Demoprogramme easy Regler

[Knodelpa]

Hallo easy und MFD-Titan Freunde,

mit insgesamt 5 Beispielprogrammen möchte ich Euch die Möglichkeiten von easy und MFD-Titan zum Thema Regler etwas näher bringen. Damit die Beispiele gut vergleichbar sind, habe ich mich bei allen Reglern für eine Temperaturregelung entschieden. Zur Beobachtung und Optimierung der Regler kann der Linienschreiber dienen.

http://easy-forum.net/index.php?topic=1358.0

1. Zweipunktregler
Realisierbar: mit easy500 / easy700 / easy800 / MFD-Titan / easy Control

Ein Zweipunktregler hat, wie es der Name schon sagt zwei Zustände, z.B. Ein und Aus, Heizung Ein / Aus, Kühlung Ein / Aus.

Ein Zweipunktregler arbeitet mit einem digitalen Ausgang. Es kann jeder beliebige Ausgang des Basisgerätes oder Erweiterungsgerätes verwendet werden. Um ein ungewolltes Flattern am Schaltausgang zu verhindern wird in der Regel mit einer Hysteresse gearbeitet.

Ein Zweipunktregler hat immer eine Reglerabweichung. Der Reglerausgang pendelt um den Sollwert (Hysteresse). Für einfache Regelprozesse reicht dieser Regler aus.

2. Dreipunktregler
Realisierbar: mit easy500 / easy700 / easy800 / MFD-Titan / easy Control

Dieser Regler hat 3 Zustände, z.B. Heizen / Kühlen / Aus. Demnach benötigt man für einen Dreipunktregler zwei digitale Ausgänge.

In der easy wird ein Dreipunktregler mit zwei Zweipunktreglern realisiert.
z.B. ein Regler zum Heizen, ein Regler zum Kühlen

Es muss unbedingt sicher gestellt werden, dass niemals beide Ausgänge gleichzeitig kommen, z.B. Heizen + Kühlen. Dies wäre fatal 
Um dies zu verhindern muss ein Totband parametriert werden, bei dem keiner der Ausgänge kommt = Istwert OK.

Realisierung:
- zwei Zweipunktregler
- ein Regler in Betriebsart LT (Heizen)
- ein Regler in Betriebsart GT (Kühlen)
- Totband einstellen -> wird mit Offset +/- erreicht

Wie der Zweipunktregler hat auch der Dreipunktregler eine Regelabweichung. Der Istwert pendelt um den jeweiligen Sollwert.

3. PI-Regler (PID Regler)
Realisierbar: mit easy800 / MFD-Titan / easy Control

Beim PID Regler wird fast immer auf den D-Anteil verzichtet. Daher findet man in der Praxis meist PI-Regler. Ein PI-Regler arbeitet mit einem analogen Ausgang. Bei der easy wird hierzu der analoge Ausgang QA1 verwendet.

Im Gegensatz zum Zweipunktregler kann der PI Regler vollständig ausregeln. Hierzu werden die beiden Regleranteile P und I verwendet.

P- Proportionalanteil - reagiert sofort auf Abweichungen von Soll- und Istwert. [(Sollwert - Istwert) * KP]
I- Integralanteil - regelt den Regler aus bis Sollwert = Istwert 

ACHTUNG: Der PID Regler hat einen 12Bit Ausgang (0..4095), die easy hat aber nur einen 10Bit Ausgang (0..1023). Hier muss unbedingt eine Umrechnung stattfinden !!!

Wie bereits erwähnt regelt ein PID Regler vollständig aus und kann daher für hochwertige Regelaufgaben eingesetzt werden.

4. PI-Regler (PID Regler) mit PWM Ausgang
Realisierbar: mit easy800 / MFD-Titan / easy Control

Der PID Regler mit PWM Ausgang hat keinen analogen Ausgang. Stattdessen wird ein digitaler Ausgang verwendet. Dieser Ausgang taktet dann z.B. ein Halbleiterschütz zur Ansteuerung einer Heizung. Bedingt durch die Taktung sollten Geräte mit Transistorausgängen verwendet werden. Die easy800 / MFD-Titan verfügen über zwei PWM Bausteine.

Werden mehr Ausgänge benötigt, stellt dies in der Regel auch kein Problem dar. In diesem Fall übernehmen Timer die Funktion der PWM Bausteine. Da meist langsame Frequenzen zum Einsatz kommen, stellt dies kein Problem dar.

Sofern die beiden PWM Bausteine zum Einsatz kommen, sind diese fest mit Q1, bzw. Q2 verbunden.

ACHTUNG: Eine Simunlation eines PWM Bausteins ist nicht möglich 

Der PI-Regler mit PWM Baustein regelt ebenfalls vollständig aus. Es bleibt keine Reglerabweichung 

Ich finde es sehr erstaunlich, wie genau ein PWM Regler arbeitet. Ich habe bereits einige dieser Regler in Betrieb genommen und bin immer wieder aufs neue hell begeistert !!! 

5. Dreipunktschrittregler
Realisierbar: mit easy800 / MFD-Titan / easy Control

Ein Dreipunktschrittregler wird in der Regel verwendet um z.B. zwei Ventile (auf / zu) anzusteuern.

In der easy800 / MFD-Titan verwendet man hierzu in der Regel einen reinen P-Regler mit zwei nachgeschalteten PWM Bausteinen. In Ausnahmefällen wird auch der D-Anteil des Reglers verwendet. Beim Dreipunktschrittregler wird der I-Anteil des Reglers nicht verwendet !!! Bei diesem Regler arbeitet der Regler im bipolaren Betrieb (+/-), also in beide Richtungen.

- Istwert = Sollwert  =beide Ausgänge aus
- Istwert < Sollwert  =Ventil auf taktet auf
- Istwert > Sollwert  =Ventil zu taktet zu

Ist die Abweichung sehr groß erfolgt am Ausgang ein Dauersignal.

Da der Regler im bipolaren Modus am Ausgang positive und negative Werte bringt (-4096..+4095) muss für den zweiten PWM Baustein das Ausgangssignal des Reglers invertiert werden (PWM kann nur positive Sollwerte).

Dieser Regler ist etwas schwierig einzustellen, da es viele Parameter gibt:
- Verstärkung P-Regler KP
- Frequenz des PWM Bausteins
- Mindesteinschaltdauer des PWM Bausteins

Bei richtiger Einstellung hat man einen perfekten Regler, der vollständig ausregelt 

ACHTUNG: Durch die Verwendung der PWM Bausteine kann dieser Regler nicht simuliert werden !!! 

Ich wünsche Euch allen viel Spaß mit meinen Reglerbeispielen. Bin sehr gespannt auf Eurer Feedback.

 
Viele Ostergrüße
Paul

[Juergen__R]

Recht herzlichen Dank für die schnelle Bearbeitung meiner Nachfrage zu dem schon recht alten Thema!
Ich werde mich in Kürze mit den Testergebnissen im Forum melden

Schöne Ostertage wünscht euch

Jürgen Rosenhagen

[agentstrom]

Hallo Paul,

den Dreipunktschrittregler aus Deinem Beispiel mit dem "Nulldurchgang" verstehe ich ja, aber wie funktioniert der Regler, wenn ich keinen "Nulldurchgang" habe, also einen Bereich von 0 - 80 o. anderen Wert?
Eigentlich wollte ich den Regler mit Ergänzungen in mein Projekt einsetzen, doch dan merkte ich ebenfalls, das meine Ventile etwas andere Zustände haben.
Wie hier: Soll > Ist: = Ventil 1 auf, Ventil 2 auf
               Soll = ist: = Ventil 1 auf, Ventil 2 zu
               Soll < Ist: = Ventil 1 zu; Ventil 2 zu.

Was habe ich falsch verstanden bzw. was muß ich ändern?

Grüsse
ag

[Knodelpa]

Hallo ag,

der Dreipunktschrittregler braucht keinen Nulldurchgang. Die Funktion ist eigentlich ganz einfach.
Sollwert = Istwert  - es passiert gar nichts
Sollwert > Istwert - Ausgang 1 taktet (z.B. Ventil auf)
Sollwert < Istwert - Ausgang 2 taktet (z.B. Ventil zu)

Bei großen Abweichungen takten die Ausgänge nicht, sondern schalten auf 100 % Impuls, also Dauersignal. Probier es mal aus, es funktioniert sogar in der Simulation.

 
Viele Grüße
Paul
 

[agentstrom]

Jo Paul, wat Du da geschrieben hast, hab ich schon getestet und is echt spitze!
Nur bei meiner Anwendung ist das etwas anders!
Ich muß ein hydraulisches Regelventil ansteuern, was mit zwei Magnetventilen geschiet. Dabei wird die eigentliche Betätigung des hydr. Ventil mit dem Medium selbst geschieht.
Die Bedingungen für die Magnetventile sind wie ich beschrieben hab:

Soll > Ist = MV 1 angesteuert, MV 2 angesteuert,
Soll = Ist = MV 1 angesteuert, MV 2 nicht angesteuert,
Soll < Ist = MV 1 nicht angesteuert, MV 2 nicht angesteuert.

Da diese Zustände der Magnetventile auf die Hydraulik des Regelventil wirken müssen diese Zustände "dauernd(Soll=Ist)" bzw. gleichzeitig wirken.

Vielleicht ist dieser Regler auch nicht die optimale Wahl?

Für die Hilfe schon mal Danke

Grüsse

ag

[Juergen.J]

Hallo ag,
ohne mir jetzt den Regler näher angesehen zuhaben und zu wissen ob dein Regelvorgang überhaupt für diesen "relativ trägen"  Vorgang geeignet ist sollte doch die Ansteuerung das kleinste Problem sein. Im Anhang findest du ein Beispiel wo ich die Reglerausgänge Auf-Zu, durch Eingänge, zwechs Simulatin ersetzt habe. Im eigentlichen Programm könntest du die Eingänge durch Merker ersetzen.
Gruss
Jürgen