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PID-Regulation

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Übersichtsschaltbild

Dieser Funktionsbaustein kann als P-, I-, PI-, PD- oder PID-Regler verwendet werden

Funktion

  • Der PID-Regler steuert automatisch physikalische Größen in einem Prozess, damit ein vorgegebener Sollwert möglichst genau eingehalten wird – auch bei Störungen

  • Vergleich von Soll- und Istwert:

    • Regler misst kontinuierlich die Regelgröße (Istwert)
    • Vergleicht diese mit der Führungsgröße (Sollwert)
    • Aus der Differenz (Regelabweichung) wird eine Stellgröße berechnet, die den Prozess beeinflusst

  • Ziel:

    • Die Regelabweichung im eingeschwungenen Zustand möglichst minimal halten

  • Berücksichtigung des Zeitverhaltens:

    • Da Prozesse zeitabhängig reagieren, kompensiert der Regler die Dynamik der Regelstrecke
    • So erreicht die Regelgröße den Sollwert in gewünschter Form (von aperiodisch bis leicht schwingend)

  • Risiken bei falscher Einstellung:

    • Zu langsame Regelung
    • Große Regelabweichungen
    • Ungedämpfte Schwingungen der Regelgröße
    • Im schlimmsten Fall Beschädigung der Regelstrecke

  • Flexibilität:

    • Der Baustein kann als P-, I-, PI-, PD- oder PID-Regler eingesetzt werden

Anlegen

  • Mit dem grünen Plus-Symbol können Sie eine neue Regelung anlegen
  • Wählen Sie anschließend Ausgänge und RID Regulation

Name

  • Geben Sie einen Namen für den Baustein an

Istwert/Sollwert

  • Wählen Sie beispielsweise „Fix Value“ und eine Temperatur von z. B. 65 °C
  • Alternativ haben Sie auch die Möglichkeit, einen variablen Sollwert festzulegen, der beispielsweise in Abhängigkeit der Außentemperatur angepasst wird

Updaterate

  • Geben Sie hier an, wie oft die Regelung aktualisiert werden soll

positiv/negativ

  • Hier geben Sie die Regelrichtung vor
  • Bei einer Überschussregelung wird diese Funktion beispielsweise auf negativ eingestellt

Min. Abweichung

  • Hier legen Sie den kleinsten Änderungsschritt fest

YMin

  • Legen Sie hier den Startwert fest
  • Dieser beginnt üblicherweise bei 0, er kann jedoch auch höher liegen z.B.: 20

YMax

  • Legen Sie hier den Endwert fest
  • Dieser Wert ist üblicherweise bei 100, er kann jedoch auch niedriger liegen

Kp

  • Hier geben Sie den Proportionalanteil an, siehe P-Regler

Ki

  • Hier geben Sie den Integralanteil an, siehe I-Regler

Kd

  • Hier geben Sie den Differentialanteil an, siehe D-Glied

Schnittstelle

  • Wählen Sie die Schnittstelle die den Wert ausgeben soll

Freigabe

  • Hier können Sie durch eine anderen Baustein die Regelung ein oder ausschalten

no Log / Log Local / Log Portal

  • Legen Sie fest, ob die Werte

    • nicht aufgezeichnet,

    • am Gerät gespeichert oder

    • im Portal aufgezeichnet werden sollen

Bestätigen Sie die Eingaben zweimal mit OK und anschließend mit Speichern

Reglerarten

P-Regler

  • Sprungantwort P-Anteil
  • Der P-Regler besteht ausschließlich aus dem proportionalen Anteil Kp
  • Sein Ausgangssignal u ist direkt proportional zum Eingangssignal e

I-Regler

  • Sprungantwort I-Anteil
  • Ein I-Regler (integrierender Regler, I-Glied) wirkt durch zeitliche Integration der Regelabweichung e(t) auf die Stellgröße
  • Die Wirkung wird durch die Nachstellzeit TN gewichtet

D-Glied

  • Sprungantwort des idealen D-Gliedes
  • Das D-Glied wirkt als Differenzierer und wird nur in Kombination mit P- und/oder I-Reglern eingesetzt
  • Es reagiert nicht auf die Höhe der Regelabweichung e(t), sondern auf deren Änderungsgeschwindigkeit

Empirische Dimensionierung

  • In der Praxis werden Regelkreise oft ohne exaktes Modell dimensioniert
  • Die Reglerparameter werden anhand von praktischen Erfahrungswerten voreingestellt und dann angepasst
  • Diese Methode eignet sich vor allem für einfache Systeme

Die Vorgehensweise sieht dabei folgendermaßen aus

  • P-Anteil klein wählen, I- und D-Anteil auf 0 setzen
  • P-Anteil erhöhen: Langsam steigern, bis die Dämpfung kritisch wird. Bei Schwingungen P leicht reduzieren
  • I- und D-Anteil hinzufügen: Nach und nach erhöhen, bis ein akzeptables Regelverhalten erreicht ist

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