Hoe Werkt een Burkert 8611 Regelaar voor Magneetventielen

De Burkert 8611 procescontroller is ontworpen om de besturingstheorie te abstraheren tot een veelzijdig, eenvoudig te configureren en betrouwbaar besturingssysteem. Met een diverse set ingangen en uitgangen kan de 8611 proportionele magneetventielen en andere typen procesventielen of actuatoren aansturen. Veelvoorkomende controletoepassingen die met de 8611 kunnen worden opgelost zijn debiet, druk, temperatuur, geleidbaarheid, pH en vulniveau. De 8611 maakt gebruik van een gesloten regelkring met PI- of P-regelkringen om systeemfouten te beperken en een proces nauwkeurig te regelen. Omdat de 8611 alle logica voor besturing afhandelt, kan hij PLC-bronnen in uw systeem vrijmaken.

Bovendien zijn er meerdere montagestijlen om de vele klepstijlen te ondersteunen. Figuur 1 toont de Burkert 8611. Om de installatietijd en programmeercomplexiteit verder te beperken, zijn alle proportionele kleppen en sensoren van Burkert compatibel met de 8611 controller en zijn hun waarden opgeslagen in het geheugen. Bij gebruik van een proportioneel magneetventiel van een ander merk moeten de bedrijfsparameters correct worden ingevoerd voor optimale prestaties. We raden u aan om ons technische artikel over proportionele magneetventielregelaars te lezen om verder te begrijpen hoe pulsbreedtemodulatie (PWM) en PI (proportionele en integrale) regeltheorie werken in de Burkert 8611 regelaar.

Inhoudsopgave

• Gesloten regelkring
• Hoe de Burkert 8611 controller werkt
• Wat kan het controleren?
• Bedieningsfuncties
• Montagemogelijkheden
• Software-eigenschappen
• Accessoires
• Goedkeuringen en normen
• Selectiecriteria voor regelaars
• 8611 selectietabel
• Integratie met niet-Burkert producten

Gesloten regelkring

In tegenstelling tot de 8605 regelaar gebruikt de 8611 regelaar een PI (proportionele en integrale) regelkring om een regelvariabele (d.w.z. PWM-schakelfrequentie) aan te passen aan de gemeten feedback van de procesvariabele die wordt geregeld (d.w.z. druk). De PI-regelkring gebruikt parameters die bekend staan als proportionele en integrale termen om de controlevariabele dynamisch aan te passen om fouten te verminderen. Dit wordt beschouwd als een gesloten lussysteem en de voordelen van een gesloten regelkring zoals een PI-lus zijn onder andere:

• Verminderde hysteresis vanaf instelpunt
• Geautomatiseerde correctie van procesfouten
• Verhoogde processtabiliteit

Hoe de Burkert 8611 controller werkt

De 8611 regelaar is ontworpen om een verscheidenheid aan kleppen of andere schakelende actuators in een gesloten lussysteem te regelen met behulp van PI-regeling. Afhankelijk van het gewenste proces worden verschillende regelaaringangen, -uitgangen en -functies gebruikt. De ingangen worden gebruikt voor het meten van procesvariabelen van sensoren (debiet, druk, temperatuur, vulniveau, enz.) en voor het aansluiten van setpointsignalen. De uitgangen worden gebruikt om kleppen aan te sturen, zoals proportionele magneetkleppen of andere actuatoren. Het is belangrijk om op te merken dat de regelfunctie van het systeem zal veranderen met betrekking tot de gewenste te regelen procesvariabele. Figuur 2 toont het blokschema van de Burkert 8611 besturing. De werking van de 8611 is afhankelijk van drie kritische parameterinstellingen:

• Controlevariabele: Deze selectie bepaalt de werkelijke variabele die wordt gecontroleerd. Mogelijke selecties zijn debiet-, druk-, temperatuur-, vulniveau- of verhoudingsregeling.
• Actuerend element (gemanipuleerde variabele): De selecties zijn gebaseerd op de te besturen actuator. Het is mogelijk om proportionele kleppen, proceskleppen of andere actuators (bijv. een motorklep) aan te sturen. Apparaten die worden aangestuurd met PWM vereisen dat de eigenschappen van de actuator worden ingevoerd. Dit is cruciaal voor de besturing van het systeem. Alle kleppen en sensoren van Burkert worden in het geheugen opgeslagen door de 8611 controller. Door bijvoorbeeld het specifieke type Burkert proportionele klep in te voeren, worden automatisch de werkfrequentie en frequentielimieten ingevuld. Handmatige invoer van actuator eigenschappen is ook mogelijk voor actuators van andere merken.
• Proceswaarde ingang (terugkoppeling proces werkelijke waarde): Deze selectie definieert de variabele die wordt gebruikt als terugkoppeling naar de regelaar. Selecties zijn beperkt tot de geselecteerde stuurvariabele en het actuatorelement. Mogelijke selecties zijn frequentie, PT100-sensor of standaard spanning/stroom-signaal.

Wat kan het controleren?

De Burkert 8611 regelaar kan een breed scala aan producten voor vloeistofregelingstoepassingen regelen. Op basis van het uitgangssignaal kunnen bijvoorbeeld normaal geopende (NO) of normaal gesloten (NC) proceskleppen, proportionele magneetkleppen of lineaire actuators worden aangestuurd. Inzicht in de systeembehoeften vanuit het perspectief van controllerinvoer (sensor) en -uitvoer (actuator) is cruciaal voordat het benodigde besturingsmodel wordt geselecteerd. Figuur 3 toont de hardwarearchitectuur van het type 8611. Bekijk onze selectietabel om te zien welke ingangen en uitgangen beschikbaar zijn op de verschillende versies. De voeding voor alle versies is 24 V en kan bedraad worden met een 8-polige M12-stekkerverbinding of via een klemingang voor de versie met kastmontage. De aansluitingen van de in- en uitgangsbedrading variëren naargelang de versie. Kabels kunnen apart worden aangeschaft, bovendien wordt de pin-out voor alle connectors gespecificeerd in de 8611 gebruikershandleiding. De mogelijke beschikbare uitgangen en geschikte bedieningsapparaten die compatibel zijn met elke uitgang zijn:

• Analoge uitgang, proceswaarde-uitgang: Geeft een spanning van 0 - 10 V of een stroomsignaal van 4 - 20 mA dat kan worden gebruikt door apparaten zoals een flowsensor of lineaire actuator.
• Transistoruitgang: Geeft een PWM-signaal af om proportionele magneetventielen aan te sturen. PTM-uitgangssignaal is ook mogelijk met verschillende montageversies. De schakelspanning is 24V met een maximaal mogelijke stroom van 1,5 A. Het frequentiebereik ligt tussen 1,2kHz tot 20 Hz.
• Binaire uitvoer: Configureerbare transistoruitgang tussen 0-24 V DC met een maximale stroom van 1,5 A voor NO/NC procesklepregeling.
• Elektrische voeding voor sensoren: 24 / 5 V DC beschikbaar als voeding voor sensoren.

De mogelijke ingangen die beschikbaar zijn voor setpointregeling of externe sensoren zijn:

• Externe setpointingang: Standaard spannings- (0 - 10 V) of stroomsignalen (4 - 20 mA) kunnen worden toegepast voor setpoint- of verhoudingsregeling. De setpointingang komt vaak van een programmeerbare logische besturing (PLC) om de besturing te automatiseren.
• Sensoringang: De gemeten proceswaarde-ingang die wordt gebruikt voor foutcorrectie is afkomstig van sensoringangen. Standaardingangen voor spanning (0 - 10 V) of stroom (4 - 20 mA), frequentiesignaal en Pt 100 temperatuursensor zijn beschikbaar. De versie voor stroomaansluiting kan worden besteld met een geïntegreerde Hall-sensor. De interne Hall-sensor kan alleen worden gebruikt met de Burkert debietfitting type S030.
• Binaire invoer: Wordt gebruikt om verschillende controllerfuncties in of uit te schakelen. De input wordt meestal genomen van een veiligheidsschakelaar of feedback van een logische controller. Het spanningsbereik van logica AAN loopt van 3 tot 30 V. Een ingang van minder dan 3 V wordt beschouwd als logica UIT.

Voor verdere integratie in een besturingssysteem zijn RS485 en IO-link interfaces beschikbaar op aanvraag. RS485 en IO-link interfaces zorgen voor lees- en schrijftoegang tot parameters op de 8611 zonder toegang van een operator. Deze communicatie-interfaces zijn alleen beschikbaar voor paneelmontage.

Bedieningsfuncties

De regelfunctie wordt bepaald door het geselecteerde bedieningselement en bepaalt hoe de regelaar het proces regelt. Elke besturingsfunctie bevat parameters die specifiek zijn voor de actuator die wordt bestuurd.  De configuratie van elke controlefunctie wordt bepaald door de selectie van de controlevariabele. Daarnaast wordt de programmering van de sensoringangen en het setpointsignaal geselecteerd op basis van elke regelfunctie. De configuratie van elke regelaarfunctie wordt gestuurd op basis van de controlevariabele om de mogelijke configuratiekeuzes te beperken. 

De PI-parameters voor elke functie moeten worden getuned om de systeemregeling te verbeteren. Voorbeelden voor het instellen en berekenen van de PI-parameters zijn te vinden in de 8611 gebruikershandleiding. Daarnaast is er een testmodus om te helpen bij het afstellen.

• Proportionele klep continue regeling: Deze functie wordt gebruikt om proportionele kleppen te regelen met een setpointingang, sensoringang en PWM-uitgangssignaal. De PWM-frequentie moet worden ingesteld overeenkomstig het geselecteerde ventieltype voor een juiste werking. De PWM-frequentie van alle Burkert-kleppen wordt opgeslagen door de 8611 regelaars. Het specifieke type kan tijdens de configuratie worden ingevoerd om automatisch alle bedrijfsparameters te laden.
• Quasi-continue regeling van proceskleppen: Deze functie bestuurt een procesklep zonder positieterugkoppeling. Deze functie wordt vaak gebruikt in toepassingen waar terugkoppeling niet mogelijk is vanwege zware bedrijfsomstandigheden zoals hoge temperatuur, hoge vochtigheid of beperkte ruimte. Een procesklep wordt aangestuurd met een PTM-uitgang (pulstijdmodulatie) en procesfeedback.
• Regelklep continue regeling: Deze functie wordt gebruikt om een klep te regelen met de analoge uitgang (4-20 mA of 0-10 V) voor de regeling. Deze functie wordt vaak gebruikt met motorkleppen of klepstandstellers voor debietregeling. Een regelventiel kan worden bediend met een standaard 0-20 mA of 0-10 V signaal en procesfeedback.
• Open/Dicht klep quasi-continue regeling (2-state, 3-state): Deze functie wordt gebruikt om open/gesloten kleppen te regelen met behulp van de transistoruitgangen van de regelaar. In tegenstelling tot een puur AAN/UIT regelsysteem wordt de tijd voor het openen en sluiten van de kleppen proportioneel gevarieerd met de afwijking van het instelpunt en de werkelijke waarde. Een 2-state regeling wordt gebruikt voor het aansturen van een enkele regelklep en een 3-state regeling wordt gebruikt voor het aansturen van twee afzonderlijke regelkleppen. Bij 3-statenregeling worden 2 transistoruitgangen gebruikt. Deze functie kan werken met normaal open (NO) of normaal gesloten (NC) kleppen.
• Verhoudingsregeling: Deze functie wordt gebruikt om het debiet te regelen ten opzichte van een ongecontroleerd debiet. De relatie tussen het ongecontroleerde debiet en het gecontroleerde debiet wordt bepaald door een verhoudingsfactor. Het gecontroleerde debiet wordt aangepast aan het ongecontroleerde debiet zodat het overeenkomt met een specifieke verhouding. Deze functie wordt vaak gebruikt bij het mengen van vloeistoffen. De Burkert type S030 debietmeter die wordt gebruikt op de montagebeugel 8611 kan worden gebruikt om het debiet te meten.

Montagemogelijkheden

Het type 8611 heeft vijf montagestijlen. De vijf stijlen zijn: fitting, muur, rail, proportioneel ventiel en paneel. De configuraties voor wandmontage en railmontage worden samen besproken, aangezien het belangrijkste verschil een adapterplaat voor montage is. Ingangs- en uitgangsaansluitingen kunnen variëren afhankelijk van de montagestijl. Daarom is het gebruikelijk dat de ingangen/uitgangen die nodig zijn voor een toepassing bekend zijn en eerst worden bepaald om vervolgens te kiezen tussen de beschikbare montagestijlen die deze ingangen/uitgangen hebben.

Montage

De controller wordt gemonteerd op de Burkert S030 inline flowsensorfitting, meestal op een pijpleidingsysteem zoals te zien is in Figuur 4. De S030 meet het debiet met behulp van een ingebouwd schoepenwiel. Terwijl vloeistof door de pijp stroomt, draait het schoepenrad en produceert pulsen waarvan de frequentie evenredig is met de stroomsnelheid. Het debiet wordt gemeten door een geïntegreerde Hall-sensor. De 8611 gebruikt de frequentie als terugkoppeling voor de uitgangsregeling. De voedings-, setpoint- en binaire ingangen samen met het continue signaal en de binaire uitgangen kunnen bedraad worden met een 8-pins M12-connector. Tot slot kunnen de continu signaal- en transistoruitgangen bedraad worden met een 4-polige M8-plug. Er zijn 5 modellen beschikbaar op basis van de vereiste sensoringang.

Proportionele klepmontage

De 8611 kan rechtstreeks worden aangesloten op een proportionele klep met een DIN 175301 - 803 Form A (kortweg DIN-A) stekkerverbinding, zoals te zien is in Figuur 5. Dit model heeft een vrouwelijke stekker aan de achterkant van de procesregelaar. Door gebruik te maken van het DIN-A montagepunt is de transistoruitgang om de klep aan te sturen al aangesloten. Er zijn geen extra draden of aansluitingen nodig. Sensoringangen worden bedraad met een 3-pins M8-connector. De voedings-, setpoint- en binaire ingangen kunnen samen met het continue signaal en de binaire uitgangen bedraad worden met een 8-pins M12-connector. Er zijn drie modellen beschikbaar op basis van de vereiste sensoringang (elk type kan slechts één sensortype accepteren).

Wand- & railmontage

Wand- & railmontagemodellen hebben adapters om rechtstreeks op een DIN-rail te monteren of aan een muur te bevestigen, zoals te zien is in Figuur 6. Elk model heeft aparte adapters en deze worden meegeleverd met de 8611 controller. De voedings- en sensoringangen zijn beschikbaar via een 3-pins M8-stekker aan de onderkant van de controller. De voedings-, setpoint- en binaire ingangen kunnen samen met het continue signaal en de binaire uitgangen bedraad worden met een 8-pins M12-connector. De continu signaal- en transistoruitgangen zijn bedraad met een 4-pins M8-connector. Er zijn 4 modellen voor wandmontage en 3 modellen voor railmontage beschikbaar op basis van de vereiste sensoringang.

Paneelmontage

De paneelmontagestijl maakt gebruik van bevestigingselementen om rechtstreeks op een uitsparing in het bedieningspaneel te monteren, zoals te zien is in Afbeelding 7. Bevestigingselementen zijn inbegrepen bij de 8611. Alle mogelijke sensoringangen zijn beschikbaar. De in- en uitgangen zijn toegankelijk via aansluitblokken aan de achterkant van de controller. Klemmenblokken bestaan uit veerklemmen voor bedrading. Er is slechts één model beschikbaar voor paneelmontage, zie onze selectietabel voor een duidelijke indeling van de beschikbare ingangen en uitgangen.

Software-eigenschappen

De softwarefuncties die beschikbaar zijn in de 8611 helpen om de prestaties van de controller te verfijnen en de gebruikerservaring te verbeteren door de tijd die nodig is voor het instellen en oplossen van problemen te reduceren. De belangrijkste softwarefuncties worden hieronder besproken.

Instelbare regelparameters

De regelaarparameters kunnen worden gebruikt om de werking van elke regelfunctie fijn af te stellen buiten de standaardconfiguratie van de proportionele afstemparameters. De dynamische prestaties van de regelaar kunnen verder worden verbeterd met speciale regelparameters. De belangrijkste parameters staan hieronder. Naar alle regelparameters, zoals de proportionele en integrale afstemparameters, kan worden verwezen in de 8611 gebruikershandleiding.

• Dode zone: Deze dode zone zorgt ervoor dat de regelaar alleen reageert op instelpunten binnen een bepaald bereik. Dit wordt gebruikt om de effecten van ruis op een besturingssignaal te elimineren.
• Nulpuntuitschakeling: De nulpuntafsluiting wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat de klep goed gesloten is. Als de stuurspanning niet het absolute nulpunt bereikt (d.w.z. 0 V), is de klep mogelijk open gebleven. Als deze parameter is geactiveerd, wordt de stroom naar de klep automatisch uitgeschakeld wanneer het instelpunt 2% van het totale bereik is bereikt. Bijvoorbeeld, voor een signaal van 0 - 10 V wordt de voeding naar de klep afgesloten bij 0,2 V.
• Beginpositie van controle: De startpositie van de besturing wordt alleen gebruikt voor continue besturingsmodi. Deze parameter wordt gebruikt om de reactietijd van de klep te verhogen door de regeling onmiddellijk te starten op het "werkpunt" van de klep.

Testmodus voor besturingafstemming

Dit kan worden gebruikt om te bepalen hoe een proces reageert op een programmeerconfiguratie over een gedefinieerd werkingscontrolebereik. Als druk bijvoorbeeld de procesvariabele is die moet worden geregeld, kan deze worden bewaakt over een gespecificeerd instelbereik (d.w.z. 0 - 10 V). Met deze functie kan de PI-lus eenvoudig fijn worden afgesteld.

Kalibratie van sensoringang en -uitgang

De kalibratiemodus maakt het mogelijk om analoge in- en uitgangen opnieuw te kalibreren voor service of probleemoplossing. In de kalibratiemodus kunnen de actuele ingangswaarden worden gewijzigd. De werkelijke displaywaarden mogen alleen worden vergeleken met gekalibreerde apparaten.

Signaalschalen en filteren

De setpointingang, sensoringang en analoge uitgang kunnen worden geschaald naar een factor voordat de regelaar het signaal verwerkt of uitvoert. Deze functie wordt gebruikt om signalering tussen twee afzonderlijke apparaten op elkaar af te stemmen voor compatibiliteit. Hierdoor kan de regelaar het ingangs- of uitgangssignaal over het volledige werkingsbereik correct verwerken. Het werkbereik van een 0 - 8V sensor kan bijvoorbeeld gedefinieerd worden zodat de regelaar 8V verwerkt als 100% van het ingangssignaal. Filteren kan worden gebruikt om een analoog ingangs- of uitgangssignaal gladder te maken. Filteren kan helpen om de effecten van een ruisachtig signaal te elimineren.

Eenheidsselectie

De meeteenheden en het aantal decimalen van weergegeven variabelen kunnen worden aangepast aan de voorkeur van de gebruiker.

Wachtwoordbeveiliging

Toegang tot de configuratieparameters kan worden beveiligd met code. Dit voorkomt ongeoorloofde toegang tot de controllerparametercode. Standaard is wachtwoordbeveiliging niet geactiveerd.

Accessoires

Accessoires voor elektrische aansluitingen

Kabels met M12- en M8-connectoren zijn beschikbaar voor eenvoudige aansluiting op de voeding, ingangen en uitgangen.

Montagetoebehoren

Reserveadapters voor wandmontage en railmontage zijn beschikbaar voor de 8611 regelaars voor wandmontage en railmontage. Er zijn ook extra montagebeugels verkrijgbaar voor de 8611 regelaars voor kastmontage.

Goedkeuringen en normen

Deze controller is verkrijgbaar met de onderstaande goedkeuringen en standaarden:

• CE: Voldoet aan de EMC-richtlijn EN61326
• IP65

Selectiecriteria voor regelaars

Het bepalen van de juiste regelaar voor je toepassing is sterk afhankelijk van het proces dat je probeert te regelen. Bij de keuze van een regelaar moet rekening worden gehouden met de volgende punten:

1. Control Type
   1. Bepaal of voor uw toepassing een regelaar met open lus of een regelaar met gesloten lus nodig is. Hoe stabiel is het systeem dat je klep regelt? Hoe zullen fouten het proces beïnvloeden? Een open regelaar zoals de Burkert 8605 is geschikt voor stabiele systemen die constant rond een instelpunt werken. Een gesloten regelaar zoals de Burkert 8611 is geschikt voor toepassingen waarbij automatische wijzigingen nodig zijn. Deze toepassingen zijn vaak instabiel en vereisen foutregeling.
2. Stuuringangen
   1. Het setpointsignaal moet compatibel zijn met de regelaar.
   2. Gesloten lussystemen die gebruikmaken van de Burkert 8611 hebben sensorinvoer nodig om de systeemfout te meten. Gebruik een sensor die voldoet aan de signaalvereisten van de controller.
3. Besturingsuitgangen
   1. Zorg ervoor dat de regelaar de juiste uitgangen heeft om de aansluitklep te bedienen. De Burkert 8605 kan alleen proportionele kleppen aansturen. De Burkert 8611 is een universele regelaar en kan proportionele kleppen, proceskleppen en nog veel meer regelen. Het stuursignaal moet ook compatibel zijn met de ventielingang.
4. Montagestijl
   1. Er zijn verschillende montagemogelijkheden voor elk type controller. Zorg ervoor dat de controller goed gemonteerd kan worden en dat de in- en uitgangen voldoende zijn voor de sensoren en kleppen die in je systeem worden gebruikt.

8611 selectietabel

Integratie met niet-Burkert producten

De 8611 controllers zijn ontworpen en getest met Burkert producten. Ze kunnen worden gebruikt met componenten van andere merken, maar de parameters moeten handmatig worden ingevoerd en afgestemd. Om een goede werking te garanderen moeten apparaten en componenten van derden voor gebruik geautoriseerd worden door Burkert.