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Beitragstyp: FAQ Beitrags-ID: 66995021, Beitragsdatum: 05.12.2013
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Wie erfolgt in STEP 7 (TIA Portal) ab V11 die automatische PID-Reglereinstellung (Optimierung) bei unsymmetrischen Temperaturstrecken?

  • Beitrag
  • Betrifft Produkt(e)
Bei der automatischen Optimierung mit den PID-Reglern ('PID_Compact' oder 'PID_3Step') für Temperaturstrecken mit unsymmetrischem Zeitverhalten ist ein bestimmter zeitlicher Ablauf zu beachten.

Beschreibung
Generell wird bei der automatischen Optimierung davon ausgegangen, dass die Zeitkonstante für das Aufheizen sowie für das Abkühlen annähernd identisch ist. Dies ist bei einigen Verläufen (wie im Bild 01) nicht immer der Fall.


Bild 01 zeigt den typischen Verlauf einer unsymmetrischen Temperaturstrecke

Beim Regeln im Automatikbetrieb treten während dem Anfahren an den Sollwert häufig asymmetrische Schwingungen auf. Dies ist im folgenden Beispiel wie im Bild 02 dargestellt. Auch hier sind die unterschiedlichen Zeiten für Heizen (A) und Abkühlen (B) zu erkennen.


Bild 02

Bild 02 zeigt ein typisches Anregelverhalten bei Temperaturstrecken mit Überschwingern, was zu folgendem Verhalten führen kann:

  • die PID-Parameter können nur ungenau berechnet werden,
  • die automatische Optimierung (auch Autotuning genannt) dauert sehr lange,
  • das Autotuning bricht unter Umständen bei sehr langsamen Strecken mit Zeitüberschreitung ab.

Abhilfe
Um den PID-Regler für Temperaturstrecken automatisch zu optimieren, empfehlen wir Ihnen die folgenden drei Schritte:

  1. Schritt: Eingeschwungener Zustand herbeiführen
    Regeln und stabilisieren Sie den Prozess bis zum Sollwert. Verwenden Sie dazu den Handbetrieb, oder lassen Sie den PID-Regler mit seinen Default-Werten automatisch bis zum gewünschten Sollwert regeln.
     
    1. Handbetrieb: Stellen Sie den Regler auf Handbetrieb ("sRet.i_Mode" = 4) und wählen Sie einen geeigneten Handwert. Nähern Sie sich dem gewünschten Sollwert über die Änderung des Handwertes. Erreicht der Istwert den Sollwert und verändert sich dieser nicht mehr, fahren Sie fort mit Schritt 2.
    2. Automatikbetrieb: Versetzen Sie den Regler in den Automatikbetrieb ("sRet.i_Mode" = 3) und geben Sie den gewünschten Sollwert vor. Lassen Sie den Regler bis zum Sollwert regeln und warten Sie, bis der Prozess eingeschwungen ist. Unter Umständen kann dies einige Zeit in Anspruch nehmen. Dauert es zu lange, fahren Sie fort mit Punkt a.
       
  2. Schritt: In den Automatikbetrieb wechseln
    Wechseln Sie in den Automatikbetrieb, indem Sie der statischen Variablen "sRet.i_Mode" den Wert "3" (Automatikbetrieb) zuweisen. Alternativ können Sie auch im Inbetriebnahmedialog unter "Online-Zustand des Reglers" den Handbetrieb aktivieren.

    Hinweis
    Es ist wichtig, dass der Prozess in einem stabilen Zustand ist und sich möglichst nahe am Sollwert befindet. Dies können Sie an Hand des Stellwertes im Automatikmodus erkennen. Der Stellwert sollte für einen längeren Zeitraum konstant bleiben.
     
  3. Schritt: Nachoptimierung starten
    Starten Sie nun die Nachoptimierung, indem Sie der statischen Variablen "sRet.i_Mode" den Wert "2" (Nachoptimierung) zuweisen. Die Temperaturstrecken haben üblicherweise sehr große Zeitkonstanten, somit wird die Optimierung eine längere Zeit andauern.

Hinweis
Ein Wechsel des Betriebszustandes mit der Variablen "sRet.i_Mode" erfolgt nur bei einer Wertänderung. Um einen sicheren Wechsel zu gewährleisten,

  • weisen Sie vor jedem Wechsel zunächst den Wert des Ausgangsparameters "State" der statischen Variablen zu,
  • anschließend weisen Sie den gewünschten Wert (z.B. "2" für Nachoptimierung) der Variablen zu.

Weitere Informationen zu "PID_Compact" und "PID_3Step" finden Sie in der STEP 7 (TIA Portal) Onlinehilfe, unter

  • PID_Compact
  • PID_3Step

Hinweis zur S7-1500
Ab STEP 7 V12 kann die Regleroptimierung mit dem "PID_3Step" auch für die S7-1500 angewendet werden.


Securityhinweise
Um technische Infrastruktur, Systeme, Maschinen und Netzwerke gegen Cyber-Bedrohungen zu sichern, ist es erforderlich, ein ganzheitliches IT Security-Konzept zu implementieren (und kontinuierlich aufrechtzuerhalten), das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Produkte und Lösungen von Siemens formen nur einen Bestandteil eines solchen Konzepts. Weitergehende Informationen über Cyber Security finden Sie unter
https://www.siemens.com/cybersecurity#Ouraspiration.
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