CAL PID-säätimet. Sarjat 3300, 9400, 9500P. Keskus Lämpötilasäätimet ja -anturit

Transkriptio

1 Keskus Lämpötilasäätimet ja -anturit CAL PID-säätimet Sarjat 3300, 9400, 9500P PUH, , FAX / 9

2 Yleistä Yleistä säätämisestä Tavallinen säätöjärjestelmä koostuu kolmesta seuraavasta osasta: anturi - säädin - teho-osa (esim. kontaktori tai staattinen rele). Anturi Kaksi päätyyppiä: termoelementti (yleisimmät J- ja K-tyyppi) ja vastuselementti ( yleisin Pt100 ). Termoelementit tuottavat itse jännitteen (lämpösmv) joka vaihtelee lämpötilan mukaan. Tyypillinen arvo 0-20 mv. Termoelementit ovat edullisempia ja reagoivat hieman nopeammin kuin Pt100. Jos anturikaapelin pituus ei ole riittävä, täytyy sitä jatkaa kompensointikaapelilla, jonka täytyy olla samasta materiaalista kuin itse anturi. Max suositeltava kaapelipituus on 100 metriä. Rauta/Konstantaani (tyyppi J) on tavallisin termoelementti, jota käytetään usein kuivissa ympäristöissä. Suositeltava lämpötila-alue C (max 800 C). NiCr/Ni (tyyppi K) soveltuu käytettäväksi happipitoisessa ympäristössä lämpötila-alueella C (max 1200 C). Itse anturin reagointinopeus ja lämpötilan kesto riippuvan anturin rakenteesta. Nämä ovat markkinoiden kaksi tavallisinta tyyppiä, muita tyyppejä on myös olemassa esim. alle 0 C tai yli 1500 C mittauksiin. Erittäin tarkoissa mittauksissa, joissa lämpötila on alle 70 C, ei tule käyttää termoelementtiä. Pt100-anturin resistanssi muuttuu lämpötilan mukaan (0 C=100 Ω, 100 C=138 Ω). Käytetään lähinnä alhaisten lämpötilojen mittauksessa (-200 C C, max 400 C), koska Pt 100:lla on parempi lineaarisuus ja stabiliteetti kuin termoelementillä. Pitkissä kaapeloinneissa (max 100 metriä) ja jos käytetään liian ohutta kaapelia, kasvaa kokonaisresistanssi ja mittaustulos on virheellinen. Digitaalisissa säätimissä tämä virhe voidaan kompensoida. Mittauksissa voidaan käyttää myös 3-johdin anturia, jolloin kolmatta johdinta käytetään mittaamaan ja kompensoimaan kasvanut resistanssi. Edellisessä tapauksessa säätimen sisäänmenon tulee olla soveltuva 3-johdinmittaukseen. Säädin Säätimessä tapahtuu ohjaus, joka määrää kuinka kauan lämpövastus pitää olla kytkettynä päälle. Tarkkuusvaatimuksista riippuen valitaan joko analoginen säädin potentiometrisäädöllä tai digitaalinen PID-säädin, joka itse säätää parametrit käyttökohteen mukaan. Neljä tärkeää termiä: ON/OFF, P, PD, PID. Nämä termit kertovat millainen säätötoiminta on käytössä (lyhyt selostus alhaalla). Asetusarvo: lämpötila joka prosessissa halutaan. Oloarvo: prosessin lämpötila ko. hetkellä. ON/OFF Kun lämpötila saavuttaa säädetyn asetusarvon, tippuu ulostulo pois päältä. Lämpötila nousee kuitenkin hieman asetusarvon yli "jälkilämmityksen" takia, jonka jälkeen lämpötila laskee kiinteän hystereesin verran alle asetusarvon, jolloin ulostulo aktivoituu uudelleen. Tästä johtuen lämpötila tulee vaihtelemaan korkeimman ja alhaisimman lukeman välillä. P-säädin (suhdesääntö) Säädin työskentelee kaistalla (P-suhdealue), joka sijaitsee asetusarvon ympärillä aikajakson mukaisesti (P-aika). P-suhdealue on prosentteja säätöalueesta joka valitaan säätimestä, toisin sanoen jos valitset säätimeen C jolla on P-suhdealue 3 %, niin P-kaistan leveys on 3 C; puolet kaistasta (1,5 C) sijaitsee asetusarvon ylä- ja toinen puoli alapuolella. Itse säätö tapahtuu tämän alueen sisällä. Alapuolisella kaistalla ulostulo on jatkuvasti päällä ja yläpuolisella kokonaan pois päältä. Kaistan sisällä ohjaus tapahtuu aikajakson mukaisesti, joka on säädetty säätimen säätöparametreistä (=toiminnot). Kun lämpötila "tulee" kaistan sisälle, muuttuu aika jonka ulostulo on päällä, kunnes lämpötila on vakiintunut. Ideaalisena pidetään oloarvon vakiintumista niin, että ulostulo on päällä ja pois päältä suunnilleen yhtä pitkän aikaa. Tämä tapahtuu harvoin kun käytetään ON/OFF-, P- tai PD-säätöä; yleensä lämpötila asettuu joko liian korkealle tai liian matalalle, riippuen käytössä olevasta lämmitystehosta. Ks. I-toiminta alla. PD-säätö (suhdesäätö/derivointi) Säätää kuten P-säädin. Derivoiva toiminta tekee sen, että säädin reagoi nopeammin kuin tavallinen P-säädin, kun on kysymys tilapäisistä asiakaspalvelu@oem.fi, PUH, , FAX / 9

3 Säätää kuten P-säädin. Derivoiva toiminta tekee sen, että säädin reagoi nopeammin kuin tavallinen P-säädin, kun on kysymys tilapäisistä lämpötilanmuutoksista, ts. "palautuu" nopeammin asetusarvoon. PID-säätö I-toiminto (I=Integrointi) Poistaa ne virheet jotka yleensä syntyvät yllä mainituissa säätötavoissa, ts. lämpötila stabilisoituu erittäin lähelle asetusarvoa. Oikein asetettu I- toiminto mahdollistaa sen, että oloarvo on sama kuin asetusarvo. Tämä tapahtuu siten, että säädin siirtää koko P-kaistan ja näin ollen pakottaa lämpötilan asetusarvoon. Teho-osa Teho-osana käytetään yleensä kontaktoreita tai staattisia releitä, koska lämmitysteho on yleensä niin suuri, ettei sitä voitaisi ohjata suoraan säätimen ulostulolla. Jos käytetään kontaktoria, sitä ohjataan säätimen ulostuloreleellä. Kun kontaktori vaatii erittäin suuren tehon, sitä voidaan ohjata staattisen releen kautta, jolloin säätimen ulostulo ei kuormitu liikaa ja elinikä pidentyy. Kontaktorien ongelma on siinä, että ne "kuluvat" (sekä sähköisesti että mekaanisesti) ja aiheuttavat ympäristöön häiriöitä. Sen lisäksi ne vaikeuttavat säädön stabiiliutta, koska aikajakso täytyy usein asettaa pitkäksi, jottei elinikä lyhentyisi liikaa. Staattiset releet Staattiset releet kytkevät ja katkaisevat virtapiirin lämmityselementteihin, kun jännite on nollassa (=nollapistekytkentä) ja näin ei häiriöitä synny. Sen lisäksi ne kestävät erittäin usein tapahtuvan katkaisun ja kytkennän, josta johtuen saadaan erittäin tasainen säätö, joka reagoi nopeasti lämpötilan muutoksiin aiheuttamatta ongelmia. Näille releille asetetaan kuitenkin korkeammat vaatimukset mitoituksen ja asennuksen suhteen, koska ne tuottavat lämpöä, joka täytyy jäähdyttää (ks. staattiset releet). Oikein asennettuina staattiset releet ovat (toisin kuin kontaktorit) täysin huoltovapaita. Analoginen säätöulostulo Käytetään määrätyissä tapauksissa ohjaamaan mm. piirtureita, peltimoottoreita tai taajuusmuuttajia. Nämä antavat yleensä vielä paremman säätömahdollisuuden, mutta ovat huomattavasti kalliimpia. Analoginen muutos (esim.10-0 V) tapahtuu P-kaistan sisällä, ts. kaistan alapuolella saadaan ulos 10 V, ja yläpuolella 0 V. Välissä säätäjä säätää aina ulostulon "asentoon", jolla saadaan oikea lämpötila. Lämpövastukset Yleensä pitää valita elementti, jonka teho on kaksinkertainen toivottuun lämpötilaan nähden. Eli jos tarvitaan esim. 100 W, jotta lämpötila pysyisi 50 C:ssa, niin valitaan 200 W lämmitysvastus. asiakaspalvelu@oem.fi, PUH, , FAX / 9

4 Tekniset tiedot Käyttöjännite V Hz ±10 %, 4-5 VA tai V (AC/DC) ±20 %, 4 VA (9400 ja 9500P vain V) Anturityypit - PT100 DIN johdinmallit (100 Ω 0 C ja 138,5 Ω 100 C) 9500P malliin 2- ja 3-johtimiset anturit - Termoelementit J,K,N,R,S,T,E,L,B - Analogiasignaalit 4-20 ma, 0-10 V Mittausalue -200 C C Kalibrointitarkkuus ±0,25 % mittausalueesta ±1 C Mittaustaajuus 10 Hz, CJC 2 sek. LED-näyttö Neljä numeroa, korkeus 10 mm, näytön tarkkuus 1/0,1 vihreä kirkas LED (oloarvo) Mallit 9400 ja 9500P näyttävät myös asetusarvon 9 mm oranssina numeroina Näyttö - Oloarvo, Asetusarvo - Lähtöjen tilat ledeillä - Virheilmoitukset , 9500P myös asetusarvo jatkuvasti (kaksi arvoa näytössä) Muisti 10 vuotta (EEPROM) Relelähdöt 2 A, 250 V AC, resistiivinen kuorma rele 1: 2 A, rele 2: 1 A, 250 V AC 9500: kaikki releet 2 A/250 V AC resistiivinen kuorma Ssd-lähdöt 5 V +0/-15 %, max. 15 ma, 9500P: 6 V +0/-15 %, max. 20 ma Analogia-lähdöt(9500P) 4-20 ma, ±0,1 % mittausalueesta, max. 500 Ω 0-5 V ±0,1 % mittausalueesta, max. 10 ma, 500 Ω min Ω 0-10 V ±0,1 % mittausalueesta, max. 10 ma, 500 Ω Kotelointiluokka Etulevy IP66 Käyttölämpötila 0-50 C Kosteus max. 80 % Rh, ei-kondensoituva Hyväksynnät UL, CSA CE-merkintä EN , EN , EN61010 Liitännät Ruuviliitännät, säädin vedettävissä ulos kotelosta Kotelo Vaikeasti syttyvä polycarbonaatti Paino 3300: 110 g, 9400: 130 g, 9500P: 180 g 9500P ohjelmoinnista Toiminta/Ohjelmointi Maksimissaan 31 ohjelmaa Maksimissaan 126 segmenttiä eli ohjelman osaa 7 erilaista segmenttiä mm. ramppi, pito, askel, silmukka, aliohjelmakutsu Jopa 999 toistoa ohjelmalle tai jatkuva toisto Copy, Paste Edit Virtakatkon jälkeen valittavissa 3 toimintavaihtoehtoa: 1) Jää katkoa edeltäneeseen tilaan 2) Jatkaa ohjelmaa 3) Palaa ohjelman alkuun HUOM! Säätimen muistikapasiteetti on 351 bittiä. CALgrafixia käytettäessä muistirajoitetta ei ole. asiakaspalvelu@oem.fi, PUH, , FAX / 9

5 Funktio Bittejä Program 1 Ramp 4 Ramp with Hold back 5 Soak (pito) 2 Step (askel) 3 Loop (silmukka) (1-3) 1 Loop (silmukka) (4 -) 2 Ohjelmakutsu 1 Tapahtumaulostulo 1 Mitat /9500P Etulevy 24x48 mm Aukon leveys 45 mm + 0,6-0,0 mm Aukon korkeus 22,2 mm + 0,3 mm - 0,0 mm Max. paneelin paksuus 9,5 mm Etulevy 48x48 mm Aukon leveys 45 mm + 0,6-0,0 mm Aukon korkeus 45 mm + 0,6 mm - 0,0 mm Max. paneelin paksuus 9,5 mm asiakaspalvelu@oem.fi, PUH, , FAX / 9

6 Kytkentä CAL 3300 ja 9400 Syöttöjännite V AC Hz tai V AC/DC (napaisuudella ei väliä). RS232/485 Liitännät 9=Tx 10=Rx 11=Gnd Säätimen 5 V 15 ma lähdöllä (Solid State Drive) ohjataan lämmitysvastusta puolijohdereleellä. Puolijohdereleen käyttö mahdollistaa lyhyen säätöjakson (1-3s) käytön. Säätimen relelähtö 5-6 navoissa (2A, 250 V AC) ohjaa kontaktoria. Säätimessä oletusarvona oleva 20 s säätöjakso sopii hyvin kontaktorille. Malleissa 3311, 9311, ja 9411 on 2 A rele navoissa 3-4 ja 1 A navoissa 5-6. Malleissa 3322, 9322 ja 9422 on kaksi 5 V 15mA lähtöä. Standardivirtaviestin 4-20 ma kanssa käytetään 1 ohmin (1%) vastusta (R). CAL 9500P Syöttöjännite V AC Hz asiakaspalvelu@oem.fi, PUH, , FAX / 9

7 Tulovaihtoehtoja Lähtövaihtoehtoja PUH, , FAX / 9

8 Tilausnumerot Standardi sisääntulolla tarkoitetaan 2-johdin Pt100-, termoelementti- ja mv-sisääntuloa. Käyttämällä 1 ohmin vastusta (1 %) mv-sisääntulossa voidaan säätimeen syöttää standardivirtaviestiä (4-20 ma tai 0-20 ma). Lisäksi 9500P säätimessä on mahdollista käyttää myös 3-johtimista Pt100-anturia. 3300, 9300 ja 9400 säätimissä standardisisääntulo on aina vakiona. Niissä on myös keskenään samanlainen ohjelmointi. 9500P säädin on mahdollista valita analogiatulolla 0-20 ma/4-20 ma tai 0-10 V. Lisäksi 9500P säätimessä on aina kolme lähtöä, joista yksi voi olla analoginen. Kaikki 3300, 9300, 9400 ja 9500P säätimet voidaan varustaa myös jälkeenpäin RS232- tai RS485-kortilla. 3300, 24 x 48 mm Tilausnumero Ulostulot Sisääntulot Sarjaliitäntä Jännite ssd/rele standardi V AC ssd/rele standardi V AC/DC ssd/rele standardi RS V AC ssd/rele standardi RS V AC rele/rele standardi V AC 9400, 48 x 48 mm Tilausnumero Ulostulot Sisääntulot Sarjaliitäntä Jännite ssd/rele standardi V AC ssd/rele standardi RS V AC rele/rele standardi V AC 9500P, 48 x 48 mm Tilausnumero Ulostulot Sisääntulot Sarjaliitäntä Jännite PA000 ssd/rele/rele standardi V AC PA400 ssd/rele/rele standardi RS V AC PA000 kolme relettä standardi V AC PA400 kolme relettä standardi RS V AC PB000 kolme relettä 4-20 ma V AC PB400 kolme relettä 4-20 ma RS V AC PD000 kolme relettä 0-10 V V AC 95B.11PA ma/2xrele standardi V AC 95B.11PB ma/2xrele 4-20 ma V AC 95D.11PA V/2xrele standardi V AC Ohjelmat ja tarvikkeet Tilausnumero Kuvaus 1003GB000 CALgrafix Professional -ohjelma OPC-serverillä 3C RS232-kortti 3C RS485-kortti 3C25000K3 RS232/485-muunnin K3-ADE-TB Paneeliadapteri 96x96/48x48 asiakaspalvelu@oem.fi, PUH, , FAX / 9

9 Käyttöoppaat Suomenkieliset manuaalit CAL 3200 pikaohje, soveltuu myös säätimille Ruotsinkieliset manuaalit Ruotsinkielinen manuaali 3300, 9300, 9400 Ruotsinkielinen manuaali 9500, 9500P Englanninkieliset manuaalit Englanninkielinen manuaali 3300 Englanninkielinen manuaali 9400 Englanninkielinen manuaali 9500P PUH, , FAX / 9