Prozessleittechnik in Chemieanlagen:
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| Language: | German |
| Published: |
Haan-Gruiten
VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG
2015
|
| Edition: | 5. Auflage |
| Series: | Europa-Fachbuchreihe für Chemieberufe
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT 3
1 DEFINITION DES BEGRIFFS *PROZESSLEITTECHNIK (PLT) 11
1.1 VORBETRACHTUNGEN 11
1.2 BEGRIFFSTEIL *PROZESS 11
1.3 BEGRIFFSTEIL *LEITEN 12
1.4 BEGRIFFSTEIL *TECHNIK 14
1.5 ZUSAMMENFUEHRUNG DER BEGRIFFSTEILE 14
1.6 PROZESSLEITTECHNIK UND AUTOMATISIERUNGSTECHNIK 16
1.7 ABGRENZUNG VON PROZESSINDUSTRIE UND FERTIGUNGSINDUSTRIE 16
1.8 FACHLICHE TEILGEBIETE DER PROZESSLEITTECHNIK 19
2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG DER PROZESSLEITTECHNIK 21
3 HAUPTFUNKTIONEN, DIE VOM PROZESSLEITSYSTEM AUSZUFUEHREN SIND 27
3.1 VORBETRACHTUNGEN 27
3.2 SIGNALAUFNAHME- UND SIGNALWANDLUNGSFUNKTION 28
3.3 SIGNALAUFBEREITUNGSFUNKTION 31
3.4 REGELUNGSFUNKTION 33
3.5 STEUERUNGSFUNKTION 39
3.5.1 VORWAERTSSTEUERUNGSFUNKTION 40
3.5.2 ABLAUFSTEUERUNGSFUNKTION 40
3.6 UEBERWACHUNGSFUNKTION 43
3.7 DOKUMENTATIONSFUNKTION 46
3.8 SIGNALAUSGABEFUNKTION 48
4 AUFBAU UND FUNKTION VON COMPUTERBASIERTEN PROZESSLEITSYSTEME 50
4.1 VORBETRACHTUNGEN 50
4.2 EINFACHES PROZESSLEITSYSTEM OHNE CONTROLLER ALS EINPLATZSTATION 50
4.3 EINFACHES PROZESSLEITSYSTEM OHNE CONTROLLER ALS MEHRPLATZSYSTEM 55
4.4 PROZESSLEITSYSTEM MIT EXTERNEM CONTROLLER ALS MEHRPLATZSYSTEM 60
4.5 PROZESSLEITSYSTEM MIT MEHREREN EXTERNEN CONTROLLERN ALS
MEHRPLATZSYSTEM 63
4.6 PROZESSLEITSYSTEME MIT REMOTE-I/OS 68
4.7 PROZESSLEITSYSTEME MIT FELDBUS 70
4.8 DAS EBENENMODELL DER PROZESSLEITTECHNIK 74
4.9 ZUSAMMENFASSUNG ZU COMPUTERBASIERTEN PROZESSLEITSYSTEMEN 77
4
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INHALTSVERZEICHNIS
5 BEDIENEN UND BEOBACHTEN VON CHEMIEANLAGEN MITHILFE VON
PROZESSLEITSYSTEMEN . 80
5.1 VORBETRACHTUNGEN 80
5.2 INFORMATIONSBEREITSTELLUNG AUF DEM MONITOR 80
5.3 ANLAGENUEBERSICHTSDARSTELLUNG 80
5.4 FLIESSBILDDARSTELLUNG 82
5.5 FACEPLATE-DARSTELLUNG 88
5.6 DETAILDARSTELLUNG 92
5.7 GRUPPENDARSTELLUNG 93
5.8 TRENDDARSTELLUNG 94
5.9 ALARMDARSTELLUNG 96
5.10 HISTORISCHE DARSTELLUNG 99
5.11 BEDIENAKTIVITAETEN 101
6 GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK 104
6.1 VORBETRACHTUNGEN 104
6.2 ELEKTRISCHER STROM 104
6.2.1 GLEICHSPANNUNG UND WECHSELSPANNUNG 104
6.2.2 DER STROMKREIS 105
6.2.3 MEHRERE STROMKREISE - ZUSAMMENFASSUNG VON MINUSPOLEN 106
6.2.4 DER SCHUTZLEITER 108
6.3 REIHEN- UND PARALLELSCHALTUNG 109
6.4 WIDERSTAND UND LEISTUNG 112
6.5 DIE IMPEDANZ ALS WECHSELSTROMWIDERSTAND 115
6.6 ELEKTRISCHE VERBRAUCHER IM PROZESSLEITSYSTEM 115
6.7 SICHERUNGSMASSNAHMEN ZUM LEITUNGSSCHUTZ 116
6.8 SICHERUNGSMASSNAHMEN ZUM PERSONENSCHUTZ 117
6.8.1 SCHUTZISOLIERUNG 117
6.8.2 VERWENDUNG VON KLEINSPANNUNG 117
6.8.3 FEHLERSTROM-SCHUTZSCHALTUNG 118
6.9 TRANSFORMATION VON ELEKTRISCHEM STROM 119
6.10 GLEICHRICHTEN UND GLAETTEN EINER WECHSELSPANNUNG 120
6.11 GALVANISCHE TRENNUNG UND EIGENSICHERHEIT VON STROMKREISEN 121
6.12 LEITERPLATTEN ALS SERVICEFREUNDLICHES BAUTEIL IM PROZESSLEITSYSTEM
123
6.13 MODULATION VON ELEKTRISCHEN GROESSEN ZUR SIGNALUEBERTRAGUNG 123
6.13.1 BINAERSIGNALE DURCH EIN-AUS-MODULATION 124
6.13.2 ANALOGSIGNAL DURCH STROMMODULATION 125
6.13.3 DIGITALE SIGNALE DURCH EIN-AUS-MODULATION 126
6.13.4 DIGITALE SIGNALE DURCH FREQUENZMODULATION 127
5
INHALTSVERZEICHNIS
6.13.5 DAS HART-PROTOKOLL ALS KOMBINATION VON STROM- UND
FREQUENZMODULATION 128
6.14 MESSEN UND PRUEFEN VON ELEKTRISCHEN GROESSEN 129
6.14.1 SPANNUNGSPRUEFUNG 129
6.14.2 DURCHGANGSPRUEFUNG UND WIDERSTANDSMESSUNG 129
6.14.3 SPANNUNGSMESSUNG UND STROMMESSUNG 130
6.14.4 ENERGIE- UND LEISTUNGSMESSUNG 131
6.14.5 FREQUENZMESSUNG 132
6.15 RELAIS-SCHALTUNGEN 132
7 MESSTECHNIK 137
7.1 VORBETRACHTUNGEN 137
7.2 TEMPERATURMESSUNG 140
7.2.1 THERMOELEMENT 140
7.2.2 WIDERSTANDSTHERMOMETER 144
7.2.3 STRAHLUNGSPYROMETER 146
7.3 DRUCKMESSUNG 146
7.3.1 FEDERMANOMETER 147
7.3.2 KAPAZITIVE DRUCKSENSOREN 147
7.3.3 INDUKTIVE DRUCKSENSOREN 149
7.3.4 DEHNUNGSMESSSTREIFEN (DMS) 149
7.3.5 PIEZORESISTIVE DRUCKSENSOREN 150
7.4 FUELLSTANDSMESSUNG 151
7.4.1 BEHAELTERWAEGUNG 151
7.4.2 BODENDRUCKMESSUNG 152
7.4.3 EINPERLUNG 152
7.4.4 SCHWIMMERMESSVERFAHREN (MAGNETORESISTIVES MESSVERFAHREN) 153
7.4.5 KAPAZITIVE FUELLSTANDSMESSUNG 154
7.4.6 RADIOMETRISCHE FUELLSTANDSMESSUNG 155
7.4.7 FUELLSTANDSMESSUNG MIT ULTRASCHALL, RADAR ODER LASER 155
7.4.8 MECHANISCHE LOTSYSTEME 157
7.4.9 FUELLSTANDS-GRENZWERTUEBERWACHUNG 158
7.5 DURCHFLUSSMESSUNG DES MASSEN-ODER VOLUMENSTROMES 158
7.5.1 OVALRADZAEHLER 159
7.5.2 BIROTORZAEHLER 160
7.5.3 DREHSCHIEBERZAEHLER 160
7.5.4 DREHKOLBENGASZAEHLER 160
7.5.5 FLUEGELRADZAEHLER 161
7.5.6 WOLTMANNZAEHLER (TURBINENZAEHLER) 161
7.5.7 WIRBELZAEHLER (VORTEXZAEHLER) 162
7.5.8 WIRKDRUCKMESSVERFAHREN MIT MESSBLENDE, MESSDROSSEL ODER MESSDUESE
163
7.5.9 SCHWEBEKOERPERMESSVERFAHREN (ROTAMETER) 165
7.5.10 ULTRASCHALL-DURCHFLUSSMESSUNG 166
6
INHALTSVERZEICHNIS
7.5.11 MAGNETISCH INDUKTIVE DURCHFLUSSMESSUNG (MID) 167
7.5.12 THERMISCHE DURCHFLUSSMESSUNG MIT HITZDRAHT ODER THERMISTOR 168
7.5.13 CORIOLIS-MASSENSTROMMESSUNG 169
7.5.14 BANDWAAGE 170
7.5.15 STROEMUNGSUEBERWACHUNG 172
7.6 ANALYSENMESSVERFAHREN 173
7.6.1 GASCHROMATOGRAFIE (GC) 173
7.6.2 PH-WERT-MESSUNG 175
7.7 SONSTIGE MESSVERFAHREN 177
8 STEUERUNGEN IN CHEMIEANLAGEN 179
8.1 VORBETRACHTUNGEN 179
8.2 VORWAERTSSTEUERUNG (OFFENE STEUERUNG) 179
8.3 VERKNUEPFUNGSSTEUERUNG 181
8.4 ABLAUFSTEUERUNG (GRAFCET) 187
8.5 DARSTELLUNGEN VON STEUERUNGSAUFGABEN 196
9 REGELUNGEN IN CHEMIEANLAGEN 210
9.1 VORBETRACHTUNGEN 210
9.2 STETIGE REGELUNGEN 212
9.3 UNSTETIGE REGELUNGEN 220
9.3.1 ZWEIPUNKTREGELUNG 221
9.3.2 DREIPUNKTREGELUNG 222
9.4 FUZZY-REGELUNG 223
9.5 CHARAKTERISTIKEN VON REGELSTRECKEN 227
9.5.1 DURCHFLUSSREGELSTRECKE AN EINER OFFENEN ROHRLEITUNG 228
9.5.2 FLUESSIGKEITSSPEICHER MIT ZU- UND ABFLUSS 228
9.5.3 RUEHRBEHAELTER MIT ROHRSCHLANGENHEIZUNG 229
9.5.4 RUEHRBEHAELTER MIT MANTELHEIZUNG 231
9.6 BEISPIELE FUER REGELUNGSAUFGABEN IN CHEMIEANLAGEN 233
9.6.1 FUELLSTANDSREGELUNG EINES DURCHSTROEMTEN VORRATSBEHAELTERS 233
9.6.2 DRUCKREGELUNG AN EINEM GASSPEICHER 234
9.6.3 DURCHFLUSSREGELUNG DURCH DROSSELUNG DES VOLUMENSTROMES 234
9.6.4 DURCHFLUSSREGELUNG MIT RUECKLAUFSTROM 235
9.6.5 DURCHFLUSSREGELUNG MIT DREHZAHLVERSTELLUNG 235
9.6.6 TEMPERATURREGELUNG AN EINEM WAERMEAUSTAUSCHER 236
9.6.7 TEMPERATURREGELUNG AN EINEM RUEHRREAKTOR 237
9.6.8 DRUCKREGELUNG AN EINEM KREISELVERDICHTER 237
9.6.9 KASKADENREGELUNG ZUR BEHAELTERTEMPERIERUNG 238
9.6.10 PRODUKTQUALITAETSREGELUNG AM KOPF EINER REKTIFIKATIONSKOLONNE 239
7
INHALTSVERZEICHNIS
9.6.11 KASKADENREGELUNG ZUR KOLONNENTEMPERIERUNG 240
9.6.12 SPLIT-RANGE-DRUCKREGELUNG AN EINEM TANK ODER EINEM GASSPEICHER
241
9.6.13 KOMBINIERTE SPLIT-RANGE- UND KASKADENREGELUNG ZUR
REAKTORTEMPERIERUNG 241
9.6.14 UMSATZREGELUNG AN EINEM GASPHASENREAKTOR 242
9.6.15 SPLIT-RANGE-REGELUNG ZUR KONTINUIERLICHEN NEUTRALISATION EINER
FLUESSIGKEIT 243
9.6.16 DURCHFLUSSVERHAELTNISREGELUNG ZWEIER STOFFSTROEME 243
9.6.17 FOLGEREGELUNG EINES GAS-LUFT-GEMISCHES AN EINEM INDUSTRIEOFEN 244
9.6.18 KOMPLEXE REGELUNG EINER REKTIFIKATIONSKOLONNE 245
10 TYPISCHE AKTOREN IN ANLAGEN DER STOFFWANDELNDEN INDUSTRIE 250
10.1 VORBETRACHTUNGEN 250
10.2 STELLORGANE (KLAPPEN, HAEHNE, SCHIEBER, VENTILE) 252
10.3 ANTRIEBE FUER STELLORGANE 256
10.3.1 PNEUMATISCHE STELLANTRIEBE 257
10.3.2 HYDRAULISCHE STELLANTRIEBE 261
10.3.3 ELEKTRISCHE STELLANTRIEBE 263
10.3.3.1 ELEKTROMAGNETISCHE STELLANTRIEBE 263
10.3.3.2 ELEKTROMOTORISCHE STELLANTRIEBE 264
10.4 ZUSAMMENWIRKEN VON STELLVENTIL UND ROHRLEITUNG 267
10.5 RELAIS UND SCHUETZE 270
10.6 ANTRIEBSMOTOREN 272
10.6.1 WICHTIGSTE MOTORTYPEN 272
10.6.1.1 DREHSTROM-ASYNCHRONMOTOR 273
10.6.1.2 DREHSTROM-SYNCHRONMOTOR 274
10.6.1.3 GLEICHSTROMMOTOR 275
10.6.1.4 VERGLEICH VON DREHSTROM-ASYNCHRON- UND GLEICHSTROMMOTOR 276
10.6.2 DREHRICHTUNGS- UND DREHZAHLAENDERUNG VON ELEKTROMOTOREN 278
10.6.2.1 DREHRICHTUNGSAENDERUNG 279
10.6.2.2 DREHZAHLAENDERUNG 281
11 AUTOMATISIERTE REZEPTURSTEUERUNG (BATCH-PROZESSE) 291
11.1 VORBETRACHTUNGEN 291
11.2 VON DER TEILAKTIVITAET ZUM REZEPTABSCHNITT 291
11.3 DIE GRUNDFUNKTIONEN ALS HAUPTBAUSTEINE DER REZEPTE 292
11.4 ZUSAMMENSETZEN DER GRUNDFUNKTIONEN ZU GROESSEREN REZEPTBAUSTEINEN 294
11.5 KOMPLEXBEISPIEL 297
11.6 BATCH-PROZESSE UND COMPUTERSOFTWARE 303
11.7 DIE INNERE LOGIK DER GRUNDFUNKTIONEN 306
8
INHALTSVERZEICHNIS
12 GRUNDLAGEN DER DIGITALTECHNIK 313
12.1 VORBETRACHTUNGEN 313
12.2 DIE BEDEUTUNG DES BEGRIFFES *DIGITAL 313
12.3 PARALLELER UND SERIELLER TRANSPORT DIGITALER DATEN 315
12.4 NULLEN UND EINSEN ZUM VERSCHLUESSELN 317
12.5 BUSSE UND SPEICHERZELLEN 320
12.6 LOGISCHE GRUNDSCHALTUNGEN OHNE SPEICHERVERHALTEN 322
12.7 SCHALTUNGEN MIT SPEICHERVERHALTEN 325
12.8 DIE ADDITION EINES BITS 327
12.9 DIE SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNG (SPS) 329
12.10 ANALOG-DIGITAL-UMSETZER 333
12.11 DIGITAL-ANALOG-UMSETZER 335
13 PLANUNG, KONFIGURIERUNG UND INBETRIEBNAHME VON PROZESSLEITSYSTEMEN
338
13.1 VORBETRACHTUNGEN 338
13.2 FLIESSBILDERSTELLUNG 338
13.3 APPARATEDIMENSIONIERUNG 340
13.4 ERMITTLUNG VON ANZAHL UND TYP DER I/OS 340
13.5 AUSWAHL DER FELDTECHNIK 341
13.6 WAHL DES DIGITALEN TEILS DES PROZESSLEITSYSTEMS 342
13.7 LEISTUNGSABSCHAETZUNG DES BUS-SYSTEMS UND DER CONTROLLER 343
13.8 DETAILPLANUNG 344
13.9 KONFIGURIERUNG DER SOFTWARE 345
13.10 KOPIEREN UND LADEN 354
13.11 DER LOOP-CHECK 355
13.12 ZUSAMMENFASSUNG DER TEILSCHRITTE 355
14 ERSTELLUNG VON ANLAGENSIMULATIONEN 357
14.1 VORBETRACHTUNGEN 357
14.2 VORGEHENSWEISE BEI DER ERSTELLUNG VON SIMULATIONEN 357
15 INSTANDHALTUNG UND FEHLERSUCHE IN DER PROZESSTECHNIK 364
15.1 VORBETRACHTUNGEN 364
15.2 FEHLERURSACHEN 364
15.2.1 PROZESSBEDINGTE FEHLER 365
15.2.2 VERSCHLEISSBEDINGTE FEHLER 365
9
INHALTSVERZEICHNIS
15.2.3 ALTERUNGSBEDINGTE FEHLER 365
15.2.4 HARDWAREFEHLER 366
15.2.5 SOFTWAREFEHLER 366
15.2.6 SUBJEKTIVE FEHLER 366
15.3 EINGRENZUNG DER FEHLERURSACHEN 367
15.4 FEHLERSUCHE UNTER NUTZUNG DER LOOP-DARSTELLUNG 369
16 SICHERHEITSASPEKTE DER PROZESTECHNIK, 381
16.1 VORBETRACHTUNGEN 381
16.2 DIE PROZESSLEITTECHNIK IM SICHERHEITSKONZEPT DER ANLAGE 383
16.3 ZUVERLAESSIGKEIT, VERFUEGBARKEIT UND REDUNDANZ 388
16.4 MEHRFACHAUSLEGUNG VON SCHLUESSELBAUGRUPPEN DES PROZESSLEITSYSTEMS
392
16.5 PROZESSLEITTECHNIK UND EXPLOSIONSSCHUTZ 396
16.5.1 VORAUSSETZUNGEN FUER EXPLOSIONEN 397
16.5.2 EINFUEHRUNG WICHTIGER BEGRIFFE 398
16.5.3 EXPLOSIONSSCHUTZ 399
16.5.4 ZUENDSCHUTZARTEN 401
16.5.5 DIE ZUENDSCHUTZART *ERHOEHTE SICHERHEIT 402
16.5.6 DIE ZUENDSCHUTZART *EIGENSICHERHEIT 403
16.5.7 KENNZEICHNUNG VON BETRIEBSMITTELN HINSICHTLICH DES
EXPLOSIONSSCHUTZES 407
16.6 DATENSICHERHEIT, DATENSCHUTZ UND BEDIENBERECHTIGUNG 410
16.6.1 DATENSICHERHEIT UND BEDIENBERECHTIGUNG 410
16.6.2 DATENSCHUTZ 412
17 DIE VERANTWORTUNG DER BESCHAEFTIGTEN DER CHEMIEINDUSTRIE 414
ENGLISCHE FACHBEGRIFFE 416
VERZEICHNIS DER FUER DAS FACHGEBIET WICHTIGSTEN NORMEN UND STANDARDS 419
STICHWORTVERZEICHNIS 421
BILDQUELLENVERZEICHNIS 432
10
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