Übersicht zum Download - HAWELL-Elektronik

Füllstandsstrecke SF 100
Das Problem:
Begriffe und Vorgänge der Regelungstechnik
erfahrbar machen.
Auswahl einer anschaulichen didaktischen
reduzierten, aber trotzdem
praxisnahen Regelstrecke.
Die Lösung:
Die »trockene« Füllstandsstrecke SF
100, die Regelstrecke die einleuchtet!
SF 100 die elektronische Regelstrecke,
bei der die Ablaufmenge pro Zeit
von der Füllhöhe abhängt.
Die Vorteile:
• Elektronik friert nicht ein, läuft
nicht über, trocknet nicht aus.
• Kaskadierbar für Regelstrecken
höherer Ordnung.
• Verwendbar in Verbindung mit
industriellen. Reglern, Lehrmittelsystemen,
Mikroprozessoren
oder SPS
• Einsetzbar für lehrer- oder schüleraktiven
Unterricht. Lehrer und
schülersicher
• Optimale Visualisierung von Füllhöhe, Zufluss- und Abflussmenge.
• Kurze Rüstzeit, blitzartiges entleeren des Behälters, keine unnötigen Wartezeiten.
Ansteuerung
- Binär 0/24V SPS,
0/5V Mikroprozessor
- Analog 0...10V
Anzeigen
- Hochauflösendes brillantes 100 Segmente Display
- Variable Lauflichter für Zufluss und Abfluss
- LED-Signale für geöffnete Ventile
Technik
Sicherheit: -Verpolungssicher
-Überspannungssicher
-Kurzschlussfest
Format: 265 x 297
Spannungsversorgung: ±15V
Buchsen: 2mm und 4mm
Bestelldaten:
Regelungstechnik
Ausgänge
- 0...10V proportional zur Füllstandshöhe
- 0...10V proportional zur Abflussmenge
pro Zeit
Bestell-Nummer: 2 200 02
Seite 3.1

Regelungstechnik
PID Regler
Die PID-Regler-Platte dient zur Erarbeitung
der Grundlagen der prinzipiellen
Wirkungsweise eines P-, I-,
PI-, PD, PID- Reglers im Zusammenwirken
mit der Regelstrecke
"Füllstand" oder anderen Regelstrecken.
Übertragungsglieder
P-Glied:
Kennwert K P (Proportionalbeiwert)
von 0,1 bis 1000 einstellbar.
I-Glied:
Kenwert T I (Integrierzeit) von
1ms bis 10s einstellbar.
D-Glied:
Kennwert T D (Differenzierbeiwert)
von 1ms bis 10s einstellbar.
Für jedes Übertragungsglied gilt:
Signalspannungsbereich von-10V
bis +10V, nach dem Übertragungsglied
direkt meßbar und mit einem
Schalter zuschaltbar.
Die Grobeinstellung jedes Kennwertes erfolgt über einen 4-Stufenschalter, die Feineinstellung
über Potentiometer. Signalisierung von positiver bzw. negativer Bereichsüberschreitung mit jeweils
einer LED.
Sollwertvorgabe
Intern: Stufenlos einstellbare Gleichspannung von 0V bis 10V, abschaltbar.
Extern: Einspeisung einer Spannung von -10V bis +10V über Eingang W ext.
Ausgangsgröße
Stellgröße y: Ausgabe der Summenspannung der zugeschalteten Übertragungsglieder in
einem Spannungsbereich von -10V bis +10V. Anzeige des Betrags der Ausgangsgröße
mit einer 20-Balken-LED. Das Vorzeichen der Spannung wird mit
einer LED signalisiert.
RESET-Taste
Durch Betätigung der RESET-Taste wird der Speicher des I-Übertragungsgliedes gelöscht, die
Stellgröße y auf 0V gelegt und ein 5V Signal auf die Buchse R geschaltet.
Technik
Sicherheit: -Verpolungssicher
-Überspannungssicher
-Kurzschlussfest
Format: 265 x 297
Spannungsversorgung: ±15V
Buchsen: 4mm
Bestelldaten:
Bestell-Nummer: 2 201 02
Seite 3.2

Zweipunkt – Regler
Die Zeipunkt-Regler-Platte dient zur Erarbeitung der
Grundlagen der prinzipiellen Wirkungsweise einer Zweipunktregelung
im Zusammenwirken mit der Regelstrecke
"Füllstand" oder anderen Regelstrecken.
Einstellmöglichkeiten
Sollwertvorgabe: Stufenlos einstellbare Gleichspannung
von 0V bis 10V, abschaltbar.
Die Zuschaltung wird durch eine
LED angezeigt.
Schalthysterese: Stufenlos einstellbare Gleichspannung
von 0V bis 5V.
Ausgangsgröße
Stellgröße y: Ausgabe der Stellgröße als binäre Spannung mit den Werten:
U Yaus = 0V; U Yein = 10V.
Anzeige der Ausgangsspannung durch jeweils eine LED.
Messbuchsen
Regelungstechnik
Regeldifferenz e: Messung der Regeldifferenz e = w - x.
Sollwert w Messung des eingestellten Sollwertes unabhängig von der Zu- oder Abschaltung.
Technik
Sicherheit: -Verpolungssicher
-Überspannungssicher
-Kurzschlussfest
Format: 132,5 x 297
Spannungsversorgung: ±15V
Buchsen: 4mm
Bestelldaten:
Bestell-Nummer: 2 220 01
Seite 3.3

Regelungstechnik
PT1-Glied
Das PT1-Glied verzögert ein Eingangssignal U1 nach
einer e-Funktion mit einer einstellbarer Zeitkonstanten
T und einem einstellbaren Übertragungsbeiwert KP.
Das verzögerte Eingangssignal wird am Ausgang U2
ausgegeben.
Verwendung
Das PT1 Glied kann zum Vorschalten vor die Füllstandsstrecke
eingesetzt werden, um das Öffnen des
Stellventils zu verzögern. Damit kann das Verhalten
des Stellgliedes der Füllstandsstrecke einem in der
Praxis vorkommenden angepasst werden. Durch das
verzögerte Auf- bzw. Zusteuern des Einlassventils V1
der Füllstandsstrecke hat die gesamte Regelstrecke
nun ein Zeitverhalten 2. Ordnung.
Das PT1-Glied kann aber auch als eigenständige Regelstrecke
eingesetzt werden. Bei der Kaskadierung
mehrerer PT1-Glieder kann ein beliebiges PTn-
Streckenverhalten eingestellt werden. Zur Anschaltung
an die PID-Regler Platte ist beim letzten PT1-Glied der
Ausgang U2 mit der Buchse X zu verbinden und über
die vorgeschalteten Platten zum Regler durchzuschleifen.
Einstellwerte
Zeitkonstante T: 10ms bis 100s
Übertragungsbeiwert KP: 0,1 bis 100 oder "Konstant 1"
Grobeinstellung mit 4-Stufenschalter, Feineinstellung über Potentiometer
Signalspannungsbereich
Eingangsspannung U1: -10V bis +10V
Ausgangsspannung U2: -10V bis +10V
Anzeige
Der Wert der positiven Ausgangsspannung wird mit einer 20 Segment-Balken-LED angezeigt.
RESET-Taste
Durch Betätigung der RESET-Taste wird der Speicher des PT1-Gliedes gelöscht, die Ausgangsspannung
U2 = 0V und ein 5V Spannungssignal auf die Buchse R gelegt
Technik
Sicherheit: -Verpolungssicher
-Überspannungssicher
-Kurzschlussfest
Format: 132,5 x 297
Spannungsversorgung: ±15V
Buchsen: 2mm und 4mm
Bestelldaten:
Bestell-Nummer: 2 230 00
Seite 3.4

Stellglied Schrittregler
Die Ausgangsspannung U2 des Stellglied des Schrittreglers
wächst linear bei einem binären "1"-Signal am
Eingang "AUF" und sinkt linear bei einem binären "1"-
Signal am Eingang "ZU". Das Erreichen der positiven
bzw. negativen Bereichsgrenze legt an die binären
Ausgangssignalen BOG bzw. BUG die an den Versorgungsspannungseingang
+24V gelegte Spannung
Verwendung
Das Stellglied Schrittregler wird dem Stellgrößeneingang
der Füllstandsstrecke vorgeschaltet, um eine Ansteuerung
des Stellgliedes von einem Dreipunkt-
Schrittregler zu ermöglichen. Dazu wird der Ausgang
U2 mit dem Stellgrößeneingang UV1 der Regelstrecke
verbunden. Mit einem binären "1"-Signal an den Eingang
"AUF" ("ZU") wird dann das Ventil stetig aufgesteuert
(zugesteuert).Liegt an beiden Eingängen ein
"0"-Signal oder ein "1"-Signal, so bleibt die Ausgangsspannung
U2 erhalten. Die Ausgänge BOG bzw. BUG
melden, ob die Ausgangsspannung U2 die Bereichsgrenze
erreicht hat, das Ventil V1 also ganz geschlossen
oder ganz geöffnet ist. Über die Buchse X kann die
Regelgröße bis zum Regler durchgeschleift werden.
Regelungstechnik
Einstellwert
Stellzeit Ts mit einem Schraubendreher. Die Stellzeit Ts gibt an, wie lange bei einem "1"-Signal
an einem der Eingänge die Ausgangsspannung benötigt, um den gesamten Spannungsbereich
zu durchlaufen.
Spannungsbereiche
Eingangsspannung AUF / ZU: U < 2V → "0"-Signal U = 3V...24V→ "1"-Signal "
Ausgangsspannung U2: 0V bis +10V
Ausgangsspannung BOG: U2 < 10V → BOG = 0V; U2 = 10V → BOG = 24V
Ausgangsspannung BUG:U2 > 0V → BUG = 0V U2 = 0V → BUG = 0V
Anzeigen
Der Wert der Ausgangsspannung U2 wird mit einer 20 Segment-Balken-LED angezeigt. Anzeige
der binären Signalzustände mit jeweils einer LED.
RESET-Taste
Durch Betätigung der RESET-Taste wird der Speicher des Stellgliedes Schrittregler gelöscht,
die Ausgangsspannung U2 = 0V und ein 5V Signal auf die Buchse R gelegt
Technik
Sicherheit: -Verpolungssicher
-Überspannungssicher
-Kurzschlussfest
Format: 132,5 x 297
Spannungsversorgung: ±15V, 24V
Buchsen: 2mm und 4mm
Bestelldaten:
Bestell-Nummer: 2 210 00
Seite 3.5

Regelungstechnik
Störgrößengeber
Die Störgrößengeberplatte dient zur starren oder
nachgebenden Störgrößenaufschaltung in einem
vermaschten Regelkreis. Damit ist es möglich, im
Zusammenwirken mit der Regelstrecke "Füllstand"
oder anderen Regelstrecken einen Regelkreis
mit Störgrößenaufschaltung aufzubauen.
Störgrößenspannung
Intern: Stufenlos einstellbare Gleichspannung
von
-5V bis +5V,
abschaltbar.
Die Zuschaltung wird durch
eine LED angezeigt.
Extern: Einspeisung einer Spannung
von -10V bis +10V über den
Eingang Y Z1
Ausgangsgröße
Stellgröße y: Ausgabe der Stellgröße Y als Summenspannung der Signale Y R ; Y Z1 und
Y Z2 .
Messbuchse
Störgröße Y Z2 : Messung der eingestellten Störspannung unabhängig von der Zu- oder Abschaltung.
Anzeige
Der Wert der Ausgangsspannung wird mit einer 20 Segment-Balken-LED
angezeigt und der Betrag der Ausgangsspannung durch eine weitere LED
signalisiert.
Technik
Sicherheit: -Verpolungssicher
-Überspannungssicher
-Kurzschlussfest
Format: 132,5 x 297
Spannungsversorgung: ±15V
Buchsen: 2mm und 4mm
Bestelldaten:
Bestell-Nummer: 2 260 00
Seite 3.6

Totzeit-Glied
Das Totzeit-Glied gibt ein Eingangssignal U1 mit
einer einstellbarer Totzeit Tt von 0,5 bis 12s am
Ausgang U2 versetzt aus. Während der eingestellten
Totzeit werden 2048 Werte im Signalspeicher
gespeichert. Das Ausgangssignal U2 ist an einer
Balkenanzeige sichtbar
Verwendung
Das Totzeitglied Glied kann zum Vorschalten vor
die Füllstandsstrecke eingesetzt werden, um das
Öffnen des Stellventils zu verzögern. Damit kann
das Streckenverhalten der Füllstandsstrecke zu
einer Regelstrecke mit Totzeit verändert werden.
In der Praxis wird eine Totzeit z. Bsp. durch den
Transport eines Füllgutes über eine sehr lange
Leitung verursacht.
Einstellwert
Totzeit Tt: von 0,5s bis 12s einstellbar.
Signalspannungsbereich
Eingangsspannung U1: 0 bis +10V
Ausgangsspannung U2: 0 bis +10V
Regelungstechnik
Anzeige
Der Wert der positiven Ausgangsspannung wird mit einer 20 Segment-Balken-LED angezeigt.
Technik
Sicherheit: -Verpolungssicher
-Überspannungssicher
-Kurzschlussfest
Format: ...... x 297
Spannungsversorgung: ±15V
Buchsen: 2mm und 4 mm
Bestelldaten:
Bestell-Nummer: 2 270 00
Seite 3.7

Regelungstechnik
Spannungswandler
Der Spannungswandler setzt eine +24V Eingangsspannung
zu zwei Spannungen von +15V und -15V
um.
Verwendung
Für Versuche, bei denen zwei Versorgungsspannungen
von +15V und -15V benötigt werden,
aber nur eine Spannungsquelle von +24V
zur Verfügung steht.
Folgende Experimentierplatten lassen sich so
direkt mit einer 24V-Spannungsversorgung z. B.
einer SPS betreiben:
Füllstandsstrecke
PT1-Glied
Schrittregler
Totzeit-Glied
Spannungsbereich
Eingangsspannung: 20 - 30V
Ausgangsspannung: +15V/-15V
Strombelastbarkeit
Positive Ausgangsspannung: Imax = 800mA
Negative Ausgangsspannung: Imax = 500mA
Anzeige
Die Spannungen +24V , +15V und -15V werden jeweils mit einer LED angezeigt.
Technik
Sicherheit: -Verpolungssicher
-Überspannungssicher
-Kurzschlussfest
Format: 132,5 x 297
Buchsen: 2mm und 4mm
Bestelldaten:
Bestell-Nummer: 2 280 00
Seite 3.8

D/A - A/D Umsetzer
Regelungstechnik
Anwendung
• Zur Erarbeitung der prinzipiellen Grundlagen einer Digital-Analog-Umsetzung und einer Analog-Digital-
Umsetzung Bei der D/A - Umsetzung wird ein 8-Bit breites digitales Signal in eine analoge Spannung umgesetzt.
Bei der A/D - Umsetzung wird eine analoge Spannung in ein 8-Bit breites Signal umgesetzt.
• Zur Verwendung als externer D/A - A/D Umsetzer bei der Analogwertverarbeitung mit einer SPS. Für
eine Steuerungsaufgabe mit der Verarbeitung von Analogwerten, einer stetigen oder unstetigen Regelung
sind dann keine Analogeingabe- oder Ausgabebaugruppen erforderlich.
• Zur Verwendung einer externen D/A-A/D Umsetzung bei der Analogwertverarbeitung mit einem Mikrocomputer,
bzw. Mikroprozessorsystem.
Spannungsbereiche
D/A - Umsetzer Eingangsspannung: U < 3V → "0"-Signal; U = 4V...24V → "1"-Signal
Ausgangsspannung: U1 = 0 bis 10V
A/D - Umsetzer Eingangsspannung: U2 = 0 bis 10V
Ausgangsspannung: "0"-Signal→ U = 0V; "1"-Signal→ U = 24V
Anzeigen
Positive und negative Übersteuerungsanzeige für den analogen Eingang des A/D-Umsetzers
Die binären "1"-Signale werden mit LED`s signalisiert.
Technik
Sicherheit: -Verpolungssicher -Kurzschlussfest
Spannungsversorgung: ±15V, 24V
Format: 132,5 x 297
Buchsen: 2mm und 4mm
Bestelldaten:
Bestell-Nummer: 2 240 00
Seite 3.9