Techniek 4 - Les 5

• 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 (theorie)

Jij:

• Benoemt de onderdelen van de meet- en regelkring;
  
• Legt de werking uit van de onderdelen van de meet- en regelkring;
  
• Legt de werking uit van de onderdelen van de besturingskring;
  
• Benoemt de onderdelen van de besturingskring;
  
• Benoemt de functie en werking van de onderdelen van de besturingskring;
  
• Benoemt de onderdelen van een geautomatiseerd systeem;
• Benoemt hoe onderdelen in het geautomatiseerde systeem ingesteld worden en wie wat mag doen.
  

Lesplanning

• Jouw rol
• Procesobservatie
• Praktijk: Automatisch productieproces

Een automatisch systeem moet ingesteld worden. Wie doet dit?

Rollen en verantwoordelijkheden

Bij het instellen van deze systemen zijn er verschillende rollen:

• Operator
  
• Onderhoudsmonteur
  
• Teamleider
  
• Engineer
  
• Automatisering
  

Belangrijk: Niet iedereen mag zomaar instellingen wijzigen. Dit voorkomt fouten, veiligheidsrisico’s en dataverlies.

Wie mag welke
instellingen wijzigen
in een automatisch systeem?

Wat mag jij wijzigen/instellen aan een automatisch systeem?

Waarom zijn hier regels voor?

Lesplanning

• Jouw rol
• Procesobservatie
• Praktijk: Automatisch productieproces

Wat zijn geautomatiseerde processen?

Geautomatiseerde processen zijn 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 besturingstechniek?

Besturingstechniek: Wat is dat?

- Besturingstechniek richt zich op het aansturen van machines en installaties.

- Het zorgt ervoor dat processen verlopen zoals vooraf geprogrammeerd.

Denk aan:

• Het automatisch vullen van flesjes.

• Het verpakken van voedingsmiddelen

Wat is een besturingskring?

Een besturingskring is een eenvoudig model dat laat zien hoe een geautomatiseerd proces werkt. Het bestaat uit een aantal onderdelen die samenwerken om een machine of installatie goed te laten functioneren.

Je kunt het zien als een soort kettingreactie: iets gebeurt → een signaal wordt gegeven → een actie volgt (soms: → een controle volgt)

Welke onderdelen van een besturingskring ken jij?

Eenrichtingsverkeer: signaalgever (stuurt signalen) → besturing (stuurt commando’s) → uitvoerorganen → proces in werking.

Basisonderdelen:

• Signaalgever (invoer)

• Besturing (verwerking signaal)

• Uitvoerorganen (actuator)

• Terugkoppeling (optioneel)

Aanvullend

• Energiebron

• Beveiliging

• Interface of bedieningspaneel

Koppel het onderdeel van de besturingskring aan de juiste functiebeschrijving.

Iets of iemand geeft een signaal. Bijvoorbeeld: een drukknop, sensor of schakelaar.

Een systeem ontvangt het signaal en beslist wat er moet gebeuren. Bijvoorbeeld: een systeem of computer.

Hierop kan de operator het systeem instellen of aflezen. Bijvoorbeeld: touchscreen, knoppenkast, display.

Er wordt gemeten of het proces goed verloopt. Het systeem wordt bijgestuurd waar nodig. Bijvoorbeeld: via een sensor.

Voorkomt schade of gevaar. Bijvoorbeeld: noodstop, overstroombeveiliging, lichtscherm.

Een onderdeel voert de actie uit. Bijvoorbeeld een motor, klep of lamp.

Zonder stroom, luchtdruk of hydrauliek werkt het systeem niet. Bijvoorbeeld: elektrische voeding, persluchtinstallatie.

Soms is er handmatige invloed nodig. Bijvoorbeeld: bij het instellen of bij storingen.

Invoer (signaalgever)

Verwerking (besturing)

Terugkoppeling

Energiebron

Beveiliging

Menselijke bediening

Bedieningspaneel

Uitvoer (acurator)

• Invoer (signaalgever): iets of iemand geeft een signaal. Bijvoorbeeld: een drukknop, sensor of schakelaar.

• Verwerking (besturing): een systeem ontvangt het signaal en beslist wat er moet gebeuren. Bijvoorbeeld: een systeem of computer.

• Uitvoer (acurator): een onderdeel voert de actie uit. Bijvoorbeeld een motor, klep of lamp.

• Optioneel: Terugkoppeling: er wordt gemeten of het proces goed verloopt. Het systeem wordt bijgestuurd waar nodig. Bijvoorbeeld: via een sensor.

• Energiebron: zonder stroom, luchtdruk of hydrauliek werkt het systeem niet. Voorbeeld: elektrische voeding, persluchtinstallatie.

• Beveiliging: voorkomt schade of gevaar. Voorbeeld: noodstop, overstroombeveiliging, lichtscherm.

• Menselijke bediening: soms is er handmatige invloed nodig. Voorbeeld: bij het instellen of bij storingen.

• Interface of bedieningspaneel: hierop kan de operator het systeem instellen of aflezen. Voorbeeld: touchscreen, knoppenkast, display.

Wat is meet- en regeltechniek?

Meet- en regeltechniek is de techniek waarmee een systeem gemeten en bijgestuurd wordt om een gewenst resultaat te bereiken.

Het bestaat uit:

• Meettechniek: sensoren meten procesgrootheden zoals temperatuur, druk, pH, gewicht.

• Regeltechniek: vergelijkt de gemeten waarde met de gewenste waarde en stuurt bij als er een afwijking is.

Hoe werkt een regelkring?

• De regelaar ontvangt het setpoint (gewenste waarde) en de gemeten waarde.

• Hij berekent de afwijking.

• Op basis van de regeltechniek bepaalt hij de actiewaarde.

• Het uitvoerorgaan voert de actie uit, waardoor het proces verandert.

• De sensor meet opnieuw → gesloten kring.

• Regeltechniek: vergelijkt de gemeten waarde met de gewenste waarde en stuurt bij als er een afwijking is.

Opdracht

Bekijk de afbeelding.

• Uit welke onderdelen bestaat deze regeling?
  
• Wat is de functie van elk onderdeel?

Uitleg regeling:

Proces:

Het op peil houden van de waterstand in de stortbak van een toilet.

Meetorgaan:

De vlotter in de stortbak fungeert als sensor. Hij “meet” het waterniveau doordat hij meebeweegt met het water.

Regelaar:

De mechaniek die bepaalt dat de klep moet openen bij een laag waterniveau. Dit is een mechanische regelaar.

Regelafwijking:

Als het waterniveau daalt (bijvoorbeeld na doorspoelen), zakt de vlotter. Dit geeft aan dat de ingestelde waarde (het gewenste niveau) niet meer gehaald wordt.

Corrigerende actie:

Door het zakken van de vlotter opent een mechanische klep. Hierdoor stroomt water in de bak.

Terugkoppeling:

Zodra het waterniveau stijgt en de ingestelde hoogte bereikt, drijft de vlotter omhoog en sluit de klep. Het systeem is weer in balans.

• De sensor meet opnieuw → gesloten kring.

Koppel de juiste regeling aan de beschrijving.

Is heel nauwkeurig. 

Hoe groter de fout, hoe sterker de bijsturing.

Kent twee standen.

Aan/uit-regeling

Proportionele regeling

PID-regeling

• Aan/uit-regeling: kent twee standen.

• Proportionele regeling: hoe groter de fout, hoe sterker de bijsturing.

• PID-regeling: Is heel nauwkeurig.

Koppel het onderdeel van de regelkring aan de juiste functiebeschrijving.

Voert de actie uit. 

Meet de proceswaarde. 

Meetwaarde terug naar regelaar.

Berekent de actie. 

Het te regelen systeem.

Meetorgaan

Regelaar

Uitvoerorgaan

Proces

Terugkoppeling

• Meetorgaan: meet de proceswaarde.

• Regelaar: berekent de actie.

• Uitvoerorgaan: voert de actie uit.

• Proces: het te regelen systeem.

• Terugkoppeling: meetwaarde terug naar regelaar.

Welke regelaar hoort bij dit voorbeeld?

Voorbeeld: een thermostaat schakelt de verwarming aan als de temperatuur onder 19°C komt en uit als deze boven 21°C komt.
Er wordt niet continu bijgestuurd.

1. Tweestandenregelaar
2. P-regelaar
3. PI-regelaar
4. PID-regelaar

Tweestandenregelaar: Omdat het systeem alleen twee standen kent: aan of uit, zonder proportionele of integrale bijsturing.

Welke regelaar hoort bij dit voorbeeld?

Voorbeeld: een proces moet een constante temperatuur van 20°C behouden.
De regelaar stuurt de verwarming aan op basis van het huidige verschil en het verschil over tijd. Zo worden afwijkingen opgelost.
De uitgang van de regelaar kan variëren.

1. Tweestandenregelaar
2. P-regelaar
3. PI-regelaar
4. PID-regelaar

Omdat de regelaar zowel proportioneel (P) als integrerend (I) werkt, waardoor hij niet alleen reageert op de huidige afwijking, maar ook corrigeert voor afwijkingen die zich in de tijd hebben opgebouwd.

Opdracht

Neem de praktijkopdracht door; Geautomatiseerde systemen en procesbewaking.

Tip docent: Ga naar een praktijkbedrijf om deze opdracht uit te voeren.

Nabespreken:

Laat elke student één voorbeeld delen van een onderdeel en zijn functie.

Laat elke student één verband benoemen tussen meet- en besturingskring.

Bespreek samen hoe het proces bewaakt wordt en welke rol regelaars spelen.

Lesplanning

• Jouw rol
• Procesobservatie
• Praktijk: Automatisch productieproces

Leerdoelen (praktijk)

Jij:

• Registreert en controleert juist en nauwkeurig de meetgegevens;
  
• Signaleert en rapporteert afwijkingen van meet-, productiewaarden en/of het uiterlijk van het product volledig en nauwkeurig volgens richtlijnen.

Opdracht

Neem de praktijkopdracht door; Praktijk: automatisch productieproces.