PID-Regulation

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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