PID-Regulation

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Funktionsweise

Dieser desFunktionsbaustein Bausteins

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

Funktion

• Der PID PID-Regler beeinflusststeuert selbstständig,automatisch physikalische Größen in einem meist technischen Prozess, die physikalischen Größen so, dassdamit ein vorgegebener WertSollwert möglichst genau eingehalten wird – auch bei Störeinflüssenrungen

  möglichst
gut
• eingehalten

  Vergleich wird.von DazuSoll- vergleichenund Istwert:

  • Regler innerhalbmisst eineskontinuierlich Regelkreisesdie laufendRegelgröße das(Istwert)
  Signal
  • Vergleicht diese mit der „Führungsgröße (Sollwert)“
  mit
  • Aus der gemessenenDifferenz und(Regelabweichung) zurückgeführtenwird „Regelgröeine Stellgröße (Istwert)“ und ermitteln aus dem Unterschied der beiden Größen der Regelabweichung (Regeldifferenz) eine „Stellgröße“, welcheberechnet, die Regelstreckeden soProzess beeinflusst,beeinflusst
  dass
  die

• Ziel:

  • Die Regelabweichung im eingeschwungenen Zustand zumöglichst einemminimal Minimumhalten
  wird.
  Weil
die
• einzelnen

  Berücksichtigung Regelkreisgliederdes einZeitverhaltens:

  Zeitverhalten
  haben,
  • Da mussProzesse zeitabhängig reagieren, kompensiert der Regler dendie WertDynamik der RegelabweichungRegelstrecke
  verstärken
  • So und gleichzeitig das Zeitverhalten der Strecke so kompensieren, dasserreicht die Regelgröße den Sollwert in gewünschter WeiseForm – (von aperiodisch bis gedämpftleicht schwingendschwingend)
  –
  erreicht.
Falsch
• eingestellte

  Risiken Reglerbei machenfalscher denEinstellung:

  Regelkreis
  zu
  • Zu langsam,langsame führenRegelung
  zu
  • Große einerRegelabweichungen
  großen Regelabweichung oder zu ungedämpften
  • Ungedämpfte Schwingungen der Regel-gröRegelgröße
  und
  • Im damitschlimmsten unterFall Umständen zur ZerstörungBeschädigung der Regelstrecke.Regelstrecke
  Dieser
  Regler
Funktionsbaustein

• Flexibilität:

  • Der Baustein kann als P-Regler,, I-Regler,, PI-Regler,, PD-Regler undoder PID-Regler verwendeteingesetzt werden

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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

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Reglerarten

P-Regler

• Sprungantwort P-Anteil mit Kp
• Der P-Regler besteht ausschließlich aus einemdem proportionalen Anteil derKp
Verstärkung Kp Mit seinem
• Sein Ausgangssignal u ist erdirekt proportional demzum Eingangssignal e

I-Regler

• Sprungantwort I-Anteil
• Ein I-Regler (integrierender Regler, I-Glied) wirkt durch zeitliche Integration der Regelabweichung e(t) auf die Stell-gröStellgröße
mit
• Die derWirkung Gewichtungwird durch die Nachstellzeit T_N.TN gewichtet

D-Glied

• Sprungantwort des idealen D-Gliedes
• Das D-Glied istwirkt einals Differenzierer,Differenzierer derund wird nur in Verbindung zu ReglernKombination mit P- und/oder IVerhalten als ReglerI-Reglern eingesetzt
wird. Er
• Es reagiert nicht auf die Höhe der Regelabweichung e(t), sondern nur auf deren Änderungsgeschwindigkeit

Empirische Dimensionierung

• In der Praxis werden Regelkreise häufigoft ohne Verwendungexaktes einesModell Modellsdimensioniert
durch einfaches Ausprobieren von Regler Einstellungen realisiert.
• Die Regler ParameterReglerparameter werden einfachanhand nachvon praktischen Erfahrungswerten vorgewähltvoreingestellt und variiert.dann Deshalbangepasst
ist diese
• Diese Methode aucheignet nursich geeignet,vor umallem für einfache Systeme zu dimensionieren

Die Vorgehensweise sieht dabei folgendermaßen aus

• Man beginnt zunächst mit einer unkritischen Einstellung, indem man P-Anteil klein wählthlen, I- und I und DD-Anteil auf 0 setzt.setzen
Nun erhöht man langsam den
• P-Anteil so-langeerhöhen: Langsam steigern, bis die Dämpfung schlechtkritisch wird. WennBei hierbei eine Schwingungsneigung auftritt, wird die VerstärkungSchwingungen P etwasleicht zurückgenommen.reduzieren
Anschließend nimmt man auch noch den Integralanteil
• I- und denD-Anteil Differentialanteilhinzufügen: hinzuNach und nach erhöht diese auch langsamhen, bis dasein Ergebnisakzeptables einigermaßenRegelverhalten akzeptabelerreicht ist. Wenn die Regelung dabei stabiler wird, kann man noch mal P oder I erhöhen und Testen bis alles passt.ist

Regler Anlegen

• Gehen Sie in der „Gerätekonfiguration“ auf „Regelungen“. Legen Sie mit dem „grünen Plus“ eine neue Steuerungsfunktion an. Drücken Sie den Button „Ausgänge“. Legen Sie den „PID-Regulation“ Funktionsbaustein an. Geben Sie bei „Name“ z.B.: „Steller 1“ ein. Wählen Sie bei „Istwert“ Ihren z.B.: PT1000 Temperatursensor der für den Istwert zuständig ist.

• Bei „Wähle Sollwert“ wählen Sie z.B.: Fix Value und eine Temperatur von z.B.: 65°C. Hier haben Sie auch die Möglichkeit einen nicht fixen Sollwert zu wählen der z.B.: in Abhängigkeit einer Außentemperatur beeinflusst wird.

• Geben Sie bei „Update rate“ die Geschwindigkeit vor wie oft diese Regelung aktualisiert werden soll z.B.: 3 s. Bei „positiv“ geben Sie die Regelrichtung vor. Diese Funktion wird bei z.B.: einer Überschussregelung auf „negativ“ geschaltet.

• Bei „Min. Abweichung“ geben Sie den kleinsten Änderungsschritt vor z.B.: 5.

• Bei „Ymin“ können Sie den Startwert festlegen. Dieser beginnt üblicherweise bei 0. Er kann jedoch auch höher liegen z.B.: 20.

• Bei „Ymax“ können Sie den Endwert festlegen. Dieser Wert ist üblicherweise bei 100. Er kann jedoch auch niedriger liegen.

• Bei „Kp“ geben Sie den Proportionalanteil an. Siehe P-Regler.

• Bei „Ki“ geben Sie den Integralanteil an. Siehe I-Regler

• Bei „Kd“ geben Sie den „Differentialanteil“ an. Siehe-D Glied.

• Bei „Schnittstelle“ geben Sie bei „Select Interface“ den „Physikalischen Ausgang“ oder einen „Merker“ an.

• Bei “Freigabe“ können Sie durch eine anderen Baustein die Regelung ein oder ausschalten.

• Bestätigen Sie mit „OK“

• Drücken Sie nun „Speichern“, um die Programmiereinstellungen zu übernehmen