Techniek 4 - Les 4

• Techniek
• MBO
• Studiejaar 2

Planmatig samenwerken 3 - Les 1

Weekplanning

Wk 1: Geautomatiseerde processen

Wk 2: Besturingstechniek

Wk 3: Meet- en regeltechniek

Wk 4: Regelaars

Wk 5: Proces in de praktijk (herhaling en samenbrengen)

Wk 6: Proces in de praktijk (herhaling en verdieping afwijkingen)

Wk 7: Eindopdracht

Leerdoelen

Jij:

• Benoemt de onderdelen van een geautomatiseerd systeem;
  
• Benoemt hoe onderdelen in een geautomatiseerd systeem ingesteld worden en wie wat mag doen.

Lesplanning

• Geautomatiseerde systemen: functie regelaars
  
• Soorten regelaars
  
• Instellen regelaars
  
• Regelaars in de praktijk
  

Wat zijn
geautomatiseerde processen?

Geautomatiseerde processen

Productiehandelingen die worden uitgevoerd door machines, computersystemen of software, zonder directe menselijke tussenkomst. 

In een levensmiddelenbedrijf betekent dit dat taken automatisch verlopen via ingestelde apparatuur en digitale systemen.

Wat is de functie van een regelaar in een geautomatiseerd systeem?

Regelaars

Regelaars zorgen ervoor dat een proces binnen vooraf ingestelde grenzen blijft. 

Gemeten waarde vs. Gewenste waarde.

Bijsturen bij afwijking.

Voorbeeld

Stortbak toilet = een eenvoudige niveauregelaar.

Waarom is een regelaar zo belangrijk in de levensmiddelenindustrie?

Belang regelaar

• Een regelaar stuurt het proces bij als dit nodig is. 
• Zonder regelaar wordt een proces niet automatisch gecorrigeerd bij afwijkingen. 
• Voedingsindustrie: temperatuur, druk of niveau.
  

Lesplanning

• Geautomatiseerde systemen: functie regelaars
  
• Soorten regelaars
  
• Instellen regelaars
  
• Regelaars in de praktijk
  

Welke soorten regelaars ken jij?

Regelaars en regelingen

Regeling	Regelaar	Werking
Aan/uit-regeling.	Tweestandenregelaar.	Reageert alleen met "aan" of "uit".
Proportionele regeling.	Proportionele regelaar (P-regelaar).	Corrigeert in verhouding tot de grootte van de afwijking.
PI-regeling.	PI-regelaar.	Corrigeert, en houdt ook rekening met hoe lang de afwijking bestaat.
PID-regeling.	PID-regelaar.	Corrigeert, houdt rekening met hoe lang de afwijking bestaat, en houdt rekening met snelheid aanpassing.

Uitvoeringen regelaars

• Mechanisch (zoals een vlotter).
• Pneumatisch (lucht gestuurd, vaak in industriële toepassingen).
• Elektronisch (met analoge schakelingen).
• Softwarematig (zoals via een PLC of DCS).

Eigenschappen:

• Analoog: Continu signaal, vaak in elektronische regelaars.
  
• Digitaal: Signalen via software of microcontrollers.
  

Tweestandenregelaar

Kenmerken	Toepassingen
Meest eenvoudige regeling.	Langzame of trage processen.
2 standen: aan en uit.	Geen noodzaak voor nauwkeurige regeling, op basis van exacte meetwaarde.
	Weinig dynamiek of variatie in belasting.

Voorbeeld

• Het setpoint van de oven is 175 °C.
• Inschakelen bij 172 °C.
• Voorkomen veel schakelen van regelaar.

Proportionele regelaar (P-regelaar)

Kenmerken	Toepassingen
• Corrigeert in verhouding tot de afwijking (P).	• Snelle en directe correctie.
• Reageert direct bij een afwijking.	• Kleine restfouten = acceptabel.
• Kijkt alleen naar de huidige afwijking.	• Geen traag of instabiel proces.

P-regelaar

De proportionele regeling bestaat uit:

• Een niveaumeter;
• Een P-regelaar;
• Een elektrisch bediende regelklep.

Een proportionele regelaar stuurt een proces bij op basis van de grootte van de afwijking: hoe groter de fout, hoe sterker de correctie.

Voorbeeld

• Setpoint = 2 meter.
• Bijstellen regelklep: bepalen toevoer. 
• De gemeten waarde varieert van 0 tot 2 meter.
  
• De openingsstand van de klep wordt bepaald door de grootte van de afwijking tussen het setpoint en het gemeten niveau.
  
• Hoe groter de afwijking, hoe verder de klep opent.

PI-regelaar

Kenmerken	Toepassingen
• Corrigeert in verhouding tot de afwijking (P).	• Als je een nauwkeurige regeling wilt zonder restfout.
• Houdt ook rekening met hoe lang de afwijking bestaat (I).	• Als het procesmatig traag is en enige vertraging acceptabel is.
• Vermindert of elimineert restfouten die bij een P-regelaar blijven bestaan.	• Als het systeem stabiel is en geen snelle schommelingen vertoont.
• Reageert iets trager dan een P-regelaar, maar nauwkeuriger op lange termijn.	• Als een volledige PID-regeling niet nodig is.

PID-regelaar

Kenmerken	Toepassingen
• Corrigeert in verhouding tot de afwijking (P): snelle reactie op fouten.	• Als je een stabiele en nauwkeurige regeling nodig hebt (complexe processen).
• Houdt bij hoe lang de afwijking bestaat (I): bouwt correctie op over tijd en elimineert restfouten.	• Als het proces gevoelig is voor snelle veranderingen.
• Reageert op de snelheid waarmee de fout verandert (D): dempt schommelingen en voorkomt doorschieters.	• Als je doorschieters en schommelingen wilt voorkomen.

Wat is het verschil tussen een
PI-regelaar en een PID-regelaar?

Analoge regelaars

Voorbeeld:

Een temperatuurregelaar met een analoge sensor en een spanning gestuurde klep die de verwarming traploos regelt.

Kenmerken	Toepassingen
• Werkt met continue signalen (spannings- of stroomvariaties). • Vaak elektronisch of pneumatisch. • Reageert vloeiend en direct. • Geen software nodig.	• Eenvoudige industriële processen. • Situaties waar snelle, directe regeling nodig is. • Omgevingen zonder digitale infrastructuur.

Analoge regelaars

Een analoge regelaar werkt met continue signalen binnen een vast bereik. Deze signalen geven direct de gemeten waarde en de bijsturing weer.

   

Werking:

• Continue signalen. 
• Verandering is geleidelijk.
• Analoge ingangs- en uitgangssignalen.

Digitale regelaars

Voorbeeld:

Een PLC die het niveau in een tank regelt op basis van digitale sensoren en een programmeerbare regelstrategie.

Kenmerken	Toepassingen
• Werkt met discrete signalen (aan/uit of digitale waarden). • Gebaseerd op software (PLC, DCS, microcontroller). • Flexibel en programmeerbaar. • Kan complexe logica en meerdere regelstrategieën combineren.	• Geautomatiseerde systemen. • Complexe processen met meerdere variabelen. • Situaties waar logging, monitoring en communicatie nodig zijn.

Digitale regelaars

Digitale regelaars verwerken signalen in stappen in plaats van continu. Gebruiken software of digitale elektronica voor aansturing.

Werking:

• Ingangssignaal wordt gedigitaliseerd.
  
• Regelaar verwerkt signaal (programma of algoritme), in PLC of DCS.
  
• Uitgangssignaal wordt omgezet naar een signaal, passend bij het corrigerend orgaan.

Wat zijn de voor- en nadelen van analoge en digitale regelaars?

Analoge vs digitale regelaars

	Analoge regelaars	Digitale regelaars
Voordelen	• Eenvoudig en robuust (weinig storingsgevoelig). • Geen complexe software nodig. • Directe, continue signaalverwerking.	• Instelbaar via software. • Mogelijkheid tot data-opslag, monitoring en analyse. • Integratie in netwerken en automatiseringssystemen (PLC, DCS). • Ondersteunt geavanceerde regelalgoritmes (PID, fuzzy logic).
Nadelen	• Moeilijk op afstand instelbaar of uitleesbaar. • Minder flexibel bij wijzigingen in het proces. • Geen mogelijkheid tot data-opslag of analyse.	• Complexer en duurder (hardware + software). • Extra omzetting nodig (A/D en D/A converters). • Gevoelig voor storingen in elektronica of software.

Lesplanning

• Geautomatiseerde systemen: functie regelaars
  
• Soorten regelaars
  
• Instellen regelaars
  
• Regelaars in de praktijk
  

Wat moet je weten
als je een regelaar instelt?

Instellen van regelaars

• Bepaal het gewenste setpoint.
• Kies het type regelaar: analoog/digitaal.
• Bepaal instelparameters.
• Bepaal afstelmethoden.
• Test en optimaliseer.

Opdracht

Jij gaat een analoge tweestandenregelaar instellen voor een hydraulische pomp.

• Welke stappen zet je? 
• Welke informatie heb je nodig?
  

Schrijf jouw plan van aanpak op.

Lesplanning

• Geautomatiseerde systemen: functie regelaars
  
• Soorten regelaars
  
• Instellen regelaars
  
• Regelaars in de praktijk
  

Praktijkopdracht

Neem de praktijkopdracht door; Regelaars in praktijk.