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Vorlesung -Prozessleittechnik - 3. Vorlesungsstunde Wintersemester 2010 / 2011 T U Hochschule für echnik und Wirtschaft des Saarlandes niversity of Applied.

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Präsentation zum Thema: "Vorlesung -Prozessleittechnik - 3. Vorlesungsstunde Wintersemester 2010 / 2011 T U Hochschule für echnik und Wirtschaft des Saarlandes niversity of Applied."—  Präsentation transkript:

1 Vorlesung -Prozessleittechnik - 3. Vorlesungsstunde Wintersemester 2010 / 2011 T U Hochschule für echnik und Wirtschaft des Saarlandes niversity of Applied Sciences

2 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Kapitel 3 Objekte eines Prozessleitsystemes Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes

3 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Kapitel 3Objekte eines Prozessleitsystemes 3.1Komponentenbereiche eines Prozessleitsytemes 3.1.1Das Feld 3.1.2Montage und Verbingungstechnik 3.1.3Signalaufbereitung / Signal ein- und Signalausgaben 3.1.4Spezielle Peripheriebaugruppen (Einzelsteuerungen…) 3.1.5Signalverarbeitung / Zentralbaugruppen 3.1.6Bedienungs- / Beobachtungseinheiten (Monitoring) 3.1.7BUS-Systeme 3.1.8Systemkopplungen 3.1.9Datenarchivierung Optimierungssysteme Spezielle Auswertesysteme (Emissionsrechner) 3.2Aufgabenbereiche eines Prozessleitsystemes 3.2.1Fail Safe 3.2.2Turbinenleittechnik 3.2.3Spezielle Anforderungen an Einzelsteuerungen 3.3Bedienung und Beobachtung 3.3.1Beobachtung 3.3.2Bedienung 3.3.3Auswerteeinheiten / spezielle Darstellungen 3.4Steuerung 3.5Regelung 3.6Optimierung

4 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Sensorik (1) Was ist das Feld? Kopplungen Fremdsysteme Optimierungs- einheiten Analog- / Binär- Eingabebaugruppen Analog- / Binär-Ausgabebaugrup. Einzelsteuer-/-regelbaugruppen Automatisierungsbus Zentrale Verarbeitungseinheit MMI Mensch Maschine Interface MMI Mensch Maschine Interface Informationsbus, Mediabus Bedienungs-/Beobachtungseinheit Monitore Auswerte- einheiten Kopplungen z.B. LAN Prozess SensorenAktoren Örtliche Sensorik und Aktorik AnalogBinärDigitalMagnetventileStellantriebeGeradeausantr. RegelantriebeReversierantr.SA-Abgänge.ImpulseZählerThermospg ThermometerManometerSchaugläser LevelanzeigenWeganzeigenHandarmaturen

5 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Sensoren AnalogBinärDigital ImpulseZählerThermospg Örtliche Sensorik ThermometerManometerSchaugläser LevelanzeigenWeganzeigenHandarmaturen Sind für leittechnische Aufgaben vollkommen uninteressant Auf die Ausführung der Messaufnehmer wird an dieser Stelle nicht eingegangen Analog Binär Impulse Zähler Thermospg 4 20 Strom [mA] Messwert [0 – 100%] 0 Information x Spannung (0/1= x Volt) 24 Spannung [V] Messwert [0 – 100%] 0 Information x Spannung (0/1= x Volt) Digital 10 Spannung [mV]] Messwert [0 – 100%] 0 Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Sensorik (2) Jede Signalart stellt besondere Anforderungen an ein Prozessleitsystem

6 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein 2-Leiter Messumformer 4-Leiter Messumformer SA Messumformer Leitsystem Analogeingabebaugruppe Leitsystem Analogeingabebaugruppe Verkabelung 2x2x05 = GLEICHZEITIG Signal- und Spannungsversorgungskabel Verkabelung 2x2x05 = GLEICHZEITIG Signal- und Spannungsversorgungskabel Ausgangssignal 0 oder 4 – 20 mA Ausgangssignal 0 oder 4 – 20 mA Signaleingabebaugruppe GLEICHZEITIG Signaleingabe und Energieversorgung Energieversorgung: 24 V Gleichspannung Signaleingabebaugruppe GLEICHZEITIG Signaleingabe und Energieversorgung Energieversorgung: 24 V Gleichspannung Verkabelung 2x2x05 = Signalkabel 3x1,5 = Energieversorgung Energieversorgung 220 V Wechselspannung Verkabelung 2x2x05 = Signalkabel 3x1,5 = Energieversorgung Energieversorgung 220 V Wechselspannung Ausgangssignal 0 oder 4 – 20 mA Ausgangssignal 0 oder 4 – 20 mA Analog Analogmessungen Messumformer Leitsystem Analogeingabebaugruppe Leitsystem Analogeingabebaugruppe Signaleingabebaugruppe Signaleingabe Signaleingabebaugruppe Signaleingabe 2-Leiter Messumformer Vorteile -Weniger Verkabelung -Absicherung der Energieversorgung auf der Signaleingabekarte (Überwachungsmöglichkeit) -Keine gesonderten Energieversorgung in der Schaltanlage Nachteile -Zu geringe Leistung für Sensoren mit hohem Leistungsbedarf (z.B. IDM) -Höhere Verlustleistung (Wärme) in den Leittechnikschränken 4-Leiter Messumformer Vorteile -Keine Leistungsbeschränkung zur Energieversorgung von Sensoren Nachteile -Gesonderte Energiekabel für jeden Sensor -Gesonderte Absicherung der Energieversorgung in der Schaltanlage -Gesondertes Abgangsfeld in der Schaltanlage -Gesonderte Verbindung von der Leittechnik in die Schaltanlage -Gesonderte Eingabeports auf Binäreingabekarten für die Energieüberwachung Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Sensorik (3)

7 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Analog Analogmessungen Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Sensorik (3) 4 20 Strom [mA] Messwert [0 – 100%] -Live Zero: Unterschreiten der 4 mA-Marke bedeutet: -Defekter Messumformer oder -Drahtbruch oder -Kurzschluss / Erdschluss Detektion durch die Analogeingabebaugruppe Überschreiten der 20 mA-Marke bedeutet: -Defekter Messumformer Detektion durch die Analogeingabebaugruppe -Eingeprägter Strom: -Nahezu unabhängig von der Leitungslänge MessaufnehmerMessumformer SpezialkabelKlemmleiste Stichkabel 2x2x0,5

8 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Binär Binärmessungen Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Sensorik (4) 24 Spannung [V] Messwert [0 – 100%] AufnehmerBinärgeber (Spezialkabel)Klemmleiste Stichkabel 2x2x0,5 Überwachung auf: -Signalgrenzen und -Drahtbruch (Antivalenz) und -Kurzschluss / Erdschluss /Widerstand) und -Prellen des Kontaktes Detektion durch die Binäreingabebaugruppe -Signal 0/1: -24 V Gleichspannung -Begrenzte Länge -Signalpegel +- 10% 47 kOhm Einsatzgebiet Einsatzgebiet: Alle Binärmessungen Standard im PL -Endschalter -Binärschalter (Messungen) -Bauteilgeprüfte Geber

9 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Impuls-/Digital Impuls-/Digitalgeber 0 Information x Spannung (0/1= x Volt) AufnehmerBinärgeber (Spezialkabel)Klemmleiste Stichkabel 2x2x0,5 Überwachung auf: -Signalgrenzen und -Drahtbruch (Antivalenz) und -Kurzschluss / Erdschluss /Widerstand) und Detektion durch die Digitaleingabebaugruppe Binäreingabebaugruppe -Signale 0/1: -24 V Gleichspannung -Begrenzte Länge -Signalpegel +- 10% Einsatzgebiet Einsatzgebiet: Diese Geber werden selten eingesetzt ohne Wandlung in Binärkontakte (Kein) Standard im PL -Stellungsgeber -Drehzahl (Messungen) -Namurendschalter (in Reinform) -Diese Signale sollten in Binärsignale gewandelt werden. VORSICHT VORSICHT: -Spezielle Eingabebaugruppen im PL -Messwert sehr ungenau 0/10 mVolt Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Sensorik (5)

10 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein 0 Information x Spannung (0/1= x Volt) Zähler AufnehmerBinärgeber (Spezialkabel)Klemmleiste Stichkabel 2x2x0,5 Überwachung auf: -Signalgrenzen und -Drahtbruch (Antivalenz) und -Kurzschluss / Erdschluss /Widerstand) und -Prellen des Kontaktes Detektion durch die Binäreingabebaugruppe -Signal 0/1: -24 V Gleichspannung -Begrenzte Länge -Signalpegel +- 10% 47 kOhm Einsatzgebiet Einsatzgebiet: Alle Zähler Standard im PL BCD-Codierung Verwendung von Standard-Binäreingabebaugruppen Vorsicht Vorsicht: Die Zählerwertübertragung kann auch als Echtwert- oder Analogwertübertragung erfolgen. - Je nach Anforderung - Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Sensorik (6)

11 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein 10 Spannung [mV]] Messwert [0 – 100%] 0 Thermospannung 4 20 Strom [mA] Messwert [0 – 100%] -Live Zero: Unterschreiten der 4 mA-Marke bedeutet: -Defekter Messumformer oder -Drahtbruch oder -Kurzschluss / Erdschluss Detektion durch die Analogeingabebaugruppe Überschreiten der 20 mA-Marke bedeutet: -Defekter Messumformer Detektion durch die Analogeingabebaugruppe -Eingeprägter Strom: -Nahezu unabhängig von der Leitungslänge MessaufnehmerMessumformer SpezialkabelKlemmleiste Stichkabel 2x2x0,5 Einsatzgebiet Einsatzgebiet: Alle Temperaturmessungen Standard im PL Vergleichsstellentemperatur Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Sensorik (7)

12 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Lagerhaltung Hardware Software Reparatur-/Lagerkosten Hardware Alter Reduzierung von Vielfalt und Alter der Hardware Ersparnis der Lagerkosten Ersatz Alttechnik durch neue Leittechnik Vielfalt 4 20 Strom [mA] Messwert [0 – 100%] 24 Spannung [V] Messwert [0 – 100%] Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Sensorik (8)

13 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Messarten (1) Temperaturmessungen Durchflussmessungen Druckmessungen Niveaumessungen Lagertemperatur Materialtemperatur Wärmemenge AnalogBinärDigital ImpulseZählerThermospg AnalogBinärDigital ImpulseZähler AnalogBinärDigitalAnalogBinärDigital Differenztemperatur Temperaturmessung Gase Dämpfe Flüssigkeiten Feststoffe Stückgut Durchflussdifferenz Durchflussmessung Flüssigkeiten Feststoffe Gase Dämpfe Flüssigkeiten Gase Dämpfe Flüssigkeiten Druckdifferenz Absolutdruckmessung Überdruckmessung Niveaudifferenz Niveaumessung

14 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Messarten (2) Analysemessungen Dehnungsmessungen Schwingungsmessungen Drehzahl-/ Geschwindigkeitsmessg Drehzahl-/ Geschwindigkeitsmessg AnalogBinärDigital ImpulseZähler AnalogBinärDigitalAnalogBinärDigitalAnalogBinärDigital ImpulseZähler Gase Flüssigkeiten Feststoffe Material Wellen Läger Komponenten Wellen Objekten Analysemessung Dehnungsmessung Dehnungsdifferenz Schwingungsmessung Drehzahlmessung Geschwindigkeitsmessung

15 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Stellungsmessungen Feuchtemessungen Elektromessungen Dichtemessungen AnalogBinärDigital ImpulseZähler AnalogBinärDigitalAnalogBinärDigitalAnalogBinärDigital Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Messarten (3) ImpulseZähler Komponenten Wellen Lägern / Objekten Feststoffen Gasen Atmosphären Strömen Spannungen Leistungen Gase Flüssigkeiten Atmosphären Stellungsmessung Feuchtemessung Elektromessung Dichtemessung Differenz-Elektromessung Kombinierte Elektromessung

16 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Messverfahren (1) Temperaturmessungen Lagertemperatur Materialtemperatur Gase Dämpfe Flüssigkeiten AnalogBinärDigital ImpulseZählerThermospg Analog Binär Digital Impulse Zähler Thermospg Pt100 NiCrNi 0 – 10V 4 – 20 mA XXXXXXX(X)X XXXXXXX XX XXXXXXX XX XXXXXX X XXXXXX X

17 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein Durchflussmessungen AnalogBinärDigital ImpulseZähler Gase Dämpfe Flüssigkeiten Feststoffe Stückgut Analog Binär Digital Impulse Zähler Thermospg Blende Venturi IDM Schwingung Schall Prallplatte Optik XXXX X XX X X X XXXX X XX X XXXX X XX X X XXXXX X X X XXXXX X X X Kapitel 3: Objekte eines Prozessleitsystemes Unterkapitel 3.1: Das Feld Messverfahren (2)

18 Vorlesung Prozessleittechnik, Harry Königstein


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