer 6 T 7040

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