Watlow EZ-ZONE RMC - Handbuch (Seite 148)

Watlow EZ-ZONE ® RMC-Modul • 145 • Kapitel 7 Eigenschaften
Sollwert
Zeit
Te
m
pe
ra
tu r
Heizsystem mit Rampenfunktion
Temperatur fährt Sollwert mit definierter Geschwindigkeit an
Grad
pro Minute
Kaskadenregelung
Bei der Kaskadenregelung handelt es sich um eine Methode der
Temperaturregelung, bei der ein Regelkreis den Sollwert für ei-
nen anderen Regelkreis festlegt. Dadurch ist es möglich, die ge-
wünschte Prozess- oder Teiletemperatur schnell zu erreichen und
gleichzeitig die Gefahr eines Überschwingens zu minimieren. Die
Kaskadenfunktion dient zur Optimierung des Verhaltens thermi-
scher Systeme mit großen Verzögerungszeiten. Die Grafik auf der
nächsten Seite demonstriert die Wirkung unterschiedlicher Rege-
lungsarten in einem System mit großer Verzögerungszeit.
Kurve A zeigt den Verlauf der Prozesstemperatur eines Sy-
stems mit einem Regelkreis, dessen PID-Parameter so eingestellt
wurden, dass eine maximale Aufheizgeschwindigkeit 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 unakzeptab-
len 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 Prozesssteue-
rung zwei Regelkreise, einen inneren und einen äußeren. Der
äußere Regelkreis (Analogeingang 2) überwacht die Prozess- bzw.
Produkttemperatur und vergleicht diese mit dem Sollwert des
geschlossenen Regelkreises. Das Ergebnis dieses Vergleichs, das
Abweichungssignal „äußerer Regelkreis“, wirkt über die PID-Ein-
stellungen im äußeren Kaskadenregelkreis, indem es ein prozen-
tuales Leistungsniveau für den äußeren Regelkreis erzeugt. Der
Sollwert für den inneren Regelkreis wird durch den Leistungs-
pegel des äußeren Regelkreises bestimmt. Der innere Regelkreis
(jeder Eingang) überwacht die Energiequelle (Heizen und Kühlen)
und vergleicht deren Werte mit dem vom äußeren Regelkreis er-
zeugten Sollwert für den inneren Regelkreis. Das Ergebnis dieses
Vergleichs, das Abweichungssignal „innerer Regelkreis“, wirkt
über die PID-Einstellungen im inneren Kaskadenregelkreis, in-
dem es einen Ausgangsleistungspegel zwischen-100 % und +100
% erzeugt. Bei einem positiven Wert wird die Funktion HEIZEN
aktiviert, bei einem negativen die Funktion KÜHLEN. Die von
den Energiequellen bereitgestellte Leistung wird von den gewähl-
ten Ausgängen weitergegeben.
Zeit
Temperatur
Kaskadenregelung
Kurve A (PID-Regelung)
Sollwert
Kurve B (Kaskadenregelung)
Kurve C (System mit einem Regelkreis)
Kaskadenregelung
Äußerer Regelkreis
Regelkreis 1 - PID
Regelkreis 2 - PID
Mathematische Funktion
Innerer
Regelkreis
Eingang 1
(Produk-
ttemperatur)
Eingang 2
(Energiequelle)
Remote-SP
-100 % = Unterer Bereich
+100 % = Oberer Bereich
dio
Kaskade
deaktivieren
Leistung
Quelle A
Geschlossener
Regelkreis SP
Quelle A
Quelle B
Quelle E Ausgang
Quelle B
Quelle A
Startseite
Kühlleistung
0 bis 100 %
0 bis 100 %
Heizausgang
Kühlausgang
Der Mathematik-Funktionsausgang entspricht Quelle A, wenn Quelle E Falsch ist. Ist Quelle E Wahr,
wird die Kaskadenfunktion deaktiviert und der Mathematik-Funktionsausgang entspricht dem
PID-Regelkreis 1-Sollwert im geschlossenen Regelkreis.
Sollwert 1
Filter
Ober
er Ber
eich
Unter
er Ber
eich
Skalierung unten Skalierung oben
Funktion
Kompressorsteuerung
Mit Hilfe der Kompressorfunktion kann bei Einsatz ei-
nes Kompressors der Verschleiß des Gerätes gemindert
und ein durch Kurzschluss hervorgerufener Ausfall
verhindert werden. Ein durch einen Regelungsausgang
gesteuertes 2-Wege-Ventil reguliert den Kühlungspro-
zess, während ein anderer Ausgang den Kompressor
an- bzw. abschaltet. Der Kompressor wird aber erst
dann zugeschaltet, wenn das Überschreiten des Aus-
gangsleistungswerts länger anhält, als im Parameter
‚Verzögerung Kompressoreinschaltung‘ festgelegt wur-
de. Genauso schaltet der Kompressor erst dann wieder
ab, wenn das Überschreiten des Ausgangsleistungs-
werts länger anhält, als im Parameter ‚Verzögerung
Kompressorabschaltung‘ festgelegt wurde.
0 % Kompressor EIN
Aus
Ein
100 %
2 %
0 %
-100 %
Verzögerung Kompressoreinschaltung = 45 Sekunden
Verzögerung Kompressorabschaltung = 20 Sekunden
2 % Kompressor AUS
Zeit in Sekunden
% Leistung
Heizen
Kühlen
Kompressor
Differentialregelung
Nach der Konfigurierung der entsprechenden Ein-
gänge und der zugehörigen internen Funktionen er-
möglicht die Differenzialregelung dem RMC, einen
Ausgang anhand des Unterschieds zwischen diesen
Analogeingängen anzusteuern.
Eingang 1
Eingang 2
Ausgang 1
Umgebungstemperatur
Glas-
Temperaturfühler
Glas-Heizung
Fenstergehäuse