www.rfh-koeln.de

 Rheinische Fachhochschule Köln (University of Applied Sciences)

Rheinische Fachhochschule Köln gGmbH
Schaevenstr. 1 a/b
50676 Köln
Telefon: +49 0221 20302-0
Telefax: +49 0221 20302-45

 

 

 
Inhaltsübersicht des Fachs 

Mess-, Steuer- und Regelungstechnik     

1 Grundbegriffe der Messtechnik in der Verfahrenstechnik
2 Temperaturmessverfahren
3 Druckmessverfahren
4 Durchflussmessverfahren
5 Niveaumessverfahren
6 Abstands-, Weg- und Winkelsensoren
7 Analysenmessverfahren
8 Aktuatorik (Stellgeräte)
 

 
Downloadbereich für das Fach MSR
Grundbegriffe der Messtechnik in der Verfahrenstechnik
1.1 Einleitung / Grundlagen
1.1.1 Vergleichbarkeit von Messergebnissen 2
1.1.1.1 SI-Einheitensystem 2
1.1.1.2 Basiseinheiten (Grundeinheiten) des SI 3
1.1.1.3 Definitionen der Basiseinheiten 3
1.1.1.4 Abgeleitete SI-Einheiten 5
1.1.1.5 Dezimale Vielfache und Teile von SI-Einheiten 5
1.1.1.6 SI-fremde Einheiten 6
1.1.1.7 Gesetzliche Einheiten 6
1.1.1.8 Einheiten der wichtigsten physikalischen Größenarten 7
1.1.2 Fehlerrechnung 8
1.1.2.1 Wechselwirkung zwischen Messobjekt und Messgerät 8
1.1.2.2 Systematische Fehler 10
1.1.2.3 Garantiefehlergrenze / Klassengenauigkeit 11
1.1.2.4 Gerätekennzeichnungen 13
1.1.2.5 Schaltungsfehler 15
1.1.2.6 Zufällige Fehler 17
1.1.2.7 Fehlerfortpflanzung 20
Grundlagen Teil 1 von 5
 
1.2 Analoge und digitale Messtechnik 2
1.2.1 Digitalmessgeräte 2
1.2.2 Pro und Contra 3
1.2.3 Messfehler bei Digitalmessgeräten 4
1.2.4 Analogmessgeräte 6
1.2.4.1 Dreheisenmesswerk 6
1.2.4.2 Drehspulmesswerk 8
1.2.4.3 Kreuzspulmesswerk (Quotientenmesswerk) 10
1.2.4.4 Elektrodynamisches Messwerk (eisengeschlossen) 13
1.2.4.5 Vibrations-Messwerk 14
1.2.5 Sinnbilder zur Gerätekennzeichnung 15
1.2.6 Analog-Digital-/ Digital-Analog-Wandlung 16
1.2.6.1 Digital-Analog-Wandler 16
1.2.6.2 Analog-Digital-Wandler 18
1.2.6.3 Abtastung (Sampling) von Analogsignalen 18
1.2.6.4 Signalquantisierung 20
1.2.6.5 Verfahren zur Analog-Digital-Wandlung 22
1.2.6.6 Fehler bei der Datenumsetzung 23
Grundlagen Teil 2 von 5
 
1.3 Schwerpunkte und Begriffe der MSR-Technik 2
1.3.1 Steuern, Regeln, Leiten 2
1.3.1.1 Steuern 2
1.3.1.2 Regeln 4
1.3.1.3 Leiten 6
1.3.2 Automatisierungskonzepte 9
1.3.3 VPS, SPS, SSPS und PLS 14
1.3.3.1 Verbindungsprogrammierte Steuerungen (VPS) 14
1.3.3.2 Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) 15
1.3.3.3 Sicherheitsgerichtete speicherprogrammierbare Steuerungen (SSPS) 16
1.3.3.4 Prozessleitsysteme (PLS) 17
1.3.4 Bussysteme 19
1.3.4.1 Serielle Kommunikation 19
1.3.4.2 Zugriffsverfahren 23
1.3.4.3 Feldbussysteme 25
1.3.4.1 MODBUS 25
1.3.4.2 PROFIBUS DP 26
1.3.4.3 ETHERNET 27
1.3.4.4 CAN 27
1.3.4.5 CANopen 28
1.3.5 HART-Kommunikation, Modulation in der prakt. Messtechnik (HART) 29
1.3.5.1 Warum zusätzliche Kommunikation 29
1.3.5.2 Arbeitsweise 31
1.3.5.3 OSI-Modellstruktur 33
1.3.5.4 Betriebsbedingungen 36
1.3.6 Grundbegriffe der Modulation durch Tastung 38
Grundlagen Teil 3 von 5
 
1.4 Sensorik 2
1.4.1 Messketten 2
1.4.2 Einheitssignale 3
1.4.3 Bürdenwiderstand 4
1.4.4 Funktion- und Wirkungsweise eines Messumformers 5
1.4.5 Messumformertypen, Einsatzgebiete    (engl. Transmitter) 8
1.4.6 Stichworte zu Betriebsbedingungen und Forderungen an die Messstelle 10
1.4.7 Medieneinfluss auf den Prozessanschluss 13
1.4.8 Durchflussmessumformer 14
1.4.9 Füllstandsmessumformer (Niveaumessumformer) 15
1.4.10 Temperaturmessumformer 16
1.4.11 Analysenmessumformer 17
Grundlagen Teil 4 von 5
 
1.5 Taxonomie der Sensorik 2
1.5.1 EMSR-Stellen 2
1.5.2 R&I-Fließbilder 8
Grundlagen Teil 4 von 5
Temperaturmessverfahren
2. Temperatursensoren 3
2.1 Messbereich der verschiedenen Thermometerarten 3
2.1.1 Einführung 4
2.1.2 Besondere Temperaturmessverfahren 5
2.1.3 Übersicht über die gängigen Temperaturmessgeräte 6
2.2 Mechanische Temperaturmessgeräte 7
2.2.1 Allgemeines 7
2.2.2 Bimetall-Thermometer 7
2.2.3 Tensions-Thermometer 9
2.2.4 Gasdruck-Thermometer, mit oder ohne Fernleitung 10
2.2.5 Maschinen-Glasthermometer 12
2.2.6 Stabausdehnungsthermometer 14
2.3 Elektrische Berührungsthermometer 15
2.3.1 Widerstandsthermometer 15
2.3.1.1 Der Messeffekt 15
2.3.1.2 Wirkungsweise 15
2.3.1.3 Kaltleiter (PTC) 17
2.3.1.4 Heissleiter (NTC) 17
2.3.1.5 Aufbau von Widerstandsthermometern 19
2.3.1.6 Schutzhülsen für Wth und Thermoelemente 21
2.3.1.7 Der Messeinsatz 23
2.3.1.8 Anschlussbelegungen eines Wth 25
2.3.2 Thermoelement 25
2.3.2.1 Der Seebeck-Effekt 25
2.3.2.2 Polarität der Thermospannung 26
2.3.2.3 Der Peltier-Effekt 26
2.3.2.4 Genormte Thermoelemente 27
2.3.2.5 Thermoelement-Ausführungen 29
2.3.2.6 Ausgleichsleitung und Korrekturdose 30
2.3.3 Richtiger Einbau von Temperaturfühlern 32
2.3.3.1 Röntgenaufnahmen von Widerstandsthermometern in Schutzrohren 33
2.3.4 Temperaturtransmitter (Kopftransmitter) 35
2.3.5 Messschaltungen 37
2.3.5.1 Kreuzspulmesswerk (Quotientenmesswerk) 37
2.3.6 Unterschiede zwischen Thermoelement und Widerstandsthermometer 40
2.4 Berührungslose Temperaturmessung 41
2.4.1 Infrarot-Pyrometer 41
2.4.1.1 Emissionsgrad 42
2.4.1.2 Distanzverhältnis 43
2.4.2 Gesamt- oder Teilstrahlungspyrometer 44
2.4.3 Teilstrahlungs-Pyometer 45
2.4.4 Verhältnis bzw. Farbpyrometer 46
2.4.5 Ausführungsformen für Infrarot-Pyrometer 48
2.4.6 Infrarot-Thermometer 50
2.5 Andere Temperaturmessverfahren 51
2.5.1 Folienthermometer 51
2.5.2 Thermofarbe und Temperaturklebepunkte/-messstreifen 52
2.5.3 Segerkegel 53
Temperaturmesstechnik
Druckmessverfahren
3. Drucksensoren 3
3.1 Grundlagen 3
3.1.1 Allgemeines 3
3.1.2 Maßeinheiten 3
3.1.3 Überdruck und Unterdruck 4
3.1.4 Absolut-, Relativ- und Differenzdruck 5
3.2 Druckeinheiten 7
3.3 U-Rohrmanometer 9
3.4 Schrägrohrmanometer 10
3.5 Überdruckmessgeräte mit elastischem Messglied 11
3.6 Manometertypen 12
3.6.1 Rohrfedermanometer (Bourdonfeder) 12
3.6.2 Kapselfedermanometer 15
3.6.3 Plattenfedermanometer 16
3.6.3.1 Beispiel für eine Absolutdruckmessung 18
3.6.3.2 Beispiel einer Differenzdruckmessung 19
3.6.4 Druckmittler    Anwendung - Wirkungsweise - Bauformen 20
3.6.4.1 Einsatzmöglichkeiten 21
3.6.4.2 Beispiele 21
3.6.4.3 Bauformen 24
3.6.5 Messumformer mit vorgelagerter Messzelle (Tubus) 26
3.6.6 Messumformer in Flanschausführung 26
3.7 Differenz-Druckmessumformer 27
3.8 Druckmessumformer 29
3.81 Differentialkondensator 30
3.8.1.1 Relativdruckmesszelle 31
3.8.1.2 Absolutdruckmesszelle 31
3.9 Sonderbauformer, alte Druckmessgeräte 32
3.9.1 Ringwaage (Fa. Rixen) 32
3.9.2 Tauchsichermesswerk 34
3.9.3 Tauchglockenmesswerk 35
3.9.4 Quecksilber-Schwimmermanometer (Fa. Siemens) 37
3.9.5 Barton-Messzelle (Fa. Hartmann & Braun) 38
3.10 Druck- (Kraft-) Messung mittels Dehnmessstreifen 40
3.10.1  Grundlagen Dehnmessstreifen 40
3.10.2 Aktive und passive Anbringung von DMS 41
3.10.3 Statische Fehler 42
3.10.4 Einflussgrößen 42
3.10.5 Anwendungsmöglichkeiten 45
3.10.6 Messschaltung 48
3.10.7 DMS-Materialien 48
Druckmesstechnik
Durchflussmessverfahren
4. Durchflusssensoren 3
4.1 Durchflussmessung und Mengenzählung 3
4.2 Grundlagen 4
4.2.1 Laminare und turbolente Strömung 4
4.2.3 Reynoldszahl und Viskosität 6
4.2.3.1 Die Reynoldszahl 6
4.2.3.2 Die Viskosität 6
4.2.4 Beruhigungsstrecken 8
4.2.5 Kontinuitätsgleichung 9
4.2.6 Beziehung zwischen Nennweite, Durchfluss und Strömungsgeschwindigkeit 10
4.2.7 Bleibender Druckverlust 11
4.2.8 Stichworte zu Betriebsbedingungen und Forderungen an die Messstelle 13
4.2.9 Auswahlmatrix für Durchflussmessgeräte 16
4.2.10 Strömungsgleichrichter 17
4.3 Durchflussmessgeräte 18
4.3.1 Wirkdruckmessverfahren 18
4.3.1.1 Durchflussgleichung 19
4.3.1.2 Vergleich von genormten Drosselorganen 21
4.3.1.3 Messblenden-Typen: 22
4.3.1.4 Anordnung von Durchflussmessern nach dem Wirkdruckverfahren 23
4.3.1.5 Venturirohr 24
4.3.1.6 Staudrucksonde 26
4.3.2 Schwebekörperdurchflussmesser (SKDM) 28
4.3.2.1 Schwebekörperformen 28
4.3.2.2 Schebekörperdurchflussmessumformer 30
4.3.3 Magnetisch induktiver Durchflussmesser (MID) 31
4.3.4 Ultraschalldurchflussmesser 33
4.3.5 Wirbeldurchflussmessgeräte 35
4.3.6 Massedurchflussmesser, Coriolisprinzip 37
4.3.7 Thermische Durchflussmesser 40
4.4 Volumetrische Durchfluss-/ Mengenmessungen 41
4.4.1 Turbinenrad-Zähler 42
4.4.2 Flügelradzähler 44
4.4.3 Ovalradzähler 45
4.4.4 Ringkolbenzähler 47
4.4.5 Drehkolbenzähler 49
4.4.6 Treibschieber-Zähler 50
4.4.7 Hubkolben-Zähler 51
4.4.8 Trommel-Zähler 52
4.5 Zusammenfassung der Vor- und Nachteile 53
4.5.1 Ovalradzähler, Ringkolbenzähler 53
4.5.2 Drehkolbenzähler 53
4.5.3 Turbinenzähler 54
4.5.4 Wirbeldurchflussmesser 55
4.5.5 Drall-Durchflussmesser 55
4.5.6 Wirkdruck-Messverfahren 56
4.5.7 Schwebekörper-Durchflussmesser 57
4.5.8 Magnetisch-induktive-Durchflussmesser 57
4.5.9 Ultraschall-Durchflussmesser 58
4.5.10 Masse-Durchflussmesser nach dem Coriolois-Prinzip 59
4.5.11 Masse-Durchflussmesser, thermisch 60
Durchflussmesstechnik
Niveaumessverfahren
5. Füllstandssensoren 2
5.1 Kontinuierliche Füllstandmessung, Übersicht der Messprinzipien 3
5.1.1 Peilstab, Pegelmessung 5
5.1.2 Pegeluhr 6
5.1.3 Niveau-Schauglas 7
5.1.4 Bypass-Magnetklappenanzeiger 8
5.1.5 Schwimmerniveaumessung 10
5.1.6 Verdränger-Niveaumessung 11
5.1.7 Niveaumessung nach dem Einperlverfahren 15
5.1.7.1 Offener Behälter 16
5.1.7.2 Geschlossener Behälter 16
5.1.8 Kapazitive Niveaumessung 17
5.1.9 Hydrostatische Niveaumessung 19
5.1.10 Radioaktive Niveaumessung 22
5.1.10.1 Strahler- und Detektoranordnungen 25
5.1.10.2 Anwendungsgebiete radiometrischer Messanordnungen 26
5.1.11 Detektoren 30
5.1.12 Lotsystem-Niveaumessung (Silopilot T, Fa. Endress + Hauser) 32
5.1.13 Ultraschall- und Radarniveaumessung 34
5.1.13.1 Ultraschallniveaumessung 36
5.1.13.2 Radarniveaumessung 1) 39
5.1.14 Gravimetrische Niveaumessung (DMS-Siloverwiegung  ,Fa. Rembe) 48
5.1.15 Gravimetrische Niveaumessung (Wägezellen /Kraftmesszellen) 49
5.2 Grenzstandmessung, Übersicht der Messprinzipien  51
5.2.1 Grenzstandmessung, Drehflügelsonde 53
5.2.2 Grenzstandmessung, Schwinggabelsonde 55
Niveaumesstechnik
Abstands-, Weg- und Winkelmessverfahren
6 Abstands-, Weg- und Winkelmessverfahren 2
6.1 Widerstandslängenfühler 5
6.2 Widerstandswinkelfühler 7
6.3 Inkrementalgeber 10
6.4 Ultraschallsensor 13
6.5 Lichtschranken und Lichttaster 16
6.5.1 Der Reflexions-Lichttaster 16
6.5.2 Der Reflexions-Lichtschranke 17
6.5.3 Die Einweg-/Durchlicht-Schranke 18
6.5.4 Störeinflüsse bei optoelektronischen Sensoren 19
6.6 Initiatoren 22
6.6.1 Auswahlkriterien für Näherungsinitiatoren (Fa. Pepperl + Fuchs) 24
6.6.2 Induktive Initiatoren 24
6.6.3 Kapazitive Initiatoren 36
6.6.3.4 Gängige Applikationen für kapazitive Sensoren sind: 39
6.6.3.5 Übliche Einsatzbereiche für kapazitive Sensoren sind: 39
6.7 Magnetfeldsensoren 45
6.7.1 Hallsensoren 45
6.8 Magnetostriktiven Wegmesssysteme 48
6.9 Wirbelstromsensoren 54
6.10 Magnetbandsensoren 56
6.11 Induktive Sensoren 59
6.12 Seilzugsensoren 61
Abstands-, Weg- und Winkelmessverfahren
Analysenmessverfahren
7. Analysenmessverfahren 2
7.1 Feuchtemessung 2
7.1.1 Feuchtemessverfahren 4
7.1.2 LiCl-Feuchtefühler 5
7.1.3 Quarzhygrometer 6
7.1.4 Kapazitiver Feuchtefühler 6
7.2 pH-Wertmessung 7
7.2.2 Die Elektrode als Spannungsquelle 8
7.2.3 Temperatureinfluss 9
7.2.4 Pufferlösung 10
7.3 Messgasaufbereitung 11
7.4 Flammenionisationdetektor 12
7.5 Gaschromatograph 14
7.6 Gaswarngeräte 19
7.6.1 Tragbare Gaswarngeräte 19
7.6.2 Stationäre Gaswarngeräte 21
7.6.3 Sensortypen für Gaswarngeräte 22
7.6.3.1 Das elektrochemische Sensorprinzip 23
7.6.3.2 Das katalytische Sensorprinzip 24
7.6.3.3 Das Infrarot-Sensorprinzip 25
7.7 Kohlendioxid-Messgerät 27
7.8 Sauerstoffmessverfahren 31
7.9 Gasanalyse durch Infrarotabsorption 34
Analysenmessverfahren
Aktuatorik (Stellgeräte)
8 Aktuatorik 3
8.1 Grundlagen 3
8.1.1 Spezifikationsdaten für Aktoren 6
8.1.2 Kv-Wert 8
8.1.3 Kvs- und Kvr-Wert 8
8.1.4 Ventilkennlinien 10
8.1.5 Kavitation und Flashing 14
8.1.6 Der Kavitationskoeffizient 15
8.1.7 Abrasion, Erosion und Vibration 17
8.2 Regelventile 18
8.2.1 Ventilgehäuse und Sitz-/ Kegelgarnituren 20
8.2.2 Drosselkörper 20
8.2.3 Spindelabdichtungen 21
8.3 Drehkegelventil 22
8.4 Gleit-/ Segmentschieber 23
8.5 Regelklappe 26
8.6 Absperrarmaturen 29
8.6.1 Hähne 29
8.6.2 Kugelhahn 30
8.6.3 Schieber 32
8.6.4 Ringkolbenschieber 33
8.7 Schlauchventile 36
8.7.1 Schlauchventil (Fa. Schubert & Salzer) 36
8.7.2 Quetschventil (Fa. Ako) 37
8.8 Antriebe 38
8.9 Pneumatische Antriebe 40
8.9.1 Steuerelemente 40
8.9.2 Pneumatischer Schwenkantrieb (Fa. EBRO) 42
8.9.3 Pneumatischer Drehflügelantrieb (Schwenkantrieb) 44
8.9.4 Pneumatischer Stellzylinder (Fa. Norgren) 45
8.10. Magnetventile 47
8.10.1 Aufbau von Wegeventilen in den Schaltsymbolen 47
8.11 Stellungsregler 53
9.11.1 Düsen-Prallplatten-System 57
8.12 Endlagenrückmeldungen 60
Aktuatorik (Stellgeräte)
...
...
VORL_MT5_MSR_Fragenkatalog_091208.pdf     
RFH_Fachinhalte_Elektrotechnik_von_1995_020609.doc   
Literaturempfehlung   
Übungsaufgaben (in Arbeit)   

              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ingenieur der Allgemeinen Elektrotechnik, Technischer Betriebswirt und Privatdozent an der Rheinischen Fachhochschule Köln (RFH-Köln)