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Technologien
Entdecken Sie die neuesten Innovationen von Fuji Electric bei Temperaturreglern, mit einem praktischen Leitfaden für den Umstieg auf neue Produktreferenzen, die Leistung und Energieeffizienz vereinen.
Überwachen und regulieren Sie die Temperatur Ihres Prozesses ganz einfach und lassen Sie sich vor Abweichungen warnen - mit dem PXR3 Ein/Aus-Thermostat-Regler.
Der TOR-Temperaturregler, auch als Zweipunkt-Temperaturregler bezeichnet, wird häufig eingesetzt, wenn eine einfache, robuste und kostengünstige Temperaturregelung wichtiger ist als eine äußerst präzise Regelung um den Sollwert herum. Das Verständnis seines Funktionsprinzips, seiner Vorteile und seiner Grenzen ermöglicht es, festzustellen, ob diese Technologie für den jeweiligen Prozess geeignet ist.
BroschüreLaden Sie die Broschüre herunter und optimieren Sie Ihre Wärmeregelung mit einer präzisen, schnellen und vielseitigen Regelung, die auf Ihre industriellen Prozesse zugeschnitten ist.
Ein Zweipunkt-Temperaturregler ist ein digitales Gerät, dessen Ausgang nur zwei Zustände annehmen kann: Ein oder Aus.
Der Regler vergleicht kontinuierlich zwei Werte:
Bei einer Heizungsanwendung wird der Ausgang aktiviert, sobald die gemessene Temperatur unter den konfigurierten Schaltwert fällt. Die Heizung bleibt in Betrieb, bis der obere Schwellenwert erreicht ist; anschließend wird der Ausgang deaktiviert. Das Heizgerät arbeitet somit mit voller Leistung, bis der Sollwert erreicht ist.
Bei einer Kühlanwendung ist die Funktionslogik umgekehrt. Die Kälteanlage schaltet sich ein, sobald die Temperatur den zulässigen Schwellenwert überschreitet, und schaltet sich wieder aus, sobald die Temperatur ausreichend gesunken ist.
Im Gegensatz zu einem PID-Regler passt ein TOR-Regler den Prozentsatz der abgegebenen Leistung nicht kontinuierlich an. Das gesteuerte Gerät läuft entweder mit voller Leistung oder ohne Leistung.
Ein Zweipunkt-Temperaturregelkreis besteht aus vier Hauptkomponenten:
Dieser Schaltzyklus wiederholt sich automatisch, um die Temperatur in einem akzeptablen Bereich um den Sollwert herum zu halten.
Die Hysterese sorgt für einen Abstand zwischen den Ein- und Ausschaltschwellen. Sie verhindert, dass der Reglerausgang zu häufig schaltet, wenn die gemessene Temperatur nahe am Sollwert bleibt.
Ohne Hysterese kann es bei einer Zweipunktregelung zu einem Schwingungsphänomen kommen. Geringe Temperaturschwankungen um den Sollwert herum führen dann zu wiederholten Umschaltungen des Relaisausgangs zwischen den Zuständen „Ein“ und „Aus“.
Beispielsweise kann bei einem Heizvorgang mit einem Sollwert von 80 °C und einer Hysterese von 2 °C die Heizung eingeschaltet werden, sobald die Temperatur unter den unteren Schwellenwert fällt, und wieder ausgeschaltet werden, sobald der obere Schaltpunkt erreicht ist.
Das genaue Verhalten hängt von der Konfiguration des Reglers ab. Das Ziel bleibt jedoch dasselbe: den Schaltzyklus zu stabilisieren und gleichzeitig die Relais, Schütze und die angesteuerten Geräte vor übermäßigen Schaltvorgängen zu schützen.
Eine zu geringe Hysterese kann zu schnellen Umschaltungen und vorzeitigem Verschleiß führen. Ein zu hoher Wert kann größere Temperaturschwankungen verursachen. Bei der Einstellung müssen daher die thermische Trägheit des Prozesses und das angestrebte Stabilitätsniveau berücksichtigt werden.
Die TOR-Regelung erfordert nur wenige Parameter. Der Bediener legt hauptsächlich die Solltemperatur, die Wirkrichtung – Heizen oder Kühlen –, die Hysterese und die Alarmschwellen fest.
Das Zwei-Zustands-Prinzip ist leicht zu verstehen und zu diagnostizieren. Diese Technologie eignet sich daher für autonome Maschinen und Anlagen, die eine direkte Temperaturregelung erfordern.
Die Konfiguration eines ON/OFF-Reglers ist in der Regel weniger komplex als die einer PID-Lösung. Diese Technologie ist besonders wirtschaftlich, wenn Temperaturschwankungen um den Sollwert herum keine negativen Auswirkungen auf die Prozessqualität haben.
Das gleiche Regelprinzip kann elektrische Widerstände, Kühlaggregate, Ventilatoren, Pumpen, Magnetventile und zahlreiche andere thermische Geräte steuern.
Ein TOR-Thermostat kann unabhängig vom Haupttemperaturregelsystem betrieben werden. Er kann einen Alarm auslösen oder eine Anlage abschalten, wenn ein oberer oder unterer Temperaturgrenzwert erreicht wird.
Standard-Temperaturregler nehmen in der Regel ihren Betrieb wieder auf, sobald der Messwert wieder innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Sicherheitstemperaturbegrenzer funktionieren anders: Nach ihrer Auslösung müssen sie manuell zurückgesetzt werden.
Diese Maßnahme verhindert, dass das Gerät wieder in Betrieb genommen wird, bevor ein Bediener die Ursache für die Temperaturüberschreitung ermittelt und sich vergewissert hat, dass die Anlage wieder sicher betrieben werden kann.
Die Wahl hängt in erster Linie von den zulässigen Temperaturschwankungen, der Trägheit des Prozesses und dem Einfluss der Temperatur auf das Endprodukt ab.
| Auswahlkriterium | TOR-Temperaturregelung | PID-Temperaturregelung |
|---|---|---|
| Funktionsweise des Ausgangs | Vollständig aktiviert oder deaktiviert | Stufenlos einstellbare Leistung |
| Temperaturverlauf | Schwankt in einem Bereich um den Sollwert | Hält den Wert näher am Sollwert |
| Konfiguration | Einfach | Erfordert eine PID-Einstellung oder eine Selbstoptimierung |
| Geeignete Verfahren | Langsame oder unkritische Prozesse | Präzise und dynamische Verfahren |
| Verfahrensantwort | Geeignet für konstante thermische Belastungen | Bessere Reaktion auf Störungen |
| Erstimplementierung | Kostengünstig und schnell | Fortgeschrittener |
| Typische Anwendungsbereiche | HLK, Kältetechnik, Alarmanlagen und Temperaturerhaltung | Öfen, Wärmebehandlung, Kunststoffverarbeitung und kritische Prozesse |
Ein Zweipunkt-Temperaturregler eignet sich, wenn moderate Schwankungen um den Sollwert herum akzeptabel sind. Eine PID-Regelung ist vorzuziehen, wenn Überschreitungen, Prozessstörungen oder enge Toleranzen die Qualität, die Sicherheit oder den Energieverbrauch beeinträchtigen können.
Der Temperaturregler PXE von Fuji Electric unterstützt beide Betriebsarten. Er kann somit zunächst als ON/OFF-Regler konfiguriert und später auf PID-Regelung umgeschaltet werden, falls der Prozess zu einem späteren Zeitpunkt eine präzisere Temperaturregelung erfordert.
TOR-Regler können Tauchheizkörper, Heizpatronen, Heizelemente, Heizmatten und elektrische Begleitheizungen steuern. Sie halten die gewünschte Temperatur aufrecht, ohne die Regelung unnötig zu verkomplizieren.
In Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen kann der Regler Heizwiderstände, Ventilatoren, Pumpen oder Kälteanlagen steuern. Er dient dazu, die Temperatur in Räumen, Technikbereichen und Lagerräumen aufrechtzuerhalten.
Ein TOR-Temperaturregler kann eine Kälteanlage entsprechend vordefinierten Schwellenwerten ein- und ausschalten. Zu den gängigen Anwendungsbereichen zählen Kühlräume, Kühlschränke, Lebensmittelkonservierungssysteme und Laborgeräte.
Der Regler kann die Temperatur von Wasser, Öl oder anderen in Behältern gelagerten Flüssigkeiten konstant halten. Er eignet sich für Prozesse, bei denen allmähliche Temperaturschwankungen die Produktqualität nicht beeinträchtigen.
Wenn Temperatur, Druck und Füllstand miteinander in Wechselbeziehung stehen, muss jede Variable mit einem geeigneten Messgerät gemessen werden. Ein Temperaturregler ist kein Ersatz für einen Druckmessumformer oder einen Druckschalter.
Die TOR-Regelung kann für Öfen, Trockner und beheizte Kammern mit hoher thermischer Trägheit und relativ großen Temperaturtoleranzen eingesetzt werden.
Der Regler schaltet die Heizung ein, sobald sich die Temperatur einem kritischen Mindestwert nähert. Auf diese Weise trägt er dazu bei, Rohrleitungen, Behälter, Wasserversorgungsnetze und Außenanlagen vor Frost zu schützen.
Der PXR3 kann als eigenständiges Gerät zur Überwachung hoher oder niedriger Temperaturen eingesetzt werden. Seine Relaisausgänge können einen Alarm auslösen oder eine Schutzmaßnahme einleiten, sobald ein konfigurierter Schwellenwert erreicht wird.
Der PXE eignet sich, wenn das Gerät einen Pt100-Eingang, einen SSR/SSC-Ausgang oder einen Regler benötigt, der die Betriebsarten TOR und PID unterstützt.
Der Regler muss mit dem ausgewählten Temperaturfühler und dem ausgewählten Messbereich kompatibel sein.
Der Thermostat TOR PXR3 von Fuji Electric akzeptiert folgende Signale:
Das PXE-Gerät sollte bevorzugt eingesetzt werden, wenn die Anwendung einen Pt100-Widerstandssensor erfordert. Es unterstützt zudem neun verschiedene Thermoelementtypen, wobei der Eingangstyp und die Messskala über die Frontplatte konfiguriert werden können.
Der Regler muss entsprechend der Wirkrichtung des Prozesses konfiguriert werden. Ein Heizsystem und ein Kühlsystem erfordern entgegengesetzte Ausgangslogiken.
Das PXE kann bei Bedarf auch eine doppelte Heiz-/Kühlregelung gewährleisten.
Der Regelausgang muss mit dem Stellantrieb oder dem angesteuerten Leistungselement kompatibel sein.
Der Thermostat TOR PXR3 verfügt über einen Relaiskontakt-Ausgang. Der PXE ist mit einem Relaiskontakt-Ausgang oder einem SSR/SSC-Steuerausgang erhältlich.
Die Relaisausgänge eignen sich für mäßige Schaltfrequenzen. Ein SSR/SSC-Ausgang ist vorzuziehen, wenn häufige Schaltvorgänge erforderlich sind oder wenn der Regler ein externes Halbleiterrelais ansteuern muss.
Der ausgewählte Ausgang und die angeschlossenen Komponenten müssen die erforderliche Schaltfrequenz unterstützen. Die zulässige Spannung, Stromstärke und Leistung müssen vor dem Anschluss der Last stets überprüft werden.
Ein schneller Prozess kann einen engeren Schaltbereich erfordern. Umgekehrt kann eine Anlage mit hoher thermischer Trägheit eine größere Hysterese erfordern, um zu kurze Zyklen zu vermeiden.
Auch die Position der Sonde beeinflusst die Leistung. Eine falsch positionierte Sonde kann zu einer Messverzögerung, einer übermäßigen Überschreitung des Sollwerts oder einem scheinbaren Messfehler führen.
Es ist zu prüfen, ob die Anwendung Folgendes erfordert:
Sowohl der PXR3 als auch der PXE bieten Alarmfunktionen. Die Anzahl und Art der Ausgänge müssen je nach gewählter Konfiguration bestätigt werden.
Der PXR3 verfügt über eine kompakte Frontplatte mit den Maßen 48 × 24 mm und einer Tiefe von 98 mm. Er ist für den Einbau in eine Schalttafel konzipiert und lässt sich für die Montage auf einer DIN-Schiene oder an der Wand anpassen.
Der PXE verfügt über eine Frontplatte mit den Maßen 48 × 48 mm und eine geringe Einbautiefe von 62 mm. Durch seine kompakte Bauweise eignet er sich besonders für Schaltschränke mit begrenztem Einbauraum.
Achten Sie beim Vergleich der DIN-Formate auf den verfügbaren Ausschnitt in der Schalttafel, die Gerätetiefe, die Anschlussklemmen und die Stromversorgung.
Ein eigenständiger TOR-Regler benötigt nicht zwangsläufig eine digitale Kommunikation. Der PXE ist in erster Linie für die lokale Temperaturregelung ausgelegt und verfügt über eine Konfigurationsschnittstelle.
Wenn für den Anschluss an eine speicherprogrammierbare Steuerung, eine Bedienerschnittstelle oder ein Überwachungssystem eine RS-485-Modbus-Kommunikation erforderlich ist, muss diese Anforderung bei der Auswahl angegeben werden. Fuji Electric France kann dann einen kompatiblen Regler empfehlen, der nicht zu dieser speziell für die Schaltregelung vorgesehenen Konfiguration gehört.
Die Konfiguration des Produkts kann sich auf den Preis, die Lieferzeit und die Verfügbarkeit im Lager auswirken. Daher müssen das Eingangssignal, die Art des Ausgangs, die Stromversorgung, eventuelle Kommunikationsoptionen und das erforderliche Zubehör vor der Bestellung festgelegt werden.
Der PXR3 eignet sich besonders für Anwendungen zur Temperaturüberwachung im TOR-Modus und zur Alarmverwaltung.
PXE sollte in Betracht gezogen werden, wenn der Prozess später möglicherweise Folgendes erfordern könnte:
| Bedarf | Thermostat PXR3 | PXE-Regler |
|---|---|---|
| Einfache, zweckgebundene TOR-Regelung | Empfohlen | Verfügbar |
| Thermoelement-Eingang | Ja | Ja, neun Arten |
| PT100-Widerstandssensor-Eingang | Nicht | Ja |
| Relaiskontakt-Ausgang | Ja | Ja |
| SSR/SSC-Steuerausgang | Nicht | Ja |
| Schalt- und PID-Regelung in einem Gerät | Nicht | Ja |
| Doppelte Heiz-/Kühlregelung | Nicht | Verfügbar |
| Alarmausgänge | Bis zu zwei, je nach Konfiguration | Bis zu zwei optionale Ausgänge |
| Format der Vorderseite | 48 × 24 mm | 48 × 48 mm |
| Einbautiefe | 98 mm | 62 mm |
| Schutzart IP66 an der Vorderseite | Ja | Ja |
| Empfohlene Verwendung | Einfache Überwachung, Alarme und digitale Schaltfunktionen | Vielseitige Schaltregelung mit PT100, SSR oder späterer Erweiterung auf PID |
Die Zuverlässigkeit eines TOR-Temperaturreglers hängt ebenso sehr von der Auswahl des Geräts wie von der Qualität seiner Installation ab.
Der Temperaturfühler muss an einer für den Prozess repräsentativen Stelle installiert werden. Er darf nicht zu nahe an der Heizvorrichtung, dem Kühlauslass oder einer anderen lokalen Quelle thermischer Schwankungen positioniert werden, es sei denn, dies ist für die jeweilige Anwendung ausdrücklich erforderlich.
Bei der Inbetriebnahme:
Die Hysterese kann anschließend entsprechend dem tatsächlichen thermischen Verhalten der Anlage angepasst werden. Es wird empfohlen, jeweils nur eine Einstellung zu ändern, um deren Auswirkungen klar beurteilen zu können.
Fuji Electric verbindet sein Know-how im Bereich der industriellen Temperaturregelung mit einer Reihe kompakter und robuster digitaler Regler.
Der PXR3 ist eine praktische Lösung für einfache Anwendungen in den Bereichen Heizen, Kühlen und Temperaturüberwachung. Sein digitales Display, die intuitive Bedienung, der Relaisausgang und die verschiedenen Montagemöglichkeiten erleichtern die Inbetriebnahme und den täglichen Einsatz.
Der PXE bietet mehr Flexibilität für Anwendungen, die einen Pt100- oder Thermoelement-Eingang, einen Relais- oder SSR/SSC-Ausgang sowie die Wahl zwischen den Betriebsmodi „Schaltbetrieb“ und „PID“ erfordern. Dank seiner Frontplatte mit den Maßen 48 × 48 mm und seiner geringen Einbautiefe von 62 mm lässt er sich problemlos in kompakte Schaltschränke integrieren.
Fuji Electric France unterstützt Sie bei der Auswahl des Reglers, des Fühlers, der Ausgangskonfiguration und der Komponenten, die für Ihre Anlage und deren Betriebsbedingungen am besten geeignet sind.
Beide Geräte steuern eine Heiz- oder Kühlanlage anhand von Temperaturschwellenwerten. Ein digitaler Schaltregler verfügt in der Regel über ein Display, einen einstellbaren Sollwert, eine konfigurierbare Hysterese, eine Auswahl an Fühlern sowie zusätzliche Alarmfunktionen.
Ein Zweipunkt-Temperaturregler schaltet die Heiz- oder Kühlanlage automatisch ein oder aus, um die Prozesstemperatur auf dem Sollwert zu halten. Sein Ausgang kehrt in der Regel zum Normalbetrieb zurück, sobald die Temperatur wieder in den eingestellten Bereich zurückkehrt.
Ein Sicherheitstemperaturbegrenzer schützt die Anlage oder den Prozess, wenn ein kritischer Schwellenwert überschritten wird. Nach seiner Auslösung muss er manuell zurückgesetzt werden, damit die Anlage vor dem Neustart überprüft werden kann.
Die Messung mag zwar präzise sein, doch schwankt die Prozesstemperatur in der Regel um den Sollwert, da der Ausgang entweder vollständig ein- oder vollständig ausgeschaltet ist. Das Ausmaß dieser Schwankungen hängt von der Hysterese, der Position des Fühlers, der Ansprechzeit und der thermischen Trägheit der Anlage ab.
Die Hysterese verhindert wiederholte Schaltvorgänge, wenn der Messwert in der Nähe des Sollwerts schwankt. Sie reduziert kurze Schaltzyklen und trägt zum Schutz von Relais, Schützen, Kompressoren und anderen gesteuerten Komponenten bei.
Ja, vorausgesetzt, der Regler verfügt über die erforderliche Funktionslogik und Ausgangskonfiguration. Für die Heiz- und Kühlvorgänge kommen entgegengesetzte Schaltlogiken zum Einsatz.
Nein. Ein TOR-Temperaturregler dient der Temperaturregelung. Für eine Anwendung, bei der Temperatur und Druck gleichzeitig gemessen oder geregelt werden müssen, ist ein Druckmessumformer, ein Druckschalter oder ein geeigneter Prozessregler erforderlich.
Der Thermostat TOR PXR3 ist für Thermoelemente oder einen PB-36-Thermistor ausgelegt. Wenn Sie einen Pt100-Fühler verwenden möchten, wählen Sie den Temperaturregler PXE von Fuji Electric.
Die PID-Regelung ist vorzuziehen, wenn die Temperatur sehr nahe am Sollwert gehalten werden muss, wenn Überschreitungen die Produktqualität beeinträchtigen oder wenn der Prozess häufigen Lastschwankungen ausgesetzt ist. Mit dem PXE lässt sich der Regelungsmodus ändern, ohne den Regler austauschen zu müssen.
Die Konfiguration ist in der Regel schnell erledigt, da nur eine begrenzte Anzahl von Parametern eingestellt werden muss. Die Gesamtdauer hängt von der Verkabelung, dem Sensortyp, den Alarmeinstellungen und dem Testverfahren ab.
Wählen Sie einen zuverlässigen Zweipunkt-Temperaturregler für Ihre Heiz-, Kühl-, Überwachungs- oder Alarmanwendung.
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