FB_CTRL_PID_EXT_SPLITRANGE

Der Funktionsbaustein stellt ein erweitertes PID-Übertragungsglied im Wirkungsplan dar. Bei diesem Regler ist es möglich, dass bei aktiver Regelung zwischen zwei Parametersätzen umgeschaltet werden kann. Zusätzlich stehen die Funktionalitäten des Inner- und Outer-Windows sowie des Input- und Output-Deadbands zur Verfügung.

Beschreibung

Bei diesem Funktionsbaustein handelt es sich um eine Erweiterung des FB_CTRL_PID_EXT, so dass der Regler für eine Strecke mit zwei Stelleinrichtungen eingesetzt werden kann, dessen Übertragungsverhalten unterschiedlich ist. Ein typischer Anwendungsfall ist eine Strecke mit einem Stellglied zum Heizen und einem Stellglied zum Kühlen. Um eine optimale Regelung einer solchen Anordnung zu ermöglichen, kann zwischen zwei PID-Parametersätzen umgeschaltet werden. Die Parameter-Satzumschaltung erfolgt dabei so, dass sich auch während der Umschaltung eine stetige Stellgröße ergibt.

Der Umschaltalgorithmus berechnet eine lineare zeitabhängige Transition zwischen den beiden Parametersätzen. Mit dem Parameter nParameterChangeCycleTicks kann die Anzahl der Task-Zyklen vorgegeben werden, in denen stetig zwischen den Parametersätzen umgeschaltet wird.

Übertragungsfunktion

Die folgende Übertragungsfunktion lässt sich angeben, wenn die boolschen Eingänge bPInTheFeedbackPath und bDInTheFeedbackPath FALSE sind, anderenfalls beschreibt die Übertragungsfunktion nur einen Teil des Übertragungsverhaltens des Blocks:

Wirkungsplan

Der Standardwirkungsplan eines PID-Reglers in additiver Form ist um die beiden als "Schalter" wirkenden boolschen Eingänge bPInTheFeedbackPath und bDInTheFeedbackPath erweitert worden, so dass ein modifizierter Wirkungsplan aktiviert werden kann.

Der regelungstechnische Hintergrund ist der, dass bei Sollwertsprüngen durch den Differential-Anteil des Regelalgorithmus große Stellgröße entstehen, die die Stellelemente belasten und das Regelsystem zum Schwingen anregen können. Ein Regelalgorithmus, dessen Differential-Anteil nur auf der Regelgröße angewendet wird (bDInTheFeedbackPath := TRUE), vermeidet dieses Problem.

Mit den Eingängen bPInTheFeedbackPath und bDInTheFeedbackPath können die folgenden Übertragungsfunktionen des geschlossenen Regelkreises realisiert werden:

mit:

Die Standardeinstellung für die beiden Eingänge bPInTheFeedbackPath und bDInTheFeedbackPath ist FALSE. Der PID-Regler entspricht dann einem Standard PID-Regler in additiver Form.

Zusätzliche Funktionen

Abschaltung des I-Anteils in dem OuterWindow

Wenn die Regelabweichung größer als der Parameter fOuterWindow ist, wird die Integration der Regelabweichung angehalten. Hiermit kann verhindert werden, dass sich bei einer großen Regelabweichung ein sehr großer I-Anteil aufbaut, der eventuell zu einem zu starken Überschwingen führt. Wenn diese Funktion nicht gewünscht ist, kann sie mit fOuterWindow:= 0 deaktiviert werden.

Lineare Reduzierung des I-Anteils in dem InnerWindow

Mit dieser Funktion ist es möglich, den I-Anteil in dem mit dem Parameter fInnerWindow festgelegten Bereich linear zu Null zu führen. Wenn diese Funktion nicht gewünscht ist, kann sie mit fInnerWindow := 0 deaktiviert werden.

Totzone des Ausgangs

Wenn der Parameter fDeadBandOutput > 0 gesetzt wird, wird der Ausgang in dem Intervall [ -fDeadBandOutput ... fDeadBandOutput ] zu Null gesetzt.

Totzone des Eingangs

Wenn der Parameter fDeadBandInput > 0 gesetzt wird, wird der Ausgang konstant gehalten, solange sich die Regelabweichung in dem Intervall [ -fDeadBandInput ... fDeadBandInput ] befindet.

Sprungantwort

ARW

VAR_INPUT

VAR_INPUT
    fSetpointValue      : FLOAT;
    fActualValue        : FLOAT;
    eParameterRecord    : E_CTRL_PARAMETER_RECORD;
    fManSyncValue       : FLOAT;
    bSync               : BOOL;
    eMode               : E_CTRL_MODE;
    bHold               : BOOL;
END_VAR

VAR_OUTPUT

VAR_OUTPUT
    fOutPos                   : FLOAT;
    fOutNeg                   : FLOAT;
    fOut                      : FLOAT;
    bARWActive                : BOOL := FALSE;
    bParameterChangeActive    : BOOL;
    bError                    : BOOL;
    eErrorId                  : E_CTRL_ERRORCODES;
END_VAR

VAR_IN_OUT

VAR_IN_OUT
    stParams    : ST_CTRL_PID_EXT_SPLITRANGE_PARAMS;
END_VAR 

stParams besteht aus den folgenden Elementen:

TYPE
ST_CTRL_PID_EXT_SPLITRANGE_PARAMS :
STRUCT
    tCtrlCycleTime              : TIME := T#0ms;
    tTaskCycleTime              : TIME := T#0ms;
    fKp_heating                 : FLOAT := 0;
    tTn_heating                 : TIME := T#0ms;
    tTv_heating                 : TIME := T#0ms;
    tTd_heating                 : TIME := T#0ms; 
    fKp_cooling                 : FLOAT := 0; 
    tTn_cooling                 : TIME := T#0ms; 
    tTv_cooling                 : TIME := T#0ms; 
    tTd_cooling                 : TIME := T#0ms; 
    nParameterChangeCycleTicks  : INT;
    fDeadBandInput              : REAL := 0.0;
    fDeadBandOutput             : REAL := 0.0;
    fInnerWindow                : REAL := 0.0;
    fOuterWindow                : REAL := 0.0; 
    fOutMaxLimit                : FLOAT := 1E38; 
    fOutMinLimit                : FLOAT := -1E38; 
    bPInTheFeedbackPath         : BOOL;
    bDInTheFeedbackPath         : BOOL;
    bARWOnIPartOnly             : BOOL;
END_STRUCT
END_TYPE