Automatisierung & Digitalisierung

•Bedienung heute fast ausnahmslos mit Hilfe von computerbasierten Prozessleitsystemen

•Konsole: meist mehrere Computerarbeitsplätze in einer Leitwarte zur Bedienung und Beobachtung einer Chemieanlage

•Zusätzliche Anzeige- oder Bedienelemente möglich: Kontrolllampen, Anzeigefelder, Hupen oder Not-Aus-Schalter

Messen ist das Ausführen von geplanten Tätigkeiten zum quantitativen Vergleich der Messgröße mit einer Maßeinheit

Thermoelemente: 2 unterschiedliche verlötete oder verschweißte Metalle)

Widerstandthermometer: Temperaturabhängiger Widerstand

Strahlungspyrometer: Infrarot Messung aus Entfernung der Oberfläche

Federmanometer: Ausführung mit Spannungsdifferenz oder Federplatte (Beugung der Oberfläche)

Druckmanometer mit Druckkapsel: Spule wird tiefer in Einheit bewegt (Wechselstrombrücke) Wandlung zu Druck

Kapazitive Sensoren: § Plattenkondensator, wirkt schalttechnisch wie 2 zweiplatten Kondensatoren - Umso höher der Druck desto näher die Kondensatoren beieinader, desto höher die Kapazität.

Dehnungsmessstreifen: reagieren auf Biegung und/oder Dehnung

Druckmessdose: Kapillare wird mit Druck beaufschlagt - Dehnungsstreifen gibt mit aufgenommener Dehnung den entsprechenden Druck an.

Durch Wiegung: Drcukmessdosen, also Dehnugsstreifen liegen unter Gewichtsaufnahme und geben über entsprechende Dehnung das Gewicht wieder.

Füllstandsmessung mittels Schwimmer:

Füllstandsmessung mit Ultraschall

Grenzstandüberwachung:

Mit Vibration, induktiv, kapazitiv, mit Schwimmer

Ovalradzähler

Flügelrad

Schwebekörper

Coriolisprinzip (Vibration wird über komplexe bverschaltung in auf- und abbewegung umgewandelt, diese wird optisch erfasst und ausgewertet.

Bandmessung (Bandwaage) Ermittlung nach: Geschwindigkeit des Bands, Gewichtskraft der aufgeworfenen Masse und Bandlänge

•Salzgehalt: elektrische Leitfähigkeit

•Sauerstoffgehalt: magnetische Eigenschaften

•Dichte: Eintauchtiefe eines Auftriebskörpers, hydrostatischer Druck, Schwingungsdämpfung

•Feuchtigkeit (Wassergehalt): elektrische Leitfähigkeit, Magnetresonanz (NMR)

•Konzentrationen: Brechungsindex, Trübung

•Viskosität: Schwingungsdämpfung, Ultraschall

Eingabe - Signalaufnahme  -wandlung

Verarbeitung - Signalaufbereitung, Steuerung, Regelung, Überwachung

Ausgabe Signalausgabe

Ein Relais ist ein durch elektrischen Strom betriebener, elektromagnetisch wirkender, fernbetätigter Schalter mit in der Regel zwei Schaltstellungen. Das Relais wird über einen Steuerstromkreis aktiviert und kann weitere Stromkreise schalten.

Computerbasierte PLS bestehen im wesentlichen aus vier Komponenten:

•Computernetzwerk (Anzeige- und Bedien-komponenten)

•Spezialisierter Computerhardware für die Prozessüberwachung, Steuerung und Regelung (prozessnahe Komponenten)

•Elektrotechnischen und elektronischen Schaltschränken

•Feldtechnik (Sensoren und Aktoren)

Linientopologie

paralleles System

Sterntopologie über einen HUB (230V)

Ring Topologie

•Bedienung heute fast ausnahmslos mit Hilfe von computerbasierten Prozessleitsystemen

•Konsole: meist mehrere Computerarbeitsplätze in einer Leitwarte zur Bedienung und Beobachtung einer Chemieanlage

•Zusätzliche Anzeige- oder Bedienelemente möglich: Kontrolllampen, Anzeigefelder, Hupen oder Not-Aus-Schalter

•Anlagenübersichtsdarstellung (Hauptmenu)

•Detaildarstellung (Teilanlagenbild)

•Fließbild-Darstellung (R&I Schema)

•Faceplate-Darstellung (Bedienfenster)

•Gruppendarstellung (MSR-Gruppenfenster)

•Trenddarstellung (Prozessgrößenverlauf)

•Alarmdarstellung (Alarmfenster/-report)

•Historische Darstellung (Ereignismonitor)

Bei der Messung der Temperatur mit einem Widerstandthermometer wird über einen definierten Widerstand - welcher abhängig von der entsprechenden Temepratr des Mediums ist - der fließende Strom gemessen. Auf dem System liegt eine standartisierte 24V Gleichspannung an.

Das Widerstandthermometer zeigt bei einem bestimmten Temperaturwert einen entsprechenden Widerstand an, der über den Widerstand fließende Strom (abhängig von der Temperatur) gibt einen entsprechenden analogen (also freien) Wert an. Dieser entsprechende Stromwert wird über einen Signalwandler (Transmitter) in ein elektrisches Einheitssignal zwischen 4 und 20 mA umgewandelt. Es ist zuvor nötig den Transmitter, welcher das elektrische Einheitssignal erzeugt entsprechend der Werte des maximalen Temperaturbereichs zu kalibirieren. Sowohl Transmitter, wie auch Widerstandsthermometer hängen an einer 24 V hohen Gleichspannung.

Das von dem Widerstandsthermometer erzeugte analoge Signal ist abhängig von der Temperatur und dem entsprechenden Widerstand und dem dadurch fließenden Strom. Um dieses Signal richtig umwandeln zu können, ist es nötig den Transmitter zu kalibrieren. Das Maximum und das Minimum des entsprechenden Temperaturbereichs werden mittels Widerstandsthermometer gemessen. Dem durch das Temperaturminimum entsprechenden fließenden Strom werden 4mA zugewiesen, dem Maximum 20 mA.

Der Wandler (Input Board) ist nötig um aus dem durch den Transmitter erzeugten elektrischen Einheitssignal (4-20 mA) ein digitales Signal zu machen. Also nicht die Werrte 1, oder 0 also: an, oder aus, sondern eine extem schneller Abfolge von Nullen und Einsen, die etwaige Veränderungen und/oder aktuelle Temperaturwerte zeitgenau widergeben. Ein solches digitales Signal ist von entsprechenden Computern interpretierbar. Nur so gelingt die Verknüpfung der analogen Messtechnik, mit der digitalen Schalttechnik. Der Wandler ist mit 5V Gleichspannung belegt.

Ein analoges Signal ist ein stufenlos veränderliches Stromsignal (Widerstandthermometer). Das binäre Signale zeigt nur 2 Zustände: Ein und Aus. Man nennt es auch Meldesignal, die SPannung ist dabei entweder 0, oder 24V.

•Schnelle Abfolge von Spannungsimpulsen (0/5V) z.B. 10 Megabit/s

•Signalübertragung in Bussystemen über Koaxialkabel (optisch: Glasfaserlichtleitkabel)

•Messwerte werden durch Software in digitale Signale verschlüsselt

•Baugruppe zur Signalwandlung wird als Messumformer (Transmitter) bezeichnet

•Bit: kleinste, nicht mehr teilbare Einheit einer digital verschlüsselten Information „0“ oder „1“

•Byte: Gruppe von acht Bit (Wortlänge)

•Mit acht Bit (einem Byte) lassen sich 28 = 256 Zeichen verschlüsseln

•International üblich: ASCII-Code (ASCII: American Standard Code for Information Interchange)

•Mit dem ASCII-Code lassen sich die gebräuchlichsten Buchstaben, Ziffern und Sonderzeichen verschlüsseln

Relais empfangen arbeiten mit durch Wandler von digitalen in binäre umgewandelte Signale. Sind die Relais "an" bekommen also das entsprechende Signal, aktivieren Sie beispielsweise Motoren für verschiedenste Zwecke.

Umwandlung von digitalen Signalen in analoge (elektrisches Einheitssignal) zum Beispiel eine langsam Ventilöffnung.

Computerbasierter Teil:

PC-Netztwerk samt Software

Automatisierungseinheiten:

Controller, Wandler, Netzwerkkarten

Nicht computerbasierter Teil:

Messfühler

Stellglieder

Elektrische / pneumatische Hilfssysteme

Elektro-, Mess-, Steuerung- und Regelungstechnik

Computerbasierte PLS bestehen im wesentlichen aus vier Komponenten:

•Computernetzwerk (Anzeige- und Bedien-komponenten)

•Spezialisierter Computerhardware für die Prozessüberwachung, Steuerung und Regelung (prozessnahe Komponenten)

•Elektrotechnischen und elektronischen Schaltschränken

•Feldtechnik (Sensoren und Aktoren)

I/O`S und Gatewaykarte