Introductieles voor cursus Meet- en regeltechniek - hoofdstuk 1
Hoofdstuk 1
In de industrie, maar ook in de utiliteit worden processen tegenwoordig vaak automatisch geregeld. Meet- en regelsystemen houden bijvoorbeeld een temperatuur of druk op een gewenste waarde. De basis van een meet- en regelsysteem is de regelkring.
Om een storing op te kunnen lossen of een component te kunnen vervangen in een meet- en regelsysteem, is het belangrijk dat je weet hoe een dergelijk systeem is opgebouwd.
Opbouw en werking van de regelkring
Figuur 1. Regeltechniek
Figuur 2. Weergave van een regelkring
Een meet- en regelsysteem zorgt ervoor dat een bepaalde waarde (van bijvoorbeeld temperatuur of druk) op een vooraf ingesteld niveau wordt gehouden. Daarvoor heeft het technische onderdelen (componenten) nodig. Maar een belangrijk ‘onderdeel’ van een meet- en regelsysteem is ook het proces zelf. Het geheel van componenten en proces wordt weergegeven in een regelkring.
Zo zie je in figuur 2 dat het proces bestaat uit meten, vergelijken en ingrijpen. Die acties worden uitgevoerd door verschillende componenten. Om de opbouw en werking van een regelkring uit te leggen, gebruiken we de niveauregelkring als voorbeeld. Die houdt het niveau van een vloeistof steeds op het juiste peil.
Figuur 3. Handmatige niveauregeling in een tank
Bekijk eerst deze animatie video in figuur 3. Dit is een animatie waarbij de belangrijkste functies in een regelkring, vereenvoudigd, zijn weergegeven voor het begrip.
De voornaamste taak van een niveauregelkring is het constant houden van het niveau in een tank, onafhankelijk van de hoeveelheid vloeistof die de tank ingaat of verlaat. In de animatie houdt de operator continu het niveau in de tank in de gaten. Om het niveau constant te houden, kan hij de toevoer naar de tank regelen met de rode kraan. Als de hoeveelheid vloeistof die de tank verlaat sterk varieert, zal de operator vaak de toevoer moeten corrigeren. Hoe dit werkt heb je net bekeken in de animatie. Dit kan ook worden geautomatiseerd door middel van een regelkring, zodat de operator andere werkzaamheden kan doen.
Binnen de niveauregeling onderscheiden we de volgende functies:
- Het gewenste niveau instellen
- Het vloeistofniveau in de tank meten
- Het verschil tussen de ingestelde waarde en de gemeten waarde berekenen
- De toevoer van de vloeistof naar de tank corrigeren
Om elke functie te kunnen vervullen, bestaat een regelkring uit verschillende onderdelen. Sommige van die onderdelen zijn componenten, de hardware. Tussen de componenten liggen signaalverbindingen. (In de meet- en regeltechniek wordt het proces – hier ‘niveau regelen’ – overigens zelf ook tot de onderdelen gerekend. Dit zie je verderop terug in het blokschema.)
Figuur 4. Opbouw regelkring
Er is een component die het niveau in een tank meet en een signaal naar de regelaar stuurt (opnemer-transmitter), een component die de toevoer naar de tank bepaalt (bijvoorbeeld een regelklep) en een regelaar die, op basis van het verschil tussen gewenst niveau en het gemeten niveau, de regelklep aanstuurt (zie figuur 4).
Componenten en signaalverbindingen in een regelkring:
- Niveaumeter (opnemer, Transmitter)
- Ingangssignaal, meetsignaal naar regelaar
- Regelaar
- Uitgangssignaal, signaal van regelaar naar regelklep
- Regelklep, corrigerend orgaan
Wat geldt voor de niveauregeling, geldt voor elke regelkring: die bestaat altijd uit deze vier basisfuncties:
- Instellen (de gewenste proceswaarde aangeven)
- Meten (meten van de actuele proceswaarde)
- Regelen (het verschil berekenen tussen gewenste en gemeten proceswaarde)
- Corrigeren van het proces (bijvoorbeeld door middel van een regelklep)
Welke component precies wordt gebruikt om de functies ‘meten’ en ‘corrigeren’ uit te voeren, hangt af van het soort regeling. Meer uitleg over de verschillende opnemers (niveautransmitters) en regelkleppen vind je later terug in de cursus en ook in de TechTake. In de volgende paragraaf leer je alles over de regelaar, die wordt gebruikt voor de functies ‘instellen’ en ‘regelen’.
Figuur 5. Werking regelkring bij verandering setpoint
Bekijk de volgende animatie video in figuur 5. In deze animatie krijg je gedetailleerde uitleg over de werking van de niveauregelkring, de functie van de componenten en hoe de regeling reageert als het setpoint veranderd wordt.