Regeln mit SIMATIC: Praxisbuch für Regelungen mit SIMATIC und SIMATIC PCS7
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Erlangen
Publicis-Kommunikationsagentur
2002
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| Ausgabe: | 2. Aufl. |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 162 S. Ill. |
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Titel: Regeln mit SIMATIC
Autor: Müller, Jürgen
Jahr: 2002
Inhaltsverzeichnis
1 Einfiihrung und Uberblick 11
1.1 Prozesse und ihr Verhalten 11
1.2 Regler und Reglerbenennungen 14
1.2.1 Benennung nach Einsatz und Aufbau 15
1.2.2 Benennung nach verwendeten Parameteranteilen 17
1.2.3 Benennung nach verwendeter RegelgroBe 20
1.2.4 Benennung nach verwendeter Regelstruktur 21
1.2.5 Benennung nach dem zu regelnden Prozess 22
1.2.6 Benennung nach Art und Quelle des Sollwerts 22
1.3 Verwendete Formelzeichen 23
1.4 Regler und ihre Signale 24
1.4.1 Formen der Eingangssignale an Reglern in der SPS 25
1.4.2 Formen der Ausgangssignale an Reglern in der SPS 26
2 Planung von Regelungen mit SIMATIC S7 31
2.1 Ubersicht der SIMATIC-Regelprodukte 31
2.2 Auswahl des Regelprodukts 31
2.2.1 Anschlusstechnik 33
2.2.2 Mengengeriist und Dynamik einer Regelung 36
2.2.3 Giitekriterium und Genauigkeit einer Regelung 39
2.2.4 Sicherheitsanforderungen 41
2.2.5 Bedienung und Visualisierung 41
2.2.6 Komplexitat und Flexibility 42
2.2.7 Einstellhilfe: PID Self-Tuner 42
2.2.8 Regler mit integrierter Einstellhilfe 42
2.3 Vorteile von Softwarereglern und FMs 45
3 Aktoren und Sensoren einer Regelung 48
3.1 Einfluss der Stellorgane auf die Regelung 48
3.1.1 Schiitze, Relais und Halbleiterrelais 52
3.1.2 Ventile und Schieber 53
3.1.3 Klappen und Drosselklappen 54
3.1.4 Magnetventile 55
3.1.5 Drehzahlveranderbaren Pumpen und Motoren 56
3.1.6 Stellglieder der Dosierung 56
3.2 Einfluss der Messtechnik auf die Regelung 57
3.2.1 Messsignale direkt angeschlossener Thermoelemente 58
3.2.2 Messsignale direkt angeschlossener Widerstandsthermometer 61
7
Inhaltsverzeichnis
3.2.3 Standardsignale (0.10 V, 4.20 mA oder 0.20 mA) 62
3.2.4 Messprinzip der Analogerfassung 63
3.2.5 Auflosung, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit 65
3.3 Anschluss der Aktoren und Sensoren an die SPS 66
4 Darstellung von Regelungen 68
4.1 FlieBbilder nach DIN 28004 68
4.2 Planunterlagen nach DIN 19227, Teil 1 70
4.3 Regler in der Projektieroberflache 72
4.3.1 Softwareregelungen in der textuellen Darstellung AWL 72
4.3.2 Modulare Regelungen in der Darstellung CFC 73
4.3.3 Parametrierung kompakter Regelungen 75
4.4 Softwareregler in der Bedienoberflache 75
4.5 Die Bedienoberflache der Hardwareregler 77
4.5.1 Die Bedienung der Regel-FMs 77
4.5.2 Die Bedienung der SIPART-Regler 77
5 Betriebsarten 78
5.1 Ubersicht der Betriebsarten 78
5.2 Die Betriebsarten Hand und Automatik 79
5.2.1 Hand-/Automatikumschaltung mit StoBfreiheit 79
5.2.2 Automatik-/ Handumschaltung mit StoBfreiheit 80
5.2.3 Hand-/Automatikumschaltung ohne StoBfreiheit 81
5.2.4 Automatik-/Handumschaltung ohne StoBfreiheit 81
5.2.5 Automatik-/Sicherheitsstellwertumschaltung 81
5.2.6 SPC- bzw. DDC-/Sicherheitssollwertumschaltung 82
5.3 Anfahren des (Software-)Reglers nach Wiederanlauf/Neustart der CPU 82
5.3.1 Anfahren des Regelkreises ohne StoBfreiheit 83
5.3.2 Anfahren des Regelkreises mit StoBfreiheit 83
5.4 Betriebsweise nach Regler AUS/EIN 84
5.4.1 Gesteuertes Anfahren eines Regelkreises 85
5.4.2 Geregeltes Anfahren eines Regelkreises 86
5.5 Sicherheitsbetriebsarten 86
5.5.1 SPC-Backup 86
5.5.2 DDC-Backup 87
5.5.3 Sicherheitssollwert 87
5.5.4 Sicherheitsstellwert 88
6 Funktionen eines Prozessreglers 89
6.1 Die elementaren Funktionen des Sollwertzweigs 89
6.1.1 Interne Sollwertvorgabe 89
6.1.2 Externe Sollwertvorgabe 89
6.1.3 Sollwertrampe 90
6.1.4 Sollwertbegrenzung 90
8
Inhaltsverzeichnis
6.2 Die elementaren Funktionen des Istwertzweigs 90
6.2.1 Der Filter 90
6.2.2 Die Normierung 91
6.2.3 Die Linearisierung 91
6.2.4 Istwertiiberwachung 92
6.3 Elementare Funktionen der Regeldifferenzbildung 92
6.3.1 Die Ansprechschwelle 92
6.3.2 Die Verhaltnisbildung eines Verhaltnisreglers 92
6.4 Die elementaren Funktionen des Algorithmus 93
6.4.1 Standard-PI- oder PID-Algorithmus mit D-Anteil im Vorwartszweig 93
6.4.2 PI- oder PID-Algorithmus mit D-Anteil im Riickfiihrungszweig 94
6.4.3 PI-Algorithmus mit D-Anteil im Storzweig 94
6.4.4 P-Algorithmen 95
6.5 Elementare Funktionen der Signalausgabe 96
6.5.1 Die Stellwertbegrenzung 96
6.5.2 Die elementaren Funktionen der binaren Signalbildung 97
6.5.3 Handstellwertbegrenzung 97
7 Regelstrukturen 98
7.1 StorgroGenaufschaltung 98
7.2 Vorsteuerregelung 100
7.3 Verhaltnisregelung 100
7.4 Kaskadenregelung 101
7.5 Splitrange-Regelung 105
7.6 HilfsgroBenregelung 106
7.7 Ablose-oder Auswahlregelung (Override-Regelung) 107
7.8 MehrgroBenregelung 109
7.8.1 Gegenkopplung 110
7.8.2 Mitkopplung 110
7.8.3 Modellbasierte Pradiktivregelung 113
8 Der Aufruf von Softwarereglern in der SPS 118
8.1 Zeitalarmebenen und Abtastzeiten 118
8.2 Aufrufe in SIMATIC T.I.A 118
8.2.1 Aufteilung von zyklischen und alarmgesteuerten Programmteilen 118
8.2.2 Zeittaktverteilung und Abtastzeiten der Funktionsglieder 119
8.2.3 Zeittaktverteilung mit dem Baustein LP_SCHED 120
8.2.4 Aufbau einer modularen Regelung 120
8.3 Aufrufe in SIMATIC PCS7 123
9 Inbetriebnahme von Prozessreglern 125
9.1 Erste Schritte 125
9.1.1 Installation und Uberpriifung der Signalverbindungen 125
9
Inhaltsverzeichnis
9.1.2 Wirksinn eines Prozessreglers 125
9.1.3 Vorbesetzung der Regelparameter 126
9.1.4 Linearisierung von Prozesswerten 127
9.1.5 Einstellungen der Pulsformerstufen 128
9.1.6 Einstellungen eines Kaskadenreglers 131
9.2 Aufnahme der Sprungantwort des Prozesses 131
9.2.1 Checkliste der Vorbereitungen 132
9.2.2 Erste Aufnahme 133
9.2.3 Strecken mit reinem Verzogerungsverhalten 134
9.2.4 Temperaturstrecken mit aktivem Heizen und passivem Kiihlen 135
9.2.5 Temperaturstrecken mit aktivem Heizen und aktiven Kiihlen 137
9.3 Einstellregeln - Auswahl, Grenzen und Bewertung 138
9.3.1 Einstellung der Abtastzeit bei Softwareregelungen 140
9.3.2 Einstellung nach Chien/Hrones/Reswick 140
9.3.3 Einstellregeln totzeitbehafteter Strecken nach Ziegler/Nichols 141
9.3.4 Einstellregel nach der Anstiegsgeschwindigkeit 142
9.3.5 Einstellregel fur empirisches Nachoptimieren 142
9.4 Inbetriebnahme mit PID Self-Tuner 145
9.5 PCS 7-PID-Tuner 147
10 Beispiele 150
Literaturverzeichnis 151
Normen, Vorschriften, Berichte und Links 152
Verwendete Abkurzungen 153
Stichwortverzeichnis 157
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