Sequenzregler

In der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik kommt es häufig vor, dass zum Erreichen einer Regelgröße mehrere Stellglieder verwendet werden, die in einer so genannten Reglersequenz arbeiten.
In der unten dargestellten Klimaanlage sind an der Zulufttemperaturregelung drei Stellorgane beteilig. In der BA-Bibliothek wird für jedes dieser Stellorgane ein eigener Sequenzregler instanziiert.
Bei aktiver Regelung ist immer nur einer dieser Sequenzregler aktiv. Die anderen nicht aktiven Regler fixieren ihr Stellsignal so, wie es energetisch für die Temperierung der Zulufttemperatur optimal ist.
Das bedeutet in Abhängigkeit des Wirksinns des einzelnen Reglers entweder das Maximum oder das Minimum für die Stellgröße lrY.

Wenn die Wirkung des aktiven Stellgliedes (Reglers) bei dem Erreichen einer Endlage nicht ausreicht, wird von dem aktiven Regler auf den links oder rechts benachbarten Regler umgeschaltet.
Dieser übernimmt damit die Regelung. Der zuvor aktive Regler verharrt je nach Wirksinn in der Endlage von lrYMax oder rYMin. Ebenso wird mit den weiteren Stellgliedern verfahren, bis der Sollwert oder das rechte oder linke Ende der Sequenz erreicht ist.

In der Sequenz der dargestellten Raumlufttechnischen Anlage sind alle Stellglieder, die die Regelgröße beeinflussen , von links nach rechts dargestellt. Ganz links steht das Stellglied, das die größtmögliche Erhöhung der Zulufttemperatur ermöglicht, ganz rechts das Stellglied, das die größtmöglichen Verringerung der Zulufttemperatur bewirkt.

Manche Stellglieder, wie z.B. eine Umluftklappe oder eine Wärmerückgewinnung wechseln während des Betriebs ihre Wirkrichtung. (indirekt = heizen , direkt = kühlen)

Stellglieder mit wechselnden Wirksinn, wie z.B. Außenluft- und Umluftklappe oder Wärmerückgewinnung, werden nur einmal aufgeführt.

Regler 1: Vorerhitzer
Regler 2: Mischluft
Regler 3: Kühler

Schematische Darstellung

Diese Anlage wird schematisch wie folgt dargestellt:

Regeln für die Aufstellung einer Sequenz

Für die Aufstellung der Sequenzen sind folgende Regeln zu beachten, wobei thematisch auf eine Zuluftregelung Bezug genommen wird:

Die Nummerierung der Sequenzregler erfolgt von den Heizsequenzen mit niedrigen Ordnungszahlen hin zu den Kühlsequenzen mit hohen Ordnungszahl kontinuierlich steigend.
In eine Folge von Heizsequenzen sollte keine Kühlsequenz eingebunden werden. Und in eine Folge von Kühlsequenzen sollte keine Heizsequenz eingebunden werden. Sequenzen mit einer Wirksinnumkehr für ein Mischluftsystem oder eine Wärmerückgewinnung sind zwischen den Heiz- und den Kühlsequenzen zu positionieren.
In diesem Bild wäre Regler 4 falsch plaziert, wenn Regler 5 in den Heizbetrieb wechseln würde. Oder: Regler 4 ist richtig, Regler 5 müsste jedoch ein reiner Kühlregler sein. In beiden Fällen wären 2 Wechsel von Heizen nach Kühlen vorhanden.
Die Sollwerte innerhalb der Sequenz müssen monoton steigend sein. Diese Forderung ergibt sich aus dem oben erläuterten Umschaltverhalten: Ist der Sollwert eines niedrigeren Reglers höher als der des nächst höheren, so kann es zu einem ständigen Hin- und Herschalten zwischen zwei Reglern führen. Wie oben bereits erwähnt, haben jedoch Regler mit gleichem Wirksinn üblicherweise den gleichen Sollwert.

SP1 ≤ SP2 ≤ SP3 ≤ SP4 ≤ SP5 ≤ SP6 ≤ SP7 ≤ SP8 ≤ SP9

Sequenzregler in der PLC

Für die Realisierung einer Sequenzregelung im SPS-Programm stellt die BA-Bibliothek zwei Bausteine zur Verfügung:

Der Baustein FB_BA_SeqCtrl. Er stellt einen einzelnen Regler als Bestandteil einer Sequenz von maximal 16 Reglern dar.
Der Baustein FB_BA_SeqLink. Dieser Baustein ist der Kontrollbaustein der Sequenz und existiert demnach pro Sequenz nur einmal. Er entscheidet, welcher Regler der Sequenz gerade aktiv ist und überprüft die Sequenz auf bestimmte Fehlerzustände, wie beispielsweise die doppelte Vergabe von Ordnungszahlen an den Reglern.

Die Strukturvariable ST_BA_SeqLink dient zur Verbindung der Sequenzregler mit dem Sequenzlinker FB_BA_SeqLink.
Diese Strukturvariable ist pro Sequenzregelung einmal zu deklarieren.

Die Freigabe der Sequenzregelung erfolgt am Eingang bEn des Funktionsbausteins FB_BA_SeqLink. Mit der Variablen usiStartCtrl wird bestimmt, mit welchem Regler nach dem Start des Regelbetriebs begonnen wird zu regeln. Im Beispiel wird mit dem Sequenzregler mit der Nr. 5 gestartet. Das Umschalten von dem Regler 5 auf einen anderen Regler in der Sequenz ist nach dem Neustart der Regelung um den Wert der Eingangsvariable tIniSwiOvrDly um 60 Sekunden gesperrt.