DIN EN 60546-1-2011 Controllers with analogue signals for use in industrial-process control systems - Part 1 Methods of evaluating the performance (IEC 60546-1 2010) German version.pdf

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1、Juni 2011DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 19DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 25.

2、040.40!$n8“1755621www.din.deDDIN EN 60546-1Regler mit analogen Signalen fr die Anwendung in Systemen derindustriellen Prozessleittechnik Teil 1: Verfahren zur Bewertung des Betriebsverhaltens(IEC 60546-1:2010);Deutsche Fassung EN 60546-1:2010Controllers with analogue signals for use in industrial-pr

3、ocess control systems Part 1: Methods of evaluating the performance(IEC 60546-1:2010);German version EN 60546-1:2010Rgulateurs signaux analogiques utiliss pour les systmes de conduite des processusindustriels Partie 1: Mthodes dvaluation des performances (CEI 60546-1:2010);Version allemande EN 60546

4、-1:2010Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN 60546-1:1995-01Siehe Anwendungsbeginnwww.beuth.deGesamtumfang 40 SeitenDIN EN 60546-1:2011-06 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2010-10-01 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2011-06

5、-01. Daneben darf DIN EN 60546-1:1995-01 noch bis 2013-10-01 angewendet werden. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 60546-1:2008-06. Fr diese Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 961 Elektrische Messwertaufnehmer und Messgren-umformer“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotec

6、hnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom SC 65B Devices“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter

7、http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm

8、ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die

9、in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bern

10、ommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Im Normentext bedeuten: j = 1 (imaginre Einheit); td (Integraloperator); tdd(Differentialoperator). Im IEC Original steht gelegentlich irrtmlich T1statt TIund K1statt KI(z.B. Gleichung (6c) mit Legende und Bild 5). Es muss aber grundstz

11、lich TIbzw. KIlauten. Dieser Fehler wurde in der deutschen Norm bereits korrigiert. IEC wurde auf den Fehler hingewiesen. nderungen Gegenber DIN EN 60546-1:1995-01 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Der Normentext wurde entsprechend den aktuellen IEC-Formatierungsvorgaben fr Dokumente aktuali

12、-siert; b) Bezge und Verweisungen im Text wurden aktualisiert; c) neue Begriffe wurden hinzugefgt; d) eine Prfung zum Einfluss elektrostatischer Entladungen wurde eingefhrt. Frhere Ausgaben DIN IEC 60546-1: 1990-04 DIN EN 60546-1: 1995-01 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 60546-1

13、Oktober 2010 ICS 25.040.40 Ersatz fr EN 60546-1:1993Deutsche Fassung Regler mit analogen Signalen fr die Anwendung in Systemen der industriellen Prozessleittechnik Teil 1: Verfahren zur Bewertung des Betriebsverhaltens (IEC 60546-1:2010) Controllers with analogue signals for use in industrial-proces

14、s control systems Part 1: Methods of evaluating the performance (IEC 60546-1:2010) Rgulateurs signaux analogiques utiliss pour les systmes de conduite des processus industriels Partie 1: Mthodes dvaluation des performances (CEI 60546-1:2010) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2010-10-01 ange

15、nommen. Die CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit

16、 ihren bibliographischen Angaben sind beim Zentralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwor

17、tung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich

18、, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisc

19、hes Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique Zentralsekretariat: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2010 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit

20、 den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 60546-1:2010 DDIN EN 60546-1:2011-06 EN 60546-1:2010 Vorwort Der Text des Schriftstcks 65B/659A/CDV, zuknftige 3. Ausgabe von IEC 60546-1, ausgearbeitet von dem SC 65B Devices y das Ausgangssignal (Stellgre); y0das Ausgangssignal zur Zeit t = 0 (

21、Regler im stationren Zustand); x der Messwert (Regelgre); w der Sollwert (Fhrungsgre); Kpder Proportionalbeiwert (siehe Anmerkung 1); KIder Integrierbeiwert (siehe Anmerkung 1); KDder Differenzierbeiwert (siehe Anmerkung 1); TIdie Nachstellzeit; TDdie Vorhaltezeit; x und w und dementsprechend auch y

22、 knnen Funktionen der Zeit t sein und: e der Fehler oder die Regelabweichung, z. B.: x w; die Winkelgeschwindigkeit. ANMERKUNG 1 Die Begriffe sind IEC 60050-351 entnommen. ANMERKUNG 2 Diese Norm beschrnkt sich auf P-, PI-, PD- und PID-Regler. ANMERKUNG 3 Die Kenngren Kp, KIund KDknnen Gren mit Vorze

23、ichen sein; es ist blich, das positive Vorzeichen der direkten“, das negative Vorzeichen der umgekehrten“ Wirkungsrichtung zuzuordnen. ANMERKUNG 4 Die mit einem Strich markierten Gren(pK , IT, DT ) stellen, im Gegensatz zu den tatschlichen Werten, Nennwerte dar. ANMERKUNG 5 Die Begriffe Integrierzei

24、t und Differenzierzeit sind nur auf reine Integral- bzw. Differentialregler anwendbar (IEC 60050-351). Es gibt Regler mit noch anderen Strukturen, zum Beispiel solche, bei denen nur die Regelgre x differenziert wird und nicht die Regelabweichung (x w). Gleichung (5) wird dann: () () ()D0pI01ddtTyy K

25、Axw xw t xAT A t = + + (7) 4.2 Einschrnkungen Die Gleichungen zur Beschreibung des Betriebsverhaltens eines nichtidealen Reglers unterscheiden sich ge-whnlich von den Gleichungen (2) bis (7), weil sie zustzliche Zeitkonstanten und Begrenzungen enthalten. 9 DIN EN 60546-1:2011-06 EN 60546-1:2010 Zwei

26、 blicherweise vorkommende Abweichungen von den idealisierten Reglergleichungen knnen wie folgt ausgedrckt werden: a) Maximale Integrierverstrkung VIAufgrund der endlichen Integrierverstrkung von nichtidealen Reglern sind die Integralterme der Gleichungen (1) und (2) Nherungen gegenber dem wirklichen

27、 Frequenzgang, die nur fr gengend hohe Frequenzen gelten. Fr niedrige Frequenzen kann der Integralterm des Reglers entsprechend Gleichung (2b) im Frequenzbereich wie folgt ausgedrckt werden: ()IIIpj1jVTVKF+= (8) b) Maximale Differenzverstrkung VDAufgrund der endlichen Differenzierverstrkung von nich

28、tidealen Reglern sind die Differentialterme der Gleichungen (1) und (2) Nherungen gegenber dem wirklichen Frequenzgang, die nur fr gengend tiefe Frequenzen gelten. Der Differentialterm von Gleichung (2b) kann dann im Frequenzbereich wie folgt ausgedrckt werden: Differentialterm mit zustzlicher Zeitk

29、onstante ()TTKFj1jjDp+= (9) oder Proportional-Differentialterm und Zeitkonstante ()TTKFj1j1jDp+= (10) Dabei ist T die Zeitkonstante einer Verzgerung 1. Ordnung. Das Verhltnis TTDkann konstant sein fr alle einstellbaren Werte von TD(abhngig vom Aufbau des Reglers). In diesem Fall wird TTDmaximale Dif

30、ferenzierverstrkung oder VDgenannt. 4.3 Skalenteilung von Reglern Die Beiwerte und Zeitwerte, wie sie in den oben angegebenen Gleichungen verwendet werden, ergeben eine idealisierte Beschreibung des Betriebsverhaltens eines Reglers. Ihre Werte knnen sich von den Skalen-werten des Reglers unterscheid

31、en. Die Beziehung zwischen den Skalenwerten und den wirklichen Werten, die Interaction-Formel“, ist vom Hersteller anzugeben. Der Zusammenhang kann in algebraischer Form oder durch grafische Darstellung, Tabellen, Diagramme usw. ausgedrckt werden. 5 Allgemeine Prfbedingungen 5.1 Umgebungsbedingungen

32、 Nach IEC 61298-1 gilt: 5.1.1 Empfohlene Bereiche der Umgebungsbedingungen fr die Prfungen Temperaturbereich: 15 C bis 35 C Relative Luftfeuchte: 45 % bis 75 % Luftdruck: 86 kPa bis 106 kPa Elektromagnetisches Feld falls von Bedeutung, ist der Wert anzugeben Die grte zulssige Geschwindigkeit der Umg

33、ebungstemperaturnderung whrend jeder Prfung ist 1 C in 10 min. Diese Bedingungen drften den blichen Betriebsbedingungen entsprechen. 10 DIN EN 60546-1:2011-06 EN 60546-1:2010 5.1.2 Bezugs-Normalklima Temperatur: 20 C Relative Luftfeuchte: 65 % Luftdruck: 101,3 kPa Dieses Bezugs-Normalklima ist das K

34、lima, auf das Messwerte, die unter irgendwelchen anderen Klimabedingungen gemessen werden, umgerechnet werden. Es ist jedoch bekannt, dass in vielen Fllen kein Korrekturfaktor fr die Luftfeuchte angegeben werden kann. In diesen Fllen bercksichtigt das Bezugs-Normalklima nur die Temperatur und den Lu

35、ftdruck. Dieses Klima ist gleich den blichen Bezugswerten der Betriebsbedingungen, die im Regelfall vom Hersteller bestimmt werden. 5.1.3 Normalklima fr Schiedsmessungen Wenn Korrekturfaktoren zur Umrechnung von klimaabhngigen Parametern auf die Werte des Bezugs-Normalklimas unbekannt sind und Messu

36、ngen im empfohlenen Bereich der Umgebungsklimabedingungen nicht zufrieden stellen, drfen wiederholte Messungen unter enger tolerierten Klimabedingungen durchgefhrt werden. Fr diese Norm gelten die folgenden Klimabedingungen fr Schiedsmessungen: Nennwert Grenzabweichung Temperatur: 20 C 2 C Relative

37、Luftfeuchte: 65 % 5 % Luftdruck: 86 kPa bis 106 kPa Fr tropische, subtropische und andere besondere Anforderungen sind die entsprechenden Klimate fr Schiedsmessungen in IEC 60160 festgelegt. 5.2 Bedingungen fr die Energieversorgung 5.2.1 Bezugswerte Die Bezugswerte mssen vom Hersteller festgelegt od

38、er zwischen Hersteller und Anwender vereinbart sein. 5.2.2 Grenzabweichungen Nach IEC 61298-1: 1) Elektrische Energieversorgung Nennspannung: 1 % Nennfrequenz: 1 % Oberwellenanteil (Wechselstromversorgung): weniger als 5 % Welligkeit (Gleichstromversorgung): weniger als 0,1 % 2) Pneumatische Energie

39、versorgung Nenndruck: 1 % Temperatur der Versorgungsluft: Umgebungstemperatur 2 % Feuchte der Versorgungsluft: Taupunkt mindestens 10 C unter der Temperatur des Reglers l- und Staubgehalt: weniger als 1 106 Gewichtsanteile Staub Abwesenheit von Staubteilchen grer als 3 m 11 DIN EN 60546-1:2011-06 EN

40、 60546-1:2010 5.3 Lastimpedanz Nach IEC 61298-1: Der vom Hersteller festgelegte Wert muss als Bezugswert verwendet werden. Gibt der Hersteller bei elektrischen Reglern mehr als einen Wert an, muss die Lastimpedanz wie folgt festgelegt werden: der kleinste vom Hersteller angegebene Wert bei Reglern m

41、it Gleichspannungsausgangssignal; der maximal zulssige Wert fr Regler mit Gleichstromausgangssignal. Bei pneumatischen Messumformern muss, wenn nichts anderes vom Hersteller festgelegt ist, eine Ausgangsbelastung angewendet werden, die aus einem 8 m langen starren Rohr mit einem Innen-durchmesser vo

42、n 4 mm besteht, an das sich ein Volumen mit 20 cm3anschliet. ANMERKUNG Diese Anordnung ist fr Prfungen an pneumatischen Reglern im Beharrungszustand festgelegt. Fr dynamische Prfungen kann auch ein Volumen von 100 cm3anstelle der 20 cm3verwendet werden. 5.4 Weitere Bedingungen Weitere zu beachtende

43、Bedingungen bei der Durchfhrung allgemeiner Prfungen sind die folgenden: Eingangssignale: Unbeabsichtigte Strspannungen oder Druckschwankungen, welche die Messung beeinflussen knnen, drfen nicht vorhanden sein. Lage des Reglers whrend des Betriebs: Normallage, wie vom Hersteller festgelegt. Die Lage

44、 des Reglers sollte sich allerdings whrend der gesamten Prfung um nicht mehr als 3 um jede Achse ndern. Mechanische Fremdbeanspruchungen: Sie mssen vernachlssigbar sein. Die Fehlergrenzen der fr die Prfung verwendeten Messanordnung mssen im Prfbericht angegeben werden und sollten kleiner oder gleich

45、 einem Viertel der festgestellten Abweichung des geprften Gertes sein. 5.5 Stabilisierung des Reglerausganges Der Regler kann auf folgende Weise fr die nachfolgenden Prfungen stabilisiert werden (siehe Bild 2a2). 1) Mit dem Schalter in Stellung B wird der Regler im geschlossenen Kreis betrieben. Der

46、 Regler wird in die umgekehrte Wirkungsrichtung gebracht oder der Differentialverstrker erhlt die Verstrkung 1. 2) Wenn mglich und nicht anders festgelegt, ist der Proportionalbereich auf 100 % einzustellen. 3) Die Differenzierung ist auf minimale Wirkung einzustellen (minimale Vorhaltzeit oder Aus)

47、. 4) Die Integration ist auf maximale Wirkung einzustellen (minimale Nachstellzeit). 5) Die Fhrungsgre ist auf 50 % einzustellen. 6) Falls erforderlich, ist der Arbeitspunkt-Generator 3 so einzustellen, dass der gewnschte Ausgangswert erhalten wird. 2)Eine Dmpfung ist manchmal zur Stabilisierung erf

48、orderlich. 12 DIN EN 60546-1:2011-06 EN 60546-1:2010 Generator 1 Generator fr Fhrungsgre. Fr Regler mit extern erzeugter Fhrungsgre. Generator 2 DC fr konstanten Eingang. Sprung zur Prfung der Integralwirkung. Rampe zur Prfung der Differentialwirkung. Generator 3 Sinusfrmiges Signal fr Frequenzgang und beschleunigte Prfung der Lebensdauer. DC fr feste Arbeitspunkte. Bild 2a Anordnung fr Prfungen im offenen oder geschlossenen Regelkreis 13 DIN EN 60546-1:2011-06 EN 60546-1:2010 Bild 2b Anordnung zur Luftdurchflussmessung Bild 2 Prfanordnung