Vorherige Implementierung

Folgende Schritte müssen durchgeführt werden:

• Die Regler-Bibliothek ist über den Bibliotheksmanager in das Projekt einzufügen.

Im Bibliotheksmanager ist die TcTempCtrl.lib einzufügen.

• Mindestens eine Instanz des Reglers ist zu programmieren.

Eine Instanz des Reglerbausteins FB_TempController ist anzulegen. Ausserdem wird eine Instanz der Struktur ST_ControllerParameter anzulegen.

• Die notwendige äußere Beschaltung durchführen.

• Die notwendige Parametrierung des Reglers über die Struktur durchführen.

Die Parameter können über Initialwerte oder über Zuweisung festgelegt werden. Sollen Initialwerte verwendet werden, so sieht die Instanz der Struktur mit Initialwerten folgendermassen aus:

sControllerParameter : ST_ControllerParameter :=
(
(***********************************************************************)
(* general parameters *)
iMode := CTRLMODE_HEATING, (* 1=heating, 2=cooling, 3=heating&cooling *)
iReactionOnFailure := TC_OnFailureStopController, (* controller off or manual op or yMin or yMax *)
fYTune := 100, (* step change while tuning operation *)
fYStable := 0.0, (* tuning operation *)
dwAlarmSupp := 16#ff_ff_ff_ff, (* alarm suppression *)
tCtrlCycleTime := t#100ms, (* controller cycle time *)
tTaskCycleTime := t#10ms, (* plc task cycle time *)
(***********************************************************************)
(* setpoint parameters *)
fWMin := 0.0, (* lower limit *)
fWMax := 200, (* upper limit *)

(* start up optional *)
fWStartUp := 0.0, (* soft start plateau setpoint *)
tStartUp := t#0s, (* soft start waiting time*)
bStartUpRamping := FALSE, (* enable ramping while start up phase *)
fWStartUpVeloPos := 0.0, (* max gradient for increasing setpoint in start up phase*)
fWStartUpVeloNeg := 0.0, (* max gradient for decreasing setpoint in start up phase *)

fWVeloPos := 0.0, (* max gradient for increasing setpoint *)
fWVeloNeg := 0.0, (* max gradient for decreasing setpoint *)
(***********************************************************************)
(* actual value parameters *)
bFilter := FALSE,
tFilter := t#0s,
(***********************************************************************)
(* control value parameters *)
fYMin := 0, (* lower limit *)
fYMax := 100, (* upper limit *)
fYManual := 0.0, (* manual operation*)
fYOnFailure := 0.0, (* control value on failure *)
tPWMCycleTime := t#100ms, (* PWM *)
(***********************************************************************)
(* controller settings *)
bEnablePreController := FALSE, (* enable precontroller *)
bEnableZones := FALSE, (* enable zone around setpoint with open loop control *)
bEnableCVFilter := FALSE, (* enable filter for CV (type see iFilterType) *)
iFilterType := E_FilterType_FIRSTORDER, (* filtertype of CV filter *)
iControllerType := E_ControllerType_PID, (* used controller normally PID *)
(***********************************************************************)
(* min max temperatures *)
TempLow := 10,
TempLowLow := 20,
TempHigh := 10,
TempHighHigh := 20,
TempAbsoluteHigh := 200,
TempAbsoluteLow := 0,
(***********************************************************************)
(* internal tuning parameters *)
fTuneKp := 1.2,
fTuneTn := 2.0,
fTuneTv := 0.42,
fTuneTd := 0.25
);

Die markierten Parameter sind optional und müssen nur im Bedarfsfall initialisiert werden.

Die Zuweisung im Code kann in ST folgendermassen aussehen:

sControllerParameter.tPWMCycleTime :=
t#100ms; 

• Festlegung der Reglerabtastzeit, der Taskzykluszeit und der PWM Zykluszeit

Die Abtastzeit des Reglers muss der Strecke angepasst werden. Sie sollte kleiner oder gleich einem zehntel der dominierenden Streckenzeitkonstanten gewählt werden. Die Taskzykluszeit ist durch die SPS Task festgelegt in der der Reglerbaustein aufgerufen wird. Dieser Wert kann aus der Taskkonfiguration (Plc Control: Resourcen Taskkonfiguration) abgelesen werden. Die PWM Zykluszeit ist normalerweise gleich der Reglerzykluszeit. Wenn die Taskzykluszeit 10ms und die PWM Zykluszeit (=Reglerabtastzeit) zu 100ms gewählt wird, so stehen insgesamt 10 Stufen (PWM Zykluszeit/Taskzykluszeit) zur Verfügung.

• TwinCAT Scope parametrieren

Zur Kontrolle der Ergebnisse sollte auf jeden Fall vom Tuning Vorgang und vom Closed Loop Regelverhalten eine Scope-Aufnahme gemacht werden. Dazu ist das TwinCAT Scope View zu starten und zu parametrieren. Folgende Kanäle sollten aufgezeichnet werden: Sollwert (fW1 oder fW2), Istwert (fX) und analoge Stellgröße (fYAnalog).

• Abschalten der Alarme während der Inbetriebnahmephase

Während der Inbetriebnahmephase können die Alarme zeitweilig abgeschaltet werden. Dazu ist in dem Dword dwAlarmSupp eine entsprechende Bitmaske zu setzen. Ist in diesem Dword ein Bit gesetzt, so wird der entsprechende Alarm disabled. Die Belegung der einzelnen Alarme ist hier beschrieben.

Nach der Erstinbetriebnahme sollten alle notwendigen Alarme wieder eingeschaltet werden!

• Starten des Reglers mit Tuning

Sollen die Reglerparameter mit Hilfe des Tuning ermittelt werden, so müssen die Eingangs bOn und bTune auf TRUE sein. Es läuft zunächst eine festeingestellte Wartezeit von 20s ab. In dieser Wartezeit wird geprüft, ob die Strecke innerhalb eines +-1°C Bandes bleibt. Sollte das Band verlassen werden, so wird die Wartezeit erneut gestartet. Dann erfolgt eine sprungförmige Anregung der Strecke mit einer Stellgröße von fYTune. Darauf reagiert die Strecke mit der Sprungantwort. Solange nicht 80% der Sollgröße erreicht sind, werden die Parameter der Strecke über die Wendetangenten-Methode ermittelt. Aus Sicherheitsgründen wird nach Erreichen von 80% vom Sollwert auf die Regelung im geschlossenen Regelkreis umzuschalten. Sollte die Temperatur zu schnell (ohne ausgeprägten Wendepunkt) die 80% Marke erreichen, so ist der Wert fYTune zu reduzieren. Die ermittelten Parameter werden für den PID-Regler benutzt und stehen in einer Struktur am Ausgang des Reglers zur Verfügung.

Zum Tuning muss die Strecke mindestens einen Sprung von 40°C durchführen. Kleinere Sprüngen können zur Ermittlung von falschen Parametern führen!

• Verknüpfen der internen Reglerparameter mit externer Beschaltung

Die durch das Tuning ermittelten Parameter des Regler können wieder als externe Parameter auf den Regler aufgeschaltet werden. Das kann notwendig sein, wenn das Tuning nur ein einziges Mal (z.B. nur in der Inbetriebnahmephase) durchgeführt werden soll. Dazu ist die Struktur sParaControllerInternal auf den Eingang des Reglers sParaControllerExternal zurückzuführen und das Flag bSelCtrlParameterSet auf TRUE zu setzen.

• Finetuning

Die beim Tuning ermittelten Reglerparameter sind auf schnelles Einschwingen mit etwa 10% Überschwingen ausgelegt. Ist kein oder nur sehr geringes Überschwingen erlaubt, so kann mit den folgenden Parametern aus der ST_ControllerParameter Struktur ein fine tuning durchgeführt werden. Diese Werte sind als Anhaltswerte anzusehen.