4871 Prozesscontroller

4871 Prozess Regler
4871 Prozesscontroller

Der Prozessregler 4871 von Parr wurde entwickelt um ein integriertes, eigenständiges Regelsystem für die Regelung entweder von einem einzelnen Reaktor mit mehreren Fluss- und Produktregelungen oder mehrere Reaktoren, die parallel oder auch unabhängig voneinander arbeiten.

Der Parr Prozesscontroller 4871 kombiniert die folgenden Komponenten für ein startbereites System:

Prozesscontroller

  • Honeywell HC900 Hybrid Controller.

Flexible, Powerful Software:

  • SpecView SCADA Software.
  • System set up with graphical user interface configured  to individual requirements.

Leistungssteuerung

  • Leistungssteuerung für Heizung, Kühlung, Sicherheit und Motorregelung.

I. Steuereinheit

Bei dem Steuereinheit des Parr Prozessregler 4871 handelt es sich um ein Honeywell HC900 Hybrid Controller. Der HC900 verfügt über 4, 8 oder 12 Karten Steckplätze. Wir bieten den 4 Karten Regler als unser 4871A und die größeren beiden entsprechend als unsere Modelle 4871B und 4871C an. Die Daten der Reglerfunktionen stehen in der folgenden Tabelle:

Controller Functions
Funktion4871
Analoge Eingänge (AI) Maximale Anzahl an Kanälen480
Analoge Ausgänge (AO) Maximale Anzahl an Kanälen200
Digitale Ein-/Ausgänge Maximale Anzahl an Kanälen1920
Abgesetzte Ein-/Ausgänge/vorhanden
RegelschleifenPro Speicher
Logikabtastung25-50 ms
Schleifenabtastung500 ms
Ethernet-Verbindungvorhanden
Peer-to-Peer-Verbindungvorhanden
Modbus-Mastervorhanden
Modbus-Slavevorhanden
Echtzeit-Programmierungvorhanden
Funktionsblöcke2000
Sequentielle Funktionenvorhanden
E-Mail-Alarmfunktionvorhanden

A. Eingang / Ausgang

Process Flow Diagram for Stirred Reactor System

Das Chassis des Reglers wurde konstruiert um bis zu 4 Eingabe- oder Ausgabemodulen Platz zu bieten. Abhängig vom verwendeten Typ verfügen jedes Modul über 4 bis 16 einzelne, komplett isolierte Ein- oder Ausgänge. Mit diesen Modulen kann der Regler auf die Wünsche des Anwenders zugeschnitten werden:

Eingabe Module
Die analogen Eingänge sind universell einsetzbar und werden meistens verwendet für Thermoelement- oder RTD-Temperatursensoren, digitale Druckmessumformer, Motorspannungsanzeige und ähnliche Geräte mit mV, V oder Widerstand als Eingang.

Die digitalen Eingänge können als logische Eingänge oder als Schalteingänge verwendet werden. Sie werden typischerweise für die Erfassung von Ventilpositionen oder den Zustand von Sicherheitseinrichtungen verwendet.

Ausgabe Module
Die analogen Ausgänge arbeiten mit 0- bis 20mA. Mit einem passenden Vorschaltwiderstand kann das Signal auch in 0 bis 5V oder 0 bis 10V Gleichspannung umgeformt werden. Analoge Ausgänge werden im Allgemeinen dafür verwendet die Drehzahlen von Rührmotoren, Positionsregelventile, Pumpen oder Massendurchflussregler.

Die digitalen Ausgänge sindfür Ströme bis 300 mA geeignet . Meistens werden sie benutzt um die Heizung, Magnetventil für die Kühlung oder andere Durchflussregelungen, Sicherheitsabschaltung des Systems, optische und/oder akustische Alarmsignale oder ähnliche Baugruppen zu steuern.

B. Regelschleifen

Der Controller verfügt in der Standardausführung über 8 PID oder Ein/Aus Regelschleifen. Dieser kann jedoch auf 32 Funktionen aufgestockt werden in der erweiterten Control-Version. Der PID-Regelalgorithmus beinhaltet automatische Einstellung und Überschwingunterdrückung nach Fuzzy-Logik für jede Regelschleife. Für die Heiz- und Kühlsteuerung verfügen die PID-Regelschleifen über einen zeitproportionalen Ausgang der zusammengehörigen, digitalen Ausgänge.

Diverse Anwendungen zur Temperaturregelung nutzen zwei getrennte, zeitabhängige Ausgänge mit jeweils einem PID-Regler zur Heizung und zur Kühlung.

Mehrere Regelschleifen können zusammengeschlossen werden, zum Beispiel um Kaskaden, Optimalwertsteuerungen oder Verhältnisregelungen für weitreichendere oder schwierigere Regelanwendungen zu ermöglichen. Sowohl Ober- als auch Untergrenzen können für jede Regelschleife gesetzt werden, wodurch entweder ein Alarmsignal ertönt oder ein Sicherheitssteuerungsschema aktiviert wird.

C. Sollwert-Programmierung

Leitfäden zur Regelung des gesamten Prozesses im Reaktor können mittels Sollwert-Profiler, welcher in der Steuerungsfirmware enthalten ist. Ein einzelnes Profil besteht aus 2 bis 50 Segmenten in der Länge. Ein typisches Profil könnte eine Ramp and Soak der Reaktortemperatur sein, allerdings können die analogen und digitalen Ausgänge an das Basisprofil gebunden werden um so den Durchfluss zu regeln, das Rührwerk oder andere Anbauteile zu aktivieren oder die Warnsignale zu verändern. Jeder Sollwert innerhalb des Profils kann durch die Sollwertgarantiefunktion abgesichert werden, sodass sicher gestellt ist, dass die Prozessvariablen innerhalb der gesetzten Grenzen sein müssen bevor der Verlauf weiter geht.

Bis zu acht getrennte Profile/Verläufe können unabhängig voneinander (z.B. 8 Reaktoren können jeweils in ihrem eigenen Programm laufen) zeitgleich gefahren werden. Während im Controller selbst bis zu 70 Profile gespeichert werden können, kann eine nahezu unbegrenzte Anzahl auf dem Bediener-PC zum schnellen Transfer gespeichert werden.

Zusätzlich zu der Möglichkeit der Sollwert-Profilierung ist der Controller mit einer Funktion zur Sollwertplanung ausgestattet. Diese Besonderheit ermöglicht es bis zu 8 im Betrieb befindliche Profile auf einer gemeinsamen, zeitlichen Grundlage ablaufen zu lassen.

D. Kommunikationskanäle

Jeder Controller 4871 ist mit einem RS-232 und einem Ethernet -Anschluss zur Kommunikation ausgestattet. Der RS-232-Anschluss wird benutzt um die grundlegende Steuerungslogik zur Verfügung zu stellen. Der Ethernet-Anschluss dient zur Kommunikation mit dem Host-PC, wenn das SpecView-GUI-Programm verwendet wird. Mehrere Controller, jeder mit einer eigenen Adresse, können über die Ethernet-Schnittstelle zu einem Netzwerk zusammengeschlossen werden mit nur einer Verbindung zum PC.

Der prinzipielle Vorteil der Ethernet-Schnittstelle ist, dass sie dem Anwender erlaubt bestehende Netzwerkstrukturen für die Verbindung von Controller und PC zu nutzen. Folglich kann eine Person, unabhängig davon wo sie sich innerhalb der Einrichtung befindet, über das Netzwerk den Controller steuern. Darüber hinaus ist es auch möglich von beliebigen Standorten über das Internet Zugriff zu erhalten. Diese Art der Vernetzung bietet einzigartige Möglichkeiten, zum Beispiel, im Bereich der Ferndiagnose und Problemlösung von Systemen.


II. Operator Interface
4871 Sample Interface Screen
Screenshot of typical 4871 Controller user interface main screen.

Bei den meisten Laboratorien und Versuchsanlagen wird ein PC zur Eingabe und Steuerung verwendet. Für Anwendungen im Betrieb und in der Produktion ist eine industrielle Bedieneinrichtung mit farbigem LCD-Bildschirm verfügbar.

 

 

 

 

 

 

 

A. SpecView SCADA Software

SpecView beschreibt ihre Produkte als „Software für Menschen mit anderen Aufgaben“. Das ist wohl die beste Beschreibung für das Software-Paket für den Controller 4871:

  • Schnittstelle mit dem Steuerungspaket
  • Entwicklung der grafischen Bildschirmoberfläche
  • Einrichten der Profile zur Datensammlung
  • Vorbereiten der kundenspezifischen Rückmeldungen
  • Erstellen von Balkendiagrammen
  • Entwickeln von Prognosediagrammen
  • Anzeige von Alarmsignalen
  • Erstellen von flexiblen Mischungsverhältnissen
  • Abfragen und Ersetzen von gespeicherten Daten
  • Steuern des/der Reaktorsystem(e)

Das komplette Software-Paket, nicht nur eine Ablaufversion, wird mit dem Controller 4871 ausgeliefert, sodass der Anwender, sobald er mit dem System vertraut ist, das System verbessern kann oder Anwendungen erweitern und austauschen kann.

Demonstrationsversionen der SpecView Software können unter
www.specview.com. heruntergeladen werden.

B. Grafische Benutzeroberfläche

Ein wesentlicher Bestandteil des Honeywell-Controllers ist die hybrid control builder Software. Diese „Drag and Drop“-Software erlaubt es Parr schnell die interne Logik des Controllers zu erstellen und diese an die individuellen Systemanforderungen anzupassen.

Der Nutzer kann das System dazu veranlassen die grundlegende Logik des Controllers zu ändern oder zu erweitern, sobald zusätzliche Komponenten hinzugefügt werden oder wenn Funktionen geändert werden müssen.


III. Power Controllers
4875 Power Controller
4875 Power Controller

Parr konstruiert, baut und richtet die Power-Controller so ein, dass die analogen und digitalen Ausgänge des Controllers 4871 zu den Reaktoren oder Systemen geregelt werden. Die Leistungssteuerung regelt den Starkstromkreis, sodass der Regelkreis nicht von dem Laststrom betroffen ist. Hierdurch wird es ebenso möglich den Controller in einiger Entfernung zum eigentlichen System in einem Kontrollraum zu aufzubauen.

4875 Power-Controller

Der Power-Controller wird für jedes System individuell konstruiert, jedoch enthält ein Power-Controller 4875 beispielsweise:

  • Ein Halbleiterrelais, welches den Stromverbrauch der Behälterheizung schaltet. Zu meist handelt es sich um ein 25-Ampere-Relais mit Kurzschlusssicherung.
4875 Power Controller, back
4875 Power Controller back panel for 230v model.
  • Ein Halbleiterrelais, welches das Magnetventil der Wasserkühlung betätigt.
  • AEin Motordrehzahlkontroller, der das analoge Ausgangssignal des Controllers in ein elektrisches Signal wandelt, das erforderlich ist um den verwendeten Rührmotor zu betreiben. Ein Stromkreisunterbrecher für den Motor ebenfalls enthalten.
  • Ein Abschaltrelais zum Ausschalten der Heizung, sobald eine Alarmbedingung erfüllt ist.
  • Funktionsleuchten für die grundlegenden Funktionen.
  • Geeignete Anschlüsse für Leistungseingang und den Ausgängen zu den Geräten.
4875 Dimensions
ModelWidth, in.Height, in. Depth, in.
48759.405.0010.50

Anmerkung: Jeweils ein Power-Controller 4875 wird benötigt für jeden Reaktor in einem parallelen System

4876 Power-Controller

4876 Power Controller
4876 Power Controller

The 4876 Power Controller is equipped with three solid state relays, three lockout relays, and a single motor control. It is used with the 4871 to control up to three separate heaters and one motor.  It can only be used in 230v systems.

 

4876A Power Controller

Back panel for 4876 Power Controller
Back panel for 4876 Power Controller

The 4876A Power Controller is the same as the 4876 described above but without motor control capability.

4876 Dimensions
ModelWidth, in.Height, in. Depth, in.
487616.184.9813.00
4876A9.405.0010.50

IV. System set up with graphical user interface

Die Software und die Bedienungsanleitung für den 4871 liegen jedem Controller auf einer CD-ROM bei.

Multi-Reactor System with 4871 Process Controller
Multi-Reactor System with 4871 Process Controller

Erweiterungsmöglichkeiten

Diese Kundenbestellung steuert sechzehn Reaktoren, zwei Prozesscontroller 4871 mit sechzehn Powercontroller mit Hilfe eines einzelnen PCs.

Falls die für den Controller beschriebenen Eingangs-, Ausgangs-, Regel-, oder Programmiergrenzen nicht durch ein Prozessleitsystem abgebildet werden kann, ist es möglich eine unbegrenzte Anzahl an Controllern zu einem Netzwerk mit einem einzelnen Host-PC zusammen zu schließen.

Technologie der dritten Generation

Der Controller 4871 gehört zur dritten und neusten Generation von Prozesscontrollern, welche von Parr als Lösung für die integrierte Prozessregelung angeboten wird.
Angefangen hat es 1989 mit dem festpunktbasierten 4850, darauf folgte 1998 der grafikbasierte 4860. Daher haben wir viel Erfahrung und ein gutes Verständnis welche Anforderungen an einen integrierten Prozesscontroller gestellt werden.

Die Kombination aus dem Honeywell HC900 Controller mit der SpecView-Software ermöglicht großen Schritt nach vorn in Sachen Leistungsfähigkeit, Flexibilität, Benutzerfreundlichkeit der Programmierung und Anpassungsfähigkeit der Controller bei kleinen bis mittelgroßen Systemen.

Heutiger Standard in der Industrie

Modbus, Ethernet, automatische Einstellung, Fuzzylogik, selbstkonfigurierende Mensch-Maschine-Schnittstelle, Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA), vermaschte Regelung; und das sind nur einige der (Begriffe und) Fähigkeiten für welche die Hardware und Software im Parr Controller 4871 konstruiert wurde.

Hierbei handelt es sich um ein sehr modernes und leistungsfähiges Paket, welches es uns ermöglicht betriebsfertige Systeme in nur wenigen Wochen zu einem attraktiven Preis anzubieten, verglichen mit anderen, selbst zu programmierenden System, die schon länger verfügbar sind.


4871 Controller for use with Series 5000 Multiple Reactor System
5000 Multiple Reactor System with Gas Delivery System
5000 Multiple Reactor System with Gas Delivery System

Der Controller 4871 bietet zwei Optionen für die Regelung der Temperatur mit Rampen und Stufen Programmierung der individuellen Reaktoren.

Der Kontroller 4871 beinhaltet die Betriebssteuerungsfolge

Der Controller 4871 erlaubt eine Folgesteuerungsfunktion, diese erweitert stark die Leistungsfähigkeit des Controllers für die Regelung von Reaktorsystemen. Die Betätigung von Ventilen, Pumpen und Messgeräten kann entweder zeitbasiert oder ereignisbasiert programmiert werden. (Sequenzen)Einzelne Teilstücke können sehr einfach zeitgesteuert oder als sehr komplexe Ereignisse mit mehrfache verschachtelten, vorgegebenen Sequenzen programmiert werden. Dies ermöglicht, dass nur dann vom geplanten Ablauf abgewichen wird, wenn es aufgrund der Prozessrückmeldung erforderlich ist.