Schubert & Salzer 8049 IPC Operating Instructions Manual

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Betriebsanleitung

Operating Instructions

Manuel d'utilisation

Typ 8049 IPC

Ab Firmware V2.0 oder höher

Version:

07/2018

M8049-IPC-def.doc

Art.-Nr: 114 8049

Bunsenstrasse Tel: (0841) 9654-0 www.schubert-salzer.com

D-85053 Ingolstadt Fax: (0841) 9654-590

- 2 –

Inhalt/Content/Sommaire

Betriebsanleitung (deutsch) ........................................................ 4

Allgemeines 4 Technische Daten 5 Zuluft 7 Elektrische Anschlüsse 8 Bedienung des IPC-Prozessreglers 11 Handverstellung 17 Konfigurierung 18 Fehlermeldungen/Betriebszustände 20 IPC Ein – Ausschalten 20

Step – Funktion 22 Störungsbeseitigung 23 Montage bei Linearantrieben 24 Montage bei Schwenkantrieben 26 Wartung und Instandhaltung 28 Einstellen der Regelparameter 29

Operating Instructions (English) .......................................37

General 37 Technical data 38 Supply Pressure 40 Electrical Connections 41 Operating the IPC process controller 44 Manual Override 50 Configuration 51 Fault messages/Operating modes 53 Switching the IPC on/off 53

Step function 54 Troubleshooting 55 Mounting On Linear Actuators 56 Mounting instructions for part-turn actuators 58 Maintenance and repairs 60 Adjusting the control parameters 60

Instructions de service (français) .............................................67

Généralités 67 Caractéristiques techniques 68

- 3 –

Pression d'arrivée 70 Raccords électriques 71 Utilisation du régulateur industriel IPC 74 Actionnement manuel 80 Configuration 81 Messages d'erreur/États de fonctionnement 83 Mise en/hors circuit du régulateur IPC 83

Fonction échelon 84 Suppression des perturbations 86 Montage avec actionneur linéaire 87 Montage sur actionneurs rotatifs 89 Maintenance et entretien 91 Réglage des paramètres de régulation 91

- 4 –

1 Betriebsanleitung (deutsch)

Allgemeines

Der Stellungsregler kann auf jedes pneumatische Stellventil mit Hüben von 3,5 bis 50 mm oder an Drehantriebe bis 180° Drehwinkel aufgebaut werden („Top-Mounted“). Um den Anbau an das Ventil zu vereinfachen, stehen verschiedene Anbausätze zur Verfügung, die die erforderlichen Anbauteile für das Verbinden des Ventilantriebs und des Stellungsreglers, eine Rückführ-Taststange für den Ventilhub und bei Bedarf eine optische Ventilpositionsanzeige umfassen. Da die Adaption des Stellungsreglers an den Ventilhub automatisch erfolgt, wird ein Standard-Anbausatz verwendet, der jedoch antriebsseitig den mechanischen Gegebenheiten des Ventils bei Bedarf angepasst werden kann. Alle anderen Betriebsparameter (wie z. B. "Split-Range"-Betrieb) können über eine entsprechende Konfigurationssoftware, die bei Bedarf geliefert werden kann, eingestellt werden.

Der Stellungsregler kann für lokale Regelaufgaben mit einem integrierten Prozessregler mit folgenden Eigenschaften ausgerüstet werden:

- Geeignet für schnelle Regelstrecken, da Zykluszeit nur 50 ms

- Interner oder externer Sollwert möglich

- Gut ablesbare LED-Anzeigen

- Eingänge analog mit oder ohne Geberspeisung sowie Pt 100

- Konfigurierbar als P-, PI-, PD- und PID-Regler

- Schutzart IP 65

- Nachrüstbar auf bestehende Stellungsregler

Der IPC-Prozessregler vereinigt die Funktion eines Stellungsreglers mit der eines Prozessreglers. Es können damit lokale Regelkreise bei geringstem Installationsaufwand aufgebaut werden. Der Sensor für die Prozessgröße wird direkt mit dem Regler auf dem Ventil verbunden, die notwendigen Einstellungen erfolgen direkt vor Ort über eine Tastatur mit Display.

Stellungsregler

Prozessregler

Regelgröße x

Stellgröße w

Der Regler arbeitet als PID-Regler mit folgender Übertragungsgleichung:

 



 



−

+−+−⋅=−



)xw(d

Tdt)xw(

)xw(

[%]X

%100

- 5 –

Hierbei sind:

Größe

Bedeutung

Bemerkung

W Sollwert X Istwert CP Verstärkung Bestimmt den Proportional (P) – Anteil der Reglerfunktion Y0 Arbeitspunkt Kann bei reinen P- oder PD-Reglern eingestellt werden, um die

Regelabweichung klein zu halten. Der Arbeitspunkt ist das Stellsignal, das der Regler bei einer Regelabweichung von Null

ausgibt. TN Nachstellzeit Bestimmt den Integral (I) – Anteil der Reglerfunktion TV Vorhaltzeit Bestimmt den differentiellen (D) – Anteil der Reglerfunktion

Technische Daten

1.2.1 Prozessregler

Regelgröße (Prozesswert) * Pt100 (2 oder 3-Leiter),

Stromeingang 0/4 – 20 mA Sollwert Intern (Tastatur)

Extern: 0/4 – 20 mA (Sonderausführung 0/2 – 10 V) Auflösung ±0,12% des Messbereichs Auflösung Pt 100 ±0,08% des Messbereichs,

bei –100°C...400°C (<= ±0,4°C) Genauigkeit <= 0,5% vom Endwert Abtastrate,

Aktualisierung des Ausgangssignals

50 ms für PI-Regelung, 1,8 sec für D-Anteil

Eingangsfilter Regelgröße Off, T= 20 ms; Pt100: T= 200 ms

On, T= 800 ms (Störunterdrückung Netzstörung 54 dB) Regelfunktion Konfigurierbar als PID-, PI-, P- oder PD-Regler, manuell

einstellbarer Arbeitspunkt y0 (für P- oder PD-Regelung) Ausgang Auflösung ±0,1% vom Endwert (100% Öffnung) Versorgungsspannung 24 VDC Stromaufnahme 350 mA max (mit Stellungsregler). Belastbarkeit des Alarmausgangs max. 70 mA, 24V AC oder DC * Störanzeige Prozesswert: Bei einem Eingangssignal > 20 mA blinkt das Display, da eine Übersteuerung vorliegt, ebenso beim Pt100 Modus bei Temperaturen > 400 °C.

- 6 –

1.2.2 Stellungsregler

Ausführung 8049-4

Nennhub 3 - 28 mm Hilfsenergie, pneumatisch max. 6 bar Luftleistung* Linearantrieb 40 Nl/min. Luftleistung* Schwenkantriebe 100 Nl/min. Leckage <0,6 Nl/h Zul. Umgebungstemperatur -20 bis +75°C Hilfsenergie, elektrisch 24 VDC Anpassung von Hub und Nullpunkt selbstlernend Eigenluftverbrauch keiner Konfiguration Über PC-Software Luftqualität

Betätigungsgas Druckluft oder nicht brennbare Gase (Stickstoff, CO2,…) Anbau an Stellgerät Über standardisierte Anbausätze (auch mit optischer Hubanzeige) Druckanschluss G 1/8" Schutzart nach DIN 40050 IP 65 (zusätzlich Überdruck im Gehäuse durch Spülluft)

Nicht geölte, trockene Industrieluft, Feststoffgehalt < 30 µ,

Drucktaupunkt 20 K unter der niedrigsten Umgebungstemperatur

* bei 5 bar Zuluftdruck

1.2.3 Abmessungen

Gewicht ca. 1 kg

56 65

49 121

M16x1,5

115

8,5

2 24

G1/8"

- 7 –

Zuluft

Die Versorgungsluft wird mit dem Eingang "P" verbunden (G1/8").

Sie darf einen Druck von 6 bar nicht übersteigen, da sonst mit einer Fehlfunktion zu rechnen ist.

Luftqualität: Nicht geölte Industrieluft, Feststoffgehalt < 30µ,

Drucktaupunkt 20 K unter der niedrigsten Umgebungstemperatur.

- 8 –

Elektrische Anschlüsse

Der elektrische Anschluss darf nur durch qualifiziertes Personal erfolgen. Beachten Sie unbedingt bei Montage, Inbetriebnahme und Betrieb der Geräte die entsprechenden nationalen Sicherheitsvorschriften (z. B. VDE 0100). Alle Arbeiten dürfen nur im spannungslosen Zustand erfolgen. Bei Nichtbeachten der entsprechenden Vorschriften können schwere Körperverletzungen und/oder Sachschäden auftreten.

Für den elektrischen Anschluss werden geschirmte Kabel empfohlen. Ist eine zusätzliche Spannungsversorgung erforderlich, so sollte diese über ein getrenntes zweites Kabel erfolgen. Nach dem Öffnen des Deckels des Stellungsreglers sind die Schraubklemmen der Klemmleiste (1) für die einzelnen Anschlüsse zugänglich. Der maximale Anschlussquerschnitt beträgt 1,5 mm²

Nicht verwendete Kabelverschraubungen sind unbedingt mit einem geeigneten Verschlussstopfen abzudichten um die Schutzart (IP65) zu erhalten.

1 Klemmleiste A 2 Taste "IN" 3 Taste "OUT" 4 LED rot 5 LED grün 6 Funktionserde/Schirm 7 Anschluss für Interface 8 Steckplätze für Zusatzmodule 9 Klemmleiste B

Der Stellungsregler muss geerdet werden. Eine Erdungsschraube befindet sich außen am Gehäuse und auf der Platine in der Nähe der Anschlussklemmen. . Zusätzlich sind geschirmte Kabel zu verwenden.

- 9 –

1.4.1 Anschlussbeispiele

Pt100 2-Leiter Messung

Pt100 3-Leiter Messung

empfohlen bei längeren Distanzen

1 2 3

Positioner 8049 IPC

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

0/4 ... 20mA

max 24V AC/DC

max 70mA

Klemmenblock A

(Reglerplatine)

Klemmenblock B

(IPC-Platine)

Alarm-

ausgang

4 5

6 7

externer Sollwert

Pt100

1 2 3

Positioner 8049 IPC

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

max 24V AC/DC

max 70mA

Klemmenblock A

(Reglerplatine)

Klemmenblock B

(IPC-Platine)

Alarm-

ausgang

6 7

PT100

0/4 ... 20mA

45externer

Sollwert

- 10 –

mA-Messaufnehmer

mA-Messumformer in 2-Leiter Ausführung (mit interner Geberspeisung)

1 2 3

Positioner 8049 IPC

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

max 24V AC/DC

max 70mA

Klemmenblock A

(Reglerplatine)

Klemmenblock B

(IPC-Platine)

Alarm-

ausgang

0/4 ... 20mA

4 5

externer

Sollwert

6 7

0/4 ... 20mA

Sensor

1 2 3

Positioner 8049 IPC

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

max 24V AC/DC

max 70mA

Klemmenblock A

(Reglerplatine)

Klemmenblock B

(IPC-Platine)

Alarm-

ausgang

0/4 ... 20mA

4 5

externer

Sollwert

6 7

0/4 ... 20mA

Sensor

- 11 –

Bedienung des IPC-Prozessreglers

1.5.1 Frontplatte

1. Regelgrößenanzeige [x]:

4-stellige Anzeige für die Regelgröße. In den anderen Betriebsarten siehe Programmierstruktur (4.2).

2. Sollwert- und Stellgrößenanzeige [W]:

4-stellige Anzeige für den Sollwert oder die aktuelle Stellgröße. In den anderen Betriebsarten siehe Programmierstruktur (4.2).

3. Taste Automatik-, Handbetrieb [M/A]:

Diese Taste wechselt von Automatik- in den Handbetrieb und umgekehrt. Sie wird auch als Funktionstaste im Programmiermodus eingesetzt.

4. LED für Automatik-/Handbetrieb:

Die LED leuchtet im Automatikbetrieb. Im Handbetrieb erlöscht die LED. Tasten F + [▼] gleichzeitig betätigen, dann kann eine Ventilbetätigung durch Drücken der Tasten 6 bzw. 7 erfolgen (siehe Programmierstruktur: Wechsel von X/W auf X/Y).

5. Funktionstaste [ F]:

Wenn sie gedrückt wird, werden die Konfigurationshinweise und -parameter in der Regelgrößenanzeige (1) und die korrespondierenden Werte in der Sollwertanzeige (2) angezeigt.

6. Abwärtstaste [▼]:

Wird benutzt, um die Betriebs-(Sollwert, Alarmpunkt, Hysterese) und Konfigurationsparameter zu verkleinern.

7. Aufwärtstaste [▲]:

Wird benutzt, um die Betriebs- (Sollwert, Alarmpunkt, Hysterese....) und Konfigurationsparameter zu

vergrößern.

8. LED [AL]:

Die Alarm-LED leuchtet bei aktivem Alarm. Absoluter, relativer oder Bandalarm können gewählt werden (siehe Alarmausgang).

- 12 –

1.5.2 Programmierstruktur

- 13 –

- 14 –

- 15 –

1.5.3 Alarmausgang

Der Alarmausgang ist einstellbar als absoluter, relativer oder Bandalarm. Die Alarmschwelle und die Alarmhysterese (Schaltschwelle) sind beliebig mit der Tastatur einstellbar. Die Werte werden in „Einheiten“ eingegeben. Bei aktivem Alarm leuchtet die Alarm-LED auf der Frontplatte und der Alarmausgang des Stellungsreglers wird geschaltet. Folgende Alarmfunktionen sind einstellbar:

ALAr = Alarm Sollwert in Einheiten HISt = Alarmhysterese

Sollwert w

Istwert x

ALAr ALAr

HIStHISt

HISt HISt

Alarm Alarm

Alarm-Band

ALAr = Alarm Sollwert in Einheiten HISt = Alarmhysterese

Sollwert w

Istwert x

ALAr

HIStHISt

Alarm

Relativ Low

ALAr = Alarm Sollwert in Einheiten HISt = Alarmhysterese

Sollwert w

Istwert x

ALAr

HISt HISt

Alarm

Relativ High

Ein

Aus

Ein

Aus

Ein

Aus

- 16 –

ALAr = Alarm Sollwert in Einheiten HISt = Alarmhysterese

ALAr

Istwert x

HIStHISt

Alarm

Absolut Low

ALAr = Alarm Sollwert in Einheiten HISt = Alarmhysterese

Absolut High

ALAr

Istwert x

HIStHISt

Ein

Aus

Ein

Aus

Alarm

- 17 –

Handverstellung

Um auf Handbetrieb umzustellen, muss der Regler „aktiv“ sein. Dazu muss der Regler mit elektrischer Energie versorgt werden und mit der Druckluft verbunden sein.

Das Umschalten in den Modus „Handverstellung“ erfolgt durch Drücken der Tasten "IN" (2) oder "OUT" (3) auf der Anschlussplatine für ca. zwei Sekunden.

Die rote LED (4) auf der Anschlussplatine leuchtet auf. Durch Drücken der Tasten "IN" (Zuluft in den Antrieb) bzw. "OUT" (Antrieb wird entlüftet) wird das Ventil

auf bzw. zu bewegt. Das Ausschalten der Handverstellung erfolgt durch kurzzeitiges Drücken beider Tasten. Das Ventil geht

wieder in die Ausgangsposition entsprechend dem anliegenden Stellsignal zurück.

Werden beide Tasten zu lange betätigt (mehr als ca. 2-3 sec.), geht der Stellungsregler in den Justagebetrieb.

- 18 –

Konfigurierung

1.7.1 Selbstabgleich

Die Justierung (Selbstabgleich) des montierten Stellungsreglers wurde im Werk vorgenommen. Sie ist normalerweise nur nach einem Austausch oder evtl. nach einer Reparatur des Ventils erforderlich.

Nachdem ein neuer oder getauschter Stellungsregler auf das Ventil montiert wurde, muss er wie folgt justiert werden:

1. Beide Tasten "IN" und "OUT" drücken bis die grüne LED leuchtet (nach 2-3 Sekunden)

2. Das Ventil öffnet und schließt mehrmals, nach erfolgreicher Beendigung erlischt die LED. Eine leuchtende rote LED weist auf einen Fehler hin (z.B. zu geringer Zuluftdruck!).

3. Nach Beenden der Justierung wechselt der Regler bei fehlerfreiem Abgleich selbstständig wieder in den Regelbetrieb.

- 19 –

1.7.2 Konfigurierung

Die Einstellung der Funktionsparameter des Stellungsreglers kann über eine PC -Schnittstelle und eine entsprechende Konfigurierungssoftware „DeviceConfig“ erfolgen.

Sie wird benötigt, wenn die werksseitigen Einstellungen des Stellungsreglers verändert werden sollen (z.B. Einrichtung von Split-Range-Betrieb, Realisierung spezieller Kennlinien).

Für die Inbetriebnahme sowie den Betrieb des Stellungsreglers 8049 und auch dessen Justierung nach einem evtl. Austausch wird sie nicht benötigt, wenn nicht spezielle lokale Einstellungen gespeichert waren.

- 20 –

Fehlermeldungen/Betriebszustände

Der Stellungsregler zeigt eventuell auftretende Störungen durch Fehlercodes am Display an. Die Bedeutungen der einzelnen Fehlercodes können nachfolgender Tabelle entnommen werden:

IPC-Fehler (oberes Display)

E01

– Kommunikationstimeout (keine Verbindung zum Stellungsregler)

E02

- EEPROM - Fehler

E03

- Defaultwerte Parameter (IPC in Werkseinstellung)

E04

– Basisversion zu alt (bei IPC V2.x)

E10

– Istwert Maximum überschritten

E11

– Istwert Minimum unterschritten

E12

– Sollwert Maximum überschritten

E13

– Sollwert Minimum unterschritten

Regler-Fehler (unteres Display)

Er00

- Kein Fehler

Er01

- Kein Abgleich

Er02

- Sollwertfehler

Er03

- Regelfehler

Er04

- Betriebsspannungsfehler

Er05

- Manueller Modus

Er06

- Sonstiger Fehler

Mit der Software „DeviceConfig“ kann festgelegt werden, welche Betriebszustände und Fehlermeldungen über den Sammelstörmeldeausgang ausgegeben werden sollen. Standardmäßig werden nur der „Regelfehler“ und der Alarmausgang des IPC-Moduls ausgegeben.

IPC Ein – Ausschalten

Die Funktion des IPC-Reglers kann auch ganz abgeschalten werden. Das Gerät arbeitet dann nur als Stellungsregler und der Ventilhub folgte dem Sollwert. Das Ein- und Ausschalten des IPC erfolgt im entsprechenden Menüpunkt über die Pfeiltasten.

•

Abwärtstaste [▼]: IPC Aus

•

Aufwärtstaste [▲]: IPC An

Der Sollwert muss dann aber auf die Klemmen 6 und 7 der Reglerplatine umgeklemmt werden.

- 21 –

Alternativ kann der Sollwert auch entsprechend nachfolgendem Anschlussplan über beide Platinen geführt werden (nur bei Ausführung 4-20mA). Der Regler kann dann ein- bzw ausgeschalten werden ohnne den Sollwert umklemmen zu müssen.

1 2 3

Positioner 8049 IPC

1 2 3

4 5

6 7

Klemmenblock A

(Reglerplatine)

Klemmenblock B

(IPC-Platine)

Alarm-

ausgang

0/4 ... 20mA

45externer

Sollwert

6 7

- 22 –

Step – Funktion

Mit Hilfe der Step – Funktion kann ein Sprung des Stellsignals programmiert werden. Dies ist z.B. hilfreich bei der Ermittlung der Streckenverstärkung (Kap.1.15).

• Menü [

StFV

] auswählen

• Öffnen des Menüs [M/A]

• Ventilöffnung vor dem Sprung [

POS1

] mit den Pfeiltasten

[

▼▲

]

einstellen

• Bestätigen mit [F]

• Ventilöffnung nach dem Sprung [

POS2

] mit den Pfeiltasten

[

▼▲

]

einstellen

• Bestätigen mit [F]

• Sprung durchführen durch Umschalten zwischen [

stp1

] und [

stp2

] mit den Pfeiltasten

[

▼▲

]

• Beenden durch Betätigung der [F]-Taste

- 23 –

Störungsbeseitigung

Fehler / Symptom

Mögliche Ursache(n)

Vorgehensweise

Antrieb bewegt sich nicht

•

Steuerdruck ist zu gering

•

Steuerdruck auf 4-6 bar erhöhen. Antrieb fährt nicht bis zum Anschlag (bei 20mA)

•

Steuerdruck ist zu gering

•

Regler ist nicht richtig

abgeglichen

•

Steuerdruck erhöhen.

•

Abgleich durchführen Im stationären Automatikbetrieb

(konstanter Sollwert) schalten die Magnetventile ständig.

•

Leckage in Verbindung vom

Stellungsregler zum Antrieb.

•

Leckage im Antrieb

•

Leckage suchen und beseitigen.

•

Dichtungen des Antriebs

wechseln.

Magnetventile schalten nicht.

•

Magnetventile nicht richtig

kontaktiert

•

Schmutz (Späne, Partikel)

in den Magnetventilen

•

Steckverbindung der

Magnetventile überprüfen.

•

Magnetventile tauschen. Ventil öffnet nicht.

•

Taststange ist lose.

•

Sitz der Taststange überprüfen Regler funktioniert nicht.

•

Polarität des Stellsignals ist

vertauscht.

•

Polarität des Stellsignals

überprüfen

Positionen des Ventils werden nicht richtig angefahren.

•

Regler ist nicht richtig

abgeglichen.

•

Selbstabgleich durchführen. Regler reagiert nicht auf

Stellsignal.

•

Regler befindet sich im

Handbetrieb. Rote LED leuchtet.

•

Durch drücken der beiden Tasten

(IN und OUT) in den

Automatikmodus wechseln.. Abgleich wird abgebrochen (rote LED)

•

Taststange ist lose

•

Keine Zuluft vorhanden

•

Sitz der Taststange übherprüfen

•

Zuluft überprüfen

- 24 –

Montage bei Linearantrieben

1.12.1 Montage des Anbausatzes

1 Ventilantrieb 2 Anschlag 3 Anbausatz 4 Stellungsregler

Der Anbausatz wird an der Oberseite des Ventilantriebs befestigt. Je dach Ventilbauart kann diese Befestigung unterschiedlich sein.

Die Ankoppelung des Stellungsreglers an das Ventil erfolgt über einen mechanischen Anschlag der ventilseitig vorzusehen ist und mit der Ventilspindel verbunden sein muss. Auf der planen Oberfläche des Anschlags liegt die Rückführ-Taststange mit Rückstellfeder auf, die die Ventilstellung an den Regler weitermeldet.

Der Anschlag muss so eingestellt sein, dass das Maß „X“, gemessen von der Oberkante des Adapterrings bis zur Auflagefläche bei nicht druckbetätigtem Ventil, erreicht wird (siehe unten). Er muss nach der Einstellung durch Kontern oder Verklebung gesichert werden.

Anmerkung:

je nach Antriebskonstruktion wird möglicherweise keine optische Sichtanzeige benötigt (z.B. bei Membranantrieben mit Säulenaufbau). In diesem Fall wird lediglich der Adapterring direkt auf dem Ventilantrieb befestigt; das Einstellmaß „X“ bleibt jedoch gleich, d.h. die Taststange reicht in den Antrieb hinein.

Das Maß „X“ ist nicht konstant, sondern hängt vom Ventilhub ab:

Bei federschließenden Antrieben gilt:

X in mm = 50,8 + Hub/2

und bei federöffnenden Antrieben:

X in mm = 50,8 - Hub/2

1.12.2 Montage des Stellungsreglers

0 5 10 15 20 25

"X" mm

Hub mm

Feder schließt

Feder öffnet

- 25 –



Stellungsregler inkl. Taststange und Rückstellfeder auf den Anbausatz aufsetzen.



Am Befestigungsring seitlich die 3 Gewindestifte festziehen.



Ausgang "Y1" mit dem Ventilantrieb verbinden.



Achten Sie darauf, dass diese Verbindung dicht ist

, weil dies sonst dazu führt, dass

die Magnetventile im Stellungsregler permanent arbeiten.



Zuluft (Anschluss „P“) anschließen.



Deckel des Stellungsreglers öffnen und elektrische Verbindungen herstellen.



Justierung des Stellungsreglers durchführen.



Deckel des Stellungsreglers schließen.

Demontage des Stellungsreglers sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge durchführen.

- 26 –

Montage bei Schwenkantrieben

Der digitale Stellungsregler für Schwenkantriebe ist für den Anbau auf Schwenkantriebe mit Anbausatz nach VDI/VDE 3835 konzipiert.

Bei Doppelwirkenden Antrieben:

1. Ventil in die „geschlossen“ Stellung fahren.

2. Kupplung(1) drehen, bis der Drehwinkelanzeiger(2) auf 0° steht.

Bei Einfachwirkenden Antrieben „Feder schließt“:

1. Antrieb nicht mit Druckluft beaufschlagen.

2. Kupplung(1) drehen, bis der Drehwinkelanzeiger(2) auf 0° steht.

Bei Einfachwirkenden Antrieben „Feder öffnet“:

1. Antrieb nicht mit Druckluft beaufschlagen.

2. Kupplung(1) drehen, bis der Drehwinkelanzeiger(2) auf 90° steht.

- 27 –

3. Stellungsregler auf die Konsole des Anbausatzes aufsetzen. Die Kupplung muss dabei in die Nut des Antriebs (A) einrasten.

4. Stellungsregler mit Schrauben(4) und Scheiben(5) an der Konsole befestigen.

5. Gewindestifte der Kupplung (1) und des Ringes (2) niemals lösen!

6. Pneumatische Verbindungen zwischen Stellungsregler und Antrieb herstellen.

Bei einfachwirkenden Antrieben: Ausgang Y1

Bei doppelwirkenden Antrieben: Ausgang Y1 und Y2

Achten Sie darauf, dass diese Verbindung dicht ist

, weil dies sonst dazu führt, dass

die Magnetventile im Stellungsregler permanent arbeiten.

7. Deckel des Stellungsreglers öffnen und elektrische Verbindungen herstellen.

8. Zuluft (Anschluss „P“) anschließen.

9. Justierung des Stellungsreglers durchführen.

10. Deckel des Stellungsreglers schließen.

Demontage des Stellungsreglers sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge durchführen.

- 28 –

Wartung und Instandhaltung

Das Gerät ist wartungsfrei. An der Rückseite des metallischen Gehäuseunterteils befindet sich ein Filtereinsatz, der bei

Bedarf herausgeschraubt und gereinigt bzw. ersetzt werden kann. Die Wartungsvorschriften von eventuell vorgeschalteten Zuluft-Reduzierstationen

sind zu beachten.

- 29 –

Einstellen der Regelparameter

Für die Ermittlung der Regelparameter stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Hier sollen die wichtigsten kurz erläutert werden.

1.15.1 Empirische Einstellung

Diese Methode ist geeignet um einfache Systeme einzustellen, insbesonders wenn man bereits Erfahrung mit ähnlichen Regelkreisen hat.

Man fängt mit einer unkritischen Einstellung (cP sehr klein, tn

= OFF (5000=OFF) und td =

OFF(0=OFF)

an und erhöht langsam die Verstärkung cP, bis der Regelkreis anfängt zu Schwingen.Falls eine Schwingneigung auftritt, muss die Verstärkung wieder etwas zurück genommen werden. Dann nimmt man allmählich den Integralanteil hinzu, verkleinert tn und testet solange, bis das Ergebnis einigermaßen passt. Bei Bedarf kann noch ein D-Anteil hinzugenommen werden (td langsam erhöhen). Wenn dabei die Regelung stabiler wird, kann noch mal cP erhöht oder tn verkleinert werden, bis man endgültig zufrieden ist.

Es dürfte klar sein, dass so eine Optimierung ohne genaue Kenntniss der Regelstrecke nicht immer das Optimum ergibt, aber es ist eine gängige praktische Methode zur Ermittlung der Reglerparameter.

Anhand der Istwertverläufe kann der Regelkreis nachoptimiert werden:

Istwert nähert sich nur langsam dem Sollwert

Verstärkung cP erhöhen. Falls dies zu einer Verbesserung führt, anschließend Nachstellzeit tn verkleinern.

Dieses wiederholen bis ein zufriedenstellendes Reglerergebnis erreicht ist.

Istwert nähert sich mit leichten Schwingungen nur langsam dem Sollwert.

Verstärkung cP erhöhen. Falls dies zu einer Verbesserung führt, anschließend Vorhaltzeit td verkleinern.

Dieses wiederholen bis ein zufriedenstellendes Reglerergebnis erreicht ist.

Istwert nähert sich dem Sollwert ohne wesentlich überzuschwingen.

Optimales Reglerverhalten für Prozesse, die kein Überschwingen zulassen.

- 30 –

Istwert nähert sich dem Sollwert mit leicht gedämpfter Überschwingen.

Optimales Reglerverhalten für schnelles Anregeln und zum Ausregeln von Störanteilen.

Das erste Überschwingen soll 10% des Sollwertsprungs nicht überschreiten.

Istwert nähert sich schnell dem Sollwert, schwingt aber weit über. Die Schwingungen sind gedämpft und damit gerade noch stabil

Verstärkung cP vermindern. Falls dies zu einer Verbesserung führt, anschließend Vorhaltzeit td vergrößern.

Dieses wiederholen bis ein zufriedenstellendes Reglerergebnis erreicht ist.

1.15.2 Methode nach Ziegler-Nichols

Bei der Schwingungsmethode nach Ziegler/Nichols werden die Reglerparameter so verstellt, dass die Stabilitätsgrenze erreicht wird und die Regelgröße periodische Schwingungen ausführt d.h.Regelkreis zu schwingen beginnt. Aus der so gefundenen Einstellung können die Reglerparameter ermittelt werden.

Achtung! Dieses Verfahren ist nur auf Regelstrecken anwendbar, bei denen ein Schwingen keinen Schaden anrichtet und auf Regelkreise die überhaupt instabil gemacht werden können.

Die Vorgehensweise ist folgende:

• Einstellung des Reglers als reinen P-Regler:

= OFF (5000=OFF) und td = OFF (0=OFF)

• Die Verstärkung cP wird solange vergrößert, bis sich der geschlossene Regelkreis an der Stabilitätsgrenze befindet und Dauerschwingungen ausführt (kritischer Zustand).

• Der dabei eingestellte Wert cP wird als

krit

bezeichnet.

• Die Periodendauer der sich einstellenden Dauerschwingung T

krit

wird gemessen (in

Sekunden).

- 31 –

• Anhand der folgenden Tabelle werden dann die Regelparameter bestimmt.

Reglertyp

Verstärkung Nachstellzeit Vorhaltezeit

tn td

P 0,50

krit

OFF OFF

0,45

krit

0,85

krit

OFF

PID 0,60

krit

0,5

krit

0,12

krit

1.15.3 Methode nach Chien, Hrones und Reswick

Bei realen Regelkreisen ist es manchmal unmöglich oder gefährlich, eine periodische Schwingung zu erzeugen, um die Einstellwerte nach der Methode von Ziegler-Nichols zu bestimmen. Für diesen Fall und bei Systemen mit großer Verzögerung eignet sich die Methode von Chien-Hrones-Reswick. Die Methode beruht auf der Sprungantwort der Regelstrecke, beziehungsweise der daraus ermittelten

Verstärkung Ks ,der

Verzugszeit Tu und der Ausgleichszeit Tg. Das Verfahren sollte nur angewendet werden, wenn die Ausgleichszeit Tg dreimal größer ist als die Verzugszeit T

Tg ≥ 3* T

Die Vorgehensweise ist folgende:

• Einen Stellgrößensprung ∆y am Ventil durchführen (siehe Kapitel: Ermittlung der Streckenverstärkung Ks).

• Und die daraus resultierende Istwertänderung ∆x aufzeichnen.

- 32 –

•

Die Verstärkung Ks wird berechnet: Ks = ∆x/∆y (siehe Beispiel)

•

In die aufgezeichnete Kurve der Istwertänderung am Wendepunkt der Kurve eine Tangente einzeichnen und die

Verzugszeit Tu und die Ausgleichszeit Tg ablesen.

• Je nach Forderung ergeben sich Einstellwerte für ein gutes Störverhalten (gleichbleibender Sollwert, Änderung der Randbedingungen) oder Führungsverhalten (Änderung des Sollwertes, gleichbleibende Randbedingungen) folgende empfohlene Werte :

Reglertyp

Ohne Überschwingen mit ca. 20% Überschwingen

Störverhalten Führungsverhalten Störverhalten Führungsverhalten

0,3 Tg/(Tu*Ks) 0,3 Tg/(Tu*Ks) 0,7 Tg/(Tu*Ks) 0,7 Tg/(Tu*Ks)

OFF OFF OFF OFF

cP 0,6 Tg/(Tu*Ks) 0,35 Tg/(Tu*Ks) 0,7 Tg/(Tu*Ks) 0,6 Tg/(Tu*Ks) tn 4 Tu 1,2 Tg 2,3 Tu 1 Tg td OFF OFF OFF OFF

PID

0,95 Tg/(Tu*Ks) 0,6 Tg/(Tu*Ks) 1,2 Tg/(Tu*Ks) 0,95 Tg/(Tu*Ks)

2,4 Tu 1 Tg 2 Tu 1,35 Tg

0,42 Tu 0,5 Tu 0,42 Tu 0,47 Tu

1.15.4 T-Summen Regel nach Kuhn

In manchen Fällen ist die Verzugszeit Tu sehr gering oder überhaupt nicht erkennbar. In diesen Fällen kann die T-Summen Regel angewendet werden. Das gleiche gilt, wenn das Verhältnis zwischen Ausgleichszeit T

und Verzugszeit T

eine

Ermittlung nach Chien, Hrones und Reswick nicht zulässt (z.B. wenn Tg < 3 * Tu).

- 33 –

Die Vorgehensweise ist folgende:

• Einen Stellgrößensprung ∆y am Ventil durchführen (siehe Kapitel: Ermittlung der Streckenverstärkung Ks).

• . Und die daraus resultierende Istwertänderung ∆x aufzeichnen.

•

Die Verstärkung Ks wird berechnet: Ks = ∆x/∆y (siehe Beispiel)

• Die Senkrechte Linie wird so weit verschoben, bis die beiden Flächen F1 und F2 gleich

groß sind.(eine gute Abschätzung genügt)

• Die Summenzeitkonstante TΣ kann abgelesen werden.

• Anhand der folgenden Tabelle werden dann die Regelparameter bestimmt.

Standardeinstellung

Reglertyp

Verstärkung Nachstellzeit Vorhaltezeit

tn td

P 1/Ks OFF OFF

PI 0,5/Ks

0,5*

OFF

PID 1/Ks

0,66*

0,167*

- 34 –

Einstellung für schnelle Regelung

Reglertyp

Verstärkung Nachstellzeit Vorhaltezeit

tn td

PI 1/Ks

0,7*

OFF

PID 2/Ks

0,8*

0,194*

1.15.5 Ermittlung der Streckenverstärkung Ks

Die Streckenverstärkung Ks gibt an, wie die Regelstrecke auf eine Änderung der Stellgröße (bei unseren Anwendungen die Ventilstellung) reagiert. Da die Ermittlung des Ks-Faktors in der einschlägigen Literatur meist sehr theoretisch behandelt wird, soll diese an einem Beispiel genauer erklärt werden. Hier wir auch der Umgang mit Einheiten berücksichtigt.

Beispiel: Temperaturregelung

• Zu Beginn das Menü Sprungfunktion (Stfu) anwählen.

• Der untere Position Stellwert (in%) wird eingegeben.

Die Ventilstellung entspricht dabei dem eingestellten Wert. (In diesem Beispiel sind das 40% Ventilhub.

- 35 –

• Anschließend wird der obere Position (in %) eingegeben. Die Ventilstellung entspricht dabei dem eingestellten Wert. (In diesem Beispiel sind das 60% Ventilhub).

• Um optimale Regelparameter zu ermitteln sollte das Sprungsignal im Bereich des später zu erwartenden Arbeitspunktes des Reglers liegen.

• Nach Bestätigung der Werte kann zwischen diesen beiden Stellgrößen hin- und her geschalten werden.

• Die Änderung des Istwertes muss dabei mit einem geeignetem Messmittel mitgeschrieben werden.

In diesem Beispiel ergeben sich folgende Werte: Vor Sprungsignal Nach Sprungsignal Änderung

Y1=40% Y2=60% Sprung von 20% X1=30°C

X2=60°C Temperaturerhöhung von 30°C

Die

Streckenverstärkung Ks

kann damit ermittelt werden:

K% = prozentuale Verstärkung

K% = ∆x/∆y

K% = (60°C-30°C) / (60%-40%)

K% = 30°C / 20%

K% = 1,5 °C / %

Dies bedeutet, dass bei einer Änderung der Ventilöffnung um 1% eine Temperatursteigerung von 1,5°C zu erwarten ist. Man sieht an diesem Wert auch, dass die Streckenverstärkung einheitenbezogen ist. Es ist daher wichtig, dass man den Messbereich des Istwertes auch einheitenbezogen richtig einstellt.

Da sich Ks auf 100% Stellwertänderung bezieht, muss dieser Wert noch mit 100 multiplifiziert werden:

Ks = K% * 100 = 1,5° C /% * 100% = 150

Mit diesem Wert (150) können die Regelparameter cP, tn

,und

td entsprechend der

aufgeführten Verfahren ermittelt werden.

- 36 –

- 37 –

2 Operating Instructions (English)

General

The positioner can be mounted on any pneumatic control valve with a stroke from 3.5 to 50 mm (0.2 to 2”) or on rotary actuators up to an angle of 180° (“top-mounted”). To make installation easier, different mounting kits are available containing the required parts for connecting valve actuator and positioner, a feedback pin for the valve stroke and if required an optical position indicator. As the adaptation of the positioner to the valve stroke is done automatically, a standard mounting kit is used which can be adjusted, on the side of the actuator, to the mechanical requirements of the valve. All other operating parameters (e.g. “split-range” operation) can be adjusted via a configuration software which can be supplied on request.

For local control tasks the positioner can also be supplied or retrofitted with a process controller comprising the following features:

suitable for fast control loops as sampling time is only 50 msec

internal or external set point

easily legible LED display

analogue inputs with or without sensor supply as well as Pt100

configurable as P, PI, PD and PID controller

protection class IP 65

can be retrofitted on existing positioners

The IPC process controller combines the features of a valve positioner and a process controller. Local control loops can be set up without requiring much installation effort. The process value sensor is directly connected to the controller on top of the valve only and the required settings are carried out locally using keys on the controller display.

Positioner

Process Controller

Process Value x

Set Point w

The controller operates as a PID controller using the following control function:

 



 



−

+−+−⋅=−



)xw(d

Tdt)xw(

)xw(

[%]X

%100

- 38 –

where:

Quantity

Meaning

Remark

W Set point X Process value CP Proportional factor Determines the proportional (P) part of the control function. Y0 Point of operation Can be set on P or PD controllers to minimise the control

difference. The point of operation corresponds to the control

output for a zero control difference. TN Integral time Determines the integral (I) part of the control function. TV Derivative time Determines the differential (D) part of the control function.

Technical data

2.2.1 Controller

Process value * Pt100 (2 or 3-wire),

current input 0/4 – 20 mA Set point Internal (keys)

External: 0/4 – 20 mA (Special Version 0/2 – 10 V) Resolution ±0.12% of measuring range Resolution Pt 100 ±0.08% of measuring range,

at –100°C...400°C (<= ±0.4°C) Accuracy <= 0.5% of end value Sampling rate, refresh of output signal

50 msec for PI control, 1.8 sec for D part Input filter process value Off, T= 20 msec; Pt100: T= 200 msec

On, T= 800 msec (suppression line interference 54 dB) Control function Configurable as PID, PI, P or PD controller, manual setting

for point of operation y0 (for P or PD control) Output Resolution ±0.1% of end value (100% opening) Supply voltage 24 VDC Current consumption 350 mA max. (with positioner) Permitted load for alarm output max. 70 mA, 24V AC or DC

•

Error display process value: flashing display for input signals > 20

mA, also for temperatures > 400 °C in Pt100 mode.

- 39 –

2.2.2 Positioner

Version 8049-4

nominal stroke 3 - 28 mm auxiliary energy, pneumatic max. 6 bar air delivery* linear drive 40 Nl/min. air delivery* rotary drive 100 Nl/min leakage <0,6 Nl/h ambient temperature -20 up to +75°C auxiliary energy, electric 24 VDC adjustment of stroke and zero point self-learning internal air consumption none configuration with PC-Software air quality

Actuation gas compressed air or non flammable gases (nitrogen, CO2,…) mounting to control valve standardised mounting kits (also with optical position indicator) pressure supply port G 1/8" protection class acc. DIN 40050 IP 65 (additional excess pressure in the body with scavenging air)

oil-free, dry industrial air, solids content < 30µ,

pressure dew point 20 K under the lowest ambient temperature

* At pilot pressure of 5 bar.

2.2.3 Dimensions

Weight 1 kg approx.

56 65

49 121

M16x1,5

115

8,5

2 24

G1/8"

- 40 –

Supply Pressure

The supply pressure is connected to port "P" (G1/8"). It must

not

exceed 6 bars, otherwise malfunctions might

occur. Air quality: Oil-free industrial air, solids content < 30 µm (1200 µinch),

pressure dew point 20 K below lowest ambient temperature.

- 41 –

Electrical Connections

The electrical connection must only be carried out by qualified personnel. Follow the respective national safety standards (e. g. VDE 0100) for mounting, start-up and operation. All actions must only be carried out without voltage connected. Disregarding the corresponding standard may cause serious injuries and/or property damage

Shielded cables are recommended for the electrical connection. An additionally required voltage supply should be connected through a separate second cable. After opening the positioner cover the screw terminals of the connecting block (1) can be accessed. The maximum connector size is 1.5 mm²

Cable bushings which are not used should be sealed in any case using a suitable sealing cap to preserve the protection class (IP65).

1 screw terminals A 2 key "IN" 3 key "OUT" 4 LED red 5 LED green 6 Function end / shield 7 interface connection 8 plug terminal for additional modules 9 screw terminals B

The positioner has to be earthed. An earthing screw is located on the outside of the casing and on the PCB near the connection terminals. Also, shielded cables must be used.

- 42 –

2.4.1 Connection examples

Pt100 connection

2-wire measurement

Pt100 connection

3-wire measurement, recommended for longer distances

1 2 3

Positioner 8049 IPC

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

0/4 ... 20mA

max 24V AC/DC

max 70mA

screw terminals A

(Positioner-Plate)

screw terminals B

(IPC-Plate)

Alarm

output

4 5

6 7

external set point

Pt100

1 2 3

Positioner 8049 IPC

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

max 24V AC/DC

max 70mA

6 7

PT100

0/4 ... 20mA

4 5

screw terminals A

(Positioner-Plate)

screw terminals B

(IPC-Plate)

Alarm

output

external set point

- 43 –

Current input Ix

0..20 mA or 4..20 mA

Current input Ix (2-wire sensor) (with internal sensor supply)

0..20 mA or 4..20 mA

1 2 3

Positioner 8049 IPC

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

max 24V AC/DC

max 70mA

0/4 ... 20mA

4 5

6 7

0/4 ... 20mA

Sensor

screw terminals A

(Positioner-Plate)

screw terminals B

(IPC-Plate)

Alarm output

external set point

Positioner 8049 IPC

Sensor

screw terminals A

(Positioner-Plate)

screw terminals B

(IPC-Plate)

Alarm

output

external set point

1 2 3

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

max 24V AC/DC

max 70mA

0/4 ... 20mA

4 5

6 7

0/4 ... 20mA

- 44 –

Operating the IPC process controller

2.5.1 Front plate

1. Process value display [x]: 4-digit display for the process value. For other operating modes: see programming structure.

2. Set point and output value display [W]: 4-digit display for set point or effective output value. For other operating modes: see programming structure.

3. Key Manual/Automatic mode [M/A]: This key switches from manual to automatic mode and back. In programming mode it is also used as a function key.

4. LED for manual/automatic mode: The LED is on in automatic mode. In manual mode the LED turns off. Press [F] and [▼] simultaneously to operate the valve by the UP (6) / DOWN (7) keys (see program structure 2.5.2: changing from X/W to X/Y).

5. Function key [F]: When pressed the configuration instructions and parameters are shown in the process value display (1) and their corresponding values in the set point display (2).

6. DOWN key [▼]: Used to decrease operating (set point, alarm value, hysteresis...) and configuration parameters.

7. UP key [▲]: Used to increase operating (set point, alarm value, hysteresis...) and configuration parameters.

8. LED [AL]: The alarm LED is on with active alarm. Absolute, relative or band alarm can be selected (see 2.5.3 alarm output).

- 45 –

2.5.2 Programming structure

- 46 –

- 47 –

- 48 –

2.5.3 Alarm output

The alarm output can be set as an absolute, relative or band alarm. The alarm threshold and the alarm hysteresis (trigger threshold) can be set as desired using the keypad. The values are given in “units”. When the alarm is active, the alarm LED lights up on the front panel and the alarm output of the positioner is activated. The following alarm functions can be adjusted:

- 49 –

- 50 –

Manual Override

Switching over to manual operation requires an “active” positioner, i.e. the positioner has to be powered electrically and connected to the supply air.

Switching over to manual operation mode is carried out by pushing button "IN" (2) or "OUT" (3) on the connecting plate for two seconds approximately. The red LED (4) on the connecting plate lights up. .

Pushing button "IN" (supply air to actuator) or "OUT" (actuator is vented) opens or closes the valve. Switching off the manual operation mode is carried out by pushing both buttons for a short moment. The

valve moves back to its initial position corresponding to the valid set-point signal.

If both buttons are actuated more than 2-3 seconds, the positioner switches to self-adjusting mode.

- 51 –

Configuration

2.7.1 Self Adjusting Mode

The adjustment (self adjusting) of mounted positioners has been carried through in the factory. Normally it is only required after replacing a positioner or repairing the valve.

After a new or replaced positioner has been mounted to the valve it has to be adjusted as follows:

1. Press both buttons "IN" and "OUT" until the green LED lights up (after 2-3 seconds).

2. The valve opens and closes several times, after successful completion the LED turns off. A lit red LED indicates an error (e.g. supply air pressure too low!).

3. After completing the adjustment free from errors the positioner return to control mode automatically.

- 52 –

2.7.2 Configuration

Setting the positioner function parameters can be carried out using a PC interface and the corresponding configuration software “DeviceConfig”.

This software is required if the factory settings of the positioner have to be modified (e.g. setting up split-range operation, implementation of special flow characteristics).

It is

not

required for start-up and operation of the 8049 positioner nor adjustment after a

potential replacement if no special local settings were stored.

- 53 –

Fault messages/Operating modes

The positioner is indicating possible dysfunctions by error codes at the display. The meaning of the individual code can be taken from the following table.

IPC-error (upper display)

E01

– communication time-out (no connection to the positioner)

E02

- EEPROM - error

E03

– default value parameter (IPC in factory setting)

E04

– basic version too old (for IPC V2.x)

E10

– present value too high

E11

– present value too low

E12

– set value too high

E13

– set value too low

Control error (lower display)

Er00

– no error

Er01

– no calibration (start the auto calibration)

Er02

– set value error

Er03

– control error

Er04

– power supply error

Er05

– manual mode

Er06

– Other error

With the Software „DeviceConfig“ you can configure, which operating conditions and error messages are transmitted through the alarm relay output. Normally only the “control fault” and the alarm output of the IPC module are transmitted.

Switching the IPC on/off

The function of the IPC controller can also be switched off completely. Then it works simply as a positioner and the valve stroke follows the set point. The IPC is switched on and off by clicking the arrow keys in the appropriate menu point.

•

Downward key [▼]: IPC off

•

Upward key [▲]: IPC on

However, the set point must then be reconnected to terminals 6 and 7 on the controller PCB.

Alternatively, but in the 4-20mA version only, the set point can also be directed over both PCBs by means of the following connection configuration. The controller can then be switched on or off without having to reconnect the set point.

- 54 –

1 2 3

Positioner 8049 IPC

1 2 3

4 5

6 7

0/4 ... 20mA

4 5

6 7

screw terminals A

(Positioner-Plate)

screw terminals B

(IPC-Plate)

Alarm

output

external set point

Step function

With the step function, a step at the actuating variable can be adjusted. This is useful, for example, for the determination of the system gain (chap. 2.15)

•

Select menu [

StFV

]

•

Open the menu [M/A]

•

Adjust valve opening before the step [

POS1

] with the arrow keys

[

▼▲

]

•

Confirm with [F]

•

Adjust valve opening after the step [

POS2

] with the arrow keys

[

▼▲

]

•

Confirm with [F]

•

Execute the step by switching between [

stp1

] and [

stp2

] with the arrow keys

[

▼▲

]

•

Finish with [F]

- 55 –

Troubleshooting

Fault / Symptom

Possible cause(s)

Action

Actuator does not move

•

Pilot pressure is too low.

•

Increase pilot pressure to 4-6 bar. Actuator does not move right up to stop (at 20mA).

•

Pilot pressure is too low

Positioner is not adjusted correctly.

•

Increase pilot pressure.

•

Make adjustments. In stationary automatic

operation (constant set point signal) the solenoid valves continue to operate.

•

Leak in connection from

positioner to actuator.

•

Leak in actuator.

•

Find leak and correct.

•

Change seals in actuator. Solenoid valves are not

operating.

•

Faulty solenoid valve

connections.

•

Contamination (swarf,

particles) in the solenoid valves.

•

Check solenoid valve plug

connections.

•

Exchange solenoid valves. Valve fails to open.

•

Feedback pin is loose.

•

Check feedback pin seat. Positioner not working.

•

Polarity of set point signal

has reversed.

•

Check polarity of set point signal.

Valve positions not reached correctly.

•

Positioner is not adjusted

correctly.

•

Run self-adjustment. Positioner does not respond to

set point signal.

•

Positioner is in manual

mode. Red LED is on.

•

Change to automatic mode by

pressing both buttons (IN and

OUT). Communication time-out (red LED)

•

Sensing pin is loose

•

No air available

•

Check seat of the sensing pin

•

Check air supply

- 56 –

Mounting On Linear Actuators

2.12.1 Fixing the Mounting Kit

1 valve actuator 2 stopper 3 mounting kit 4 positioner

The mounting kit is attached to the upper end of the valve actuator. This attachment might vary due to the different actuator designs.

Coupling the positioner to the valve is carried through using a mechanical stopper which is connected to the valve stem. Feedback pin and spring are positioned on its flat surface and feed back the valve position to the positioner.

The stopper has to be adjusted in suc

h a way that

dimension “X“ (measured from the upper edge of the adapting ring to the flat surface of the not actuated valve) is achieved (see below). The stopper has to be fixed by locking or some adhesive.

Remark:

Depending on the actuator design, a visual indicator may not be needed (e.g. diaphragm actuators with columns). In this case the adaptor ring is fixed directly to the valve actuator. However the adjustment dimension “X“ remains the same, i.e. the feedback pin extends into the actuator.

Dimension “X“ is not constant but depends on the valve stroke:

Valid for actuators with springs to close:

X in mm = 50.8 + stroke/2

Valid for actuators with springs to open:

X in mm = 50.8 - stroke/2

0 5 10 15 20 25

"X" mm

stroke mm

spring closes

spring opens

- 57 –

2.12.2 Mounting the Positioner



Put positioner with feedback pin and spring on mounting kit.



Tighten the three threaded pins in the fastening ring.



Connect output "Y1" with valve actuator.



Take care that this connection is sealed properly

, as otherwise the solenoid valves in

the positioner will operate permanently.



Connect supply air (port „P“).



Open positioner cover and provide the electrical connections.



Carry out positioner adjustment.



Close positioner cover.

Dismount the positioner correspondingly in reverse order.

- 58 –

Mounting instructions for part-turn actuators

The digital positioner used for part-turn actuators has been designed so that it can be installed on partturn actuators using a mounting kit meeting VDI/VDE 3835.

For double-acting actuators:

1. Move valve into the “closed” position.

2. Turn coupling (1) until the angle indicator (2) points to 0°.

For single-acting actuators with “spring closing”:

1. Actuator must not be under pressure from compressed air.

2. Turn coupling (1) until the angle indicator (2) points to 0°.

For single-acting actuators with “spring opening”:

1. Actuator must not be under pressure from compressed air.

2. Turn coupling (1) until the angle indicator (2) points to 90°.

- 59 –

1. Place the positioner on the mounting kit bracket. In doing so, the coupling must engage in the slot in the actuator (A).

2. Fasten the positioner to the bracket using screws (4) and washers (5).

3. Never loosen the screw pins of the coupling (1) and the ring (2)!

4. Connect the pneumatic supply between the positioner and the actuator.

For single-acting actuators: output Y1

For double-acting actuators: outputs Y1 and Y2

Ensure that this connection is leak-tight

, because otherwise the solenoid valves in the

positioner will operate constantly.

5. Open the cover on the positioner and provide the electrical connections.

6. Connect supply air (connection “P”).

7. Adjust the positioner.

8. Close the cover on the positioner.

To remove the positioner, follow the same sequence in the reverse order.

- 60 –

Maintenance and repairs

The device is maintenance-free. A filter element, located at the rear of the underside of the metal body, can be unscrewed and cleaned or

exchanged when necessary. The maintenance instructions for any in-line connected supply air reducing station must be observed.

Adjusting the control parameters

Various methods are available for determining the control parameters. The most important are described briefly below.

2.15.1 Empirical setting

This method is suitable for setting simple systems, particularly if the person doing the setting has already had some experience with similar control circuits.

Start first with a rough setting (cP very small,

= OFF (5000=OFF) and td = OFF(0=OFF)

and slowly increase the gain

until the control circuit begins to oscillate. If there is a tendency to oscillate, the gain must be reduced again slightly. Then the integral component is added gradually, tn reduced and tested until the result is more or less suitable. If necessary, a D component can be added (

increased slowly). If the control becomes more stable as a result, cP can be increased again or tn reduced until the result is finally satisfactory.

It should be made clear that optimisation done this way without exact knowledge of the does not always produce the best result, but it remains a well-established, practical method of determining the control parameters.

Using the response patterns of the actual value, the control circuit can be optimised retrospectively:

Actual value approaches the set point value slowly only.

Increase gain cP. If there is a resulting improvement, next reduce integral time tn. Repeat this until a satisfactory

control result is obtained.

- 61 –

Actual value approaches the set point value slowly only with slight oscillations.

Increase gain cP. If there is a resulting improvement, next reduce derivative time

Repeat this until a satisfactory control result is obtained.

Actual value approaches the set point value without significant oscillations.

Optimal control behaviour for processes which allow no oscillating.

Actual value approaches the set point value with slightly damped oscillations.

Optimal control behaviour for reaching set point quickly and for excluding interference components.

The initial oscillations should not exceed 10% of the set point step.

Actual value approaches the set point value quickly but oscillates wildly. The oscillations are damped and so are only just stable.

Reduce gain cP. If there is a resulting improvement, next increase derivative time td. Repeat this until a satisfactory

control result is obtained.

2.15.2 The Ziegler-Nichols method

Using the Ziegler/Nichols method, the control parameters are set so that the stability limit is reached and the degree of control triggers periodic oscillations, that is, the control circuit starts to oscillate. The control parameters can be determined from the setting found in this manner.

Caution! This method can be used only for control loops in which oscillations do not cause any damage and cannot make the control circuit completely unstable.

The procedure is as follows:

• Set the controller purely as a P-controller:

= OFF (5000=OFF) and td = OFF (0=OFF)

- 62 –

• The gain cP is increased until the closed control circuit reaches the stability limit and steady oscillations are occurring (critical state).

• The set value

here is designated as

krit

• The periodic time of the self-initiated steady oscillation T

krit

is measured (in seconds).

• The control parameters are then determined from the following table.

Type of

controller

Gain Integral time Derivative time

tn td

P 0.50

krit

OFF OFF

PI 0.45

krit

0.85

krit

OFF

PID 0.60

krit

0.5

krit

0.12

krit

2.15.3 Chien, Hrones and Reswick method

It is sometimes impossible or dangerous in actual control circuits to generate a periodic oscillation to determine the adjustment values by the Ziegler-Nichols method. In cases like this and in systems with large delays, the Chien-Hrones-Reswick method is suitable. The method is based on the step response of the control loop, i.e. of the gain

Ks ,the delay time

Tu and the stabilisation time Tg determined from it. The method should be used only if the stabilisation time Tg is three times greater than the delay time T

Tg ≥ 3* T

The procedure is as follows:

• Perform a set value step ∆y on the valve (refer to Chapter: Determination of the loop gain Ks).

• And plot the change in actual value ∆x resulting from this

- 63 –

•

The gain Ks is calculated as follows: Ks = ∆x/∆y (see example)

•

At the inflexion point of the curve in the plotted graph of the change in the actual value, draw a tangent and read off the delay time

Tu and the stabilisation time Tg.

•

Depending on the requirement, for a good disturbance response (consistent set point

value, change in boundary conditions) or control response (change in set point value, consistent boundary conditions) setting values appear as the following recommended values:

Type of controller

No oscillations with approx. 20% oscillations

Disturbance

response

Control response

Disturbance

response

Control response

0,3 Tg/(Tu*Ks) 0,3 Tg/(Tu*Ks) 0,7 Tg/(Tu*Ks) 0,7 Tg/(Tu*Ks)

OFF OFF OFF OFF

cP 0,6 Tg/(Tu*Ks) 0,35 Tg/(Tu*Ks) 0,7 Tg/(Tu*Ks) 0,7 Tg/(Tu*Ks) tn 4 Tu 1,2 Tg 2,3 Tu 1 Tg td OFF OFF OFF OFF

PID

0,95 Tg/(Tu*Ks) 0,6 Tg/(Tu*Ks) 1,2 Tg/(Tu*Ks) 0,95 Tg/(Tu*Ks)

2,4 Tu 1 Tg 2 Tu 1,35 Tg

0,42 Tu 0,5 Tu 0,42 Tu 0,47 Tu

2.15.4 Kuhn T-sum rule

In many cases the delay time Tu is very short or even undetectable. In these cases, the T-sum rule can be used. It applies if the ratio between the stabilisation time T

and the delay time T

does not allow for

determination by the Chien, Hrones and Reswick method (e.g. if Tg < 3 * Tu).

- 64 –

The procedure is as follows:

• Perform a set value step ∆y on the valve (refer to Chapter: Determination of the loop gain Ks).

• And plot the change in actual value ∆x resulting from this.

•

The gain Ks is calculated as follows: Ks = ∆x/∆y (see example)

•

The vertical line is moved until the areas F1 und F2 are of equal size (a good estimate is

sufficient)

•

The total time constant TΣ can be read off.

• The control parameters can be determined using the following table.

Standard setting

Type of

controller

Gain Integral time Derivative time

tn td

P 1/Ks OFF OFF

PI 0,5/Ks

0,5*

OFF

PID 1/Ks

0,66*

0,167*

- 65 –

Setting for fast control action

Type of

controller

Gain Integral time Derivative time

tn td

PI 1/Ks

0,7*

OFF

PID 2/Ks

0,8*

0,194*

2.15.5 Determination of the loop gain Ks

The loop gain Ks indicates how the control loop reacts to a change in the level of the set point value (as we manipulate the valve setting). Since the determination of the Ks factor is treated theoretically usually in the relevant literature, the example below is provided for more precise clarification of it. It also serves to show how units are taken into account.

Example: Temperature control

•

First, select the step function menu (

Stfu

•

The lower set point position is entered (in %).

The valve setting now corresponds to the adjusted value. (in this example, this is a 40% valve stroke).

- 66 –

•

Then the upper position is entered (in %).

The valve setting now corresponds to the adjusted value. (in this example, this is a 60% valve stroke).

•

To determine the optimal control parameters, the step signal should lie in the region of

the operating point of the controller anticipated later.

•

After confirmation of the values, switching can take place back and forth between these

two set point values.

•

In this process, the change in the actual value must be recorded by a suitable measuring

device.

This example produces the following results: before step signal after step signal change

Y1=40% Y2=60% a 20% step X1=30°C

X2=60°C Temperature increase of 30°C

The loop gain

can now be determined:

K% = percentage gain

K% = ∆x/∆y

K% = (60°C-30°C) / (60%-40%)

K% = 30°C / 20%

K% = 1.5 °C / %

This means that, by changing the valve opening by 1%, a temperature increase of 1.5°C can be expected. It can be seen also from this value that the loop gain is unit-dependent. Therefore it is important, that the measurement range of the actual value is also adjusted correctly in relation to the units.

Since Ks relates to a 100% change in set point value, this value still has to be multiplied by 100:

Ks = K% * 100 = 1.5° C /% * 100% =

150

Using this value (150), the control parameters cP,

, and

can be determined in

accordance with the method given above.

- 67 –

3 Instructions de service (français)

Généralités

Le positionneur peut être monté sur n’importe quelle vanne de régulation possédant une course comprise entre 3,5 et 50 mm ou des moteurs d’orientation possédant un angle de rotation jusqu’à 180° (« top-mounted »). Le montage peut être facilité par différents kits de montage comprenant les pièces nécessaires au raccordement de l’actionneur et du positionneur, une tige palpeuse de retour pour la course de la vanne et, au besoin, un affichage optique de la position de la vanne. Etant donné que le positionneur s’adapte automatiquement à la course de la vanne, on utilise un kit de montage standard qui peut être adapté côté actionneur aux propriétés mécaniques de la vanne. Tous les autres paramètres (comme par ex. « split-range ») peuvent être réglés à l’aide d’un logiciel de configuration qui peut être commandé séparément.

Le positionneur peut être doté pour les régulations locales d’un régulateur industriel intégré possédant les propriétés suivantes :

- Convient aux systèmes réglés rapides, car son temps de cycle n’est que de 50 ms

- Valeur de consigne interne ou externe possible

- DEL bien lisibles

- Entrées analogiques avec ou sans alimentation et Pt 100

- Configurable comme régulateur P, PI, PD et PID

- Protection IP 65

- Peut être ajouté sur les positionneurs existants

Le régulateur industriel IPC allie les fonctions d’un positionneur et d’un processus industriel. Il permet de construire des circuits de régulation locaux à très faible coût. Le capteur de la grandeur de processus est directement raccordé au régulateur sur la vanne. Les réglages nécessaires sont effectués sur place via un clavier et un visuel.

Stellungsregler

Prozessregler

Regelgröße x

Stellgröße w

Le régulateur fonctionne comme régulateur PID selon l’équation de transmission suivante :

 



 



−

+−+−⋅=−



)xw(d

Tdt)xw(

)xw(

[%]X

%100

Régulateur industriel

Positionneur

Valeur de réglage w

Valeur de régulation x

- 68 –

Signification :

Grandeur

Signification

Remarque

W Valeur de consigne X Valeur réelle CP Gain Détermine l‘action proportionnelle (P) – Part de la fonction de

régulation

Y0 Point de travail Peut être réglé sur les régulateurs P ou PD afin de limiter la

tolérance. Le point de travail est le signal de réglage fourni par le régulateur en présence d’une tolérance de zéro.

TN Temps de

compensation

Détermine la part intégrale (I) de la fonction de régulation.

TV Constance de temps Détermine la part différentielle (D) de la fonction de régulation.

Caractéristiques techniques

3.2.1 Régulateur

Valeur de régulation * Pt100 (à 2 ou 3 conducteurs),

entrée de courant 0/4 – 20 mA

Valeur de consigne Interne (clavier)

Externe : 0/4 – 20 mA ou Résolution ±0,12% du domaine de mesure Résolution Pt 100 ±0,08% du domaine de mesure,

entre –100°C et 400°C (<= ±0,4°C) Précision <= 0,5% de la valeur finale Vitesse d’exploration,

actualisation du signal de sortie

50 ms pour régulation PI, 1,8 s pour la part D Filtre d’entrée de la valeur de

régulation

Off, T= 20 ms ; Pt100 : T= 200 ms

On, T= 800 ms (antiparasitage secteur 54 dB) Fonction de régulation Configurable comme régulateur PID, PI, P ou PD, point de travail

y0 réglable manuellement (pour régulation P ou PD) Sortie Résolution ±0,1% de la valeur finale (ouverture 100%) Tension d’alimentation 24 VCC Consommation 350 mA max. (avec positionneur) Capacité de charge de la sortie d’alarme

max. 70 mA, 24V CA ou CC

•

Affichage d’anomalie de la valeur de régulation : en présence d’un

signal d’entrée > 20 mA, le visuel clignote en raison de la saturation, comme en présence de températures > 400 °C en mode Pt100.

- 69 –

3.2.2 Positionneur

Version 8049-4

Course nominale 3 - 28 mm Énergie auxiliaire, pneumatique* max. 6 bar Débit d’air actionneurs linéaires 40 Nl/min. Débit d’air actionneurs rotatifs* 100 Nl/min. fuite < 0,6 Nl/h Température ambiante -20 à +75°C Énergie auxiliaire, électrique 24 VDC Adaptation de course et point zéro auto-adaptatif Consommation propre en air comprimé none Configuration par logiciel PC

Qualité de l'air

Gaz d'actionnement air comprimé ou gaz non inflammables (azote, CO2, …) Montage sur l'actionneur

á travers des kits d'adaptations standardisé (aussi avec indicateur

de course visuel)

Raccord de pression G 1/8" Degré de protection selon DIN 40050 IP 65 (surpression dans le corps due à l'air de balayage)

air industriel sec, non lubrifié, teneur en matières solides < 30µ,

point de rosée sous pression 20K à la plus faible température

ambiante

* Pression de commande de 5 bars.

3.2.3 Dimensions et poids

Poids : env. 1 kg

56 65

49 121

M16x1,5

115

8,5

2 24

G1/8"

- 70 –

Pression d'arrivée

L’air d’alimentation est relié à l’entrée « P » (G1/8"). La pression ne doit

pas

dépasser 6 bars, sous peine de

dysfonctionnements possibles. Qualité de l’air : air industriel non lubrifié, teneur en matières solides

< 30 µ, point de rosée sous pression 20K à la plus faible température ambiante.

- 71 –

Raccords électriques

Le raccordement électrique doit impérativement être confié à un personnel qualifié. Les prescriptions de sécurité nationales (par ex. VDE 0100) doivent également être respectées pour le montage, la mise en service et l’exploitation des appareils. Tous les travaux doivent être effectués hors tension. Le non-respect des prescriptions peut entraîner de graves blessures et/ou dommages matériels.

Il est conseillé d’utiliser des câbles blindés pour le raccordement électrique. Si une alimentation supplémentaire s’avère nécessaire, il est conseillé d’utiliser un deuxième câble. Après l’ouverture du couvercle du positionneur, les bornes à vis de la prise domino (1) des différents raccords sont accessibles. La section de raccordement maximum s’élève à 1,5 mm².

Il est impératif de colmater les presse-étoupe non utilisés à l’aide d’un bouchon approprié afin de garantir la protection (IP65).

1 Prise domino A 2 Touche « IN » 3 Touche « OUT » 4 DEL rouge 5 DEL verte 6 Fin de fonction / Blindage 7 Raccord pour l’interface 8 Raccords pour modules suppl. 9 Prise domino B

Le positionneur doit être mis à la terre. Sa vis de mise à la terre est située à l’extérieur du boîtier et sur la carte imprimée, à proximité des bornes de raccordement.

Utiliser en outre des câbles blindés.

- 72 –

3.4.1 Exemples de raccordement

Raccord Pt100

Mesure à 2 conducteurs

Raccord Pt100

Mesure à 3 conducteurs, recommandée pour les longues distances

1 2 3

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

0/4 ... 20mA

max 24V AC/DC

max 70mA

4 5

6 7

Pt100

Positionneur 8049 IPC

Répartiteur A

(platine du

positionneur)

Répartiteur B ( platine IPC)

Sortie

alarme

valeur de

consigne

externe

1 2 3

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

max 24V AC/DC

max 70mA

6 7

PT100

0/4 ... 20mA

4 5

Positionneur 8049 IPC

Sortie

alarme

valeur de

consigne

externe

Répartiteur A

(platine du

positionneur)

Répartiteur B ( platine IPC)

- 73 –

convertisseur de mesure en mA

0..20 mA ou 4..20 mA

convertisseur de mesure en mA dans la version 2 fil (avec alimentation interne)

0..20 mA or 4..20 mA

1 2 3

Positionneur 8049 IPC

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

max 24V AC/DC

max 70mA

Répartiteur A

(platine du

positionneur)

Répartiteur B ( platine IPC)

Sortie

alarme

0/4 ... 20mA

4 5

valeur de

consigne

externe

6 7

0/4 ... 20mA

capteur

Positionneur 8049 IPC

Répartiteur A

(platine du

positionneur)

Répartiteur B ( platine IPC)

Sortie

alarme

valeur de

consigne

externe

capteur

1 2 3

24V DC

1 2 3

4 5

6 7

max 24V AC/DC

max 70mA

0/4 ... 20mA

4 5

6 7

0/4 ... 20mA

- 74 –

Utilisation du régulateur industriel IPC

3.5.1 Plaque frontale

1. Affichage de la valeur de régulation [x] : 4 caractères. Pour les autres modes, voir la structure de

programmation (4.2).

2. Affichage de la valeur de consigne et de la valeur de réglage [W] : 4 chiffres pour la valeur de

consigne ou la valeur de réglage actuelle. Pour les autres modes, voir la structure de programmation (4.2).

3. Touche de commutation Automatique/Manuel [M/A] : cette touche permet de passer du mode

automatique au mode manuel et inversement. Elle est également utilisée comme touche de fonction dans le mode de programmation.

4. DEL mode automatique/manuel : la DEL est allumée en mode automatique. La DEL s’éteint en

mode manuel. Presser simultanément les touches F + [▼] pour pouvoir actionner la vanne par pression des touches 6 ou 7 (voir la structure de programmation : passage de X/W à X/Y).

5. Touche de fonction [F] : lorsque cette touche est enfoncée, les consignes et paramètres de

configuration sont affichés sur le visuel des valeurs de régulation (1) et les valeurs correspondantes sur le visuel de la valeur de consigne (2).

6. Touche BAS [▼] : permet de réduire les paramètres d’exploitation (valeur de consigne, point

d’alarme, hystérésis, ...) et de configuration.

7. Touche HAUT [▲] : permet d’augmenter les paramètres d’exploitation (valeur de consigne, point

d’alarme, hystérésis, ...) et de configuration.

8. DEL [AL] : la DEL d’alarme est allumée en présence d’une alarme active. Il est possible de

sélectionner Alarme absolue, relative ou bande (cf. Sortie alarme).

- 75 –

3.5.2 Structure de programmation

- 76 –

- 77 –

- 78 –

3.5.3 Sortie alarme

La sortie alarme peut être réglée comme alarme absolue, relative ou bande. Le seuil d’alarme et l’hystérésis d’alarme peuvent être réglés à l’aide du clavier. La valeurs doivent être indiquées en « unités ». Lorsque l’alarme est active, la LED d’alarme située sur la plaque frontale s’allume et la sortie alarme du positionneur est activée. Les fonctions d’alarme suivantes peuvent être configurées :

- 79 –

- 80 –

Actionnement manuel

Pour passer en mode manuel, il faut « activer » le positionneur. Celui-ci doit être alimenté en énergie électrique et raccordé à l’air comprimé.

Pour passer au mode « Actionnement manuel », presser pendant env. 2 secondes les touches « IN » (2) ou « OUT » (3) sur la plaque de raccordement. La LED rouge (4) de la plaque de raccordement s’allume.

Presser la touche « IN » (arrivée d’air dans l’actionneur) ou « OUT » (ventilation de l’actionneur) pour ouvrir ou fermer la vanne.

Pour désactiver l’actionnement manuel, presser brièvement les deux touches. La vanne retourne en position initiale en fonction du signal de réglage actif.

Si les deux touches sont actionnées trop longtemps (plus de 2-3 secondes), le positionneur retourne en mode réglage.

- 81 –

Configuration

3.7.1 Equilibrage automatique

Le réglage (équilibrage automatique) du positionneur monté a été effectué en usine. Normalement, un nouveau réglage n’est nécessaire qu’après un échange ou une réparation de la vanne.

Après le montage d’un positionneur neuf ou l’échange du positionneur sur la vanne, il faut le régler comme suit :

1. Presser simultanément les touches « IN » et « OUT » jusqu’à ce que la DEL verte s’allume (au bout d’env. 2-3 secondes).

2. La vanne s’ouvre et se ferme plusieurs fois, puis la DEL s’éteint. Les erreurs éventuelles sont signalées par une DEL rouge (par ex. pression d’air d’arrivée insuffisante).

3. Après le réglage, le positionneur se remet automatiquement en mode régulation.

- 82 –

3.7.2 Configuration

Les paramètres fonctionnels du positionneur peuvent être réglés à l’aide d’une interface PC et d’un logiciel de configuration spécifique.

Ce réglage est nécessaire pour toute modification des réglages usine du positionneur (par ex. réglage d’un mode split-range, réalisation de courbes caractéristiques spéciales).

Il n’est

pas

nécessaire pour la mise en service et l’exploitation du positionneur 8049 et son

réglage après un éventuel remplacement, sauf si des réglages locaux avaient été enregistrés.

- 83 –

Messages d'erreur/États de fonctionnement

Les états de fonctionnement du positionneur sont indiqués par deux DEL. La signification des signaux est indiquée dans le tableau ci-dessous.

Erreur IPC (Affichage du haut)

E01

– Temps mort de communication (absence de connexion avec le positionneur)

E02

– Erreur EEPROM

E03

– Paramètre valeur par défaut (IPC dans réglage usine)

E04

– Version de base obsolète (pour IPC V2.x)

E10

– Valeur réelle maximale dépassée

E11

– Valeur réelle minimale non atteinte

E12

– Valeur de consigne maximale dépassée

E13

– Valeur de consigne minimale non atteinte

Erreur régulateur (Affichage du bas)

Er00

– Absence d‘erreur

Er01

– Absence d‘équilibrage

Er02

– Erreur de la valeur de consigne

Er03

– Erreur de la régulation

Er04

– Erreur de la tension de service

Er05

– Mode manuelle

Er06

– Autre erreur

Le logiciel "DeviceConfig" permet de définir les états de fonctionnement et messages d'erreur devant être transmis via la sortie de signalement des perturbations cumulées.

Réglage par défaut : seules les erreurs de régulation sont sorties.

Mise en/hors circuit du régulateur IPC

Il est également possible de mettre le régulateur IPC entièrement hors circuit. L’appareil ne fonctionne alors que comme positionneur et la course de la vanne applique la valeur de consigne. L‘IPC se met en et hors service par le biais des touches se trouvant dans le menu concerné.

•

Touche BAS [▼]: IPC hors service

•

Touche HAUT [▲]: IPC en service

- 84 –

La valeur de consigne change de raccordement et se connecte alors aux bornes 6 et 7 de la platine du régulateur.

En alternative, la valeur de consigne peut se connecter selon le plan de connexion ci-dessous sur les deux platines (seulement pour le modèle 4-20mA). Le régulateur peut alors se mettre en et hors service sans avoir à modifier le raccordement de la valeur de consigne.

1 2 3

4 5

6 7

0/4 ... 20mA

4 5

6 7

Répartiteur

(platine du

positionneur)

Répartiteur B ( platine IPC)

Sortie

alarme

valeur de consigne

externe

Positionneur 8049 IPC

Fonction échelon

La fonction échelon permet de programmer un échelon. Elle représente un avantage pour déterminer l‘amplification de circuit (chap. 1.15).

•

Sélectionner le menu [

StFV

]

•

Ouvrir le menu [M/A]

•

Régler l’ouverture de la vanne avant l’échelon [

POS1

] en appuyant sur les touches

[

▼▲

]

•

Confirmer en appuyant sur [F]

- 85 –

•

Régler l’ouverture de la vanne après l’échelon [

POS2

] en appuyant sur les touches

[

▼▲

]

•

Confirmer en appuyant sur [F]

•

Réaliser l’échelon par commutation entre [

stp1

] et [

stp2

] en appuyant sur les touches

[

▼▲

]

•

Terminer en confirmant par la touche [F]

- 86 –

Suppression des perturbations

Erreur / S

ymptôme

Cause possible

Procédure

La commande ne bouge pas

•

Pression de commande trop

faible

•

Augmenter la pression de

commande à 4-6 bars La commande ne va pas jusqu’à la butée (avec 20 mA)

•

Pression de commande trop

faible

•

Le régulateur n’est pas

correctement réglé

•

Augmenter la pression de

commande

•

Procéder au réglage

En mode automatique stationnaire (valeur de consigne constante), les électrovannes commutent en permanence

•

Fuite entre le positionneur

et la commande

•

Fuite dans la commande

•

Chercher et éliminer la fuite

•

Remplacer les joints de la

commande Les électrovannes ne commutent pas

•

Les électrovannes ne sont

pas correctement branchées

•

Salissure (copeaux,

particules) dans les électrovannes

•

Vérifier le raccordement des

électrovannes

•

Remplacer les électrovannes

La vanne ne s’ouvre pas

•

La tige palpeuse est mal

fixée

•

Vérifier la fixation de la tige

palpeuse Le régulateur ne fonctionne pas

•

La polarité du signal de

réglage est inversée

•

Vérifier la polarité du signal de

réglage Les positions de la vanne ne

sont pas correctement accostées

•

Le régulateur n’est pas

correctement réglé

•

Lancer l’équilibrage automatique

Le régulateur ne réagit pas au signal de réglage

•

Le régulateur est en mode

manuel

•

La LED rouge est allumée

•

Passer en mode automatique en

pressant les deux touches (IN et

OUT) Interruption de l‘équilibrage

(LED rouge)

•

La tige palpeuse est mal

fixée

•

Absence de pression de

commande

•

Vérifier la fixation de la tige

palpeuse

•

Vérifier la pression de commande

- 87 –

Montage avec actionneur linéaire

3.12.1 Montage du kit de montage

1 Actionneur 2 Butée 3 Kit de montage 4 Positionneur

Fixer le kit de montage sur la face supérieure de l’actionneur de la vanne. Cette fixation peut varier en fonction du type de vanne.

Le positionneur se couple à la vanne via une butée mécanique située côté vanne et devant être reliée à la tige de vanne. La tige palpeuse de retour à ressort d’ajustement repose sur la surface plane de la butée et transmet la position de la vanne au positionneur.

La butée doit être réglée de manière à ce que la distance « X », mesurée du bord supérieur de l’anneau adaptateur à la surface d’appui lorsque la vanne n’est pas sous pression, soit atteinte (cf. cidessous). Elle doit être fixée après le réglage par contre-écrou ou collage.

Remarque :

Le témoin optique (par exemple pour les membranes de commande à colonne) n’est pas nécessaire pour tous les types d’actionneur. En l’absence de témoin optique, l’anneau adaptateur est fixé directement sur l’actionneur de la vanne ; la distance de réglage « X » reste la même, et la tige palpeuse dépasse dans l’actionneur.

La distance « X » n’est pas constante mais varie en fonction de la course de la vanne :

Pour les actionneurs normalement fermés :

X en mm = 50,8 + course/2

et pour les actionneurs normalement ouverts :

X en mm = 50,8 - course/2

0 5 10 15 20 25

« X » mm

Course mm

- 88 –

3.12.2 Montage du positionneur



Poser le positionneur, la tige palpeuse et le ressort d’ajustement sur le kit de montage.



Serrer les 3 pointeaux sur le côté de l’anneau de fixation.



Relier la sortie « Y1 » à l’actionneur de la vanne.



L’étanchéité doit être parfaite

, sinon les électrovannes du positionneur fonctionneront

en permanence.



Raccorder l’air d’arrivée (raccord « P »).



Ouvrir le couvercle du positionneur et procéder aux branchements électriques.



Régler le positionneur.



Refermer le couvercle du positionneur

Pour démonter le positionneur, procéder aux mêmes opérations dans l’ordre inverse.

- 89 –

Montage sur actionneurs rotatifs

Le positionneur numérique pour actionneurs rotatifs est conçu pour être posé sur des positionneurs rotatifs avec kit de montage VDI/VDE 3835.

Actionneurs double effet :

1. Positionner la vanne en position « fermée ».

2. Tourner le raccord (1) jusqu’à ce que l’indicateur d’angle de rotation (2) se trouve sur 0°.

Actionneurs à effet simple « normalement fermés » :

1. Ne pas alimenter l’actionneur en air comprimé.

2. Tourner le raccord (1) jusqu’à ce que l’indicateur d’angle de rotation (2) se trouve sur 0°.

Actionneurs à effet simple « normalement ouverts » :

1. Ne pas alimenter l’actionneur en air comprimé.

Tourner le raccord (1) jusqu’à ce que l’indicateur d’angle de rotation (2) se trouve sur 90°.

- 90 –

1. Poser le positionneur sur la console du kit de montage. Le raccord doit se bloquer dans la rainure de l’actionneur (A).

2. Fixer le positionneur à la console à l’aide des vis (4) et rondelles (5).

3. Ne jamais desserrer les pointeaux du raccord (1) et de la bague (2).

4. Raccorder le positionneur et l’actionneur au système pneumatique.

Actionneurs à effet simple : Sortie Y1

Actionneurs double effet : Sorties Y1 et Y2

L’étanchéité doit être parfaite

, sinon les électrovannes du positionneur fonctionneront

en permanence.

5. Ouvrir le couvercle du positionneur et procéder aux branchements électriques.

6. Raccorder l’air d’arrivée (raccord « P »).

7. Régler le positionneur.

2. Refermer le couvercle du positionneur.

Pour démonter le positionneur, procéder aux mêmes opérations dans l’ordre inverse.

- 91 –

Maintenance et entretien

Cet appareil ne nécessite aucun entretien. Un élément filtrant situé à l’arrière de la partie inférieure métallique peut être dévissé et nettoyé ou

remplacé en cas de besoin. Les prescriptions de maintenance de postes réducteurs de l’air d’arrivée éventuellement montés en amont doivent être observées.

Réglage des paramètres de régulation

Le réglage des paramètres de régulation peut s’effectuer selon différents procédés. Les principaux sont expliqués ci-dessous.

3.15.1 Réglage empirique

Cette méthode convient au réglage de systèmes simples et en particulier si on dispose d’expérience avec des circuits de régulation similaires.

Choisir au départ un réglage non critique (cP très faible,

= OFF (5000=OFF) et td = OFF

(0=OFF)

puis augmenter lentement le gain

jusqu’à ce que le circuit de régulation commence à osciller. Dès qu‘une tendance aux oscillations se manifeste, il faut de nouveau baisser le gain. Ajouter alors peu à peu la part intégrale et diminuer tn en faisant des essais jusqu’à obtenir un résultat relativement correct. Si nécessaire, il peut encore être ajouté une part D (augmenter lentement

td).

Si la régulation reste alors stable, augmenter encore

ou baisser tn jusqu’à

obtenir un résultat entièrement satisfaisant.

Il est évident qu’une optimisation à l´aide de cette méthode n’est pas toujours optimale mais c’est une méthode pratique couramment appliquée pour déterminer les paramètres de régulation.

Une optimisation du circuit de régulation peut ensuite se faire en se basant sur les courbes des valeurs réelles :

La valeur réelle s’approche seulement lentement de la valeur de consigne

Augmenter le gain

cP.

Si amélioration, baisser ensuite le temps de compensation tn. Répéter l’opération jusqu’à

obtention d’une régulation satisfaisante.

- 92 –

La valeur réelle s’approche seulement lentement de la valeur de consigne avec de légères oscillations.

Augmenter le gain

cP.

Si amélioration, baisser ensuite la constante de temps td. Répéter l’opération jusqu’à

obtention d’une régulation satisfaisante.

La valeur réelle s’approche de la valeur de consigne sans dépassement.

Régulation optimale pour les processus qui n’admettent aucun dépassement.

La valeur réelle s’approche de la valeur de consigne avec des dépassements amortis.

Régulation optimale pour établir rapidement une régulation et éliminer des composantes perturbatrices.

Le premier dépassement ne doit pas dépasser de 10 % l‘échelon de consigne.

La valeur réelle s’approche rapidement de la valeur de consigne mais avec dépassement. Les oscillations sont amorties et donc encore stables.

Baisser le gain

cP.

Si amélioration, augmenter ensuite la constante de temps td. Répéter l’opération jusqu’à

obtention d’une régulation satisfaisante.

3.15.2 Méthode de Ziegler-Nichols

Dans la méthode d’oscillations de Ziegler/Nichols, le réglage des paramètres de régulation se fait en amenant le système à la limite de l’instabilité avec des variables qui affichent des oscillations périodiques, le circuit de régulation commençant donc à osciller. Les paramètres de régulation peuvent alors se déterminer à partir de ce réglage.

Attention ! Ce procédé ne peut s’appliquer que sur des systèmes réglés où une oscillation ne peut causer aucun dommage et sur des circuits de régulation supportant l’instabilité.

Voici la manière de procéder :

•

Réglage du régulateur en régulateur uniquement P :

= OFF (5000=OFF) et td = OFF (0=OFF)

- 93 –

•

Augmenter le gain cP jusqu’à ce que le circuit de régulation fermé arrive à la limite de

l’instabilité et affiche des oscillations permanentes (état critique).

•

La valeur cP ainsi réglée est dénommée

krit

•

La durée d’un cycle de l’oscillation continue qui apparaît

krit

est mesurée (en

secondes).

•

Les paramètres de régulation se déterminent alors comme indiqué dans le tableau

suivant.

Type de

régulateur

Amplification

Temps de

compensation

Constante de

temps

tn td

P 0,50

krit

OFF OFF

PI 0,45

krit

0,85

krit

OFF

PID 0,60

krit

0,5

krit

0,12

krit

3.15.3 Méthode de Chien, Hrones et Reswick

Sur les circuits de régulation réels, il est parfois impossible ou dangereux de créer une oscillation périodique dans le but de déterminer les valeurs de réglage selon la méthode Ziegler-Nichols. Dans ce cas-là ainsi que pour les systèmes à forte temporisation, il convient de recourir à la méthode de Chien-Hrones-Reswick. Cette méthode s’appuie sur la réponse à un échelon du système réglé, en l’occurrence sur le gain qui en résulte

Ks, le temps de retard

Tu et le temps de compensation Tg. Le procédé n’est à utiliser que si le temps de compensation Tg est trois fois supérieur au temps de retard Tu.

Tg ≥ 3* T

Voici la manière de procéder :

•

Appliquer un échelon ∆y sur la vanne (voir chapitre : Détermination du gain du circuit

Ks).

•

Et noter la modification de la valeur réelle ∆x qui en résulte.

- 94 –

•

Le gain Ks se calcule ainsi: Ks = ∆x/∆y (voir exemple)

•

Dans la courbe enregistrant la modification de la valeur réelle, tracer une tangente au tournant de la courbe et y lire le temps de retard

Tu et le temps de compensation Tg.

•

Selon les besoins se déterminent les valeurs de réglage recommandées pour assurer un

comportement en régulation (valeur de consigne constante, conditions changeantes) ou un comportement en asservissement (valeur de consigne changeante, conditions stables) :

Type de régulateur

Sans dépassement

Avec environ 20 % de

dépassement

Comportement en

régulation

Comportement en asservissement

Comportement en

régulation

Comportement en asservissement

0,3 Tg/(Tu*Ks) 0,3 Tg/(Tu*Ks) 0,7 Tg/(Tu*Ks) 0,7 Tg/(Tu*Ks)

OFF OFF OFF OFF

cP 0,6 Tg/(Tu*Ks) 0,35 Tg/(Tu*Ks) 0,7 Tg/(Tu*Ks) 0,7 Tg/(Tu*Ks) tn 4 Tu 1,2 Tg 2,3 Tu 1 Tg td OFF OFF OFF OFF

PID

0,95 Tg/(Tu*Ks) 0,6 Tg/(Tu*Ks) 1,2 Tg/(Tu*Ks) 0,95 Tg/(Tu*Ks)

2,4 Tu 1 Tg 2 Tu 1,35 Tg

0,42 Tu 0,5 Tu 0,42 Tu 0,47 Tu

3.15.4 Règle du total T selon Kuhn

Dans certains cas, le temps de retard Tu est très faible ou pas du tout détectable. Il peut alors s’appliquer la règle du total T. Il en est de même si le rapport entre le temps de compensation Tg et le temps de retard Tu ne permet pas le calcul selon Chien, Hrones et Reswick (p. ex. quand Tg < 3 * Tu).

- 95 –

Voici la façon de procéder :

•

Appliquer un échelon ∆y sur la vanne (voir chapitre: Détermination du gain du circuit

Ks).

•

Et noter la modification de la valeur réelle qui en résulte.

•

Le gain Ks se calcule ainsi: Ks = ∆x/∆y (voir exemple)

•

La ligne verticale est à déplacer jusqu’à ce que les deux surfaces F1 et F2 soient de la

même taille. (une bonne estimation à vue d’œil suffit)

•

La constante de temps totalisée TΣ peut se lire.

•

Le tableau suivant permet de déterminer les paramètres de régulation.

Réglage standard

Type de

régulateur

Gain

Temps de

compensation

Constante de

temps

tn td

P 1/Ks OFF OFF

PI 0,5/Ks

0,5*

OFF

PID 1/Ks

0,66*

0,167*

- 96 –

Réglage pour régulation rapide

Type de

régulateur

Gain

Temps de

compensation

Constante de

temps

tn td

PI 1/Ks

0,7*

OFF

PID 2/Ks

0,8*

0,194*

3.15.5 Détermination du gain du circuit Ks

Le gain du circuit Ks indique comment le système réglé réagit à la modification d’une valeur de réglage (la position de la vanne pour nos applications). Le calcul du facteur Ks étant traité de manière très théorique dans la littérature spécialisée, il est ici illustré plus en détails par un exemple et tout en tenant compte des unités de mesure.

Exemple: Régulation de la température

•

Pour commencer, sélectionner au menu la fonction Échelon (

Stfu

•

Entrer la valeur de réglage (en%) pour la position inférieure.

La position de la vanne correspond à la valeur réglée. (course de la vanne dans cet exemple à 40%).

- 97 –

•

Entrer ensuite la position supérieure (en %).

La position de la vanne correspond à la valeur réglée. (course de la vanne dans cet exemple à 60%.)

•

Pour un calcul optimal des paramètres de régulation, le signal échelon doit être dans la

zone du point de fonctionnement à attendre du régulateur.

•

Après confirmation des valeurs, il est possible de commuter entre ces deux grandeurs

réglantes.

•

La modification de la valeur réelle doit être notée avec un outil adéquat de mesure.

Cet exemple donne les résultats suivants : Avant le signal échelon Après le signal échelon Modification

Y1=40% Y2=60% Échelon de 20% X1=30°C

X2=60°C Hausse de température de 30°C

Le gain du circuit

peut donc se calculer

K% = gain en pourcentage

K% = ∆x/∆y

K% = (60°C-30°C) / (60%-40%)

K% = 30°C / 20%

K% = 1,5 °C / %

Ceci signifie donc qu’une modification de l’ouverture de la vanne de 1% entraîne en principe une hausse de température de 1,5°C. Cette valeur montre également que le gain du circuit se définit en unité de mesure. Il est donc important de régler correctement la plage de mesure de la valeur réelle dans l’unité adéquate.

Ks se rapportant à une modification de la valeur de réglage de 100%, cette valeur est à multiplier par 100 :

Ks = K% * 100 = 1,5° C /% * 100% =

150

Cette valeur (150) permet maintenant de calculer les paramètres de régulation cP,

suivant les procédés cités.

- 98 –

- 99 –

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