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Schaltrelais arbeiten für Kleinstregler

Die Kleinstregler der Firma ABB Automation Products GmbH im Format 48x48mm oder 48x24mm stellen eine raumsparende und kostengünstige Lösung insbesondere für Temperaturregelungen dar.
Ein Eingang zum Anschluss von 4 bis 20mA-Signalen, Thermoelementen oder Pt100-Temperaturfühlern dient zur Messung des aktuellen Istwertes. Die Differenz zu einem am Regler einstellbaren Sollwert wird einem PID-Algorithmus zugeführt, welcher die Stellausgänge des Reglers ansteuert.

Soll- und Istwert werden am Display dargestellt. Die Parametrierung des PID-Algorithmus kann schnell und praxisgerecht mit dem integrierten Autotune der Regler erfolgen. Als Stellausgänge dienen entweder analoge (4-20mA) oder binäre Ausgänge. Gerade bei Temperaturregelungen nutzt man häufig binäre Ausgänge, deren Tastverhältnis durch den PID-Algorithmus gesteuert wird. Diese Ausgänge können entweder als in den Regler integrierte Relais oder so genannte Voltpulsausgänge bestellt werden.


Die integrierten Relais stellen natürlich die platzsparendste und auch kostengünstigste Lösung dar.
Allerdings können mit diesen auf Grund der Baugröße nur relativ niedrige Schaltströme (typisch bis 3A) bei begrenzter Lebensdauer (Schaltspiele, typisch. bis 1 Mio.) realisiert werden. Bei einer Schaltzykluszeit von 1 Minute werden 1 Mio. Schaltspiele bereits nach knapp 2 Jahren erreicht, bei kürzeren Zyklen entsprechend früher.

Nun kann die Schaltzykluszeit nicht beliebig vorgegeben werden. Vielmehr muss sie deutlich kleiner als die maßgebliche Zeitkonstante der Regelstrecke eingestellt werden, sonst sind die Schaltstöße der Stellausgänge im Istwert zu sehen und die Genauigkeit der Regelung leidet enorm.


Aus den genannten Gründen werden daher Voltpulsausgänge (typisch: 0/20V oder 0/12V) immer beliebter. Diese sind völlig verschleißfrei und nahezu leistungslos, was auch jegliche EMV-Problematik vermeidet.
Allerdings müssen dann externe Relais verwendet werden, die mit dem Voltpulssignal angesteuert werden.
Diese externen Relais werden meist in Bauformen zur Hutschienenmontage verwendet und können gemäß den zu schaltenden Lasten, der erforderlichen Lebensdauer/ Schaltzykluszeit und den Daten der Voltpulsausgänge gewählt werden.

Immer stärker finden hier auch Solid State Relais (SSR) Verwendung.

  • SSR sind nahezu verschleißfrei und erlauben daher die Einstellung sehr kleiner Schaltzykluszeiten (am Regler können Schaltzykluszeiten bis minimal 1s eingestellt werden). Einer Verwendung bei sehr genauen und schnellen Regelungen steht daher nichts im Wege. Dies bietet eine kostengünstige Lösung gegen die Alternative mit analog (4-20mA) angesteuertem Thyristorsteller.

  • SSR arbeiten geräuschfrei, was in vielen Anwendungen ebenfalls von Bedeutung ist.

  • SSR können mit sehr geringen Leistungen angesteuert werden.
    Kleinstregler mit Voltpulsausgang in Kombination mit Solid State Relais ermöglichen somit eine sehr kostengünstige, platzsparende, verschleißfreie, wartungsfreundliche und auch bedienungsfreundliche Lösung für viele Anwendungen.

Karl Theis

Im Web publiziert - 10/2002

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