Om een proces optimaal te kunnen beheersen, worden proceswaarden – zoals druk, temperatuur, flow en niveau – gemeten en uitgelezen. Voor het uitlezen van de proceswaarden op afstand wordt een analoge of digitale procesuitlezing toegepast. Desgewenst kan een procesuitlezing worden voorzien van uitgangen, bijvoorbeeld voor alarmering bij te hoge of te lage proceswaarden. Ook kunnen deze uitgangen worden benut om een actie te initiëren. In zo’n geval fungeert de procesuitlezing tevens als procesregelaar in de vorm van een aan/uit-regeling.

Een digitale pulsteller registreert op afstand een totale flow, bijvoorbeeld het aantal liters dat door een watermeter met puls-uitgang is gemeten. Is de digitale pulsteller voorzien van een relaisuitgang, dan kan deze tevens een batchfunctie vervullen waarbij het setpoint een te doseren hoeveelheid is. Als procesregelaar staat zo’n digitale pulsteller ook wel bekend als batchcontroller.

Een frequentiemeter werkt met een hoogfrequente puls als ingangssignaal en kan hierdoor – naast de totale flow – ook een debiet weergeven. Dit type procesuitlezing wordt veel toegepast in combinatie met turbine- of peddelwiel flowsensoren.

Een digitale procesregelaar wordt primair toegepast voor het regelen van een proces. De gemeten waarde en het  gewenste setpoint zijn hierbij zichtbaar op het display. Vaak betreft het dan – naast een aan/uit-regeling– een regelaar met PID functie. Deze modulerende procesregelaar zal het proces continu bijsturen naar het gewenste setpoint.

Een datalogger – ook bekend als datarecorder – is een digitaal apparaat dat als primaire functie gegevens opslaat in relatie tot tijd en instrument. Dataloggers zijn leverbaar in draagbare uitvoering, maar zijn ook beschikbaar voor een vaste meetopstelling in een paneel of kast. Ze kunnen worden voorzien van een of meer ingangen en kunnen communiceren met een computer om de verzamelde gegevens via software uit te lezen en te analyseren.

Analoge procesuitlezing

Toepassingen

Analoge procesuitlezingen ontvangen een 4-20 mA of pneumatisch ingangssignaal van niveautransmitters of andere type sensor. Op basis daarvan geven ze – lokaal of op afstand –het niveau en/of het volume van vloeistoffen aan, bijvoorbeeld in ladingtanks van schepen. 

Digitale procesuitlezing

Bij een digitale uitlezing geeft een elektronisch led- of lcd-display de proceswaarde aan. Een led-display straalt van zichzelf al licht uit om goed afleesbaar te zijn, een lcd-display is meestal voorzien van achtergrondverlichting. 

Digitale uitlezingen zijn doorgaans universeel, wat betekent dat de schaalindeling op locatie aan het proces kan worden aangepast. Hiervoor gelden echter wel beperkingen ten aanzien van het type ingang van de uitlezing en het weergavebereik van het display.

Toepassingen

Digitale uitlezingen geven de actuele proceswaarde weer die door een sensor op afstand wordt  gemeten. Met behulp van deze metingen kunt u tal van zaken binnen uw proces signaleren, beveiligen en registreren. Daarnaast kunt u acties initiëren, zoals het:

• beheersen of bewaken van een flow
  
• automatisch bedienen van regel- of open/dicht afsluiters
• bewaken van druk en temperatuur

Digitale procesuitlezingen worden dan ook met name ingezet in situaties waarin de afleesbaarheid van meetwaarden op afstand vereist is en waar bovenvermelde toepassingsmogelijkheden van belang zijn, zoals in:

• industriële productieprocessen
  
• extrusieprocessen voor de productie van plastics
• industriële ovens
• koelinstallaties
• autoclaven
• de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie 

Kenmerken en regeltechnische functies 

Digitale procesregelaars beschikken over hoogwaardige digitale technologie en tal van geavanceerde regeltechnische functies. De belangrijkste daarvan worden hieronder nader toegelicht:

PID-regeling

Afhankelijk van het verschil tussen de actuele en de gewenste waarde wordt de regeluitgang continu aangepast. Een PID-regeling is ontworpen voor complexe processen en situaties waarin een nauwkeurige regeling vereist is en omvat de volgende regelparameters:

Proportionele band (Pb)

De versterkingsfactor die de gevoeligheid van de regeling bepaalt. Een te grote instelling leidt tot een trage regeling, een te kleine tot oscillaties.

Integratietijd (I-actie)

Een tijdsconstante ten behoeve van het wegregelen van een statische fout, de duur en grootte van de afwijking. Een te grote instelling leidt tot het traag wegregelen van een meetfout, een te kleine tot oscillaties.

Differentiatietijd (D-actie)

Een tijdsconstante die de uitgang direct laat reageren bij snelle variaties van de meetwaarde. Een te grote instelling leidt tot een onrustige regeling, een te kleine tot een zeer trage reactie.

Smart tuning/ self tuning 

Het inregelen van een PID-regeling is soms lastig, maar maakt het wel mogelijk om het uiteindelijke resultaat optimaal te beïnvloeden. Bij het inregelen kan de smart tuning / self tuning functie echter zeer behulpzaam zijn. Met deze functie zoekt de PID-regelaar bij het opstarten namelijk zelf de ideale PID-instelling voor uw proces. Daarnaast wordt de PID-instelling tijdens normaal bedrijf geoptimaliseerd bij een eventuele wijziging in de dynamiek van het proces. Dit kan veel inregeltijd besparen en levert daardoor een directe kostenbesparing op. De functie is echter niet in alle gevallen toepasbaar (zoals bij snelle regelingen).

Logische ingangen

Een of meer logische ingangen zijn beschikbaar om via een extern signaal bijvoorbeeld:

• een setpoint te wijzigen
  
• de timer aan of uit te zetten
• te schakelen tussen handmatige of automatische regeling
• de complete regeling in stand-by modus te zetten

Regeluitgang

• Een procesregelaar kan worden uitgevoerd met de volgende regeluitgangen:
• Analoog: 4-20 mA of 0-10 V
  
• Relais: met potentiaalvrije contacten of solid state
• Servo: 3-puntstappen uitgang voor de aansturing van elektrische aandrijvingen (in veel gevallen is de regelaar dan ten behoeve van een stabielere regeling uitgevoerd met een potentiometer-terugkoppeling van de klepstand (closed loop control)

Is een temperatuurregelaar uitgevoerd met deze detectiefunctie, dan kan deze een verbruiks- en storingsanalyse uitvoeren door de stroomopname van een aangesloten elektrisch verwarmingselement te monitoren. Zo kunnen onder- en overbelasting en uitgangsfouten worden gedetecteerd en verholpen, waardoor productverliezen kunnen worden tegengegaan.

Verwarmen en/of koelen

Deze functie wordt toegepast wanneer een temperatuurregelaar zowel een verwarmings- als koelfunctie moet uitvoeren om een proces op temperatuur te houden. De regelaar heeft twee relaisuitgangen en houdt bij de aansturing rekening met de mate en wijze van opwarming en koeling van het proces.  In de regelaar kan de overlap of dode band tussen de aansturing van beide uitgangen worden opgegeven.    

Programma

Een programma is een verloop van setpointveranderingen door de tijd, inclusief programmeerbare hellingen en wachttijden. 

Recepten

Met recepten kunt u kiezen uit meerdere programmaverlopen. Hierdoor is dezelfde installatie met dezelfde regelaar geschikt voor verschillende processen. Een mogelijke toepassing is bijvoorbeeld een industriële autoclaaf waarin diverse producten op verschillende manieren in temperatuur en duur moeten worden verwarmd en gekoeld. 
  

Timer 

Deze tijdfunctie maakt het mogelijk om vóór het opstarten of tijdens bedrijf een wachttijd uit te voeren. Geavanceerde regelaars zijn zelfs voorzien van een 24-uur tijdsklok om specifieke tijden een proces op te starten of te stoppen. 

Communicatie

• Normaal gesproken worden digitale procesregelaars toegepast in combinatie met een sensor, waarbij er geen fysieke verbinding is met andere regel- of analysesystemen. Een optionele digitale communicatie-bus maakt interactie met externe systemen mogelijk. Hierdoor kunnen actuele proceswaarden en alarmmeldingen via één gezamenlijke verbinding aan deze externe systemen worden doorgegeven. Andersom kan een extern systeem bijvoorbeeld een nieuw setpoint aan de procesregelaar opgeven. Voor dit doel zijn de volgende communicatieprotocollen beschikbaar:  RS485 / RS232
• Modbus RTU/TCP
• Devicenet
• Profibus 
• Canopen
• TCP/Ethernet

Meerdere setpoints 

Digitale procesregelaars bieden de mogelijkheid om meerdere setpoints in te stellen. Door middel van een extern contact kunt u bijvoorbeeld kiezen uit setpoint 1 (SP1) of setpoint 2 (SP2). De overgang tussen verschillende setpoints kan bovendien met een instelbare hellingshoek verlopen.

Overige procesuitlezingen en -regelaars

Batchcontrollers: kenmerken en regeltechnische functies

Een batchcontroller is in principe een flowcomputer, maar dan met het regelen van een batchproces als specifieke taak. Batchcontrollers zijn met name geschikt voor kleinere systemen, waarbij start-stop functies, hoeveelheden en dergelijke handmatig worden ingegeven. In grotere systemen zal de batchfunctie veelal worden overgenomen door een PLC, eventueel verbonden met een hoger automatiseringssysteem. 

Flowmeter bepaalt nauwkeurigheid

De primaire meting  wordt uitgevoerd door een flowmeter. De nauwkeurigheid van de batchregeling hangt dan ook – zowel in het onder- als bovenbereik – in grote mate af van de nauwkeurigheid van deze flowmeter. 

Fijne en grove regeling

Afhankelijk van de intelligentie van de batchcontroller en het aantal uitgangen kunnen een of twee afsluiters worden aangestuurd. Bij aansturing van twee afsluiters is een fijne en een grove regeling mogelijk. Zowel bij het opstarten als het voltooien van de batch kan één afsluiter worden geopend voor een rustige opstart en een nauwkeurig batcheinde. Tussen de opstart- en afsluitfase kan vervolgens de tweede afsluiter worden geopend voor een hogere flow en een kortere batchtijd. Een ander – minder vaak toegepaste – methode van een fijne en een grove regeling vindt plaats via frequentieregeling van de pomp. Beide methodes zijn bedoeld om een hogere nauwkeurigheid in de afvulhoeveelheid te realiseren.

Communicatoren: kenmerken en regeltechnische functies

Met behulp van veldbus communicatoren kan – onder meer in de procesindustrie – met apparaten worden gecommuniceerd voor onder meer configuratie, kalibratie en storingsdiagnose. Veel toegepaste communicatieprotocollen zijn:

• HART
  
• Foundation Fieldbus
• Profibus

Het universele karakter van deze protocollen maakt de ondersteuning van veldbus apparaten van verschillende fabrikanten mogelijk. De veldbus communicator is in de meeste gevallen handheld uitgevoerd. Naast de standaard uitvoeringen voor veilige zones zijn er ook speciale uitvoeringen leverbaar die probleemloos in een ATEX-omgeving mogen worden toegepast.

SCADA systemen: kenmerken en regeltechnische functies

Om te waarborgen dat een procesinstallatie efficiënt werkt en producten van een constante hoge kwaliteit levert, is een optimale procesregeling vereist. Voor het verzamelen, doorsturen en visualiseren van relevante procesinformatie en het uitvoeren van procesregelingen is het SCADA systeem ETP-200 een uitstekende oplossing. Met behulp van dit eenvoudige, laagdrempelige en zeer stabiele systeem kunnen op een standaard pc eenvoudig proceswijzigingen worden aangepast. ETP-200 is logisch en helder van opzet en daardoor eenvoudig in gebruik.

Uitgebreide mogelijkheden 

ETP-200 communiceert via RS422, RS485, USB of Ethernet met maximaal 480 instrumenten en aandrijvingen. Er kunnen twee systemen parallel draaien, zodat bij uitval van één pc het bedrijfsproces ongestoord kan doorlopen (redundantie). ETP-200 functioneert merkonafhankelijk met een breed scala aan instrumenten. Na implementatie kan het systeem naar wens worden aangepast en verder worden ontwikkelt. 

Standaard of maatwerk

ETP-200 biedt diverse standaardschermen voor procesregeling en visualisatie in de vorm van tabellen en grafieken. Daarnaast is het mogelijk om eigen schermen te ontwerpen met processchema’s en/of foto’s. Ook zijn schermen beschikbaar voor het instellen van instrumenten en regelalgoritmes (PID). Wordt ETP-200 ingezet voor decentrale toepassingen, dan communiceert het systeem met de single-loop en multi-loop PID-regelaars in de procesinstallatie. Ook kan het systeem de proceswaardes uitlezen en overzichtelijk presenteren en loggen. 

Opties 

Voor complexe toepassingen zijn onder meer de volgende aanvullende modules beschikbaar:

• Webserver, SMS, e-mail en FTP module: beveiligde externe toegang voor het verzenden van gegevens en alarmeringen
  
• Report Generator: exporteren van huidige en historische gegevens in CSV, XLS en XML bestanden
• Math & Logic: uitgebreide rekenmogelijkheden en koppeling met externe software
• Batch: programmeren van routinehandelingen