Sequenzregler

Einleitung 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 vier Stellorgane beteilig. In der HLK-Bibliothek wird für jedes dieser Stellorgane ein eigener Sequenzregler instanziert. 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 rY.

Wenn die Wirkung des aktiven Stellgliedes (Reglers) bei dem Erreichen einer Endlage nicht ausreicht, schaltet der aktive Regler auf den in der Reglersequenz rechts oder links benachbarten Regler um. Dieser übernimmt damit die Regelung. Der zuvor aktive Regler verharrt je nach Wirksinn in der Endlage von rYmax 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 Verringerung der Regelgröße ermöglicht, ganz rechts das Stellglied, das die größtmögliche Erhöhung der Regelgröße bewirkt.

Stellglieder, die parallel oder gegensinnig fahren sollen, wie z.B. Außenluft- und Umluftklappe (HS2), werden nur einmal aufgeführt. Die einzelnen Stellglieder können positive Wirkrichtung (mehr Stellung ergibt mehr Regelgröße z.B. Erhitzer) oder negative Wirkrichtung (mehr Stellung ergibt weniger Regelgröße z.B. Kühler) haben. Manche Stellglieder, wie z.B. eine Umluftklappe (HS1 u. HS2), wechseln während des Betriebs ihre Wirkrichtung.

Beispiel: Zulufttemperaturregelung in einer Klimaanlage mit einem Luftkühler, einer Wärmerückgewinnung, einer Mischluftkammer und einem Lufterhitzer wie in der obigen Zeichnung.

iMyNumberInSequence

Jeder Sequenzregler bekommt die Nummer der insgesamt in der Sequenz befindlichen Regler.
In diesem Beispiel 4. Die SPS-Variable heißt in den Funktionsbausteinen iNumberOfSequences. Zusätzlich bekommt jeder Funktionsbaustein seine eigene Nummer. In der Sequenz iMyNumberInSequence. Die Nummerierung der Regler erfolgt von links nach rechts aufsteigend. So ist jedem Regler bekannt, an welcher Stelle er sich innerhalb der Sequenz befindet. Den sequenzäußeren Reglern ist so bekannt, dass bei einer bleibenden Regelabweichung nicht auf einen weiteren Sequenzregler zu schalten ist.

Im Beispiel würde der Regler FB_HVACPIDEnergyRecovery bei zu niedriger Regelgröße mit der WRG anfangen zu regeln. Alle anderen Stellglieder sind geschlossen. Wenn die maximale oder minimale Stellung der WRG erreicht ist, schaltet der Regler auf die Klappenregelung FB_HVACPIDMixedAir um. Damit wird der ParametereHVACSequenceCtrlMode auf 3 erhöht. Wenn die Stellwirkung dann noch nicht erreicht ist und die Mischluftklappe an Ihrem Limit (z.B. minimale Außenluftrate) angekommen ist, erhöht der Mischluftregler den Wert von eHVACSequenceCtrlMode auf 4. Damit wird der Vorerhitzer bzw. der Sequenzregler FB_HVACPIDPreHeating aktiviert. Bei zu hoher Regelgröße geschieht dieses in umgekehrter Reihenfolge bis der Kühler mit der Freischaltung des Reglers FB_HVACPIDCooling aktiviert wird.

Falls die Stellgröße am unteren oder oberen Limit eines Reglers ist, der Istwert der Regelstrecke mit kleiner Amplitude um den Sollwert pendelt, kann ein häufiges Hin- und Herschalten zwischen zwei Sequenzreglern mit einem zusätzlichen Parameter für die Umschaltung gedämpft werden. Dazu wird nachdem der Sequenzregler sein unteres oder oberes Limit erreicht hat, die Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Regelstrecke aufintegriert. Eine Umschaltung auf die nächste Sequenz erfolgt erst, wenn der Betrag dieser Integration größer ist, als der Wert von rDeadRange.

Tabelle Betriebsarten

Eine weitere Besonderheit der Sequenzregler ist ihre Steuerung mit dem Enum E_HVACSequenceCtrlMode
Mittels des Enums E_HVACSequenceCtrlModeerfolgt nicht nur die Freigabe der Regelung, sondern auch die Übertragung der Betriebsart der Raumlufttechnischen Anlage an die Regelungsbausteine in der Sequenz. Damit reagiert jeder Sequenzregler in Abhängigkeit der Betriebsarten speziell auf die Werte des Enums E_HVACSequenceCtrlMode wie in der Tabelle dargestellt.