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!

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.

1) 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 dann mit Codesys öffnen kann. 

2) Die Projekte wurden mit Codesys V3.5.16.4 erstellt. Falls Sie eine neuere Version verwenden, setzen Sie bitte nach dem Öffnen der Projektdateien unter Projekt|Projektumgebung "Alles auf neuest". Außerdem klicken Sie bitte im Fenster Geräte auf Device und mit der rechten Maustaste auf "Gerät aktualisieren"!

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