Watlow EZ-ZONE PM PID - Handbuch (Seite 110)

Integrierter Regler Watlow EZ-ZONE ® PM • 107 • Kapitel 9 Leistungsmerkmale
Kaskadenregelung
Der PM (PM8/9) kann mit erweiterter Firmware für
die Kaskadenregelung konfiguriert werden. Bei der
Kaskadenregelung handelt es sich um eine Methode der
Temperaturregelung, bei der ein Regelkreis den Sollwert
für einen anderen Regelkreis festlegt. Dadurch ist es
möglich, die gewünschte Prozess- oder Teiletemperatur
schnell zu erreichen und gleichzeitig die Gefahr eines
Überschwingens zu minimieren. Die Kaskadenfunktion
dient zur Optimierung des Verhaltens thermischer
Systeme mit großen Verzögerungszeiten. Die rechte
Grafik demonstriert die Wirkung unterschiedlicher
Regelungsarten in einem System mit großer
Verzögerungszeit.
Kurve A zeigt den Verlauf der Prozesstemperatur eines
Systems mit einem Regelkreis, dessen PID-Parameter
so eingestellt wurden, dass eine maximale Aufheizge-
schwindigkeit erreicht wird. Bedingt durch eine zu große
Zufuhr von Wärmeenergie tritt ein Überschwingen
der Prozesstemperatur auf. Bei den meisten Systemen
mit großer Verzögerungszeit führt dies dazu, dass eine
akzeptable Annäherung an den Sollwert nicht erfolgt.
Kurve C repräsentiert den Verlauf der Prozesstemperatur
eines Systems mit einem Regelkreis, das so konfiguriert
wurde, dass ein Überschwingen minimiert wird. Dies
führt zu unakzeptablen Aufheizgeschwindigkeiten
von mehreren Stunden. Kurve B schließlich zeigt den
Verlauf der Prozesstemperatur in einem System mit zwei
Regelkreisen (Kaskadenregelung), in dem die eingesetzte
Energie so gesteuert wird, dass es zu einer optimalen
Aufheizgeschwindigkeit bei minimalem Überschwingen
kommt. Wie erwähnt verwendet die Kaskadenregelung
zur Prozesssteuerung zwei Regelkreise, einen inneren und
einen äußeren. Der äußere Regelkreis (Analogeingang 2)
misst die Prozess- bzw. Produkttemperatur und vergleicht
diese mit dem Sollwert. Das Ergebnis dieses Vergleichs,
das Abweichungssignal 'äußerer Regelkreis', wirkt über
die PID-Einstellungen im äußeren Kaskadenregelkreis,
indem es ein prozentuales Leistungsniveau für den
äußeren Regelkreis erzeugt. Der Sollwert für den
inneren Regelkreis wird durch den Leistungspegel des
äußeren Regelkreises bestimmt. Der innere Regelkreis
(Analogeingang 2) überwacht die Energiequelle (Heizen
und Kühlen) und vergleicht deren Werte mit dem vom
äußeren Regelkreis erzeugten Sollwert für den inneren
Regelkreis. Das Ergebnis dieses Vergleichs, das Abwei-
chungssignal 'innerer Regelkreis', wirkt über die PID-
Einstellungen im inneren Kaskadenregelkreis, indem
es einen Ausgangsleistungspegel zwischen -100 %
und + 100 % erzeugt. Bei einem positiven Wert wird
die Funk tion HEIZEN aktiviert, bei einem negativen
die Funktion KÜHLEN. Die von den Energiequellen
bereitgestellte Leistung wird von den gewählten Ausgängen
weitergegeben.
Kompressorregelung
Der PM (PM8/9) kann mit erweiterter Firmware für die
Kompressorregelung konfiguriert werden. Mit Hilfe der
Kompressorfunktion kann bei Einsatz eines Kompressors
der Verschleiß des Gerätes gemindert und ein durch
Kurzschluss hervorgerufener Ausfall verhindert werden.
Ein durch einen Regelungsausgang gesteuertes 2-Wege-
Ventil reguliert den Kühlungsprozess, während ein
anderer Ausgang den Kompressor an- bzw. abschaltet. Der
Kompressor wird aber erst dann zugeschaltet, wenn das
Überschreiten des Ausgangsleistungswerts länger anhält,
als im Parameter 'Verzögerung Kompressoreinschaltung'
festgelegt wurde. Genauso schaltet der Kompressor erst
dann wieder ab, wenn das Überschreiten des Ausgangs-
leistungswerts länger anhält, als im Parameter 'Verzö-
gerung Kompressorabschaltung' festgelegt wurde.
Zeit
Temperatur
Kaskadenregelung
Kurve A (PID-Regelung)
Sollwert
Kurve B (Kaskadenregelung)
Kurve C (System mit einem Regelkreis)
Kaskadenregelung
Soll
wer
t 1
Filt
er
Unt
ere Sk
ala
Ober
e Sk
ala
Ober
er Ber
eich
Unt
erer Ber
eich
Funktion
Quelle A
Leistung
Geschlossener
Regelkreis SP
Äußerer Regelkreis
Innerer Regelkreis
Remote-SP
Eingang 1
Eingang 2
(Energiequelle)
(Prozess Part)
Quelle A
Quelle B
Quelle E Ausgang
Mathematik-Funktion
-100 % = Unterer Bereich
+100 % = Oberer Bereich
0 bis 100 %
0 bis 100 %
Heizausgang
Kühlausgang
Quelle A
Quelle B Heizleistung
Kühlleistung
Regelkreis 1 - PID
Kaskade deaktiviert
Regelkreis 2 - PID
Mathematik-Funktionsausgabe gleicht Quelle A, wenn Quelle E unwahr ist. Quelle E
deaktiviert die Kaskade, wenn es wahr ist und die Mathematik-Funktionsausgabe dem PID
Regelkreis 1 - Geschlossener Regelkreis gleicht.
Hinweis:
Anwendungsbeispiele finden Sie in Kapitel 10.