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DCP250
Kurzanleitung (57-77-25-19-DE)
Seite 2 von 7
Regelung durch den Standard-Proportionalbereich ersetzt.
6.
S ETUP FÜR DIE ANWENDUNG
5 B
Einrichtungsassistent
Beim allerersten Einschalten wird der komfortable Einrichtungsassistent
automatisch gestartet. Folgen Sie dem Assistenten durch die Einstellung der für
Basisanwendungen erforderlichen Parameter. Der Assistent führt durch die in den
Seitensequenz-Listen mit „w" markierten Seiten/Parameter (siehe Seite 5 und 6).
Der Assistent kann auch jederzeit aus dem Hauptmenü gestartet werden. Die Option
zur Rücksetzung aller Parameter in die Standardeinstellung (empfohlen) wird beim
manuellen Starten des Assistenten angeboten.
Überlegungen vor der Inbetriebnahme
Die nächsten Abschnitte enthalten Anleitungen für komplexere Anwendungen, für die der
Assistent nicht ausreicht. Es ist wichtig zu verstehen, wie das Gerät eingesetzt werden
soll, bevor Sie mit der Einrichtung beginnen. Bedenken Sie die folgenden Fragen:
Wie wird der 2. Eingang, falls vorhanden, verwendet?
Nur ein Kreis (2. Eingang wird in dieser Anwendung nicht verwendet)
Zwei unabhängige Regelkreise
Stellungsrückmeldung, für Regelkreis 1 als Motorschrittregler
Ein „redundantes" Back-up für den 1. Eingang (siehe Abschnitt 10)
Kaskade mit erstem Regelkreis (siehe Abschnitt 7)
Ein Referenzeingang für die Verhältnisregelung (siehe Abschnitt 8)
Wie wird das Gerät den Prozess regeln?
Nur eine Stellgröße, oder zwei Regelausgänge (siehe Abschnitt 12)
Ausgänge für Motorantrieb, zur Ansteuerung von Ventilen oder Klappen
(siehe Abschnitt 11)
Die nachstehende Tabelle zeigt den Haupteingang und die Regelkonfigurationseinstellungen
für diese Anwendungsarten (siehe Seite 6 für die Konfigurationsmenüs).
Prozessart*
Kreis 1/Master
Kreis 2/Slave
Regelkonfigura-
Regelkonfigura-
Regelkonfigura-
Regelkonfigura-
(nur wenn ein
tion:
tion:
tion:
tion:
2. Eingang
Regelauswahl
Regelungsart
Regelauswahl
Regelungsart
vorhanden ist)
Ein Kreis*
Standard-PID
Nur primär
Eingang 2
Regelauswahl
Regelungsart
Konfiguration |
= Regelstandard
= Einzeln
Eingang 2
Primär/Sekundär
Verwendung
Regelungsart
= nicht
= 2-mal PID
verwendet
Motorantrieb
Regelauswahl
= Motorschrittregler
Zwei Kanäle*
Standard-PID
Nur primär
Standard-PID
Nur primär
Eingang 2
Regelauswahl
Regelungsart
Regelauswahl
Regelungsart
Konfiguration |
= Regelstandard
= Einzeln
= Regelstandard
= Einzeln
Eingang 2
Primär/Sekundär
Primär/Sekundär
Verwendung
Regelungsart
Regelungsart
= Standard
= 2-mal PID
= 2-mal PID
Motorantrieb
Motorantrieb
Regelauswahl
Regelauswahl
= Motorschrittregler
= Motorschrittregler
+Stellungsrück
Motorantrieb
meldung*
Regelauswahl
Eingang 2
= Motorschrittregler
Konfiguration |
Eingang 2
Verwendung
= Stellungs-
rückmeldung
Redundant*
Standard-PID
Nur primär
Eingang 2
Regelauswahl
Regelungsart
Konfiguration |
= Regelstandard
= Einzeln
Eingang 2
Primär/Sekundär
Verwendung
Regelungsart
= Redundanter
= 2-mal PID
Eingang
Motorantrieb
Regelauswahl
= Motorschrittregler
Kaskade*
Standard-PID
Nur primär
Eingang 2
Regelauswahl
Regelungsart
Konfiguration |
= Regelstandard
= Einzeln
Eingang 2
Primär/Sekundär
Verwendung
Regelungsart
= Standard
= 2-mal PID
UND
Motorantrieb
Kreis 1/Master-
Regelauswahl
Konfiguration |
= Motorschrittregler
Regelmodus =
Kaskade
Verhältnis*
Standard-PID
Eingang 2
Regelauswahl
Konfiguration |
= Regelstandard
Eingang 2
Motorantrieb
Verwendung
Regelauswahl
= Standard
= Motorschrittregler
UND
Kreis 1/Master-
Konfiguration |
Regelmodus =
Verhältnis
Welche Ausgänge werden zur Regelung verwendet und welche Alarme oder
Ereignisausgänge sind erforderlich?
Ausgangskonfiguration (siehe Seite 6)
Alarme und Programmevents (siehe Seite 5 und 6)
Woher kommt der Reglersollwert?
Nur lokale Sollwerte oder ein externer Sollwerteingang (siehe Seite 6)
Programmregelung (siehe Abschnitt 15)
Ist eine Neukonfiguration des Eingangs erforderlich?
Kalibrierung und Skalierung von analogen Eingängen (siehe Abschnitt 13)
Digitale Eingangsfunktionen (siehe Abschnitt 9)
Welche anderen Funktionen sollen verwendet werden?
Datenlogger (siehe Abschnitt 17)
Serielle Kommunikation (siehe Abschnitt 19)
USB-Schnittstelle (siehe Abschnitt 16)
ACHTUNG:
Die Konfiguration und die Inbetriebnahme müssen
beendet sein, bevor Sie in den Betriebsmodus übergehen. Der
Inbetriebnehmer trägt die Verantwortung für eine sichere
Konfiguration.
7.
K ASKADENREGELUNG
6 B
Anwendungen mit langen Verzögerungen (z.B. mit zwei oder mehr Kapazitäten, wie
Heizmäntel) können für einen einzelnen Regelkreis schwer regelbar sein. Die Lösung:
Den Prozess in zwei oder mehr kaskadierte Kreise aufgeteilen, die aus Master und
Slave(s) bestehen und die auf ein gemeinsames Stellglied wirken. Idealerweise ist die
natürliche Reaktion des Slave-Kreises mindestens 5-mal schneller als die des Masters.
Der Master-Kreis vergleicht die Prozesstemperatur mit dem gewünschten Sollwert,
und seine Stellgröße (0 bis 100 % PID-Ausgang) wird der wirksame Sollwert des Slave-
Kreises (zum Slave-Messwert passend skalieren). Dieser Sollwert wird mit dem
Istwerteingang des Slaves verglichen und die Energieanforderung für das Stellglied, das
diese in Wärme umsetzt, wird entsprechend angepasst.
HINWEIS:
Die Kaskade ist bei Modellen verfügbar, die mit dem 2.
ausgerüstet sind. Der Master wird an Eingang 1 angeschlossen, der
Slave an Eingang 2.
Beispiel
Master-
MASTER
SLAVE
Sollwert
0–100 °C
300°
AUSGANG
W
Y
W
0–400 °C
X 1
X 2
SLAVE-
Sollwert
MASTER-SENSOR
PRODUKT
SLAVE-SENSOR
HEIZGERÄT
In diesem Beispiel ist das Regelstellglied ein Heizgerät, das das Produkt indirekt über
einen Ölmantel erhitzt. Der maximale Eingang zum Slave beträgt 400 ºC und begrenzt
somit die Manteltemperatur. Beim Aufstarten vergleicht der Master die Produkt-
temperatur mit ihrem Sollwert (300 ºC) und fordert 100 %. Dadurch wird der maximale
Slave-Sollwert eingestellt (400 ºC), mit der Öltemperatur verglichen, und der Slave
fordert maximale Heizleistung.
Wenn die Öltemperatur zum Slave-Sollwert hin ansteigt, sinkt die Leistungsanforderung.
Dann steigt auch die Produkttemperatur an, wobei die Geschwindigkeit von der
Übertragung zwischen dem Ölmantel und dem Produkt abhängt. Dadurch sinkt die PID-
Ausgabe des Master-PID und der Slave-Sollwert wird reduziert. Die Öltemperatur sinkt
ab zum neuen Slave-Sollwert. Dies wird fortgesetzt bis das System ausgeglichen ist.
Das Ergebnis ist eine schnellere, gleichmäßigere Regelung mit der Fähigkeit,
Laständerungen zu bewältigen. Übertemperaturen werden minimiert und die
Manteltemperatur bleibt in akzeptablen Grenzen.
Kaskadenbetrieb
Normaler Kaskadenbetrieb
Während des Betriebs werden der Master und der Slave miteinander verbunden und
„Kaskade" wird angezeigt. Master-Istwert und -Sollwert sind für den Anwender am
wichtigsten. Der Sollwert ist direkt einstellbar. Der Istwert des Slave-Reglers wird nur
zur Information angezeigt.
Kaskade-Offen
Die Kaskade kann getrennt werden (über digitale Eingänge oder die Menüauswahl),
so dass vom normalen Betrieb zur direkten Regelung des Slaves gewechselt wird.
„Kaskade-Offen" wird angezeigt. Der Prozess wird dann allein durch den Slave-
Regler unter Verwendung seines internen Sollwerts (als W Slave angezeigt) geregelt
und eingestellt. Das Umschalten zurück zur Kaskade erfolgt „stoßfrei".
ACHTUNG:
Der Master-Prozess wird nicht geregelt, wenn die Kaskade
offen ist, wird jedoch vom Slave-Prozess beeinflusst. Der Bediener ist
für die Beibehaltung sicherer Bedingungen verantwortlich.
Handbetrieb
Der Regler kann (über digitale Eingänge oder die Menüauswahl) in den Handbetrieb
geschaltet werden. Dabei wird die Kaskade umgangen und die Stellgröße des Slaves
direkt verstellt. Die Stellwert wird manuell von -100 bzw. 0 auf 100 % angepasst. Im
Handbetrieb wird „MAN" angezeigt.
ACHTUNG:
Der Handbetrieb deaktiviert die Kaskadenregelung.
Er deaktiviert außerdem jegliche Ausgangsleistungsbegrenzungen,
Begrenzungen für offene/geschlossene Ventile und die Einstellung
Regelung-Ein/-Aus. Der Bediener ist für die Einhaltung sicherer
Grenzen verantwortlich.
Kaskadenoptimierung
Der Anwender kann die Einstellung manuell vornehmen oder die automatische
Funktion Voroptimierung nutzen (siehe Selbstoptimierung).
In jedem Fall muss der Slave-Regelkreis zuerst alleine optimiert werden, gefolgt vom
Master-Kreis in Kombination mit dem zuvor eingestellten Slave.
Gehen Sie zur Voroptimierung einer Kaskade wie folgt vor:
1. Rufen Sie das Menü „Selbstoptimierung" auf.
2. Wählen Sie „Kaskade-Offen", um den/die PID-Satz/Sätze am Slave einzustellen.
3. Führen Sie nach erfolgreicher Optimierung des Slaves eine Voroptimierung der
Master/Slave-Kombination durch. (Wählen Sie diesmal „Kaskade-Geschlossen".)
Die Kaskade bleibt offen, bis Sie diesen Schritt durchgeführt haben.
Gehen Sie zur manuellen Optimierung einer Kaskade wie folgt vor:
1. Öffnen Sie die Kaskade und unterbrechen Sie so die Verbindung zwischen
Master und Slave.
2. Stellen Sie den Sollwert des Slave-Reglers manuell auf einen geeigneten Wert ein.
3. Stellen Sie den Slave auf eine relativ schnelle Regelung ein. (Oftmals ist „Nur
proportional" ausreichend.)
4. Schließen Sie die Kaskade und optimieren Sie die Master/Slave-Kombination.
8.
V ERHÄLTNISREGELUNG
7 B
Eine Verhältnisregelung regelt ein Material proportional zur gemessenen Menge eines
zweiten Materials. Der Regler kombiniert die beiden Materialien im gewünschten
Verhältnis durch Ändern des Materialdurchflusses von Eingang 1. Der Materialfluss
von Eingang 2 kann separat geregelt werden, wird jedoch nicht von diesem Kreis
geregelt.
Der vom Regler verwendete Istwert wird folglich durch das Verhältnis der beiden
Eingänge bestimmt und wird nicht direkt als Istwert gemessen.
HINWEIS:
Die Verhältnisregelung ist bei Modellen verfügbar, die mit
dem 2. Universaleingang ausgerüstet sind. Schließen Sie den
Luftstrom an Eingang 1 und den Brennstoff an Eingang 2 an.
Stöchiometrische Verbrennung
Nachfolgend sehen Sie ein Beispiel für die Standardverhältnisregelung unter Einsatz
stöchiometrischer Verbrennung.
Für eine optimale Verbrennung wird das Verhältnis von Brennstoff und Luft so
geregelt, dass sich im Abgas keine brennbaren Rückstände befinden.
Y
Luft
Brennstoff
Zerstäubungsluft
Bei dieser Anwendung werden üblicherweise Istwert und Sollwert als relative Werte und
nicht als physikalisches Verhältnis oder als Absolutwerte angezeigt. Der Skalierungsfaktor
wird so eingestellt, dass der Anzeigewert 1,00 beträgt wenn die Messwerte im korrekten
stöchiometrischen Verhältnis für die Anwendung sind.
Eingänge 1 und 2 werden so konfiguriert und skaliert, dass sie den verwendeten
Durchflussmessern entsprechen.
In diesem Beispiel stellt ein 4- bis 20-mA-Signal bei x1 0 bis 1000 m
kontrollierten Luftstroms dar. Das zweite 4- bis 20-mA-Signal bei x2 stellt 0 bis 100 m
Brennöls dar. Der Brennstoffdurchfluss wird nicht von diesem Regelkreis beeinflusst.
Zerstäubungsluft wird dem Brennöl mit einem konstanten Verhältnis „NO" zugeführt. Dies
muss bei der Berechnung der korrekten Brennstoff-Luft-Mischung berücksichtigt werden.
Der gesamte Luftstrom ist x1 + NO.
Der stöchiometrische Faktor SFac wird eingegeben, um dem gewünschten Verhältnis zu
entsprechen. So würde zum Beispiel bei 10 Teilen gesamter Luftstrom und einem Teil
Brennstoff der SFac 10 betragen.
Der (als relativer Wert wie 1,00 eingegebene) Sollwert wird mit dem SFac multipliziert, wenn
die Regelabweichung berechnet wird. Bei einem Sollwert von beispielsweise 1,00 und einem
SFac von 10 versucht der Regler, ein physikalisches Verhältnis von 10 zu verwenden. Bei
einem Sollwert von 1,03 würde das Verhältnis bei 10,3 für 3 % Luftüberschuss liegen.
Der (geregelte) Momentanwert wird aus dem physikalischen Verhältnis, geteilt durch den
SFac, berechnet. Wie auch der Sollwert wird er als relativer Wert angezeigt.
Wenn der SFac zum Beispiel 10 beträgt, 59,5 m
3
/h Luft bei x1 gemessen wird, 0,5 m
3
Zerstäubungsluft bei NO angewandt wird und 6 m
/h Brennstoff bei x2 gemessen wird,
würde der Momentanprozesswert wie folgt ausfallen:
.
.
∗
∗
9.
D IGITALE EINGÄNGE
8 B
Digitaleingänge schalten durch ein angelegtes Spannungssignal oder einen Kontakt
zwischen zwei Zuständen um (aktiv oder inaktiv). Sie können zur Programmauswahl
verwendet werden (siehe Untermenü „Einrichtung von Digitaleingängen" auf Seite 6).
Verbleibende Eingänge sind für Funktionen wie Wahl der Sollwertquelle, Programm-
Start/Stop oder Ein/Aus-Stellung eines Ausgangs verfügbar. (Die Spezifikationen für digitale
Eingänge auf Seite 4 listen alle möglichen Funktionen auf.)
Eine Diagnoseseite unterstützt bei
Inbetrieb-nahme und Fehlersuche durch
Anzeige des aktuellen Signalzustands der
Digitaleingänge
Steckplatz A, C1 bis C8 und digitaler
Software- Eingangsstatus ( = aktiv, Ø =
nicht verfügbar)
Programmwahl bitcodiert (BCD oder binär).
Gewähltes Programm (z.B. BCD 6 von C1–
C3)
Digitaleingänge können invertiert werden, wobei ein
„Ein"-Eingang ausgeschaltet wird. Gehen Sie alle
Eingänge durch mit der
‐Taste. Drücken Sie
, um den markierten Eingang zu invertieren , und
, um die Invertierung aufzuheben . Halten Sie
gedrückt, um zur nächsten Seite zu gehen
und die angezeigten Werte zu übernehmen.
Markierter Eingang
Vier Software-Digitaleingänge können durch
Kombination von Hardware-Eingängen,
Alarmen und Events konfiguriert werden
(boolesche Logik). Die Eingangs-UND-
Auswahlen werden global ODER-verknüpft
mit den Eingangs-ODER-Auswahlen, den
Alarmen und Events. Durch Nutzung
invertierter Eingangsfunktionen können
NAND- und NOR-Entsprechungen
geschaffen werden.
Software- und alle Hardwareingänge, die nicht
zur Programmwahl zugewiesen sind, können für
Gerätestatusänderungen eingesetzt werden.
Dazu gehören: Sollwertauswahl oder Umschaltung
Automatik-/Handbetrieb, Regelung ein/aus,
Selbstoptimierung starten, Löschen gespeicherter
Ausgänge, Programmregelung, Datenaufzeichnung,
Forcen von Digitalausgängen oder Nachahmung
von Tastenbetätigungen.
10.
R EDUNDANTER EINGANG
9 B
Ist der 2. Universaleingang installiert, kann ein Backup-Sensor verwendet werden.
Das Gerät wechselt dann automatisch zum redundanten Sensor, falls der
Hauptsensor ausfällt. Ein für Eingang 1 ein konfigurierter Signalbruchalarm wird in
diesem Zustand aktiviert; jeder andere Istwert- oder Regelstatusalarm wechselt
jedoch nahtlos zum 2. Eingang über. Eingang 2 wird verwendet, bis das Signal am
Eingang 1 wiederhergestellt ist. Sensorfehler könnten so unbemerkt bleiben, daher
sollten Fail-Alarme für beide Eingänge konfiguriert und so gemeldet werden.
Der redundante Sensor muss von der gleichen Art und korrekt angeordnet sein, um
bei Bedarf übernehmen zu können. Bei Auswahl dieser Option kann der 2. Eingang
nicht für andere Funktionen verwendet werden.
HINWEIS:
Gehen beide Signale gleichzeitig verloren, wird der Istwert
durch „OFFEN" ersetzt und der Regler geht auf „Fühlerbruch".
11.
M OTORANTRIEB/3-PUNKT-SCHRITT-REGELUNG
1 0 B
Stellen Sie bei der direkten Regelung von Ventilen mit Motorantrieb oder einem
modulierenden Brenner den Regelmodus in der Konfiguration auf Motorschritt bzw.
3-Punkt-Schritt. So werden Ausgänge geschaltet zum Öffnen oder Schließen des
Ventils, wenn eine Regelabweichung erkannt wird. Wenn die Regelabweichung klein
genug wird, wird der Ausgang geschont und nicht mehr geschaltet, bis sich die
Brenner
Lastbedingungen ändern.
HINWEIS:
Einige Ventile verfügen über eine eigene Positionsregelung.
Sie benötigen einen linearen Strom- oder Spannungsausgang und den
Standardregelalgorithmus (Regelmodus auf Standard stellen).
Dieser Motorantrieb erlaubt keinen Ein/Aus-Regler (Prop.-bereich >0,5 % der
Eingangsspanne setzen) und erfordert meist eine PI-Regelung ohne D-Anteil.
Überlegungen zur speziellen Verkabelung einer Motorschrittregelung
NO
Motorschrittregelung verlangt zwei identische Ausgänge, um das Ventil zu
positionieren. Ein Ausgang ist zum Öffnen, der andere zum Schließen des
Ventils. Diese Ausgänge können zwei einzelne Relais, zwei Triacs, zwei SSR-
Treiber oder ein Doppelrelais sein. Es wird jedoch empfohlen, zwei einzelne
Relais zu verwenden (Wechslerkontakte) und die Verkabelung wie dargestellt
gegenseitig zu verriegeln. Dadurch wird sogar unter Fehlerbedingungen
verhindert, dass die beiden Motorwicklungen gleichzeitig angetrieben werden.
3
/h des über ein Ventil
3
/h des
Schließer"-Relais
„
ACHTUNG:
Die Wicklungen eines Ventilmotors bilden praktisch einen
Transformator. Dadurch wird eine Spannungsverdopplung verursacht,
3
/h
wenn Spannung an den offenen oder geschlossenen Anschluss gelegt
wird. Dies führt am anderen Anschluss zum doppelten Wert der
gelieferten Spannung.
Die direkt mit dem Ventilmotor verbundenen umschaltenden Stellglieder dürfen nur
bis zur Hälfte ihrer Nennspannung eingesetzt werden. Die internen Relais- und Triac-
.
Ausgänge haben eine Nennspannung von 240 V AC. Bei ihrer Verwendung beträgt
die maximale Motorspannung folglich 120 V, sofern nicht Zwischenrelais eingesetzt
werden. Zwischenrelais oder andere Geräte, die zur Regelung des Ventils genutzt
werden, müssen für die doppelte Spannung der Motorversorgungsspannung
ausgelegt sein.
Stellungsrückmeldung, Position
Die Motorschrittfunktion in diesem Gerät nutzt einen Algorithmus mit nicht
begrenztem, gesteuertem Ausgang. Da er keinerlei Rückmeldung zur Position
benötigt, um den Prozess korrekt zu regeln, umgeht er Probleme von fehlerhaften
Stellungsrückmeldungssignalen.
Ist die Stellungsrückmeldung jedoch verfügbar, kann sie als Prozentsatz (0 bis
100 %) der möglichen Ventilöffnung angezeigt werden. Die Stellungsrückmeldung
.
wird normalerweise über ein mechanisch mit dem Ventil verbundenes Potenziometer
geliefert, kann aber auch der Ausgang eines verbundenen Durchflussmessers sein,
der die relative Ventilposition angibt. Durchflussmesser haben typischerweise lineare
Signale von 0–20/4–20 mA oder 0–5/0–10 V. Zur Anzeige der Position bzw. des
Durchflusssignals muss der 2. Eingang entsprechend konfiguriert werden.
Der Eingang wird so eingestellt und skaliert, dass 0 bis 100 % für das vollständig
geschlossene bis vollständig offene Ventil angezeigt wird; für den Durchfluss
entspricht dies vollständig geschlossen und offen.
Wenn die Positionsanzeige verwendet wird, kann das Gerät das Signal einsetzen,
die Ventilbewegung zu begrenzen. Es können Ventilgrenzen eingestellt werden, über
die hinaus der Regler das Ventil nicht ansteuert.
ACHTUNG:
Diese Grenzen sind mit Vorsicht zu verwenden. Dabei
handelt es sich tatsächlich um Grenzen der Regelleistung. Stellen Sie
keine Werte ein, die eine wirksame Regelung des Prozesses verhindern!
12.
R EGELUNGSART
1 1 B
Die Regelungsart legt fest, ob ein Regelkreis einen oder zwei (in ihrer Wirkung
entgegengerichtete) Regelausgänge hat.
Der 2-Punkt- oder Stetig-Regler hat nur einen, den primären Ausgang, und steuert
den Prozess in eine Richtung (z. B. nur Heizen, nur Kühlen, Steigerung der
Luftfeuchtigkeit usw.).
Der 3-Punkt- oder Splitrange-Regler verfügt über zwei Ausgänge (primär und
sekundär), die eine Erhöhung oder Reduzierung des Istwertes erzwingen können
(z. B. Heizen und Kühlen, Befeuchten und Trocknen usw.).
Für die Motorschrittregelung (auch 3-Punkt-Schritt-Regelung, für Ventile) gilt diese
Auswahl nicht, da sie die immer einen Ausgang zur Erhöhung und einen anderen zur
Reduzierung des Istwertes hat (siehe Abschnitt 11).
Ventilwicklung Öffnen
Ventil, gemeinsamer
Kontakt
Ventilwicklung
Schließen
120-V-Versorgung
Ventilbegrenzung
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