SMARTRONIC PC. Baureihenheft

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1 SMARTRONIC PC Intelligenter Stellungsregler SMARTRONIC PC R1312 Baureihenheft

2 Impressum Baureihenheft SMARTRONIC PC Originalbetriebsanleitung KSB Aktiengesellschaft Alle Rechte vorbehalten. Inhalte dürfen ohne schriftliche Zustimmung von KSB weder verbreitet, vervielfältigt, bearbeitet noch an Dritte weitergegeben werden. Generell gilt: Technische Änderungen vorbehalten. KSB Aktiengesellschaft Frankenthal

3 Automation SMARTRONIC PC Hauptanwendungen Wasser Abwasser Energie Industrie Schiffstechnik Öl und Gas Betriebsdaten Betriebseigenschaften Kenngrößen Umfeld Wert Schutzklasse IP 67 nach EN Elektromagnetische Verträglichkeit Richtlinie 2004/108/EG (EMV) Gemäß der europäischen gemäß den Normen NF EN und NF EN Wi-Fi-Ausführung Gemäß der europäischen Richtlinie 1999/56/EC (R und TTE) Betriebstemperatur -20 C bis +80 Schwingungen Nach IEC Test Fc Luftklasse ISO Klasse 5 Schwenkantrieben mit genormter VDI/VDE Schnittstelle Hubantrieben nach NAMUR Alle Ausführungen der SMARTRONIC PC erfüllen die folgenden Funktionen: Steuerluftversorgung Stellungsanzeige intelligente Regelung Überwachung des Aggregates aus Armatur und Antrieb durch eine integrierte Platine mit programmierbarem Mikroprozessor Anschluss der Steuerluftversorgung im Sockel: Direktanschluss an ACTAIR und DYNACTAIR über externe Verrohrung für Schwenkantriebe mit genormter VDI/VDE 3845-Schnittstelle und für Hubantriebe nach NAMUR Die Stellungsanzeige erfolgt über den gesamten Hub über einstellbare mechanische Endschalter oder Nährungsschalter. Die Einstellung der Betätigungszeiten für Auf und Zu erfolgt über den leicht zugänglichen Entlüftungsregler. Ihre Architektur basiert auf einem programmierbaren Mikrocontroller, dessen Regelungs- und Überwachungsalgorithmen von KSB-AMRI entwickelt wurden. Sie ist mechanisch mit dem Stellantrieb verbunden und gleichzeitig auch pneumatisch mit dem Innenraum des Stellantriebes. Varia nten Funktion Programmierbare Kennlinien für Öffnen und Schließen der Armatur Funktion Intelligente Stellungsregelung Funktion Überwachung durch externe Signalquelle Funktion Regelung Funktion Niveauregelung in einem Filterbecken Kommunikation über RS232 Kommunikation über Ethernet Kommunikation über Wi-Fi Feldbus Profibus DP Stellungsrückmeldung Produktvorteile Vereinfachte und optimierte automatische Abläufe Mit der SMARTRONIC PC kann das Aggregat aus Armatur und Stellantrieb weitreichende Regelungsfunktionen durchführen: intelligente Stellungsreglung Regelung von Prozessgrößen Druckstoßsicherung Konstruktiver Aufbau SMARTRONIC PC ist ein intelligenter Stellungsregler. Zur Steuerung von: Schwenkantrieben der Baureihen ACTAIR und DY- NACTAIR Die zentralen automatischen Abläufe werden auf diese Weise sowohl auf Software-Ebene (keine armaturenspezifischen Steuerungsalgorithmen) wie auch auf Hardware- Ebene (weniger digitale Ein- und Ausgänge) vereinfacht. Prozesssicherheit und -überwachung SMARTRONIC PC kann prozessbedingte Alarme anzeigen und verarbeiten. Um eine Gefährdung zu vermeiden, kann sie der Armatur die Anweisung geben, die Sicherheitsstellung einzunehmen,. SMARTRONIC PC 3

4 Visuelle Stellungsanzeige unter Sichtglas für Fernanzeige Anwenderfreundlich KSB-AMRI hat eine anwenderfreundliche Schnittstelle entwickelt, die Zeitersparnis bei Inbetriebnahme und Wartungsarbeiten bringt. Von einem PC aus kann der Bediener zu jeder Zeit lokal oder über eine größere Entfernung hinweg in Echtzeit den Betrieb der Armatur verfolgen, die automatischen Autokalibrierungsprozedur auslösen, den Proportional-, Integral- und Differential-Anteils (PID) zur Optimierung der Systemantwort einstellen, die Anzahl der Lastzyklen der SMARTRONIC PC seit der Inbetriebnahme anzeigen, die Kennlinien für Öffnen und Schließen programmieren. Reduzierte Investitionskosten SMARTRONIC PC kann optional an einen Profibus DP- Feldbus angeschlossen werden. Auf diese Weise werden die Kosten für Planung und Einbau (Verkabelung) der Baugruppe (Armatur und Stellantrieb) reduziert. Reduzierte Betriebskosten Das eingesetzte pneumatische Wegeventil verbraucht keine Steuerluft, wenn der Stellantrieb nicht gerade aktiv ist. Verglichen mit den anderen auf dem Markt erhältlichen Stellungsreglern wird mit der SMARTRONIC PC eine wesentliche Energieeinsparung erreicht. Weiterführende Dokumente Mitgeltende Dokumente Dokument Reihungsnummer Bedienungsanleitung SMARTRONIC PC

5 Technische Daten Funktionsprinzip Der integrierte Mikroprozessor verwaltet alle Informationen und führt die für jede Ausführung der SMARTRONIC PC spezifischen Steuer- und Regelungsalgorithmen durch. Er verwaltet die Kommunikation mit der Anwenderschnittstelle (MMI), dem Prozessleitsystem und über den Feldbus (Profibus DP). 13. Externe Signalquelle Eine analoge externe Signalquelle kann direkt an die SMARTRONIC PC angeschlossen werden, die die gelieferte Messgröße unmittelbar weiterverarbeitet. Die Messdaten werden zur Regelung oder Prozessüberwachung verwendet. 14. Visuelle Stellungsanzeige 1. Anschlüsse 2. Anwenderschnittstelle Die Konfiguration der SMARTRONIC PC und die Echtzeitanzeige der Prozessdaten erfolgt an einem PC über eine serielle Schnittstelle, Ethernet oder Wi-Fi. 3. Prozessleitsystem Die Steuer- und Regelinformationen der SMARTRONIC PC können entweder über eine Kabelverbindung oder durch eine Feldbusanbindung (Profibus DP) an die SPS und den Überwachungs-PC übertragen werden. 4. SMARTRONIC PC 5. Entlüftung 6. Steuerluftversorgung 7. VDI/VDE-Schnittstelle 8. Pneumatischer Stellantrieb 9. Armatur 10. Stellungsüberwachung Die Stellung der Armatur wird durch das Winkelpotentiometer erfasst, das auf die Achse des Stellantriebes montiert ist. Diese Information wird an den Mikroprozessor sowie an die SPS zur Verarbeitung weitergegeben. Das Winkelpotentiometer verfügt über einen Abschaltmechanismus, der auch den Weg des Potentiometers automatisch an den Hub des Stellantriebes anpasst. Ein 4-20 ma-signal ermöglicht die Stellungsrückmeldung an das Prozessleitsystem. 11. Integrierte pneumatische Steuerung Das pneumatische Wegeventil ist in die SMARTRONIC PC eingebaut. Die Steuerluftversorgung erfolgt über die VDI/ VDE-Schnittstelle, externe Anschlüsse entfallen (bis ACTA- IR 200 und DYNACTAIR 100). Das Wegeventil ist ein 4/3- Wegeventil. Es wird durch zwei Pilotventile angesteuert. Die Ruhestellung bei Spannungsausfall (Auf oder Zu) wird für jedes Gerät bei der Bestellung spezifiziert. 12. Integrierter Mikroprozessor SMARTRONIC PC 5

6 Technische Spezifikation Gehäuse Werkstoff Stellungsanzeige Steuerluftanschluss Elektrischer Anschluss Interne Stecker Gewicht PBT, 30% glasfaserverstärkt visuell auf dem Deckel 2 x 1/4" Gasgewinde - an die Anwenderschnittstelle (RS232 und Ethernet): Einfahrkontakthülse M12 mit 5 Stiften - an die Anwenderschnittstelle (Wi-Fi): Wi-Fi-Antenne - an die SPS und die externe Signalquelle: 2 Kabelverschraubungen für Kabeldurchmesser von 6 bis 12 mm - Federanschluss - abzuisolierende Länge: 8 mm - für starre oder flexible Leiter, Querschnitt von 0,14 mm 2 (26 AWG) bis 0,5 mm 2 (20 AWG) - für flexible Leiter mit Aderendhülse ohne isolierende Eingangshülse, Querschnitt von 0,25 mm 2 (23 AWG) bis 0,5 mm 2 (20 AWG) 1,7 kg Steuerluftversorgung Steuerluftzufuhr Anschluss P mit Filter im Sockel Entlüftung Anschluss 1/4 Gas mit Kennzeichnung E, mit Dämpfer oder Anschluss an ein Entlüftungssystem Betriebsdruck 2 bis 8 bar (30 bis 115 psi) Filterung ISO Klasse 5 (< 40 µm) Taupunkt ISO Klasse 5 (< 7 C und in allen Fällen mit < 5 C unter der Umgebungstemperatur) Schmierung ISO Klasse 5 (< 25 mg/m 3 ) Max. Durchsatz 400 Nl/min Verbrauch in Ruhestellung null Spannungsversorgung Max. Spannung Min. Spannung Leistungsaufnahme 30 V DC 20 V DC 6,3 W max. 6 SMARTRONIC PC

7 Steuerluftversorgung Der Anschluss erfolgt an der SMARTRONIC PC. Aus Sicherheitsgründen ist in die Eintrittsöffnung am Gehäuse ein Filter aus Sinterbronze eingebaut, der ein Verstopfen und das Beschädigen des pneumatischen Wegeventils durch Verunreinigungen verhindert. Der Betriebsdruck liegt zwischen 2 und 8 bar. Um einen vorzeitigen Verschleiß der mechanischen Komponenten zu verhindern, insbesondere des Stellantriebs, ist schmiermittelhaltige Luft (zwischen 5 und max. 25 mg/m 3 ) zu verwenden. 1 - Steuerluftzufuhr 2 - Entlüftung Steuerluftzufuhr: Anschluss "P" Entlüftung: Anschluss "E" mit Dämpfer oder Anschluss an ein Entlüftungssystem Programmierbare Kennlinien für Öffnen/Schließen Eine Betätigung wird durch einen potenzialfreien Auf-Zu- Kontakt (SPS) ausgelöst. Der Bediener kann die Betätigungszeit der Armatur frei programmieren, d.h. es können zeitabhängige Betätigungskurven zum Öffnen und Schließen hinterlegt werden. Diese beiden Kurven sind in 20 Punkten parametrierbar. Der Mikrocontroller vergleicht ständig die Stellung der Armatur mit der programmierten Kurve. Auf diese Weise können Druckstöße vermieden werden. Intelligente Stellungsregelung Die Stellung der Armatur wird durch ein externes 4-20 ma-sollwertsignal gesteuert. Der Bediener definiert das Sollwertsignal, bei dem die Armatur vollkommen öffnet und schließt: diese Möglichkeit wird bei Armaturen, die im Split-range-Verfahren betrieben werden, genutzt. Der Bediener kann auch die Betätigungskurve der Klappenscheibe in Abhängigkeit vom externen Signal konfigurieren. Auf diese Weise kann die Betätigung linear erfolgen oder nach einer anwenderspezifischen Kennlinie, die nur für eine bestimmte Anwendung gilt (Klappe als lineares Regelorgan). Prozessüberwachung Das Öffnen und Schließen der Armatur ist programmiert. Eine externe Signalquelle, die direkt an die SMARTRONIC PC angeschlossen ist, ermöglicht die Durchführung von Überwachungs- und Sicherheitsfunktionen. Der Bediener kann für diese externe Signalquelle (4-20 ma-signal) zwei Grenzwerte definieren und verbindet damit eine Ruheposition. Regelung Ein PID-Regelalgorithmus ermöglicht die Regelung einer physischen Größe, die durch eine externe Signalquelle geliefert wird, die direkt an die SMARTRONIC PC angebunden ist. Diese externe Signalquelle (4-20 ma) kann durch die Regelungseinheit mit 24 V Spannung versorgt werden. Eine Auf-/Zu-Steuerung erlaubt die Auswahl der Betriebsweise der SMARTRONIC PC: Automatik oder Hand. Ist der Regler im Automatikbetrieb, regelt er eine physische Größe, die von der Signalquelle geliefert wird. Der Eingang Externer Sollwert entspricht einem Regelungssollwert. Beispiel: 400 m3/h, wenn über den Eingang Externe Signalquelle Durchfluss gemessen wird Handbetrieb, wird er als Stellungsregler verwendet. Der Eingang Externer Sollwert 4-20 ma oder Profibus entspricht einem Stellungssollwert. Beispiel: Armatur bei 45 -Öffnung Der Befehl Notabschaltung ermöglicht ein automatisches Schließen der Armatur. Niveauregelung in einem Filterbecken Ziel der Regelung ist es, ein konstantes Wasserniveau in einem Becken zu halten, in dem Wasser durch einen Bakteriensand- oder Bakterienkohlefilter gefiltert wird. Die SMARTRONIC PC befindet sich am Beckenausgang. Sie kompensiert das allmähliche Zusetzen des Filters und die Schwankungen der Einspeisemenge in das Filterbecken. Neben den klassischen Regelfunktionen verfügt die SMARTRONIC PC noch über spezifische Steuerungsalgorithmen zur Regelung des Wasserstandes von Filtern. Anwenderschnittstelle Die Anwenderschnittstelle ist von eimem PC oder Personal Assistant aus zugänglich. SMARTRONIC PC 7

8 Sie ermöglicht die Inbetriebnahme, die Einstellung und die Anzeige des Betriebs der SMARTRONIC PC, vor Ort oder über eine größere Entfernung hinweg. Ein Programmier-Set steht zur Verfügung, mit dem die Installation der Software auf dem PC und der Anschluss des PC an die Programmierbuchse des Gerätes möglich ist. Das nachfolgende Beispiel zeigt eine zeitabhängige Betätigungskurve (Funktion Programmierbare Kennlinien für Öffnen und Schließen). Profibus DP Betriebseigenschaften SMARTRONIC PC Profibus DP erfüllt die Anforderungen der Profibus-Normen EN und DIN Antriebsauswahl SMARTRONIC PC Profibus DP eignet sich für alle pneumatischen Antriebe der Baureihen ACTAIR und DYNACTAIR. Topologie Bus, Baumstruktur möglich mit Verstärkern Übertragungsmedium Kabel, paarweise verdrillt, RS 485-Schnittstelle Netzgeschwindigkeit und -länge Profil / Version Geschwindigkeit Baud (kbits/s) 9,6 19,2 45,45 93,75 187,5 Länge (ohne Verstärker) 1200 m 1200 m 1200 m 1200 m 1000 m Länge (mit Verstärker) 10 km 10 km 10 km 10 km 6 km m 600 m Max. Anzahl der Teilnehmer 32, mit Verstärker bis 126 Buszugang Polling des Masters zu den Slave-Komponenten (Architektur mit einem oder mehreren Master) Adressierung durch 2 Dezimalkordierrädchen auf der SMARTRONIC PC-Platine Netzvariablen 6 Eingangsbytes Bus-Abschlusswiderstand Unterstützte Operationen 400 m 1 km 6 Ausgangsbytes In jede Slave-Komponente der SMARTRONIC PC Profibus DP ist ein Abschlusswiderstand integriert, der durch einen Schalter auf der Karte aktiviert werden kann. Cyclic data exchange, Sync mode, Freeze mode 8 SMARTRONIC PC

9 Werkstoffe Explosionsdarstellung SMARTRONIC PC 9

10 Teileverzeichnis Teile- Benennung Werkstoff Nr. 160 Deckel Polycarbonat SM60/ Deckel Wegeventil Polycarbonat SM60/ Gehäuse Wegeventil Polycarbonat SM60/ Befestigung PA Verbindungsplatte Antriebswelle Polycarbonat SM60/ Anschlagscheibe Edelstahl 304L Profildichtung NBR Profildichtung NBR Profildichtung NBR Profildichtung NBR Profildichtung NBR Profildichtung NBR Profildichtung NBR Profildichtung NBR O-Ring NBR O-Ring NBR O-Ring NBR O-Ring NBR Federscheibe Unterlegscheibe Edelstahl Unterlegscheibe Edelstahl Zahnscheibe Stahl 629 Baugruppe Stellungsanzeige 62-2 Baugruppe einstellbare Nocken Gehäuse Polycarbonat SM60/ Sinterfilter Sinterfilter Bronze Verteilerplatte Wegeventil Teile- Benennung Werkstoff Nr Pilotventil Profildichtung Ventil Mengenbegrenzer RP 1/8" Baugruppe Steckverbinder Antenne Schaltplan 816 Baugruppe Winkelpotentiometer Verschlussstück Leiterplatte Baugruppe COM-Platine 88-5 Schalldämpfer 1/4'' BSP Bronze 890 Sockel Polycarbonat SM60/ Riegelblech Polycarbonat SM60/ Notbetätigung Polycarbonat SM60/ Schraube A Zylinderschraube A Zylinderschraube A Zylinderschraube A Zylinderschraube A Blechschraube A Verschlussstück Verschlussschraube Schutzkappe Kautschuk Elastomer-Schnur NBR HT Sicherungsring Stahl Selbstsichernder Ring, Stahl verstärkt Schließfeder Feder verriegelbare Steuerung Edelstahl Etikett Polyester selbstklebend Abmessungen 10 SMARTRONIC PC

11 Variantenabbildungen Aufbau für Linearantrieb NAMUR Kopfflansch für Stellantriebe mit VDI/VDE 3845-Schnittstelle, ausgenommen ACTAIR und DYNACTAIR SMARTRONIC PC 11

12 Bestellangaben SMARTRONIC PC R R Sensorik Selbstkalibrierend Stellungsrückmeldung Mit Stellungsrückmeldung über passives 4-20 ma- Signal (2-Leitertechnik) 4 Elektrischer Ausgang 2 Kabelstopfbuchsen, Metall, M20, IP67 (Durchmesser 6 bis 12) 2 Wegeventil 4/3 in Mittelstellung geschlossen - Position (POS) R Spannungsversorgung Wegeventil 24 V DC 7 Stellantrieb ACTAIR 3 bis 200 Endanschlag auf ZU ACTAIR 3 bis 200 Endanschlag auf AUF ACTAIR 400 bis 1600 DYNACTAIR 1,5 bis 25 Schließen bei Steuerluftausfall DYNACTAIR 1,5 bis 25 Öffnen bei Steuerluftausfall DYNACTAIR 50 bis 100 Schließen bei Steuerluftausfall DYNACTAIR 50 bis 100 Öffnen bei Steuerluftausfall DYNACTAIR 200 bis 800 Schließen bei Steuerluftausfall DYNACTAIR 200 bis 800 Öffnen bei Steuerluftausfall Pneumatischer Schwenkantrieb, doppeltwirkend Pneumatischer Schwenkantrieb, einfachwirkend Pneumatischer Hubantrieb, doppeltwirkend Pneumatischer Hubantrieb, einfachwirkend Ruhestellung Schließen bei Stromausfall Öffnen bei Stromausfall Beibehaltung der Stellung bei Stromausfall SMARTRONIC Programmierbare Kennlinien für Öffnen/Schließen Intelligente Stellungsregelung Überwachung durch externes Signal Regelung Niveauregelung in einem Filterbecken Feldbus Ohne Profibus DP Heizwiderstand Ohne 0 Stellungsanzeige 3D-Schauglas 6 Konfiguration RS232 (Steckverbinder M12x1,5) Ethernet (Steckverbinder M12x1,5) Wi-Fi Diagnose Ohne Mit J K W X Y Z A B C SMARTRONIC PC

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14 KSB Aktiengesellschaft Johann-Klein-Straße Frankenthal (Deutschland) Tel Fax /1-DE