Übung 4.7: Temperaturregelung
Die Flüssigkeit in einem Behälter soll wie skizziert durch Durchlauf von warmem Wasser durch den Behältermantel erhitzt werden. Hierfür muss das Ablaufventil YS2 geöffnet und wenige Sekunden später die Zulaufpumpe NS1 eingeschaltet werden. Der Temperaturregler TIC1 soll dann das Regelventil YC1 soweit öffnen, dass ein gewünschter Temperatursollwert erreicht wird.
a) Startet man den Durchlauf von warmem Wasser bei voll geöffnetem Regelventil, lässt sich der nachfolgend dargestellte Kurvenverlauf für die Temperatur T der Flüssigkeit ermitteln. Bestimmen Sie anhand dieser Sprungantwort die Reglerparameter eines PID-Reglers mit empirischen Einstellregeln!
- b) Programmieren Sie den Temperaturregler sowie die Ansteuerprogramme für NS1 und YS2, die automatisch mit dem Regler gestartet werden sollen!
- c) Testen Sie die Regelung in der Simulation, indem Sie das Führungsverhalten mit dem Programm Codesys aufzeichnen!
- Lösung:
a) Anhand der Wendetangente an der Sprungantwort lassen sich die charakteristischen Größen Koo, Tu und Tg ermitteln. Die Abtastzeit im Projekt U4_7_Temper.project1,2) beträgt T0 = 0,5 s. Mit Hilfe der Wendetangente ergeben sich
- Tu = 8s,
- Tg = 48s,
- Koo = T(too) / y(too) = (105-20) / 100 = 0,85.
Daraus ergeben sich folgende Parameter nach den Einstellregeln von Chien, Hrones und Reswick:
- KP=0.6*Tg/(Koo*Tu)=4.23
- Tg/T0=96
- Tu/(2*T0)=8
b) Der Temperaturregler sowie die Ansteuerprogramme für NS1 und YS2 sind im Projekt U4_7_Temper.project programmiert.
c) Mit den so gefundenen Parametern ergibt sich das nachfolgend dargestellte Führungsverhalten mit leichtem Überschwingen, das durch die rasche Abkühlung der Flüssigkeit durch die Umgebung möglich ist. Dieses Video zeigt die Regelung.
Hinweise:
1) Die meisten Beispielprogramme und Lösungen wurden mit Codesys V3.5.19.6 erstellt. Falls Sie noch eine ältere Version verwenden, installieren Sie am besten die unter Downloads verfügbare Version. Sollten Sie eine neuere Version verwenden, bestätigen Sie bitte “in dieser Version öffnen” mit Fertigstellen und setzen Sie die Projektdateien ggf. unter unter Projekt|Projektumgebung "Alles auf neuest". Außerdem aktualisieren Sie bitte die Soft-SPS Codesys Control Win V3x64 und ggf. die I/O-Devices, indem Sie im Fenster Geräte auf Device und mit der rechten Maustaste auf “Gerät aktualisieren” klicken!
2) In einigen Browsern muss die .project-Datei mit der rechten Maustaste angeklickt und zunächst durch "Link speichern unter" oder "Link herunterladen" gespeichert werden, bevor man diese mit Codesys öffnen kann.
3) Die meisten Programme laufen ohne Soft-SPS in der Simulation von Codesys. Im Menü Online|Simulation kann der Simulationsmodus an- und abgewählt werden. Wenn Sie die Software bei abgewählter Simulation in eine Soft-SPS laden wollen, müssen Sie mit der Windows-Start-Taste unter Alle Apps im Codesys-Ordner die Soft-SPS "Codesys Control Win V3x64" oder für Motion Control die “Codesys SoftMotion Win V3x64” starten. Dann sind als z.B. Benutzername admin und als Password admin einzugeben.
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