VDI VDE 2190 Blatt 3-1976 Description and testing of continuous controllers electrical process controllers.pdf

1、DK 62-551.4-523:62.004.1 ,62-50(083.132) VDl/VDE-RICHTLINIEN Dezember 1976VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREVERBAND DEUTSCHERELEKTROTECHNIKERBeschreibung und Untersuchungstetiger RegelgerteElektrische ReglerVDI/VDE 2190Blatt 3Description and testingof continuous ControllersElectrical process Controllers Inh

2、altlich berprft und unverndertweiterhin gltig: Februar 1999Inhalt SeiteVorwort 2Geltungsbereich 21. Reglergleichungen 22. Gertemerkmale 22.1. Gertebezeichnung 22.2. Angaben ber die Eingangsgren 22.3. Angaben ber die Ausgangsgre 32.4. Hilfsenergie 32.5. Galvanische Verbindung und Trennung 32.6. Angab

3、en ber Kenngren und Kennwerte 32.7. Angaben ber berwachungs- und Bedienungseinrichtungen 32.8. Zulssige Bereiche der Umgebungstemperatur 42.9. Klimabestndigkeit 42.10. Baubestimmungen 42.11. Schutzarten 42. 1 2. Nennlage 42.13. Mechanische Beanspruchung 53. Gertebeschreibung 53.1. Technische Unterla

4、gen 53.2. Bezeichnung der Anschlsse 53.3. Typenkennzeichnung 54. Gerteuntersuchungen 54.1. Nennbedingungen 54.2. Untersuchung bei Nennbedingungen 64.3. Untersuchungen bei Abweichungen von den Nennbedingungen 124.4. Untersuchung weiterer Bestandtee des Regelgertes 154.5. Vereinfachte Untersuchung 15V

5、DI/VDE-Gesellschaft Me und RegelungstechnikAusschu Stetige ReglerVDI/VDE- Handbuch Regelungstechnik Register-Nr. 2Preisgr. 10B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-112 VDI/VDE2190 BlattsVorwortDie Richtli

6、nie VDI/VDE 2190 Bl. 3 ist eine Neufassungder Richtlinie VDI/VDE 2181 Beschreibung und Untersuchung stetiger elektrischer Regelgerte“, Ausg. August1967. Die erste Fassung der Richtlinie enthielt vieletheoretische, fr Regler allgemeingltige Beschreibungen,._die nunmehr als eigenstndige Richtlinie VDI

7、/VDE 2190Bl. 1 Beschreibung und Untersuchung stetiger Regelgerte, Grundlagen“ zusammengefat sind. Fr die jeweiligen Reglerarten, entsprechend ihrer Hilfsenergie, sinddazu krzer gefate Einzelbltter erarbeitet worden. Siesind mehr auf die praktischen Untersuchungen der Gertezugeschnitten. So gibt es n

8、eben dem vorliegenden Bl. 3auch ein entsprechendes Bl. 2 fr die Untersuchung pneumatischer Regelgerte. In vielen Abschnitten werden dieDefinitionen der Richtlinie VDI/VDE 2190 Bl.l Grundlagen“ vorausgesetzt und hier nur die Besonderheitender Untersuchung von elektrischen Regelgertenbeschrieben.VDI/V

9、DE-GESELLSCHAFTMESS- UND REGELUNGSTECHNIKDiese Richtlinie wurde im wesentlichen von einem Redaktionsausschu erarbeitet, dem folgende Herren angehrten:y-yQ = Kf x-w + T x-w)dt + T d (x - w)drDipl.-ing. D, Biehler,Dipl.-Ing. Vrieger,Dipl.-Ing. A. Hinz f,Dipl.-Ing. L. Mengel,Dipl.-Ing. W. Rosenberg,(Vo

10、rsitz im Redaktionsausschu)Dipl.-Phys. Schekelinski,LeverkusenBerlinDsseldorfKasselNrnbergFrankfurt-Hchst(1)Wenn nur die Regelgre x im Eingang differenziert wird,ndert sich die Reglergl. (1) iny-yo? x-w + dr + 7:.dx 1dr I (la)GeltungsbereichIn Anlehnung an DIN 19226 und Richtlinie VDI/VDE 2190Bl. 1

11、behandelt diese Richtlinie elektrische Regelgerte,die unter Verwendung elektrischer Hilfsenergie mindestenseiner elektrischen Eingangsgre eine elektrische Ausgangsgre stetig zuordnen. Als Leitbild fr diese Richtliniedienen Regler, die keine schaltenden Bauglieder enthalten.Jedoch unterscheiden sich

12、viele Regler mit schaltendenBaugliedern so wenig von diesem Leitbd (z.B. Reglermit Zerhackverstrker), da sie im Sinne dieser Richtliniebehandelt werden knnen. Die Regel- und Stellgrensind Gleichstrme oder Gleichspannungen. Regler mitelektrischer Hfsenergie und andersartiger Ein- oder Ausgangsgre las

13、sen sich im allgemeinen auch in Arehnungan diese Richtlinie beschreiben und untersuchen, z.B.Regler mit Eingang fr Widerstandsthermometer oder frausgangsseitigen Anschlu an elektromotorische Stellantriebe, deren Eigenschaften die Kennwerte der Reglermitbestimmen.1. ReglergleichungenDie mathematische

14、 Behandlung der Funktion von Reglern ist in VDI/VDE 2190 Bl.l ausfhrlich dargelegt. Dieim folgenden verwendeten Begriffe und Bezeichnungensttzen sich auf die dort gemachten Angaben. Wie dortbeschrieben, hat der idealisierte PID-Regler die GleichungHierin sind Kp sowie und die Kenngren der idealisier

15、ten Reglergleichung. yQ stellt den Arbeitspunkt desP-Reglers dar und enthlt bei Reglern mit I-Anteil dieIntegrationskonstante .Die hier und im folgenden verwendeten Formelzeichenbedeuten:t ZeitX RegelgreRegelabweichungx RegeldifferenzRegelbereichy StellgreStellbereichyQ Stellgre bei x - w = 0w Fhrun

16、gsgreF Frequenzgang =y:xj CO imaginre KreisfrequenzProportionalbeiwertKl IntegrierbeiwertKy) DifferenzierbeiwertXp ProportionalbereichTjy DifferenzierzeitTi IntegrierzeitNachstellzeitVorhaltzeitFj IntegrierverstrkungKj) Differenzierverstrkung2. Gertemerkmale2.1. GertebezeichnungDie Gertebezeichnung

17、erfolgt gem RichtlinieVDI/VDE 2178.2.2. Angaben ber die EingangsgrenEin Regler hat mindestens zwei Eingangsgren, die Fh-mngsgre w und die Regelgre x. Sie knnen von unterschiedlicher Art sein, z.B. Widerstand und Strom. DieArten und Bereiche sowie zulssigen Grenzwerte der Eingangsgren (der Regelberei

18、ch der Fhrungsbereichusw.) und die Eingangswiderstnde, ggf. derenBesonderheiten, sind anzugeben. Die Fhrungsgre kannauch ein fest vorgegebener Wert sein, der dann anstelledes Fhrungsbereiches anzugeben ist.Bezglich der Einstellbarkeit der Fhrungsgre w sindfolgende Flle zu unterscheiden:B974908A824A6

19、748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI/VDE 2190 Blatt 3 3a) W wird durch den Wert eines vernderlichen (ohm-schen, kapazitiven oder induktiven) Widerstandes dargestellt, der im Regler eingebaut oder auen angeschl

20、ossen sein kann. Die Vernderung kann von Handoder ber einen Motorantrieb von einer Fhrungsgrevorgenommen werden.,b) W ist ein von auen einzugebendes, analoges elektrisches Signal, das in Form von Strom oder Spannungmeist dauernd anliegen mu.c) W ist ein von auen einzugebendes, digitales elektrisches

21、 Signal.Zustzlich kann eine Einrichtung vorhanden sein, die denWert der nach a) bis c) dargestellten Fhrungsgre bereine bestimmte Zeit nach einem festgelegten Programmndert (Zeitplanregelung).2.3. Angaben ber die AusgangsgreDie Art und der Bereich der Ausgangsgre, deren Aussteuerung der zulssige Ber

22、eich des Auenwiderstandesund ggf. der zulssigen Induktivitt und Kapazitt sindanzugeben. Der normale Arbeitsbereich der Ausgangsgre (z.B. 4 bis 20 mA) wird Stellbereich genannt,die Aussteuerungsgrenzen und Y. Ist der Ausgangsgre ein Wechselstrom (bzw. Wechselspannung)berlagert, so ist die Form und de

23、r Wert dieses Wechselstromes (bzw. dieser Wechselspannung) sinnvoll anzugeben. Die Kurzschlufestigkeit bzw. Leerlauffestigkeitdes Ausganges ist anzugeben sowie die in diesem Betriebsfall auftretenden Werte von Kurzschlustrom und Leerlaufspannung.Es ist anzugeben, ob der Regler einer steigenden Regel

24、gre X eine steigende oder fallende Stellgre y zuordnet. Bei steigender Stellgre spricht man blicherweisevon direkter (normaler), bei fallender Stellgre vonreversierender (umkehrender) Wirkungsrichtung. Ein vorhandener Umschalter ist zu kennzeichnen. Besitzt derRegler eine Einrichtung zur unteren ode

25、r oberen Begrenzung des Stellbereiches, so sind die Grenzwerte Y undYjnax nennen. Fr Regler mit einer Handstelleinrichtung ist weiterhin zu sagen, ob die Begrenzung auch imHandbetrieb wirksam ist.2.4. HilfsenergieEs sind die Art der verwendeten Hilfsenergie und diemaximale Leistungsaufnahme anzugebe

26、n, ferner diezulssigen Bereiche von Spannung, Frequenz und ggf.Kurvenform.2.5. Galvanische Verbindung und TrennungBestehen zwischen den Anschlupunkten der Eingangsund Ausgangsgren sowie der Hilfsenergie und sonstigenAnschlssen galvanische Verbindungen, so ist deren Artanzugeben. Bei Verstrkern mit D

27、ifferenzeingang interessiert die zulssige Gleichtaktspannung und der durchsie verursachte Fehler.Besteht galvanische Trennung, so ist die zulssige Potentialdifferenz anzugeben. Weiterhin sind Anschlupunkte, diemiteinander oder mit einem gemeinsamen Bezugspotentialverbunden und ggf. geerdet werden dr

28、fen, zu benennen.2.6. Angaben ber Kenngren und KennwerteAm Regelgert werden im allgemeinen die Werte derKenngren der idealisierten Reglergleichung eingestellt.Diese Werte sind die Kennwerte des Regelgertes.Einen Aufschlu ber das wirkliche bertragungsverhaltenkann die durch Analyse des gertetechnisch

29、en Aufbauesgewonnene reale Form der Reglergleichung ermglichen(vgl. Bl.l dieser Richtlinie).2.6.1. Angaben ber die Einstellung der KennwerteEs soll genannt werden, innerhalb welcher Bereiche,mit welcher Skalengenauigkeit und ggf. in wieviel Stufendie einzelnen Kennwerte einstellbar sind bzw. welcheu

30、nvernderbaren Werte vorliegen.Die Einsteller fr die Kennwerte sollen mit eindeutigenBezeichnungen der Art und der Dimension der jeweigenKenngre versehen werden. Hierzu sind die Bezeichnungen oder Xp, bzw. und bzw. Tj) zuverwenden, vorzugsweise die jewes erstgenannten. Istbei den Werten von bzw. kein

31、e Dimension angegeben, so liegen auf den Stell- und Regelbereich desReglers bezogene Gren vor.Sind die Reglerkennwerte durch ein ueres Signal vernderbar oder vorgebbar, so ist dies anzugeben und zubeschreiben. Wenn die wirklichen erreichten Werte einerKenngre von den eingestellten Werten der anderen

32、Kenngren abhngig sind, dann sollen die Einstellpunkteder anderen Kenngren genannt werden, an denen diebetrachtete Skale stimmt; ggf. knnen Abhngigkeitsfaktoren oder Abhngigkeitsfunktionen angegeben werden. Die theoretischen berlegungen hierzu smd in Bl.ldieser Richtlinie zu finden.2.6.2. Andersartig

33、e KenngrenEs gibt Kenngren, die nicht in der idealisierten Formder Reglergleichung enthalten sind, z.B. statische Verstrkung des Revers mit I-Anteil, Differenzierverstrkungdes Reglers mit D-Anteil, Verzgerungsverhalten von SiebNiedern im Eingang. Ihre Werte sind anzugeben.Besitzt der Regler Einricht

34、ungen zur selbstttigen nde-mng des bertragungsverhaltens (z.B. Strukturumschal-tung), so ist deren Wirkungsweise zu beschreiben.Die metechnische Nachprfung der Eigenschaften sollmit Mitteln geschehen, die dem vorgesehenen Verwendungszweck angepat sind. Die Messungen sollen imSinne dieser Richtlinie

35、durchgefhrt werden.2.7. Angaben ber berwachungs- und BedienungseinrichtungenManche Regler enthalten zustzliche Einrichtungen, diezur berwachung des Regelkreises und zum Eingreifenvon Hand durch den Bedienenden erforderlich sind.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F06

36、86BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-114 VDI/VDE2190 Blatts2.7.1. Anzeigeblicherweise werden angezeigt:Eingangsgre x oder RegelabweichungAusgangsgre y,Fhrungsgre w.Die Klassengenauigkeit dieser Anzeigeinstrumente sollgenannt werden. Weiterhin soll das Verhalten der Anzeigef

37、r X bzw beim Abschalten der Hilfsenergie des Reglersbeschrieben werden.Die Funktion ggf. vorhandener Polungs-Umschalter frdie Anzeiger soll erlutert werden.2.7.2. Hand-StelleinrichtungDie Hand-Stelleinrichtung dient dazu, die Stellgre desReglers durch einen von Hand einstellbaren Wert zuersetzen.Die

38、 Umschaltung von Reglerbetrieb auf Handbetriebkann:a) stofrei durch Handabgleich,b) stofrei durch besondere Automatikerfolgen. Die Handhabung bzw. die Wirkungsweise derEinrichtungen sind zu beschreiben. Fr die Umschaltungvon Hand auf Regler bei x - w = 0 und umgekehrt, sinddie grten zu erwartenden D

39、ifferenzen der Stellgreanzugeben. Dabei sind erforderliche Handabgleiche zubeachten. Sofern die vorbergehende Abweichung grerals die bleibende ist, soll ihre Gre und die Zeit bis zurBeharrung genannt werden. Enthlt die Handstelleinrichtung einen automatisch nachfhrbaren Handsteller, sosind folgende

40、Angaben erforderlich:Stellzeit fr den Stellbereich yj,Langzeitdrift (% pro Zeiteinheit),Auflsung.2.9. KlimabestndigkeitAngaben ber zulssige Klimate sind nach DIN 40040(Tabelle Orientierende bersicht ber Klimate undderen Daten“), zu machen. Es wird auch auf RichtlinieVDI/VDE 3540 Bl. 2 Zuverlssigkeit

41、 von Me-, Steuer- undRegelgerten; Klimaklassen fr Gerte und Zubehr“ verwiesen. Werden keine Angaben ber die Klimabestndigkeit gemacht, so bedeutet dies, da die Gerte entsprechend ihrer Schutzart, nur fr trockene bzw. feuchteRume der gemigten Zone verwendbar sind.2.10. BaubestimmungenDie bei der Ausl

42、egung eines Reglers angewandten Baubestimmungen sind anzugeben, z.B. VDE-Bestimmungen.Fr elektrische Regler im Sinne dieses Blattes liegt keineallgemeingltige VDE-Bestimmung vor. Folgende Bestimmungen kommen ggf. in Betracht:VDE Ol 10 Bestimmungen fr die Bemessung der Luft-und Kriechstrecken elektri

43、scher BetriebsmittelVDE 0160 Bestimmungen fr die Ausrstung von Starkstromanlagen mit elektronischen BetriebsmittelnVDE 0170 Vorschriften fr schlagwettergeschtzte elektrische BetriebsmittelVDE 0171 Vorschriften fr explosionsgeschtzte elektrische BetriebsmittelVDE 0410 Regeln fr elektrische MegerteVDE

44、 041 1 Bestimmungen fr elektronische Megerteund ReglerVDE 0804 Bestimmungen fr FernmeldegerteVDE 0875 Bestimmungen fr die Funk-Entstrung vonGerten, Maschinen und Anlagen fr Nennfrequenz 0 bis 10 kHz2.8. Zulssige Bereiche der UmgebungstemperaturWird nur ein zulssiger Temperaturbereich angegeben, sogU

45、t er fr alle drei nachstehend genannten Bereiche.2.8.1. LagerungstemperaturbereichEs sind die Temperaturgrenzen anzugeben, innerhalbderer das nicht mit Hfsenergie versorgte Regelgertgelagert werden darf2.8.2. FunktionstemperaturbereichEs sind die Temperaturgrenzen anzugeben, innerhalbderer das Regel

46、gert ohne bleibende Schdigung imDauerbetrieb funktionsfhig bleibt.2.8.3. NenntemperaturbereichEs sind die Grenzen der Umgebungstemperatur anzugeben,innerhalb derer fr das Regelgert die vom Hersteller angegebenen Eigenschaften genannt werden.2.11. Schutzarten2.11.1. Berhrungs-, Fremdkrper- und Wasser

47、schutzDie Schutzart gegen das Eindringen von Fremdkrpern,Staub und Wasser und ggf gegen das Berhren vonstromfhrenden Teen ist nach DIN 40050 anzugeben.2.11.2. ExplosionsschutzFalls das Regelgert in explosionsgefhrdeten Rumenverwendet werden darf oder seine Ein- oder Ausgangsleitungen dorthin fhren d

48、rfen, sind die Schutzart nachVDE 0170 und VDE 0171 und die Zulassung durch diezustndige Stelle anzugeben.2.11.3. FunkentstrungWenn das Regelgert Funkstrungen verursachen kann,so ist der Funkstrgrad nach VDE 0875 anzugeben.2.12. NennlageHat der Regler eine bevorzugte Einbau- oder Gebrauchslage, so ist diese als Nennlage anzugeben.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI/VDE 2190 Blatts 52.13. Mechanische B