Beispielprojekte SIMATIC PID Professional - Siemens AG · Rechtliche Hinweise Rechtliche Hinweise Warnhinweiskonzept Dieses Handbuch enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen

� Beispielprojekte SIMATIC PID

�Professional

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SIMATIC

S7-300/400 Beispielprojekte SIMATIC PID Professional

Anwendungsbeispiele

01/2012 A5E03806703-01

Standard PID Control 1

Modular PID Control 2

Rechtliche Hinweise

Rechtliche Hinweise Warnhinweiskonzept

Dieses Handbuch enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen Sicherheit sowie zur Vermeidung von Sachschäden beachten müssen. Die Hinweise zu Ihrer persönlichen Sicherheit sind durch ein Warndreieck hervorgehoben, Hinweise zu alleinigen Sachschäden stehen ohne Warndreieck. Je nach Gefährdungsstufe werden die Warnhinweise in abnehmender Reihenfolge wie folgt dargestellt.

GEFAHR bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten wird, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.

WARNUNG bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.

VORSICHT mit Warndreieck bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.

VORSICHT ohne Warndreieck bedeutet, dass Sachschaden eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.

ACHTUNG bedeutet, dass ein unerwünschtes Ergebnis oder Zustand eintreten kann, wenn der entsprechende Hinweis nicht beachtet wird.

Beim Auftreten mehrerer Gefährdungsstufen wird immer der Warnhinweis zur jeweils höchsten Stufe verwendet. Wenn in einem Warnhinweis mit dem Warndreieck vor Personenschäden gewarnt wird, dann kann im selben Warnhinweis zusätzlich eine Warnung vor Sachschäden angefügt sein.

Qualifiziertes Personal Das zu dieser Dokumentation zugehörige Produkt/System darf nur von für die jeweilige Aufgabenstellung qualifiziertem Personal gehandhabt werden unter Beachtung der für die jeweilige Aufgabenstellung zugehörigen Dokumentation, insbesondere der darin enthaltenen Sicherheits- und Warnhinweise. Qualifiziertes Personal ist auf Grund seiner Ausbildung und Erfahrung befähigt, im Umgang mit diesen Produkten/Systemen Risiken zu erkennen und mögliche Gefährdungen zu vermeiden.

Bestimmungsgemäßer Gebrauch von Siemens-Produkten Beachten Sie Folgendes:

WARNUNG Siemens-Produkte dürfen nur für die im Katalog und in der zugehörigen technischen Dokumentation vorgesehenen Einsatzfälle verwendet werden. Falls Fremdprodukte und -komponenten zum Einsatz kommen, müssen diese von Siemens empfohlen bzw. zugelassen sein. Der einwandfreie und sichere Betrieb der Produkte setzt sachgemäßen Transport, sachgemäße Lagerung, Aufstellung, Montage, Installation, Inbetriebnahme, Bedienung und Instandhaltung voraus. Die zulässigen Umgebungsbedingungen müssen eingehalten werden. Hinweise in den zugehörigen Dokumentationen müssen beachtet werden.

Marken Alle mit dem Schutzrechtsvermerk ® gekennzeichneten Bezeichnungen sind eingetragene Marken der Siemens AG. Die übrigen Bezeichnungen in dieser Schrift können Marken sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.

Haftungsausschluss Wir haben den Inhalt der Druckschrift auf Übereinstimmung mit der beschriebenen Hard- und Software geprüft. Dennoch können Abweichungen nicht ausgeschlossen werden, so dass wir für die vollständige Übereinstimmung keine Gewähr übernehmen. Die Angaben in dieser Druckschrift werden regelmäßig überprüft, notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen enthalten.

Siemens AG

Industry Sector Postfach 48 48 90026 NÜRNBERG DEUTSCHLAND

A5E03806703-01 Ⓟ 01/2012 Änderungen vorbehalten

Copyright © Siemens AG 2012.Alle Rechte vorbehalten

Beispielprojekte SIMATIC PID Professional Anwendungsbeispiele, 01/2012, A5E03806703-01 3

Inhaltsverzeichnis

1 Standard PID Control................................................................................................................................. 5

1.1 Example01: Schrittregler................................................................................................................5

1.2 Example02: Kontinuierlicher Regler ............................................................................................11

1.3 Example03: Kaskadenregelung...................................................................................................16

1.4 Example04: Impulsregler .............................................................................................................19

1.5 Example05: Kontinuierlichen Regler mit dem PID Self-Tuner optimieren...................................25

1.6 Example06: Schrittregler mit dem PID Self-Tuner optimieren.....................................................27

1.7 Example07: Impulsregler mit dem PID Self-Tuner optimieren ....................................................29

2 Modular PID Control ................................................................................................................................ 31

2.1 Example08: Schrittregler..............................................................................................................31 2.1.1 Übersicht ......................................................................................................................................31 2.1.2 PIDCTR_S: Festwertregler mit schaltendem Ausgang für integrierende Stellglieder .................33 2.1.3 PROC_S: Regelstrecke für Schrittregler......................................................................................35 2.1.4 Beispiel in Betrieb nehmen ..........................................................................................................36

2.2 Example09: Kontinuierlicher Regler ............................................................................................37 2.2.1 Übersicht ......................................................................................................................................37 2.2.2 PIDCTR_C: Festwertregler mit kontinuierlichem Ausgang..........................................................38 2.2.3 PROC_C: Regelstrecke für kontinuierlichen Regler ....................................................................40 2.2.4 Beispiel in Betrieb nehmen ..........................................................................................................40

2.3 Example10: Impulsregler .............................................................................................................41 2.3.1 Übersicht ......................................................................................................................................41 2.3.2 PIDCTR: Führungsregler für kontinuierliche Regler mit Impulsformer ........................................43 2.3.3 PROC_P: Regelstrecke für kontinuierlichen Regler mit Impulsformer ........................................44 2.3.4 Beispiel in Betrieb nehmen ..........................................................................................................45

2.4 Example11: Einschleifiger Verhältnisregler .................................................................................46 2.4.1 Übersicht ......................................................................................................................................46 2.4.2 RATIOCTR: Einschleifiger Verhältnisregler.................................................................................48 2.4.3 Beispiel in Betrieb nehmen ..........................................................................................................49

2.5 Example12: Mischungsregler.......................................................................................................50 2.5.1 Übersicht ......................................................................................................................................50 2.5.2 RB_CTR_C: kontinuierlicher Folgeregler für mehrschleifige Verhältnis– oder

Mischungsregelungen..................................................................................................................52 2.5.3 Beispiel in Betrieb nehmen ..........................................................................................................54

2.6 Example13: Regler mit Störgrößenaufschaltung.........................................................................55 2.6.1 Übersicht ......................................................................................................................................55 2.6.2 CRT_C_FF: Regler mit Störgrößenaufschaltung.........................................................................56 2.6.3 Beispiel in Betrieb nehmen ..........................................................................................................58

Inhaltsverzeichnis

Beispielprojekte SIMATIC PID Professional 4 Anwendungsbeispiele, 01/2012, A5E03806703-01

2.7 Example14: Bereichsauswahlregler............................................................................................ 59 2.7.1 Übersicht ..................................................................................................................................... 59 2.7.2 SPLITCTR: Bereichsauswahlregler ............................................................................................ 60 2.7.3 PROC_HCC: Regelstrecke mit Heiz- und Kühlzweig ................................................................. 62 2.7.4 Beispiel in Betrieb nehmen ......................................................................................................... 63

2.8 Example15: Ablöseregler ............................................................................................................ 64 2.8.1 Übersicht ..................................................................................................................................... 64 2.8.2 OVR_CTR: Ablöseregler ............................................................................................................. 65 2.8.3 Beispiel in Betrieb nehmen ......................................................................................................... 67

2.9 Example16: Kontinuierlichen Regler mit dem PID Self-Tuner optimieren .................................. 68

2.10 Example17: Schrittregler mit dem PID Self-Tuner optimieren.................................................... 70

2.11 Example18: Impulsregler mit dem PID Self-Tuner optimieren.................................................... 73


Standard PID Control 11.1 Example01: Schrittregler

Anwendung Das Beispiel Example01 umfasst einen Standard–Schrittregler (PID_ES) in Verbindung mit einer simulierten Regelstrecke, die aus einem integrierenden Stellglied und einem nachgeschalteten Verzögerungsglied dritter Ordnung (PT3) besteht.

Mit Hilfe von Example01 ist es möglich, auf einfache Weise einen Schrittregler zu generieren und diesen in allen Eigenschaften im Offline–Zusammenspiel mit einer typischen Streckenanordnung zu parametrieren und zu erproben.

Das Beispiel ermöglicht es, die Arbeitsweise und Konfiguration von Reglern mit diskontinuierlichem Ausgang, wie sie bei der Regelung von Strecken mit motorischen Stellgliedern sehr häufig eingesetzt werden, leicht zu verstehen. Es ist deshalb auch für Einführungszwecke bzw. Schulungszwecke anwendbar.

Funktionen von Example01 Das Beispiel Example01 setzt sich im Wesentlichen aus den beiden Anweisungen PID_ES und PROC_S zusammen. PID_ES verkörpert dabei den verwendeten Standard–Regler, und PROC_S simuliert eine Regelstrecke mit den Funktionsgliedern "Ventil" und PT3. Dem Regler werden dabei neben der Regelgröße Informationen über die Position des Stellgliedes und ggf. erreichte Anschlagsignale übermittelt.

Anschlagsignale

Regelstrecke

Stellungsrückmeldung

(Stellglied)

Istwert

SollwertSchrittegler

-

DISV

PT3

Standard PID Control

PID_ES

Bild 1-1 Beispiel Example01, Regelkreis



Der Funktionsbaustein PROC_S bildet eine Reihenschaltung nach, die aus dem integrierenden Stellglied und drei Verzögerungsgliedern 1. Ordnung besteht. Zum Ausgangssignal des Stellgliedes wird immer die Störgröße DISV hinzuaddiert, sodass an dieser Stelle Streckenstörungen manuell aufgeschaltet werden können. Über den Faktor GAIN lässt sich die statische Streckenverstärkung bestimmen.

Der Parameter für die Motorstellzeit MTR_TM definiert die Zeit, welche das Stellglied für den Durchlauf von Anschlag zu Anschlag benötigt.

Bild 1-2 Aufbau und Parameter des Strecken–Bausteins PROC_S

Bausteinstruktur Das Beispiel Example01 ist aus der Funktion EX01, die die Bausteine für den Regler und die simulierte Strecke umfasst, sowie aus den Aufrufbausteinen für Neustart (OB 100) und eine Weckalarmebene (OB 35 mit 100 ms Zeittakt) zusammengesetzt.

Tabelle 1- 1 Bausteine des Beispiels Example01

Baustein Name (in der Symbolleiste)

Beschreibung

OB 100 RESTART Neustart–OB OB 35 CYC_INT1 Zeitgesteuerter OB: 100 ms FC 100 EX01 Beispiel 1 FB 2 PID_ES Schrittregler FB 100 PROC_S Strecke für Schrittregler DB 100 PROCESS Instanz–DB zu PROC_S DB 101 CONTROL Instanz–DB zu PID_ES

Den beiden Funktionsbausteinen sind die Instanz–Datenbausteine DB 100 für die Strecke und DB 101 für den Regler zugeordnet.

PROC_S

T#100 ms

FALSE

T#100 ms

CYCLECOM_RST

TRUE

EX01

PID_ES

OB 100

OB 35(100 ms)

Bild 1-3 Bausteine des Beispiels Example01: Verschaltung und Aufruf



Die Parameter des Streckenmodells Die Parameter des Reglerbausteins PID_ES und ihre Bedeutung sind in der Online-Hilfe beschrieben. Die Parameter des Streckenbausteins PROC_S sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.

Tabelle 1- 2 Parameter des Streckenbausteins PROC_S (DB100: FB100)

Parameter Typ Wertebereich Beschreibung INV_UP BOOL Eingangssignal auf (mehr) INV_DOWN BOOL Eingangssignal ab (weniger) COM_RST BOOL Neustart CYCLE TIME ≥ 1ms Abtastzeit DISV REAL Störgröße GAIN REAL Streckenverstärkung MTR_TM TIME Motorstellzeit LMNR_HLM REAL LMNR_LLM ... 100.0 [%] obere Grenze der Stellungsrückmeldung LMNR_LLM REAL -100.0...LMNR_HLM [%] untere Grenze der Stellungsrückmeldung TM_LAG1 TIME ≥ CYCLE/2 Verzögerungszeit 1 TM_LAG2 TIME ≥ CYCLE/2 Verzögerungszeit 2 TM_LAG3 TIME ≥ CYCLE/2 Verzögerungszeit 3 OUTV REAL Ausgangsgröße LMNR REAL Stellungsrückmeldung QLMNR_HS BOOL Stellglied am oberen Anschlag QLMNR_LS BOOL Stellglied am unteren Anschlag

Nach Neustart werden die Ausgangsgröße OUTV sowie alle internen Speichergrößen auf Null gesetzt.



Verschaltung und Aufruf des Beispiels Example01 Wie der Schrittregler über die Funktion EX01 intern mit dem Streckenmodell zu einem Regelkreis verschaltet ist, geht aus dem folgenden Bild hervor.

Selbstverständlich lässt sich durch Öffnen der Verbindung LMNR - LMNR_IN auch eine Schrittregelung ohne Stellungsrückmeldung realisieren.

PROC_S

OUTVLMNR

QLMNR_LSQLMNR_HSINV_DOWN

INV_UP

CYCLECOM_RST

PID_ES

QLMNUPQLMNDN

LMNR_LSLMNR_HSLMNR_INPV_INCYCLECOM_RS

1EX0

CYCLE

COM_RST

Bild 1-4 Verschaltung und Aufruf der Funktion EX01

Parameter der Modellregelstrecke für Schrittregler Das nachfolgende Bild zeigt das Funktionsschema und die Parameter der Regelstrecke.

Bei Neustart bzw. Wiederanlauf verhält sich die Regelung, wie in der Online-Hilfe beschrieben.

BOOLREAL

BOOLREAL

TIME

BOOL

BOOL

BOOL

REALREAL

REALREALTIMETIMETIMETIME

OUTV

LMNRQLMNR_LS

QLMNR_HSFALSEFALSE

FALSE

FALSE

FALSE

T#10sT#10sT#10sT#30s

TM_LAG3TM_LAG2TM_LAG1MTR_TMLMNR_LLMLMNR_HLM

INV_DOWNINV_UPDISVGAINCYCLECOM_RST

*) *)

T#1s

PROC_S

100.00.0

0.0

0.0

0.0

0.0

Bild 1-5 Funktionsschema und Parameter des Streckenmodells PROC_S

*) Vorbelegung bei Neuerstellung des Instanz-DB



Parameter und Sprungantwort Anhand einer konkreten Parametrierung des Schrittreglers mit PI–Wirkung und eingeschalteter Totzone wird die Reaktion eines Regelkreises mit simulierter PT–Regel-strecke 3. Ordnung gezeigt. Die eingestellten Streckenparameter mit jeweils 10 s Verzögerungszeit bilden annähernd das Verhalten eines schnellen Temperaturprozesses oder einer Füllstandsregelung nach.

Einstellung einer der Verzögerungszeiten TM_LAGx = 0 s reduziert die Ordnung der Strecke um ein Grad.

Das nachfolgende Bild zeigt das Übergangs– und Einschwingverhalten des geschlossenen Regelkreises nach einer Sollwertänderung von 60 Prozent. Die Tabelle enthält die aktuell eingestellten Werte der relevanten Parameter für Regler und Strecke.

Parameter Typ Parametrierung Beschreibung Regler: CYCLE TIME 100ms Abtastzeit GAIN REAL 0.31 Proportionalbeiwert TI TIME 19.190s Integrationszeit MTR_TM TIME 20s Motorstellzeit PULSE_TM TIME 100ms Mindestimpulsdauer BREAK_TM TIME 100ms Mindestpausendauer DEADB_ON BOOL TRUE Totzone einschalten DEADB_W REAL 0.5 Totzonenbreite Regelstrecke GAIN REAL 1.5 Streckenverstärkung MTR_TM TIME 20s Motorstellzeit TM_LAG1 TIME 10s Verzögerungszeit 1 TM_LAG2 TIME 10s Verzögerungszeit 2 TM_LAG3 TIME 10s Verzögerungszeit 3

Bild 1-6 Regelkreis mit Schrittregler nach Sollwertsprung



Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen...") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100ms (Standardeinstellung) ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX01 übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Öffnen Sie im Ordner "Technologieobjekte" die Inbetriebnahmeoberfläche des Technologieobjekts CONTROL und führen Sie die Inbetriebnahme wie in der Online-Hilfe beschrieben durch.

Standard PID Control 1.2 Example02: Kontinuierlicher Regler


1.2 Example02: Kontinuierlicher Regler

Anwendung Das Beispiel Example02 umfasst einen kontinuierlichen Regler (PID_CP) in Verbindung mit einer simulierten Regelstrecke, die aus einem Verzögerungsglied dritter Ordnung (PT3) besteht.

Mit Hilfe von Example02 ist es möglich, auf einfache Weise einen kontinuierlichen PID-Regler zu generieren und diesen in allen Eigenschaften im Offline–Zusammenspiel mit einer typischen Streckenanordnung zu parametrieren und zu erproben.

Das Beispiel ermöglicht es, die Arbeitsweise und Konfiguration von Reglern mit analogem Ausgangssignal, wie sie bei der Regelung von Strecken mit proportional wirkenden Stellgliedern eingesetzt werden, leicht zu verstehen. Es ist deshalb auch für Einführungszwecke bzw. Schulungszwecke anwendbar.

Funktionen von Example02 Das Beispiel Example02 setzt sich im Wesentlichen aus den beiden Funktionsbausteinen PID_CP (FB 1) und PROC_C (FB 100) zusammen. PID_CP verkörpert dabei den verwendeten Regler, und PROC_C simuliert eine Regelstrecke mit Ausgleich dritter Ordnung. Das Beispiel enthält auch einen vorprojektierten zeitabhängigen Sollwertverlauf für den Zeitplangeber. Die nötigen Daten dazu sind im globalen Datenbaustein DB_RMPSK hinterlegt.

Regelstrecke

PID-Regler

PV -LMN

DISV

PT3


SPPID_CP

Bild 1-7 Regelkreis des Beispiels Example02

Der Funktionsbaustein PROC_C bildet eine Reihenschaltung aus drei Verzögerungsgliedern 1. Ordnung nach. Zum Ausgangssignal des Stellgliedes wird immer die Störgröße DISV hinzuaddiert, sodass an dieser Stelle Streckenstörungen manuell aufgeschaltet werden können. Über den Faktor GAIN lässt sich die statische Streckenverstärkung bestimmen.

Bild 1-8 Aufbau und Parameter des Strecken–Bausteins PROC_C



Bausteinstruktur Das Beispiel Example02 ist aus der Funktion EX02, die die Bausteine für den Regler und die simulierte Strecke umfasst, sowie aus den Aufrufbausteinen für Neustart (OB 100) und einer Weckalarmebene (OB 35 mit 100 ms Zeittakt) zusammengesetzt.


OB 100 RESTART Neustart–OB OB 35 CYC_INT1 Zeitgesteuerter OB: 100 ms FC 100 EX02 Beispiel 2 FB 1 PID_CP Kontinuierlicher PID–Regler FB 100 PROC_C Strecke für kontinuierlichen Regler DB 100 PROCESS Instanz–DB zu PROC_C DB 101 CONTROL Instanz-DB zu PID_CP DB 2 DB_RMPSK Globaler DB für Aufrufdaten des Zeitplangebers

Den beiden Funktionsbausteinen sind die Instanz–Datenbausteine DB 100 für die Regelstrecke und DB 101 für den Regler zugeordnet.

PROC_C

T#100 ms

FALSE

T#100 ms

CYCLECOM_RST

TRUE

EX02

PID_CP

OB 100

OB 35(100 ms)


Die Parameter des Streckenmodells Die Parameter des Reglerbausteins PID_CP und ihre Bedeutung sind in der Online-Hilfe beschrieben. Die Parameter des Streckenbausteins PROC_C sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.

Tabelle 1- 4 Parameter des Streckenbausteins PROC_C (DB 100: FB 100)

Parameter Typ Wertebereich Beschreibung INV REAL Eingangsgröße COM_RST BOOL Neustart CYCLE TIME ≥ 1ms Abtastzeit DISV REAL Störgröße GAIN REAL Streckenverstärkungsfaktor TM_LAG1 TIME ≥ CYCLE/2 Verzögerungszeit 1 TM_LAG2 TIME ≥ CYCLE/2 Verzögerungszeit 2 TM_LAG3 TIME ≥ CYCLE/2 Verzögerungszeit 3 OUTV REAL Ausgangsgröße



Verschaltung und Aufruf des Beispiels Example02 Wie der kontinuierliche Regler über die Funktion EX02 intern mit dem Streckenmodell zu einem Regelkreis verschaltet ist, geht aus dem nachfolgenden Bild hervor.

PROC_C

OUTVINV

CYCLECOM_RST

PID_CP

LMNPV_IN

CYCLECOM_RS

EX02

CYCLE

COM_RST


Parameter der Modellregelstrecke für kontinuierliche Regler Das nachfolgende Bild zeigt das Funktionsschema und die Parameter der Regelstrecke.


REAL

TIMEBOOL

REAL

REALREAL

TIMETIMETIME

OUTV

FALSE

T#10sT#10sT#10s

TM_LAG3TM_LAG2TM_LAG1

INV

DISVGAINCYCLECOM_RST

*) *)

T#1s

0.0

0.00.0

0.0

PROC_C

Bild 1-11 Funktionsschema und Parameter des Streckenmodells PROC_C




Parameter und Sprungantwort Anhand einer konkreten Parametrierung eines kontinuierlichen Reglers mit PID–Wirkung wird die Reaktion eines Regelkreises mit simulierter PT–Regelstrecke 3. Ordnung gezeigt. Die eingestellten Streckenparameter mit jeweils 10 s Verzögerungszeit bilden annähernd das Verhalten einer Druckregelung oder einer Füllstandsregelung nach.

Einstellung einer der Verzögerungszeiten TM_LAG x = 0 s reduziert die Ordnung der Strecke um ein Grad.

Das nachfolgende Bild zeigt das Übergangs– und Einschwingverhalten des geschlossenen Regelkreises nach einer Reihe von Sollwertänderungen von jeweils 20 Prozent des Messbereiches. Die Tabelle enthält die aktuell eingestellten Werte der relevanten Parameter für Regler und Strecke.

Parameter Typ Parametrierung Beschreibung Regler: CYCLE TIME 100ms Abtastzeit GAIN REAL 1.535 Proportionalbeiwert TI TIME 22.720s Integrationszeit TD TIME 5.974s Differenzierzeit TM_LAG TIME 1.195s Verzögerungszeit des D–Anteils Regelstrecke: GAIN REAL 1.5 Streckenverstärkung TM_LAG1 TIME 10s Verzögerungszeit 1 TM_LAG2 TIME 10s Verzögerungszeit 2 TM_LAG3 TIME 10s Verzögerungszeit 3

Bild 1-12 Regelung mit kontinuierlichem Regler und Sollwertsprüngen über den ganzen

Messbereich



Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen...") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100 ms (Standardeinstellung) ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX02 übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Öffnen Sie im Ordner "Technologieobjekte" die Inbetriebnahmeoberfläche des Technologieobjekts CONTROL und führen Sie die Inbetriebnahme wie in der Online-Hilfe beschrieben durch. Wenn Sie für das Beispiel den vorprojektierten zeitabhängigen Sollwertverlauf nutzen möchten, aktivieren Sie den Zeitplangeber in dem Sie CONTROL.RMPSK_ON=TRUE setzen.

Standard PID Control 1.3 Example03: Kaskadenregelung


1.3 Example03: Kaskadenregelung

Anwendung Das Beispiel Example03 enthält alle die Bausteine, die zur Konfiguration einer Kaskadenregelung mit einer Hauptregelgröße und einer Hilfsregelgröße benötigt werden.

Mit Hilfe von Example03 ist es möglich, auf einfache Weise eine Kaskadenregelung mit einem Führungsregelkreis und einem Folgeregelkreis zu generieren. Die Struktur lässt sich leicht auf mehr als einen Folgeregelkreis erweitern.

Funktionen von Example03 Das Beispiel Example03 enthält den Regleraufrufverteiler (LP_SCHED) mit dem zugehörigen globalen Datenbaustein (DB–LOOP), die Funktionsbausteine FB 1 für den kontinuierlichen Standard–Regler (Führungsregler) sowie FB 2 für den Schrittregler (Folgeregler) mit den beiden Instanz–DBs für die Konfigurationsdaten der Regler. Die Funktionsbausteine PROC_S und PROC_C bilden die simulierte Regelstrecke. Sie sind in den Beispielen Example01 und Example02 beschrieben.

Teil 2 Regelstrecke

Teil 1RegelstreckeFolgereglerFührungsregler

PROC_CPROC_S

PVPV

SP LMNQLMNDNQLMNUP

PID_ESPID_CP

Bild 1-13 Zweischleifige Kaskadenregelung (Example03)

Die Regler werden über den Regleraufrufverteiler aus der Weckalarmebene mit 100 ms Zeittakt zu jeweils zyklischen Zeitpunkten aufgerufen.

Der Regler mit kontinuierlichem Ausgang (PID_CP) wirkt dabei als Führungsregler auf den Sollwert des Folgereglers in der Weise, dass die Hauptregelgröße am Ausgang von Streckenteil 2 auf dem Führungswert SP gehalten wird. Störungen, die auf den Streckenteil 1 einwirken, regelt der Schrittregler im Hilfsregelkreis (PID_ES) ohne Beeinflussung der Hauptregelgröße PV aus.



Bausteinstruktur Das Beispiel Example03 ist aus der Funktion EX03, die die Bausteine für den Aufrufverteiler und die beiden Regler umfasst, sowie aus den Aufrufbausteinen für Neustart (OB 100) und einer Weckalarmebene (OB 35 mit 100 ms Zeittakt) zusammengesetzt.



Beschreibung

OB 100 RESTART Neustart–OB OB 35 CYC_INT1 Zeitgesteuerter OB: 100 ms FC 100 EX03 Beispiel 3 FC 1 LP_SCHED Regleraufrufverteiler FB 1 PID_CP Kontinuierlicher PID–Regler FB 2 PID_ES Schrittregler FB 102 PROC_S Strecke Teil 1 FB 103 PROC_C Strecke Teil 2 DB 1 DB_LOOP Globaler DB für Aufrufdaten zu LP_SCHED DB 100 CONTROL_C Instanz–DB zu PID_CP DB 101 CONTROL_S Instanz–DB zu PID_ES DB 102 PROCESS_S Instanz-DB zu PROC_S DB 103 PROCESS_C Instanz-DB zu PROC_C

Den Funktionsbausteinen PID_CP und PID_ES ist jeweils der Instanz–Datenbaustein DB 100 bzw. DB 101 zugeordnet.

PROC_SPROC_C

PID_ESPID_CP

T#100 ms

FALSE

T#100 ms

CYCLECOM_RST

TRUE

EX03

DB_LOOPLP_SCHED

OB 100

OB 35(100 ms)




Parametrierung des Beispiels Example03 Wie die Regler über die Funktion EX03 intern mit dem Regleraufrufverteiler und untereinander verschaltet sind, geht aus nachfolgendem Bild hervor.


LMN

QCASPV

CAS_ONCAS

DB_LOOP

DB_LOOP

PID_CP

PID_ES

SP_EXT

CYCLECOM_RST

DB_NBR

CYCLECOM_RST

TM_BASECOM_RST

LP_SCHED

CYCLE2ILP_COU2

MAN_CYC2MAN_DIS2MAN_CRST2ENABLE2COM_RST2

CYCLE1ILP_COU1

MAN_CYC1MAN_DIS1MAN_CRST1ENABLE1COM_RST1

ALP_NBRGLP_NBR

EX03

CYCLE

COM_RST

Bild 1-15 Schaltbild und Parameter der Funktion EX03 (Darstellung ohne

Streckensimulationsbausteine)

Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen...") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100 ms (Standardeinstellung) ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX03 übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Öffnen Sie im Ordner "Technologieobjekte" die Inbetriebnahmeoberfläche des Technologieobjekts CONTROL_C (Führungsregler) und führen Sie die Inbetriebnahme wie in der Online-Hilfe beschrieben durch. Über die Inbetriebnahmeoberfläche des Technologieobjekts CONTROL_S (Folgeregler) kann der Folgeregelkreis unabhängig vom Führungsregler bedient werden. Zur Bedienung des Beispiels ist dies jedoch nicht nötig.

Standard PID Control 1.4 Example04: Impulsregler


1.4 Example04: Impulsregler

Anwendung Das Beispiel Example04 umfasst einen Impulsregler (PID_CP) mit positivem und negativem Ausgang in Verbindung mit einer simulierten Regelstrecke, die aus einem Verzögerungsglied dritter Ordnung (PT3) besteht.

Mit Hilfe des Beispiels Example04 ist es möglich, auf einfache Weise einen Impulsregler zu generieren und diesen in allen Eigenschaften im Zusammenspiel mit einer typischen Streckenanordnung zu parametrieren und zu erproben.

Das Beispiel ermöglicht es, die Arbeitsweise und Konfiguration von Reglern mit binären Impulsausgängen, wie sie bei der Regelung von Strecken mit proportional wirkenden Stellgliedern eingesetzt werden, leicht zu verstehen. Solche Regler kommen z. B. bei Temperaturstrecken mit elektrischer Heizung zum Einsatz. Es ist deshalb auch für Einführungszwecke bzw. Schulungszwecke anwendbar.

Funktionen von Example04 Das Beispiel Example04 setzt sich im Wesentlichen aus den beiden Funktionsbausteinen PID_CP (FB 1) und PROC_CP (FB 100) zusammen. PID_CP verkörpert dabei den verwendeten Impulsregler, und PROC_CP simuliert eine Regelstrecke mit Ausgleich dritter Ordnung.

Regelstrecke

PID-Regler

PV - QNEG_P

QPOS_P

PT3


SP

PID_CP

Bild 1-16 Regelkreis des Beispiel Example04



Der Funktionsbaustein PROC_CP bildet eine Reihenschaltung aus drei Verzögerungsgliedern 1. Ordnung nach. Als Eingangssignal der Regelstrecke wirken nicht nur die Impulseingänge POS_P und NEG_P, sondern es wirkt als zusätzliches Eingangssignal die Störgröße DISV, sodass an dieser Stelle Streckenstörungen manuell aufgeschaltet werden können. Über den Faktor GAIN lässt sich die statische Streckenverstärkung bestimmen.

QNEG_P

QPOS_P GAINDISV

OUTV


0.0

-100.0

0.0

100.0

Bild 1-17 Aufbau und Parameter des Strecken–Bausteins PROC_CP

Bausteinstruktur Das Beispiel Example04 ist aus der Funktion EX04, die die Bausteine für den Regler und die simulierte Strecke umfasst, sowie aus den Aufrufbausteinen für Neustart (OB 100) und einer Weckalarmebene (OB 35 mit 100 ms Zeittakt) zusammengesetzt.



Beschreibung

OB 100 RESTART Neustart–OB OB 35 CYC_INT1 Zeitgesteuerter OB: 100 ms FC 100 EX04 Beispiel 4 FB 1 PID_CP Kontinuierlicher PID–Regler mit Impulsformer FB 100 PROC_CP Strecke für kontinuierlichen Regler mit Impulseingängen DB 100 PROCESS Instanz–DB zu PROC_C DB 101 CONTROL Instanz–DB zu PID_CP



Die beiden Funktionsbausteine sind die Instanz–Datenbausteine PROCESS DB 100 für die Strecke und CONTROL DB 101 für den Regler zugeordnet.

PROC_C

T#100 ms

FALSE

T#100 ms

CYCLECOM_RST

TRUE

EX04

PID_CP

OB 100

OB 35(100 ms)


Die Parameter des Streckenmodells Die Parameter des Reglerbausteins PID_CP und ihre Bedeutung sind in der Online-Hilfe beschrieben. Die Parameter des Streckenbausteins PROC_CP sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.

Tabelle 1- 7 Parameter des Streckenbausteins "PROC_CP" (DB 100: FB 100)

Parameter Typ Wertebereich Beschreibung DISV REAL Störgröße GAIN REAL Streckenverstärkungsfaktor TM_LAG1 TIME ≥ CYCLE/2 Verzögerungszeit 1 TM_LAG2 TIME ≥ CYCLE/2 Verzögerungszeit 2 TM_LAG3 TIME ≥ CYCLE/2 Verzögerungszeit 3 POS_P BOOL Positiver Impuls NEG_P BOOL Negativer Impuls COM_RST BOOL Neustart CYCLE TIME ≥ 1ms Abtastzeit OUTV REAL Ausgangsgröße



Verschaltung und Aufruf von Example04 Wie der kontinuierliche Regler über die Funktion EX04 intern mit dem Streckenmodell zu einem Regelkreis verschaltet ist, geht aus nachfolgendem Bild hervor.

QNEG_P NEG_P

PROC_CP

OUTVPOS_P

CYCLECOM_RST

PID_CP

QPOS_PPV_IN

CYCLE_PCOM_RST

EX04

CYCLE

COM_RST


Parameter der Modellregelstrecke für kontinuierliche Regler Das nachfolgende Bild zeigt das Funktionsschema und die Parameter der Regelstrecke.


REAL

TIMEBOOL

BOOLNEG_P FALSEBOOL

REAL

REAL

TIMETIMETIME

OUTV

FALSE

T#10sT#10sT#10s


POS_PDISV

GAINCYCLECOM_RST

*) *)

FALSE

T#1s

PROC_CP

0.0

0.0

0.0

Bild 1-20 Funktionsschema und Parameter des Streckenmodells PROC_CP




Parameter und Sprungantwort Anhand einer konkreten Parametrierung eines kontinuierlichen Reglers mit PID-Wirkung wird die Reaktion eines Regelkreises mit simulierter PT–Regelstrecke 3. Ordnung gezeigt. Die eingestellten Streckenparameter mit jeweils 10 s Verzögerungszeit realisieren eine schnellere Regelstrecke, als es bei einer Temperaturregelung in der Praxis entspricht. Anhand der relativ schnellen Strecke lässt sich jedoch die Funktion des Reglers schneller testen. Durch Änderung der Verzögerungszeitkonstanten kann die Eigenschaft der simulierten Strecke jedoch einfach an eine reale Regelstrecke angenähert werden.

Das nachfolgende Bild zeigt das Übergangs– und Einschwingverhalten des geschlossenen Regelkreises nach einer Reihe von Sollwertänderungen von jeweils 20 % des Messbereichs. Dabei ist die kontinuierliche Stellgröße des Reglers abgebildet, nicht die Impulsausgänge. Die Tabelle enthält die aktuell eingestellten Werte der relevanten Parameter für Regler und Strecke.

Parameter Typ Parametrierung Beschreibung Regler: CYCLE TIME 1s Abtastzeit des Reglers CYCLE_P TIME 100ms Abtastzeit GAIN REAL 1.535 Proportionalbeiwert TI TIME 22.720s Integrationszeit TD TIME 5.974s Differenzierzeit TM_LAG TIME 1.195s Verzögerungszeit des D–Anteils Regelstrecke: GAIN REAL 1.5 Streckenverstärkung TM_LAG1 TIME 10s Verzögerungszeit 1 TM_LAG2 TIME 10s Verzögerungszeit 2 TM_LAG3 TIME 10s Verzögerungszeit 3

Bild 1-21 Regelung mit kontinuierlichem Regler mit Impulsausgängen und Sollwertsprüngen über

den ganzen Messbereich



Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen...") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100ms (Standardeinstellung) ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX04 übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Öffnen Sie im Ordner "Technologieobjekte" die Inbetriebnahmeoberfläche des Technologieobjekts CONTROL und führen Sie die Inbetriebnahme wie in der Online-Hilfe beschrieben durch.

Standard PID Control 1.5 Example05: Kontinuierlichen Regler mit dem PID Self-Tuner optimieren


1.5 Example05: Kontinuierlichen Regler mit dem PID Self-Tuner optimieren

Übersicht Dieses Beispiel enthält einen einfachen Regelkreis, der aus einem PID-Regler und einem VZ2-Glied als modellhafte Strecke für einen Temperaturprozess besteht. Es ist ein Beispiel für die Anwendung des Self-Tuners in Verbindung mit einem kontinuierlichen PID-Regler.

-

LMNPROC_CTUN_CON_C

PVSP


Programmaufbau Der Baustein IDB_TUN_CON_C ist ein Instanz-DB vom FB TUN_CON_C, der die Aufrufe von Self-Tuner und Regler enthält. Der FB TUN_CON_C und die Streckensimulation FB PROC_C werden im OB35 aufgerufen.

Streckenbaustein für die Simulation eines Temperaturprozesses Der Baustein simuliert einen Prozess mit einem Verzögerungsglied dritter Ordnung. Für Temperaturprozesse wählen Sie VZ2-Verhalten mit einer großen und einer kleinen Zeitkonstanten (TM_LAG1 = 15 × TM_LAG2 und TM_LAG3 = 0s).

Bild 1-23 Blockschaltbild der Regelstrecke

Parameter INV Eingangsgröße (Stellwert des Reglers) DISV Störgröße GAIN Prozessverstärkung TM_LAG1 Verzögerungszeit 1 ( bei Temperaturprozessen: TM_LAG2 Verzögerungszeit 2 (TM_LAG1 = 15 × TM_LAG2) TM_LAG3 Verzögerungszeit 3 ( = 0 bei Temperaturprozessen) OUTV Ausgangsgröße (z. B. Temperatur)

Nach der Addition des analogen Eingangssignals und einer Störgröße und anschließender Multiplikation mit der Prozessverstärkung werden drei Verzögerungsglieder 1. Ordnung durchlaufen.

Bei Initialisierung wird die Ausgangsgröße auf OUTV = DISV × GAIN gesetzt.

Standard PID Control 1.5 Example05: Kontinuierlichen Regler mit dem PID Self-Tuner optimieren


Bedienung und Beobachtung Die Bedienung des Beispiels erfolgt über die Inbetriebnahmeoberfläche des Self-Tuners und ist in dessen Online-Hilfe beschrieben. Die Inbetriebnahmeoberfläche finden Sie im Ordner "Technologieobjekte" bei dem Technologieobjekt "tuner".

Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen...") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100ms ein (Standardeinstellung). Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, muss die Zykluszeit des OB35 mit der Abtastzeit IDB_TUN_CON_C.CYCLE_P übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Öffnen Sie im Ordner "Technologieobjekte" die Inbetriebnahmeoberfläche des Technologieobjekts "tuner" und führen Sie die Inbetriebnahme wie in der Online-Hilfe beschrieben durch.

Standard PID Control 1.6 Example06: Schrittregler mit dem PID Self-Tuner optimieren


1.6 Example06: Schrittregler mit dem PID Self-Tuner optimieren

Übersicht Das Beispiel enthält einen einfachen Regelkreis aus PID-Schrittregler und einem VZ2-Glied mit einem integrierenden Stellglied als modellhafte Strecke für einen Temperaturprozess. Es ist ein Beispiel für die Anwendung des Self-Tuners in Verbindung mit einem PID-Schritt-regler.

-QLMNDN

QLMNUPPROC_STUN_CON_S

PVSP


Programmaufbau Der Baustein IDB_TUN_CON_S ist ein Instanz-DB vom FB TUN_CON_S, der die Aufrufe von Self-Tuner und Regler enthält. Der FB TUN_CON_S und die Streckensimulation FB PROC_S werden im OB35 aufgerufen.

Streckenbaustein für die Simulation eines Temperaturprozesses Der Baustein simuliert einen Prozess mit einem Verzögerungsglied dritter Ordnung. Für Temperaturprozesse wählen Sie VZ2-Verhalten mit einer großen und einer kleinen Zeitkonstanten (TM_LAG1 = 15 × TM_LAG2 und TM_LAG3 = 0 s).


Standard PID Control 1.6 Example06: Schrittregler mit dem PID Self-Tuner optimieren


Parameter INV_UP Stellwertsignal auf INV_DOWN Stellwertsignal zu DISV Störgröße GAIN Prozessverstärkung MTR_TM Stellgliedlaufzeit LMNR_HLM Stellglied Obergrenze LMNR_LLM Stellglied Untergrenze TM_LAG1 Verzögerungszeit 1 TM_LAG2 Verzögerungszeit 2

(bei Temperaturprozessen: TM_LAG1 = 15 × TM_LAG2)

TM_LAG3 Verzögerungszeit 3 ( = 0 bei Temperaturprozessen)

OUTV Ausgangsgröße (z. B. Temperatur) LMNR Stellungsrückmeldung QLMNR_HS oberes Anschlagsignal QLMNR_LS unteres Anschlagsignal

Abhängig von den Eingangssignalen INV_UP und INV_DOWN wird die Stellungsrückmeldung LMNR mittels eines Integrierers berechnet. Die Stellungsrückmeldung wird auf LMNR_HLM und LMNR_LLM begrenzt. Bei Erreichen der Grenze werden die Anschlagssignale QLMNR_HS bzw. QLMNR_LS gesetzt.

Nach der Addition einer Störgröße und anschließender Multiplikation mit der Prozessverstärkung werden drei Verzögerungsglieder 1. Ordnung durchlaufen.

Bei Initialisierung werden die Ausgangsgrößen OUTV und LMNR auf Null gesetzt.


Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen...") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 20 ms ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit IDB_TUN_CON_S.CYCLE_P übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Öffnen Sie im Ordner "Technologieobjekte" die Inbetriebnahmeoberfläche des Technologieobjekts "tuner" und führen Sie die Inbetriebnahme wie in der Online-Hilfe beschrieben durch.

Standard PID Control 1.7 Example07: Impulsregler mit dem PID Self-Tuner optimieren


1.7 Example07: Impulsregler mit dem PID Self-Tuner optimieren

Übersicht Das Beispiel enthält einen einfachen Regelkreis, der aus einem PID-Regler mit Impulsbildung und einem VZ2-Glied als modellhafte Strecke für einen Temperaturprozess besteht. Es ist ein Beispiel für die Anwendung des Self-Tuners in Verbindung mit einem kontinuierlichen PID-Regler mit Impulsbildung.

-QNEG_P

QPOS_PPROC_HCPTUN_CON_P

PVSP


Programmaufbau Der Baustein IDB_TUN_CON_P ist ein Instanz-DB vom FB TUN_CON_P, der die Aufrufe von Self-Tuner und Regler enthält. Der FB TUN_CON_P und die Streckensimulation FB PROC_HCP werden im OB35 aufgerufen.

Streckenbaustein für die Simulation einer Temperaturheizzone Der Baustein simuliert einen typischen Temperaturprozess für Heizen und Kühlen, wie er als Regelzone in einem Extruder, einer Spritzgießmaschine, einer Tempermaschine oder als separater Ofen in der Praxis vorkommen kann.

OUTV

TM_LAG2_CTM_LAG1_C

TM_LAG2_HTM_LAG1_H

DISV_OUT

GAIN_CDISV_C

GAIN_HDISV_H

0-100

0100

NEG_P

POS_P


Standard PID Control 1.7 Example07: Impulsregler mit dem PID Self-Tuner optimieren


Parameter POS_P binäres Eingangssignal Heizen NEG_P binäres Eingangssignal Kühlen DISV_H Störgröße Heizen DISV_C Störgröße Kühlen DISV_OUT Störgröße am Ausgang (z. B. Umgebungstemperatur) GAIN_H Prozessverstärkung Heizen GAIN_C Prozessverstärkung Kühlen TM_LAG1_H Verzögerungszeit 1 Heizen TM_LAG2_H Verzögerungszeit 2 Heizen TM_LAG1_C Verzögerungszeit 1 Kühlen TM_LAG2_C Verzögerungszeit 2 Kühlen OUTV Ausgangsgröße (z. B. Temperatur der Regelzone)

Die binären Eingangssignale werden in kontinuierliche Gleitpunktwerte (-100, 0, 100) umgesetzt. Nach Addition einer Störgröße (z. B. Umgebungstemperatur) und anschließender Multiplikation mit der Prozessverstärkung werden die zwei Verzögerungsglieder 1. Ordnung durchlaufen. Dieser Vorgang wird für Heizen und Kühlen separat durchgeführt.

Bei Initialisierung wird die Ausgangsgröße auf OUTV = DISV_H × GAIN_H - DISV_C × GAIN_C + DISV_OUT gesetzt.


Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen...") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 20 ms ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit IDB_TUN_CON_P.CYCLE_P übereinstimmen.

Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU.

Öffnen Sie im Ordner "Technologieobjekte" die Inbetriebnahmeoberfläche des Technologieobjekts "tuner" und führen Sie die Inbetriebnahme wie in der Online-Hilfe beschrieben durch.


Modular PID Control 22.1 Example08: Schrittregler

2.1.1 Übersicht

Regelkreis Das Beispiel Example08 besteht aus einem PID-Schrittregler (Festwertregler mit schaltendem Ausgang für integrierende Stellglieder) und einer simulierten Regelstrecke.

Das folgende Bild zeigt den kompletten Regelkreis des Beispiels Example08.

Stellungsrückmeldung

Anschlagsignale

RegelstreckeSchrittregler-

PV

PROC_SPID-SP




Bausteinaufruf und Verschaltung Das folgende Bild zeigt den Bausteinaufruf und die Verschaltung des Beispiels Example08.

DI1_CRP_IN.STARTVAL LMNROUTV

QLMNR_LSQLMNR_HS

INV_DOWNINV_UP

CYCLECOM_RST

PROC_S

QLMNDNQLMNUP

CYCLE

DI2_CRP_IN.STARTVAL

LMNR_LSLMNR_HS

COM_RST

PIDCTR_SCYCLE

COM_RST

EX08

T# 100msFALSE (OB35)TRUE (OB100)

CYCLECOM_RST

EX08

OB35 (100ms) OB100

Bild 2-2 Bausteinaufruf und Verschaltung des Beispiels Example08



2.1.2 PIDCTR_S: Festwertregler mit schaltendem Ausgang für integrierende Stellglieder

Anwendungsbereich Der Baustein PIDCTR_S realisiert einen PID-Schrittregler für integrierende Stellglieder (z. B. motorgetriebene Stellventile in verfahrenstechnischen Prozessen). Das folgende Bild zeigt die Bausteinverschaltung des PIDCTR_S.

Bild 2-3 Bausteinverschaltung des PIDCTR_S



Funktionsbeschreibung Der Sollwertgenerator SP_GEN gibt den Sollwert vor, dessen Steigung vom Hochlaufgeber ROC_LIM begrenzt wird. Der Peripherie–Istwert wird mittels CRP_IN in einen Gleitpunktwert gewandelt und durch den Grenzwertmelder LIMALARM auf voreingestellte Grenzwerte überwacht. Die Regeldifferenz wird über ein Totbandglied DEADBAND auf den PID-Algorithmus PID geführt. Die Stellungsrückmeldung wird über einen zweiten CRP_IN–Baustein eingelesen. Der Stellwertverarbeitungsbaustein LMNGEN_S setzt die Ausgangssignale QLMNUP und QLMNDN.

Neustart Bei Neustart wird jeder Einzelbaustein aufgerufen. Einzelbausteine mit Neustartroutine werden in ihrer Neustartroutine aufgerufen.



2.1.3 PROC_S: Regelstrecke für Schrittregler

Anwendungsbereich Der Baustein PROC_S simuliert ein integrierendes Stellventil mit einer Verzögerungsstrecke 3. Ordnung.

Das folgende Bild zeigt das Blockschaltbild des PROC_S.

Bild 2-4 Blockschaltbild des PROC_S

Funktionsbeschreibung Der Baustein bildet eine Reihenschaltung von einem integrierenden Stellventil und drei Verzögerungsgliedern 1. Ordnung nach. Zum Ausgang des Stellventils wird immer die Störgröße DISV hinzuaddiert. Die Motorstellzeit MTR_TM ist die Zeit, die das Ventil von Anschlag zu Anschlag benötigt.

Neustart Bei Neustart werden sowohl die Ausgangsgröße OUTV als auch die internen Speichergrößen alle auf 0 gesetzt.



2.1.4 Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen...") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100ms (Standardeinstellung) ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB 35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX08 übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Mit der im Beispiel enthaltenen Beobachtungstabelle können Sie dann die Regelung bedienen. Deaktivieren Sie den Handbetrieb, indem Sie DI_PIDCTR_S.DI_LMNGEN_S.MAN_ON=FALSE setzen. Am Parameter DI_PIDCTR_S.SP_IN können Sie direkt einen Sollwert vorgeben. Wenn Sie stattdessen den Sollwertgenerator nutzen möchten, setzen Sie DI_PIDCTR_S.DI_SP_GEN.DFOUT_ON=FALSE. Dann können Sie über die Eingangsparameter OUTVUP bzw. OUTVDN des Sollwertgenerators den Sollwert kontinuierlich vergrößern bzw. verkleinern. Am Parameter DI_PIDCTR_S.DI1_CRP_IN.OUTV können Sie den Istwert und an den Parametern DI_PIDCTR_S.QLMNUP und DI_PIDCTR_S.QLMNDN die Stellsignale beobachten.

Modular PID Control 2.2 Example09: Kontinuierlicher Regler


2.2 Example09: Kontinuierlicher Regler

2.2.1 Übersicht

Regelkreis Das Beispiel Example09 besteht aus einem kontinuierlichen PID-Regler und einer simulierten Regelstrecke. In diesem Beispiel wurde die Streckensimulation um ein Totzeitglied erweitert. Diese ist mit dem Funktionsbaustein DEAD_T realisiert, der den globalen Datenbaustein DB_DEADT zur Zwischenspeicherung nutzt. Wenn Sie das Totzeitglied unwirksam machen möchten, verschalten Sie im EX09 DI_PIDCTR_C.DI_LMNGEN_C.LMN direkt mit DI_PROC_C.INV. Das folgende Bild zeigt den kompletten Regelkreis des Beispiels Example09.

Regelstrecke

-Regler

Kontinuierlicher DEAD_T PROC_C

PV

SP -LMN

PID



DEAD_T

T#1SDB_DEADT DB_NBR

DEAD_TMINV

CYCLECOM_RST

OUTVOUTV

INVDI_CRP_IN.STARTVAL

PROC_C

DI_LMNGEN_C.LMN

PIDCTR_C

EX09

EX09FALSE (OB35)

CYCLE

CYCLE CYCLE

CYCLE

COM_RST

COM_RSTCOM_RST

COM_RSTT#100ms

TRUE (OB100)

OB35 (100ms)OB100




2.2.2 PIDCTR_C: Festwertregler mit kontinuierlichem Ausgang

Anwendungsbereich Der Baustein PIDCTR_C realisiert einen PID-Regler für kontinuierliche Stellglieder. Das folgende Bild zeigt die Bausteinverschaltung des PIDCTR_C.

Bild 2-7 Bausteinverschaltung des PIDCTR_C



Funktionsbeschreibung Der Sollwertgenerator SP_GEN gibt den Sollwert vor, dessen Steigung vom Hochlaufgeber ROC_LIM begrenzt wird. Der Peripherie-Istwert wird mittels CRP_IN in einen Gleitpunktwert gewandelt und durch den Grenzwertmelder LIMALARM auf voreingestellte Grenzwerte überwacht. Die Regeldifferenz wird auf den PID-Algorithmus PID geführt. Der Stellwertverarbeitungsbaustein LMNGEN_C bildet die analoge Stellgröße LMN, die sich mit CRP_OUT in das Peripherieformat wandelt.




2.2.3 PROC_C: Regelstrecke für kontinuierlichen Regler

Anwendungsbereich Der Baustein PROC_C simuliert eine Verzögerungsstrecke 3. Ordnung.

Das folgende Bild zeigt das Blockschaltbild des PROC_C.

Bild 2-8 Blockschaltbild des PROC_C

Funktionsbeschreibung Der Baustein bildet eine Reihenschaltung von 3 Verzögerungsgliedern 1. Ordnung. Zum Eingang INV wird immer die Störgröße DISV hinzuaddiert.


2.2.4 Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" ->"Geräte tauschen...") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100 ms (Standardeinstellung) ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX09 übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Mit der im Beispiel enthaltenen Beobachtungstabelle können Sie dann die Regelung bedienen. Deaktivieren Sie den Handbetrieb, indem Sie DI_PIDCTR_C.DI_LMNGEN_C.MAN_ON=FALSE setzen. Am Parameter DI_PIDCTR_C.SP_IN können Sie direkt einen Sollwert vorgeben. Wenn Sie stattdessen den Sollwertgenerator nutzen möchten, setzen Sie DI_PIDCTR_C.DI_SP_GEN.DFOUT_ON=FALSE. Dann können Sie über die Eingangsparameter OUTVUP bzw. OUTVDN des Sollwertgebers den Sollwert kontinuierlich vergrößern bzw. verkleinern.

Am Parameter DI_PIDCTR_C.DI_CRP_IN.OUTV können Sie den Istwert und am Parameter DI_PIDCTR_C.DI_LMNGEN_C.LMN den Stellwert beobachten.

Modular PID Control 2.3 Example10: Impulsregler


2.3 Example10: Impulsregler

2.3.1 Übersicht

Regelkreis Das Beispiel Example10 besteht aus einem Impulsregler und einer simulierten Regelstrecke.

Das folgende Bild zeigt den kompletten Regelkreis des Beispiels Example10.

RegelstreckeImpulsregler

PV

SP -

DISV

QPOS_PPROC_P





Hinweis

Die Zykluszeit des OB35 müssen Sie in der Gerätekonfiguration auf 10 ms einstellen nachdem Sie Ihre CPU ausgewählt haben.

20 ms

20 ms

4s

4s

20

FALSEFALSEFALSEFALSEFALSE

FALSEFALSEFALSEFALSEFALSE

LOOP_DAT[2].CYCLE

LOOP_DAT[1].CYCLE

LOOP_DAT[2].ILP_COU

LOOP_DAT[1].ILP_COU

LOOP_DAT[2].COM_RST

LOOP_DAT[1].COM_RST

LOOP_DAT[2].ENABLE

LOOP_DAT[1].ENABLE

LOOP_DAT[2].MAN_CRST


LOOP_DAT[2].MAN_DIS

LOOP_DAT[1].MAN_DIS

LOOP_DAT[2].MAN_CYC

LOOP_DAT[1].MAN_CYCALP_NBRGLP_NBR

DB_LOOP

OUTVPOS_P

COM_RSTPROC_P

PULSEGEN_M

DI_CRP_IN.STARTVALLMN

PIDCTR

DB_LOOP DB_NBR

TM_BASECOM_RST

LP_SCHED_M

EX10

CYCLE

CYCLE

CYCLE

COM_RST

COM_RST

OB100OB35 (10 ms)

CYCLECOM_RST

T#10 msFalse (OB35)TRUE (OB100)

EX10

QPOS_P

INV

PER_TM

CYCLE

COM_RST




2.3.2 PIDCTR: Führungsregler für kontinuierliche Regler mit Impulsformer

Anwendungsbereich Der Baustein PIDCTR realisiert einen PID-Regler mit kontinuierlichem Ausgang. Er wird zur Berechnung der analogen Stellgröße innerhalb eines Puls–Pause–Reglers verwendet. Des Weiteren kommt er als Führungsregler in Verhältnis–, Mischungsregelungen und in der Kaskadenregelung zum Einsatz. Das folgende Bild zeigt die Bausteinverschaltung des PIDCTR.

Bild 2-11 Bausteinverschaltung des PIDCTR

Funktionsbeschreibung Der Sollwertgenerator SP_GEN gibt den Sollwert vor, dessen Steigung vom Hochlaufgeber ROC_LIM begrenzt wird. Der Peripherie–Istwert wird mittels CRP_IN in einen Gleitpunktwert gewandelt und durch den Grenzwertmelder LIMALARM auf voreingestellte Grenzwerte überwacht. Die Regeldifferenz wird auf den PID-Algorithmus PID geführt. Der Stellwertverarbeitungsbaustein LMNGEN_C bildet die analoge Stellgröße LMN.




2.3.3 PROC_P: Regelstrecke für kontinuierlichen Regler mit Impulsformer

Anwendungsbereich Der Baustein PROC_P simuliert ein kontinuierliches Stellventil mit digitalem Eingang und einer Verzögerungsstrecke 3. Ordnung.

Das folgende Bild zeigt das Blockschaltbild des PROC_P.

Bild 2-12 Blockschaltbild des PROC_P

Funktionsbeschreibung Der Baustein wandelt die binären Eingangswerte der Pulsbreitenmodulation in kontinuierliche Analogwerte um und verzögert nach der Störgrößenaufschaltung das Ausgangssignal mit drei Verzögerungsgliedern 1. Ordnung.




2.3.4 Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen...") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 10 ms ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX10 übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Mit der im Beispiel enthaltenen Beobachtungstabelle können Sie dann die Regelung bedienen. Deaktivieren Sie den Handbetrieb, indem Sie DI_PIDCTR.DI_LMNGEN_C.MAN_ON=FALSE setzen. Am Parameter DI_PIDCTR.SP_IN können Sie direkt einen Sollwert vorgeben. Wenn Sie stattdessen den Sollwertgenerator nutzen möchten, setzen Sie DI_PIDCTR.DI_SP_GEN.DFOUT_ON=FALSE. Dann können Sie über die Eingangsparameter OUTVUP bzw. OUTVDN des Sollwertgebers den Sollwert kontinuierlich vergrößern bzw. verkleinern. Am Parameter DI_PIDCTR.PV können Sie den Istwert und am Parameter DI_PIDCTR.LMN den Stellwert beobachten.

Modular PID Control 2.4 Example11: Einschleifiger Verhältnisregler


2.4 Example11: Einschleifiger Verhältnisregler

2.4.1 Übersicht

Regelkreis Das Beispiel Example11 besteht aus einem einschleifigen Verhältnisregler und einer simulierten Regelstrecke. Als Streckensimulationsbaustein kommt PROC_C zum Einsatz. Dieser ist in Example09 beschrieben. In dem Beispiel wird mit dem Zeitplangeber RMP_SOAK der zeitabhängige Istwert PV1 simuliert, der vom Regler nicht beeinflusst werden kann. Der Zeitplan für den Istwert PV1 ist im globalen Datenbaustein DB_RMPSK hinterlegt. Der Ausgangswert dieses Zeitplangebers wird dann zusammen mit dem Istwert PV2 des Bausteins PROC_C zur Bildung des Istwerts PV verwendet. Das folgende Bild zeigt die Anwendung von Beispiel Example11 in einem kompletten Regelkreis.

RegelstreckeKontinuierlicher

Regler

RMP_SOAK

PROC_C

PV2PV1

LMNSP-

PV




Bausteinaufruf und Verschaltung Das folgende Bild zeigt den Bausteinaufruf des Beispiels Example11.

OUTVTRUETRUE

CYC_ONRMPSK_ONDB_NBRCYCLE

COM_RST

RMP_SOAK

DB_RMPSKDI_LMNGEN_C.LMN

DI1_CRP_IN.STARTVALOUTVINV

CYCLECOM_RST

PROC_C

CYCLE

DI2_CRP_IN.STARTVAL

COM_RST

RATIOCTR

CYCLE

COM_RST

EX11


CYCLECOM_RST

EX11

OB35 (100ms) OB100




2.4.2 RATIOCTR: Einschleifiger Verhältnisregler

Anwendungsbereich Der Baustein RATIOCTR realisiert einen einschleifigen Verhältnisregler für kontinuierliche Stellglieder. Das folgende Bild zeigt die Bausteinverschaltung des RATIOCTR.

Bild 2-15 Bausteinverschaltung des RATIOCTR

Funktionsbeschreibung Der Verhältnissollwert wird am Eingangsparameter SP_RATIO vorgegeben. Die Peripherie–Istwerte PV_PER1 und PV_PER2 werden mittels CRP_IN in Gleitpunktwerte gewandelt und das Verhältnis gebildet. Der Gleitpunktwert von PV_PER2 wird durch LIMITER so begrenzt, dass keine Division durch Null möglich ist. Die Regeldifferenz wird auf den PID-Algorithmus PID geführt. Der Stellwertverarbeitungsbaustein LMNGEN_C bildet die analoge Stellgröße LMN, die mittels CRP_OUT in das Peripherieformat gewandelt wird.




2.4.3 Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen…") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100 ms (Standardeinstellung) ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX11 übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Mit der im Beispiel enthaltenen Beobachtungstabelle können Sie dann die Regelung bedienen. Deaktivieren Sie den Handbetrieb, indem Sie DI_RATIOCTR.DI_LMNGEN_C.MAN_ON = FALSE setzen. Am Parameter DI_RATIOCTR.SP_RATIO können Sie direkt einen Verhältnis-Sollwert vorgeben. Dieser muss zwischen 0.75 und 3.0 liegen. Am Parameter DI_RATIOCTR.DI_ERR_MON.PV können Sie den Verhältnis-Istwert und am Parameter DI_RATIOCTR.DI_LMNGEN_C.LMN den Stellwert beobachten.

Modular PID Control 2.5 Example12: Mischungsregler


2.5 Example12: Mischungsregler

2.5.1 Übersicht

Regelkreis Beispiel Example12 demonstriert einen Mischungsregler. Es besteht aus einem Führungsregler, drei Folgereglern und den zugehörigen simulierten Regelstrecken. Als Streckensimulationsbaustein kommt PROC_C zum Einsatz. Dieser ist in Example09 beschrieben. Als Führungsregler wird der Baustein PIDCTR aus Beispiel Example10 verwendet. Seine Funktionsweise ist dort beschrieben. Das folgende Bild zeigt die Anwendung von Beispiel Example12 in einem kompletten Regelkreis.

Regelstrecke

Regelstrecke

FolgereglerSkalierung

FolgereglerSkalierung

RegelstreckeFolgereglerSkalierungFührungs-

regler

DI3_PROC_C:PROC_C

DI2_PROC_C:PROC_C +

PVLMN-BLENDFAC

PVLMN-BLENDFAC

PVLMN-SP -

BLENDFACLMN

DI1_PROC_C:PROC_C




Bausteinaufruf und Verschaltung Das folgende Bild zeigt den Bausteinaufruf und die Verschaltung des Example12.

DI3_RB_CTR_C : RB_CTR_C


SP_IN

CYCLECOM_RST

LMN

SP_IN

CYCLECOM_RST

SP_IN


DI_PIDCTR : PIDCTR

CYCLECOM_RST

CYCLECOM_RST

LOOP_DAT[4].CYCLE

LOOP_DAT[2].CYCLE

LOOP_DAT[3].CYCLE

LOOP_DAT[1].CYCLE

LOOP_DAT[2].ILP_COU

LOOP_DAT[4].ILP_COU

LOOP_DAT[3].ILP_COU

LOOP_DAT[1].ILP_COU

LOOP_DAT[4].COM_RST

LOOP_DAT[3].COM_RST

LOOP_DAT[2].COM_RST

LOOP_DAT[1].COM_RST

LOOP_DAT[4].ENABLE

LOOP_DAT[3].ENABLE

LOOP_DAT[2].ENABLE

LOOP_DAT[1].ENABLE





LOOP_DAT[3].MAN_DIS

LOOP_DAT[4].MAN_DIS

LOOP_DAT[2].MAN_DIS

LOOP_DAT[1].MAN_DIS

LOOP_DAT[4].MAN_CYC

LOOP_DAT[3].MAN_CYC

LOOP_DAT[2].MAN_CYC

LOOP_DAT[1].MAN_CYC

DB_LOOP

ALP_NBR

FALSEFALSEFALSEFALSE

0


0


0

FALSEFALSEFALSE

800ms

800ms800ms

800ms800ms

800ms800ms

800msFALSE

GLP_NBR

0

04

CYCLECYCLE

DB_NBRDB_LOOP

LP_SCHED_MCOM_RST

COM_RST

EX12

EX12

OB35 (100ms)

COM_RSTCYCLET#100ms

FALSE (OB35)TRUE (OB100)

OB100

Bild 2-17 Bausteinaufruf und Verschaltung des Beispiels Example12 (Darstellung ohne

Streckensimulationsbausteine)



2.5.2 RB_CTR_C: kontinuierlicher Folgeregler für mehrschleifige Verhältnis– oder Mischungsregelungen

Folgeregler Als Folgeregler wird der Baustein RB_CTR_C verwendet. Dieser Baustein ist ein kontinuierlicher PID-Regler, der als Folgeregler in einer mehrschleifigen Verhältnis– oder Mischungsregelung eingesetzt werden kann. Das folgende Bild zeigt die Bausteinverschaltung des RB_CTR_C.

Bild 2-18 Bausteinverschaltung des RB_CTR_C



Funktionsbeschreibung des Folgereglers Die Funktionsweise des Folgereglers RB_CTRL_C ist analog zu der des kontinuierlichen PID–Reglers PIDCTR_C aus Beispiel Example09. Der Eingang des Folgereglers wird mittels einer Skalierung an den Ausgang des Führungsreglers angepasst und mit einem voreingestellten Verhältnis– oder Mischungsfaktor multipliziert.




2.5.3 Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen…") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100 ms (Standardeinstellung) ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX12 übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Mit der im Beispiel enthaltenen Beobachtungstabelle können Sie dann die Regelung bedienen. Deaktivieren Sie den Handbetrieb, indem Sie DI_PIDCTR.DI_LMNGEN_C.MAN_ON = FALSE setzen. Am Parameter DI_PIDCTR.SP_IN können Sie direkt einen Sollwert vorgeben. Wenn Sie stattdessen den Sollwertgenerator nutzen möchten, setzen Sie DI_PIDCTR.DI_SP_GEN.DFOUT_ON = FALSE. Dann können Sie über die Eingangsparameter OUTVUP bzw. OUTVDN des Sollwertgebers den Sollwert kontinuierlich vergrößern bzw. verkleinern. Am Parameter DI_PIDCTR.PV können Sie den Istwert und am Parameter DI_PIDCTR.LMN den Stellwert des Führungsreglers beobachten. Die Mischungsfaktoren für die Folgeregler sind in den Parametern DIx_RB_CTR_C.RATIO_FAC hinterlegt. Die Summe aller Mischungsfaktoren muss den Wert 1 ergeben. An den Parametern DIx_RB_CTR_C.PV können Sie die Istwerte und an Parametern DIx_RB_CTR_C.LMN die Stellwerte der Folgeregler beobachten.

Modular PID Control 2.6 Example13: Regler mit Störgrößenaufschaltung


2.6 Example13: Regler mit Störgrößenaufschaltung

2.6.1 Übersicht

Regelkreis Das Beispiel Example13 besteht aus einem Regler mit Störgrößenaufschaltung und einer simulierten Regelstrecke. Als Streckensimulationsbaustein kommt PROC_C zum Einsatz. Dieser ist in Example09 beschrieben.

Das folgende Bild zeigt die Anwendung von Beispiel Example13 in einem kompletten Regelkreis.

Störgrößen-Aufschaltung

KontinuierlicherRegler

Regelstrecke+PV

-

DISV

LMNSPPROC_C



DISVDI_LMNGEN_C.LMN

DI1_CRP_IN.STARTVAL

OUTVINV

CYCLECOM_RST

PROC_C

CYCLE

DI2_CRP_IN.STARTVAL

COM_RST

CTR_C_FF

CYCLE

COM_RST

13EX


CYCLECOM_RST

EX13

OB35 (100ms) OB100




2.6.2 CRT_C_FF: Regler mit Störgrößenaufschaltung

Anwendungsbereich Der Baustein CRT_C_FF ist ein PID-Regler mit Störgrößenaufschaltung für kontinuierliche Stellglieder. Das folgende Bild zeigt die Bausteinverschaltung des CTR_C_FF.

Bild 2-21 Bausteinverschaltung des CTR_C_FF



Funktionsbeschreibung Der Sollwertgenerator SP_GEN gibt den Sollwert vor, dessen Steigung vom Hochlaufgeber ROC_LIM begrenzt wird. Der Peripherie–Istwert wird mittels CRP_IN in einen Gleitpunktwert gewandelt und durch den Grenzwertmelder LIMALARM auf voreingestellte Grenzwerte überwacht. Die Regeldifferenz wird auf den PID-Algorithmus PID geführt. Die Peripherie–Störgröße wird mittels CRP_IN in einen Gleitpunktwert gewandelt, mit LAG1ST geglättet und mit NONLIN über eine Kennlinie linearisiert. Der Stellwertverarbeitungsbaustein LMNGEN_C bildet die analoge Stellgröße LMN, die mittels CRP_OUT in das Peripherieformat gewandelt wird.




2.6.3 Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen…") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100 ms (Standardeinstellung) ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX13 übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Mit der im Beispiel enthaltenen Beobachtungstabelle können Sie dann die Regelung bedienen. Deaktivieren Sie den Handbetrieb, indem Sie DI_CTR_C_FF.DI_LMNGEN_C.MAN_ON = FALSE setzen. Am Parameter DI_CTR_C_FF.SP_IN können Sie direkt einen Sollwert vorgeben. Wenn Sie stattdessen den Sollwertgenerator nutzen möchten, setzen Sie DI_CTR_C_FF.DI_SP_GEN.DFOUT_ON = FALSE. Dann können Sie über die Eingangsparameter OUTVUP bzw. OUTVDN des Sollwertgebers den Sollwert kontinuierlich vergrößern bzw. verkleinern. Am Parameter DI_CTR_C_FF.DI1_CRP_IN.OUTV können Sie den Istwert und am Parameter DI_CTR_C_FF.DI_LMNGEN_C.LMN den Stellwert beobachten. Am Eingangsparameter DI_PROC_C.DISV der simulierten Regelstrecke können Sie eine Störung aufschalten. Über das Eingangsbit DI_CTR_C_FF.DI_PID.DISV_SEL des Reglers können Sie die Störgrößenaufschaltung auch deaktivieren, indem Sie das Bit zurücksetzen.

Modular PID Control 2.7 Example14: Bereichsauswahlregler


2.7 Example14: Bereichsauswahlregler

2.7.1 Übersicht

Regelkreis Das Beispiel Example14 besteht aus einem Bereichsauswahlregler und einer simulierten Regelstrecke. Das folgende Bild zeigt die Anwendung von Beispiel Example14 in einem kompletten Regelkreis.

KontinuierlicherRegler

RegelstreckeBereichsaufteilung für 2kontinuierliche

Ausgangssignale -

DISV

LMN2

LMN1SPPROC_HCC



INV_COOLDI1_LMNGEN_C.LMNDI2_LMNGEN_C.LMN

OUTVINV_HEAT

CYCLECOM_RST

PROC_HCC

CYCLE

DI_CRP_IN.STARTVAL

COM_RST

SPLITCTR

CYCLE

COM_RST

EX14


CYCLECOM_RST

EX14

OB35 (100ms) OB100




2.7.2 SPLITCTR: Bereichsauswahlregler

Anwendungsbereich Der Baustein SPLITCTR ist ein PID-Regler mit Bereichsauswahl für 2 kontinuierliche Stellglieder. Das folgende Bild zeigt die Bausteinverschaltung des SPLITCTR.

Bild 2-24 Bausteinverschaltung des SPLITCTR



Funktionsbeschreibung Der Sollwertgenerator SP_GEN gibt den Sollwert vor, dessen Steigung vom Hochlaufgeber ROC_LIM begrenzt wird. Der Peripherie-Istwert wird mittels CRP_IN in einen Gleitpunktwert gewandelt und durch den Grenzwertmelder LIMALARM auf voreingestellte Grenzwerte überwacht. Die Regeldifferenz wird auf den PID-Algorithmus PID geführt. Der Stellwertverarbeitungsbaustein LMNGEN_C bildet die analoge Stellgröße LMN. Der Stellwertbereich wird mittels 2 SPLT_RAN Bausteinen in 2 Bereiche zerlegt. Für jeden Bereich wird mit LMNGEN_C eine analoge Stellgröße ermittelt und mit CRP_OUT in das Peripherieformat gewandelt.




2.7.3 PROC_HCC: Regelstrecke mit Heiz- und Kühlzweig

Anwendungsbereich Der Baustein PROC_HCC simuliert eine Verzögerungsstrecke 3. Ordnung. Er besteht aus einem Heiz- und einem Kühlzweig mit jeweils einem kontinuierlichen Eingangssignal. Daher eignet sich der Baustein zur Simulation von Temperaturprozessen, die sowohl über ein Heiz- als auch ein Kühlstellglied verfügen. Das folgende Bild zeigt das Blockschaltbild des PROC_HCC.

Funktionsbeschreibung Der Baustein bildet eine Reihenschaltung von 3 Verzögerungsgliedern 1. Ordnung. Die Streckenstruktur ist zur Realisierung des zusätzlichen Kühlzweiges doppelt aufgebaut, so dass der Baustein über zwei kontinuierliche Eingänge verfügt. Zu den Eingängen INV_HEAT bzw. INV_COOL werden immer die Störgrößen DISV_H bzw. DISV_C hinzuaddiert.

TMLAG3_CTMLAG2_C

INV_COOL + X

TMLAG1_C

GAIN_CDISV_C

+

AMB_TEM

OUTV

TMLAG3_HTMLAG2_H

INV_HEAT + X

TMLAG1_H

GAIN_H

_

DISV_H

Bild 2-25 Blockschaltbild des PROC_HCC

Neustart Bei Neustart wird die Ausgangsgröße auf den Wert OUTV = (INV_HEAT + DISV_H) * GAIN_H – (INV_COOL + DISV_C) * GAIN_C + AMB_TEM gesetzt.



2.7.4 Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen…") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100 ms (Standardeinstellung) ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX14 übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Mit der im Beispiel enthaltenen Beobachtungstabelle können Sie dann die Regelung bedienen. Deaktivieren Sie den Handbetrieb, indem Sie DI_SPLITCTR.DI_LMNGEN_C.MAN_ON = FALSE setzen. Am Parameter DI_SPLITCTR.SP_IN können Sie direkt einen Sollwert vorgeben. Wenn Sie stattdessen den Sollwertgenerator nutzen möchten, setzen Sie DI_SPLITCTR.DI_SP_GEN.DFOUT_ON = FALSE. Dann können Sie über die Eingangsparameter OUTVUP bzw. OUTVDN des Sollwertgenerators den Sollwert kontinuierlich vergrößern bzw. verkleinern. Am Parameter DI_SPLITCTR.DI_CRP_IN.OUTV können Sie den Istwert und am Parameter DI_SPLITCTR.DI_LMNGEN_C.LMN den Stellwert beobachten. Die Stellwerte, die sich aus der Bereichsaufteilung für die beiden kontinuierlichen Stellglieder ergeben, können Sie an den Parametern DI_SPLITCTR.DI1_LMNGEN_C.LMN und DI_SPLITCTR.DI2_LMNGEN_C.LMN beobachten.

Modular PID Control 2.8 Example15: Ablöseregler


2.8 Example15: Ablöseregler

2.8.1 Übersicht

Regelkreis Das Beispiel Example15 besteht aus einem Ablöseregler und einer simulierten Regelstrecke. Als Streckensimulationsbausteine kommen PROC_S und PROC_C zum Einsatz. Diese sind in Example08 und Example09 beschrieben. Im Beispiel ist der Ablöseregler als Begrenzungsregler parametriert. Dazu wird der Regler mit dem kleineren Stellwert für die Stellsignalbildung verwendet. Der Regler DI_OVR_CTR.DI1_PID ist im normalen Betrieb aktiv und regelt den Istwert PV1 von PROC_C auf den Sollwert SP1. Der Regler DI_OVR_CTR.DI2_PID greift erst ein, wenn sich der Istwert PV2 von PROC_S dem Grenzwert SP2 (Vorbelegung 50.0) zu stark nähert. Das folgende Bild zeigt die Anwendung von Beispiel Example15 in einem kompletten Regelkreis.

Regelstrecke

PID-Regler 2

OverrideRegelung

mit Schritt-regler

PID-Regler 1

QLMNDN PROC_C

SP2

QLMNUPSP1

PROC_S

-

-

PV1PV2





OUTV

PROC_C

CYCLECOM_RST

INVQLMNR_LS

LMNRQLMNR_HS

INV_DOWNQLMNDNQLMNUP

LMNR_LSLMNR_HSLMNR_IN

DI1_CRP_IN.STARTVAL

OUTVINV_UP

CYCLECOM_RST

PROC_S

CYCLE

DI2_CRP_IN.STARTVAL

COM_RST

OVR_CTR

CYCLE

COM_RST

EX15


CYCLECOM_RST

EX15

OB35 (100ms) OB100


2.8.2 OVR_CTR: Ablöseregler

Anwendungsbereich Der Baustein OVR_CTR ist ein Ablöseregler. Zwei PID-Regler werden auf einen Schrittreglerausgang geschaltet. Das folgende Bild zeigt die Bausteinverschaltung des OVR_CTR.



Bild 2-28 Bausteinverschaltung des OVR_CTR



Funktionsbeschreibung Die Sollwertgeneratoren SP_GEN geben die Sollwerte vor, deren Steigungen von den Hochlaufgebern ROC_LIM begrenzt werden. Die Peripherie-Istwerte werden mittels der Anweisung CRP_IN in Gleitpunktwerte gewandelt und durch die Grenzwertmelder LIMALARM auf voreingestellte Grenzwerte überwacht. Die Regeldifferenzen werden auf die PID–Bausteine geführt. Die Stellwerte der zwei PID-Bausteine gelangen auf einen OVERRIDE–Baustein. Hier wird entweder das Maximum oder das Minimum der zwei Stellwerte bestimmt und auf den Stellwertverarbeitungsbaustein LMNGEN_S weitergeleitet. LMNGEN_S kann im Ablöseregler nur in der Betriebsart "Schrittregler mit Stellungsrückmeldung" arbeiten.


2.8.3 Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen…") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100 ms (Standardeinstellung) ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit CYCLE der Funktion EX15 übereinstimmen.


Mit der im Beispiel enthaltenen Beobachtungstabelle können Sie dann die Regelung bedienen.

Deaktivieren Sie den Handbetrieb, indem Sie DI_OVR_CTR.DI_LMNGEN_S.MAN_ON = FALSE setzen.

Geben Sie am Parameter DI_OVR_CTR.SP_IN1 zuerst einen niedrigen Sollwert SP1 (z.B. 28.0) vor und warten Sie bis die Regelung eingeschwungen ist.

Geben Sie anschließend am Parameter DI_OVR_CTR.SP_IN1 einen hohen Sollwert (z.B. 92.0) vor.

An den Parametern DI_OVR_CTR.DI_OVERRIDE.QPID1 und DI_OVR_CTR.DI_OVERRIDE.QPID2 können Sie erkennen, dass bei diesem Sollwertsprung der zweite Regler für eine begrenzte Zeit die Stellsignalbildung übernimmt. Damit wird verhindert, dass der Istwert PV2 DI_OVR_CTR.DI2_CRP_IN.OUTV seinen Grenzwert SP2 DI_OVR_CTR.SP_IN2 (Vorbelegung 50.0) überschreitet.

Mit den Eingangsbits DI_OVR_CTR.DI_OVERRIDE.PID1_ON bzw. DI_OVR_CTR.DI_OVERRIDE.PID2_ON können Sie auch manuell vorgeben, welcher Regler für die Stellsignalbildung verwendet werden soll.

Am Parameter DI_OVR_CTR.DI1_CRP_IN.OUTV können Sie den Istwert PV1 und an den Parametern DI_OVR_CTR.QLMNUP und DI_OVR_CTR.QLMNDN die Stellsignale beobachten.

Modular PID Control 2.9 Example16: Kontinuierlichen Regler mit dem PID Self-Tuner optimieren


2.9 Example16: Kontinuierlichen Regler mit dem PID Self-Tuner optimieren

Übersicht Dieses Beispiel enthält einen einfachen Regelkreis, der aus einem PID-Regler und einem VZ2-Glied als modellhafte Strecke für einen Temperaturprozess besteht. Es ist ein Beispiel für die Anwendung des Self-Tuners in Verbindung mit einem kontinuierlichen PID-Regler.

-

LMNPROC_CTUN_CON_C

PVSP


Programmaufbau Der Baustein IDB_TUN_CON_C ist ein Instanz-DB vom FB TUN_CON_C, der die Aufrufe des Self-Tuners und des Reglers enthält. Der FB TUN_CON_C und die Streckensimulation FB PROC_C werden im OB35 aufgerufen.

Streckenbaustein für die Simulation eines Temperaturprozesses Der Baustein simuliert einen Prozess mit einem Verzögerungsglied dritter Ordnung. Für Temperaturprozesse wählen Sie VZ2-Verhalten mit einer großen und einer kleinen Zeitkonstanten (TM_LAG1 = 15 × TM_LAG2 und TM_LAG3 = 0s).


Parameter INV Eingangsgröße (Stellwert des Reglers) DISV Störgröße GAIN Prozessverstärkung TM_LAG1 Verzögerungszeit 1 ( bei Temperaturprozessen: TM_LAG2 Verzögerungszeit 2 (TM_LAG1 = 15 × TM_LAG2) TM_LAG3 Verzögerungszeit 3 ( = 0 bei Temperaturprozessen) OUTV Ausgangsgröße (z. B. Temperatur)

Nach der Addition des analogen Eingangssignals und einer Störgröße und anschließender Multiplikation mit der Prozessverstärkung werden drei Verzögerungsglieder 1. Ordnung durchlaufen.

Bei Initialisierung wird die Ausgangsgröße auf OUTV = DISV × GAIN gesetzt.

Modular PID Control 2.9 Example16: Kontinuierlichen Regler mit dem PID Self-Tuner optimieren



Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen…") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 100ms ein (Standardeinstellung). Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, muss die Zykluszeit des OB35 mit der Abtastzeit IDB_TUN_CON_C.CYCLE_P übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Öffnen Sie im Ordner "Technologieobjekte" die Inbetriebnahmeoberfläche des Technologieobjekts "tuner" und führen Sie die Inbetriebnahme wie in der Online-Hilfe beschrieben durch.

Modular PID Control 2.10 Example17: Schrittregler mit dem PID Self-Tuner optimieren


2.10 Example17: Schrittregler mit dem PID Self-Tuner optimieren

Übersicht Das Beispiel enthält einen einfachen Regelkreis aus PID-Schrittregler und einem VZ2-Glied mit einem integrierenden Stellglied als modellhafte Strecke für einen Temperaturprozess. Es ist ein Beispiel für die Anwendung des Self-Tuners in Verbindung mit einem PID-Schritt-regler.

-QLMNDN

QLMNUPPROC_STUN_CON_S

PVSP


Programmaufbau Der Baustein IDB_TUN_CON_S ist ein Instanz-DB vom FB TUN_CON_S, der die Aufrufe des Self-Tuner und des Reglers enthält. Der FB TUN_CON_S und die Streckensimulation FB PROC_S werden im OB35 aufgerufen.

Streckenbaustein für die Simulation eines Temperaturprozesses Der Baustein simuliert einen Prozess mit einem Verzögerungsglied dritter Ordnung. Für Temperaturprozesse wählen Sie VZ2-Verhalten mit einer großen und einer kleinen Zeitkonstanten (TM_LAG1 = 15 × TM_LAG2 und TM_LAG3 = 0 s).




Parameter INV_UP Stellwertsignal auf INV_DOWN Stellwertsignal zu DISV Störgröße GAIN Prozessverstärkung MTR_TM Stellgliedlaufzeit LMNR_HLM Stellglied Obergrenze LMNR_LLM Stellglied Untergrenze TM_LAG1 Verzögerungszeit 1 TM_LAG2 Verzögerungszeit 2

(bei Temperaturprozessen: TM_LAG1 = 15 × TM_LAG2)

TM_LAG3 Verzögerungszeit 3 ( = 0 bei Temperaturprozessen)

OUTV Ausgangsgröße (z. B. Temperatur) LMNR Stellungsrückmeldung QLMNR_HS oberes Anschlagsignal QLMNR_LS unteres Anschlagsignal

Abhängig von den Eingangssignalen INV_UP und INV_DOWN wird die Stellungsrückmeldung LMNR mittels eines Integrierers berechnet. Die Stellungsrückmeldung wird auf LMNR_HLM und LMNR_LLM begrenzt. Bei Erreichen der Grenze werden die Anschlagssignale QLMNR_HS bzw. QLMNR_LS gesetzt.

Nach der Addition einer Störgröße und anschließender Multiplikation mit der Prozessverstärkung werden drei Verzögerungsglieder 1. Ordnung durchlaufen.

Bei Initialisierung werden die Ausgangsgrößen OUTV und LMNR auf Null gesetzt.




Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen…") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 20 ms ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit IDB_TUN_CON_S.CYCLE_P übereinstimmen.


Öffnen Sie im Ordner "Technologieobjekte" die Inbetriebnahmeoberfläche des Technologieobjekts "tuner" und führen Sie die Inbetriebnahme wie in der Online-Hilfe beschrieben durch.

Modular PID Control 2.11 Example18: Impulsregler mit dem PID Self-Tuner optimieren


2.11 Example18: Impulsregler mit dem PID Self-Tuner optimieren

Übersicht Das Beispiel enthält einen einfachen Regelkreis, der aus einem PID-Regler mit Impulsbildung und einem VZ2-Glied als modellhafte Strecke für einen Temperaturprozess besteht. Es ist ein Beispiel für die Anwendung des Self-Tuners in Verbindung mit einem kontinuierlichen PID-Regler mit Impulsbildung.

-QNEG_P

QPOS_PPROC_HCPTUN_CON_P

PVSP


Programmaufbau Der Baustein IDB_TUN_CON_P ist ein Instanz-DB vom FB TUN_CON_P, der die Aufrufe des Self-Tuners und den Regler mit Impulsbildung enthält. Der FB TUN_CON_P und die Streckensimulation FB PROC_HCP werden im OB35 aufgerufen.

Streckenbaustein für die Simulation einer Temperaturheizzone Der Baustein simuliert einen typischen Temperaturprozess für Heizen und Kühlen, wie er als Regelzone in einem Extruder, einer Spritzgießmaschine, einer Tempermaschine oder als separater Ofen in der Praxis vorkommen kann.

OUTV

TM_LAG2_CTM_LAG1_C

TM_LAG2_HTM_LAG1_H

DISV_OUT

GAIN_CDISV_C

GAIN_HDISV_H

0-100

0100

NEG_P

POS_P


Modular PID Control 2.11 Example18: Impulsregler mit dem PID Self-Tuner optimieren


Parameter POS_P binäres Eingangssignal Heizen NEG_P binäres Eingangssignal Kühlen DISV_H Störgröße Heizen DISV_C Störgröße Kühlen DISV_OUT Störgröße am Ausgang (z. B. Umgebungstemperatur) GAIN_H Prozessverstärkung Heizen GAIN_C Prozessverstärkung Kühlen TM_LAG1_H Verzögerungszeit 1 Heizen TM_LAG2_H Verzögerungszeit 2 Heizen TM_LAG1_C Verzögerungszeit 1 Kühlen TM_LAG2_C Verzögerungszeit 2 Kühlen OUTV Ausgangsgröße (z. B. Temperatur der Regelzone)

Die binären Eingangssignale werden in kontinuierliche Gleitpunktwerte (-100, 0, 100) umgesetzt. Nach Addition einer Störgröße (z. B. Umgebungstemperatur) und anschließender Multiplikation mit der Prozessverstärkung werden zwei Verzögerungsglieder 1. Ordnung durchlaufen. Dieser Vorgang wird für Heizen und Kühlen separat durchgeführt.

Bei Initialisierung wird die Ausgangsgröße auf OUTV = DISV_H × GAIN_H - DISV_C × GAIN_C + DISV_OUT gesetzt.


Beispiel in Betrieb nehmen Passen Sie die Konfiguration des Hardwareaufbaus aus dem Beispiel mit der "Gerätekonfiguration" an Ihre reale Anlage an. Wählen Sie die passende CPU (Rechtsklick auf die "Nicht spezifizierte CPU" -> "Geräte tauschen…") und stellen Sie dann die Zykluszeit des OB35 auf 20 ms ein. Sollte in der Weckalarmebene ein Zeitfehler auftreten, müssen Sie die Zykluszeit vergrößern. In diesem Fall wird dann die Simulation langsamer ablaufen. Wenn Sie am realen Prozess regeln, müssen die Zykluszeit des OB35 und die Abtastzeit IDB_TUN_CON_P.CYCLE_P übereinstimmen. Laden Sie mit dem TIA-Portal das Beispiel in die CPU. Öffnen Sie im Ordner "Technologieobjekte" die Inbetriebnahmeoberfläche des Technologieobjekts "tuner" und führen Sie die Inbetriebnahme wie in der Online-Hilfe beschrieben durch.

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