Schrittweise Inbetriebnahme des Reglers

Folgende Schritte müssen durchgeführt werden:

• Im Bibliotheksmanager die Tc2_TempController einfügen.

• Dafür eine Instanz des Reglerbausteins FB_TempController anlegen.
• Außerdem eine Instanz der Struktur ST_ControllerParameter anlegen.
• Bibliothek einfügen.

• Die Parameter können über Initialwerte oder über Zuweisung festgelegt werden.
• Wenn die Zuweisung der Parameter über Initialwerte erfolgt, dann könnte es beispielsweise so aussehen:

(* parameters *)
sControllerParameter : ST_CTRL_TempCtrlParameter :=
(
(* base *)
tCtrlCycleTime := t#1000ms,
tTaskCycleTime := t#10ms,

fYMin := -100,
fYMax := 100,
tPWMCycleTime := t#100ms ,
fYManual := 20,
bFilter := FALSE,
tFilter := t#100ms,
bDeadband := FALSE,
fEDeadband := 1.0, (* deadband *)
fWMin := 15,
fWMax := 60,
fWStartUp := 20.0,
tStartUp := t#160s,
fWVeloPos := 0.01,
fWVeloNeg := 0.01,
bStartUpRamping := FALSE,
fWStartUpVeloPos := 0.1,
fWStartUpVeloNeg := 0.1,
iMode := eCTRL_ControlMode_HEATING,
dwAlarmSupp := 16#FF_FF_FF_FF,
bSelCtrlParameterSet:= FALSE,

(* tuninig *)
iTuningMode := eCTRL_TuneMode_heating,
fYTuneHeating := 100.0,
fYTuneCooling := -100.0,
fEndTunePercentHeating := 80.0, (* switch to closed loop control when X > 0.8*W *)
fEndTunePercentCooling := -70.0, (* switch to closed loop control when X < 0.2*W *)

iReactionOnFailure := eCTRL_ReactionOnFailure_StopController,
TempLow := -50.0,
TempLowLow := -100.0,
TempHigh := 100.0,
TempHighHigh := 155.0,
TempAbsoluteHigh := 150.0,
TempAbsoluteLow := -95.0,
bEnablePreController := FALSE,
bEnableZones := FALSE,
bEnableCVFilter := FALSE,
iFilterType := eCTRL_FilterType_AVERAGE,
iControllerType := eCTRL_ControllerType_PID
);

Die Zuweisung im Code kann in ST folgendermaßen aussehen:

sControllerParameter.tPWMCycleTime := t#100ms;  

• 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: Ressourcen Taskkonfiguration) abgelesen werden. Die PWM-Zykluszeit ist normalerweise gleich der Reglerzykluszeit. Wenn die Taskzykluszeit 10ms und die PWM-Zykluszeit (=Reglerabtastzeit) zu 100ms gewählt wird, stehen insgesamt 10 Stufen (PWM-Zykluszeit/Taskzykluszeit) zur Verfügung.

• Machen Sie zur Kontrolle der Ergebnisse eine Scope-Aufnahme vom Tuning-Vorgang und vom Closed Loop-Regelverhalten.
• Dazu das TwinCAT Scope View starten und parametrieren.
• Folgende Kanäle aufzeichnen: Sollwert (fW1 oder fW2), Istwert (fX) und analoge Stellgröße (fYAnalog).

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

Information: Nach der Erstinbetriebnahme alle notwendigen Alarme wieder einschalten.

• Sollen die Reglerparameter mit Hilfe des Tunings ermittelt werden, muss der Control-Mode auf eCTRL_MODE_TUNE eingestellt 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.

Setzen des Control Modes Nachdem das Tuning erfolgreich durchgeführt wurde, wird der eCtrlState auf eCTRL_STATE_TUNED gesetzt. Der Regler geht in Wartestellung. Nur durch Setzen des Control-Modes auf eCTRL_MODE_ACTIVE wird der Closed-Loop-Betrieb mit den geschätzten Parametern aktiviert

Die durch das Tuning ermittelten Parameter des Reglers 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 die Struktur sParaControllerInternal auf den Eingang des Reglers sParaControllerExternal zurückzuführen und das Flag bSelCtrlParameterSet auf TRUE setzen.

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 Finetuning durchgeführt werden. Diese Werte sind Anhaltswerte.