Ladbare Funktionsbausteine - Standard PID Control

Standard PID Control ist eine vorkonfektionierte Reglerstruktur, die einfach durch Zu- oder Abschalten von Funktionen an den Regelungsprozess angepasst wird. Die Reglerstruktur wird durch einen in die CPU zu ladenden Funktionsbaustein realisiert. Dieser wird mit einer zugehörigen Parametrier-Software grafisch konfiguriert.

Standard PID Control wird überall eingesetzt, wo kleinere oder mittlere Regelungsaufgaben anfallen: Bei der Temperatur-, Druck-, Durchfluss- sowie Füllstandsregelung. Besonders geeignet ist Standard PID Control für Anwendungen, die bisher mit Kompaktreglern automatisiert wurden.

Standard PID Control enthält folgende fertige Beispiele:

Schrittregler mit Streckensimulation
Kontinuierliche Regler mit Streckensimulation
Mehrschleifige Verhältnisregelung
Mischungsregelung
Kaskadenregelung

Impulsregler
Der Impulsregler ist mit dem kontinuierlichen Regler in einem Baustein zusammengefasst inklusive der Umwandlung in ein Puls-Pause-Signal (Impulsformer). Damit vereinfacht sich die Parametrierung und Inbetriebnahme des Impulsreglers.
Darüber hinaus ist es möglich, die Abtastzeit des Reglers und der Periodendauer des Impulsformers getrennt voneinander einzustellen. Die Periodendauer kann damit länger als die Abtastzeit gewählt werden.

Der Vorteil einer kleineren Abtastzeit liegt in der schnelleren Reaktion des Reglers auf Störungen und Bedienbefehle.
Die größere Periodendauer schont hingegen das Stellglied durch geringere Schalthäufigkeit. Das Schwingen von Istwerten wird unterdrückt, indem automatisch die wirksame Periodendauer verkürzt wird.
Ein weiterer Vorteil ist die geringere CPU-Belastung, da der Impulsformer in zeitlich größeren Abständen aufgerufen werden kann.
Das Beispiel für einen Impulsregler mit 3-Punkt-Ausgang "HEIZEN - AUS - KÜHLEN“ erleichtert die Inbetriebnahme der Temperaturregelung.

Schrittregler
Ein Stellalgorithmus sorgt dafür, dass Schrittregler bei gleicher Regelgenauigkeit mit bis zu 50 % weniger Schaltvorgängen auskommen als konventionelle Schrittregler. Das schont die angeschlossenen Stellglieder und erhöht deutlich ihre Lebensdauer.

Bei der Hand-Automatik-Umschaltung sind durch Parametrierung folgende Funktionen wählbar:

Stoßfreie Hand-Automatik-Umschaltung
Stoßbehaftete Hand-Automatik-Umschaltung mit entsprechendem Sprung der Stellgröße zum schnelleren Ausregeln der Regelabweichung
Handwertnachführung im Automatikbetrieb

Komfortable Parametrierung
Die Parametrierung wird grafisch unterstützt durch Reglerstrukturbild, Kreisbild, Kurvenschreiber und Regleroptimierung. Die übersichtliche Reglerstruktur ermöglicht über Softwareschalter das einfache Zu- und Abschalten von Funktionen. Parameteränderungen können auch im RUN-Zustand der CPU durchgeführt werden oder während der Kurvenschreiber oder das Kreisbild aktiv sind.

Testfunktionen
Umfangreiche Testfunktionen erleichtern Inbetriebsetzung und Diagnose. Genau wie bei den Reglerbaugruppen FM 355/455 und Modular PID Control stehen ein Reglerkreisbild mit Balkendiagramm und ein Kurvenschreiber zur Aufzeichnung der Signalverläufe zur Verfügung. Dabei können die Reglerstruktur, die eingegebenen Parameter und deren Auswirkung auf das Ergebnis gleichzeitig dargestellt werden. Die mit dem Kurvenschreiber aufgezeichneten Kurven können in Dateien archiviert und anschließend z.B. mit einem Tabellenkalkulations-Werkzeug weiterverarbeitet werden.

Screenshot: SIMATIC Standard PID-Control

Regleroptimierung
Die Parametrier-Software enthält eine Selbsteinstellung, mit der dieser Regler auch ohne exakte Kenntnis der Regelstrecke in kurzer Zeit eingestellt werden kann. Dazu wird der Prozess mit einem Stellgrößensprung oder einer Sollwertänderung aktiviert. Wahrend des Einschwingvorganges werden die Prozesswerte automatisch erfasst und angezeigt. Aus den Werten errechnet das Programm ein mathematisches Modell der Regelstrecke und ermittelt die gunstigsten Reglerparameter fur PI- und PID-Regler nach dem Betragsoptimum.

Bei der Reglerselbstoptimierung kann zwischen zwei verschiedenen Einschwingverhalten gewählt werden:

Einschwingen des Regelkreises mit bis zu 10 % Überschwingen
Einschwingen ohne Überschwingen

Zur Online-Selbstoptimierung empfiehlt sich der PID Self Tuner.