Normierung eines Messbereiches

[viech]

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Danke wiederum

Hallo! also ist eigentlich egal was ich am Reglereingang für soll und istwerte angebe hauptsache sie haben die gleiche einheit? Aber wie normiert dann der regler den Ausgang? Wenn ich am Reglereingang z.b
istwert 500° und Sollwert 700° ist eine regeldifferenz von +200° das mit geiegneten Parametern verstärkt ergibt meinetwegen bei kp 2
eine Stellgrösse von 400°.Wie soll den regler am Ausgang dieses Signial jetzt in 0-100% wandeln wenn er keine bezugspunkte hat? Das ist mier nicht ganz klar ?und ist am Normierungsteil des Ausganges LOW 0 und hig100 dann würde das Signial auf 0-100 begrenzt? Aber das muss ja nicht unbediengt übereinszimmen das 400° bereits 100% Stellgrösse sind könnten ja 900° sein dann würde der Regler schon in Sättigung betrieben ohne das dies überhaupt gefordert ist und der ganze regelkreis kommt ins schwingen?
Ich blicke da einfach noch nicht ganz durch .

Danke trotzdem für eure Antworten

Christoph

 

[borromeus]

Ich habe es am Anfang schon gepostet:
obwohl der Onkel Dagobert nicht unrecht hat mach es so, dass Du alles auf % vom Messbereich/Stellbereich umrechnest.

1% XW- Abweichung gibt bei kp von 1 ein y von 1%, 1% XW- Abweichung bei einer Nachstellzeit von 1s erhöht das y um 1%
und das ist eine Rechnung die zumindest für mich klar ist.

 

[Onkel Dagobert]

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Hallo Christoph,

...dann würde der Regler schon in Sättigung betrieben ohne das dies überhaupt gefordert ist und der ganze regelkreis kommt ins schwingen?..

Genau so ist es! Nur kannst du dem Regler nicht die Schuld dafür geben. Die Schuld liegt in dem Falle bei dir, da du mit Kp=2 die Verstärkung zu hoch eingestellt hast. Hingehen und alles stur mit Kp=2 regeln wollen, wäre auch ein bisschen zu einfach. Stellglieder und Sensoren gehören übrigens auch zur Regelstrecke. So gesehen, auch der Wertebereich [°C] den man abdecken muss. Der Regler muss an die Regelstrecke angepasst werden. Was du gedanklich vorhast, ist die Regelstrecke an den Regler anzupassen.


Gruß, Onkel

 

[Onkel Dagobert]

1% XW- Abweichung gibt bei kp von 1 ein y von 1%, 1% XW- Abweichung bei einer Nachstellzeit von 1s erhöht das y um 1%
und das ist eine Rechnung die zumindest für mich klar ist.

Natürlich ist es möglich, alles in % zu normieren. GAIN, Kp oder wie auch immer ist ja auch nur ein Faktor. Aber was soll das vereinfachen? Welcher Mensch gibt einen Temperaturwert in % ein? Überlasst das Rechnen doch einfach dem Regler??? Man muss es nicht nachrechnen. Ok, zum Testen und Einarbeiten ist es mit 0..100 vielleicht verständlicher. Aber in normalen Anwendungen arbeitet es sich mit physikalischen Größen in jedem Fall besser.

Auch wenn in % oder sonst was normiert wird, die Reglerparameter müssen immer ermittelt werden.


Gruß, Onkel

 

[borromeus]

Natürlich ist es möglich, alles in % zu normieren. GAIN, Kp oder wie auch immer ist ja auch nur ein Faktor. Aber was soll das vereinfachen? Welcher Mensch gibt einen Temperaturwert in % ein? Überlasst das Rechnen doch einfach dem Regler??? Man muss es nicht nachrechnen. Ok, zum Testen und Einarbeiten ist es mit 0..100 vielleicht verständlicher. Aber in normalen Anwendungen arbeitet es sich mit physikalischen Größen in jedem Fall besser.

Auch wenn in % oder sonst was normiert wird, die Reglerparameter müssen immer ermittelt werden.

Gruß, Onkel

Hallo Onkel,
1.
das Problem liegt im y: y geht auf ein Regelventil, einen Puls/Pausebildner und dann auf einen Ausgang, macht eine Phasenanschnittsteuerung, usw.
dies sind lauter Dinge die i.A. nichts mehr mit physikalischen Eingangsgrösse zu tun haben. Wenn man die physikalische Grösse aufschaltet kommt als y ein physikalischert Wert heraus.

xW= 1°C -> P- Regler bei k=1 heisst y=1°
nun muss man dies, wie schon im Thread-Anfang erwähnt letztlich ja bei einem Analogausgang auch wieder normieren. Es hilft nix... irgendwo muss man es tun.

2.
Der Mensch kann den Wert eh in °C eingeben, der Rechner rechnet ihn in Abhängigkeit des Mess- oder eben Stellbereiches um.

3.
noch ein kleiner Punkt: wenn ich in Prozent rechne sind meine Parameter bei ähnlichen Regelstrecken gleich.
zB wird ein Wasserdurchflussregler mit Regelventil (DN>50)
kp=2, TN=30s immer halbwegs funktionieren.
Sämtliche Erfahrungswerte die man im Hinterkopf hat kann man bei der Programmierung schon mal in den Regler eingeben und die Anlage wird sicher mal was nicht ganz falsches machen.

So, fahre jetzt zu einem Kunden ein paar Regler dazubauen ;-)

 

[Werner54]

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Normieren

Hallo,
Alle am Regler angreifenden Variablen auf den gleichen Zahlenbereich zu bringen, dürfte die eindeutigste Methode sein.
Das kann im Idealfall eben auch 100% sein.
Konkret: PV_IN, SP_INT, (und DISV, DEADB_W sowie die interne Variable ER ) müssen nach Normierung den gleichen Bereich haben wie LMN (und I_ITLVAL) vor Normierung. LMN_HLM und LMN_LLM begrenzen nur den Stellausgang, ändern aber nicht das Reglerverhalten.
Wenn Reglerein- und Ausgang verschiedene Bereiche haben, funktioniert die Verstärkung GAIN anders als im Bilderbuch und müsste angepaßt werden (unpraktisch, aber nicht unmöglich).

 

[Flinn]

noch ein kleiner Punkt: wenn ich in Prozent rechne sind meine Parameter bei ähnlichen Regelstrecken gleich.

Das ist ein sehr wichtiger Punkt!
Daher normiere ich meine Soll- und Istwerte seit langem auf 0..100% (intern, dem Operator ist das wurscht) !

Sonst bekommt man utopische Unterschiede bei den Reglerparametern z.B. einer Druckregelung (Sollwert 1mbar) und einer Strömungsregelung (Sollwert 40.000 m³/h). Da sagen die "Erfahrungswerte" gar nix mehr aus...

Gruß
Flinn

 

[viech]

habe mier angeschaut wie das bei logo funktioniert

Hallo ! Habe mier ein Beispiel mit Logo angesehen. Da muss man dem PI-Regler wenn man 0-10V Sensoren hat den messbereich des Sensors mitteilen da mit diesen Prametern die Stellgrösse in % gewandelt wird.
Z.B Sensor 0-10V Messbereich 0-600° Kp=1 tn=0: Bei einer Regeldifferenz
von 2° Kommen am Ausgang 0,333 Raus, bei einer Abweichung von 6° kommt 1,0 Raus usw.bei einer abweichung von 600° der wert 100,0.Also
benutzen sie den Messbereich des Sensors der den Istwert liefert als Bezug für Normierung des Ausganges .Ist und Sollwert müssen Natürlich somit die Gleichen Bereiche haben.Also kann das so stimmen wie ich das hier annehme oder doch nicht denn irgendwie wandelt das Stellglied die Position ja in eine Pysikalische grösse um zB 10% öffnung sind 30° oder?
Angenommen meine max. erreichbare Temperatur sei 600°(stellgrösse max),
und somit wenn meine Regeldifferenz*KP=600° sind muss das ventil ja zu 100% öffnen ,öfnet es nur zu50% erreiche ich die Sollwerte nie.

MFG
Christoph

 

[Onkel Dagobert]

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Leute, Leute,

wenn ich den ganzen Schwachsinn der heute hier geschrieben wurde, kommentieren würde, würde ich morgen früh um 6:00h noch sitzen! Entschuldigung!

Bleiben wir doch mal bei einem einfachen Beispiel, einer Temperaturregelung. Der Sensor hat im ersten Beispiel einen Meßbereich von 0..+200°C. Der Sollwert wird ebenfalls in °C angegeben. Daraus ergibt sich eine Regelabweichung, wie sollte es auch anders sein, ebenfalls in °C.

Im zweiten Beispiel haben wir exakt dieselbe Anordnung, nur der Sensor misst einen Temperaturbereich von 0..1000°C. Wenn wir mit der physikalischen Größe arbeiten, haben wir dieselbe Regelabweichung wie im ersten Beispiel (°C). Das bedeutet, der Regler ermittelt dieselbe Regelabweichung und verhält sich mit denselben Einstellungen genau wie der Regler in Bsp.1.

Wenn nun aber nach "borromeus" oder "Flinn" oder wie er sich nennt, der Soll- und Istwert auf 0..100% umgerechnet wird, dann ergeben sich für die beiden Regler in o.g. Beispielen relative Regelabweichungen (in %) welche in beiden Fällen verschieden sind(!), obwohl die reale Abweichung in °C, um die es ja eigentlich geht, bei beiden dieselbe ist.

Mit dem Reglerausgang kann man eine ähnliche Betrachtung anstellen. Man stelle sich einen Eimer Wasser vor, dessen Temperatur geregelt werden soll. Dann nehme man einmal eine Aqariumheizung mit 50W, und dann eine Heizpatrone mit 2kW. Na, dämmert's?

Die Reglerparameter sind die einzigen Parameter, die man an die Regelstrecke anpassen muss!


Gruß, Onkel

 

[borromeus]

Hallo Onkel,
ich habe ja bereits erwähnt, dass Du physikalisch Recht hast, praktisch jedoch, denke ich nicht.
Es gibt eben Dinge im Leben wo der praktische Nutzen in % ausgedrückt besser ist. Im übrigen nimmt ja auch Siemens selbst darauf Rücksicht: wenn man sich den PCS7-Baustein CTRL_PID anschaut (das ist der Standard Regler beim PCS7 basieren auf FB41):

Auszug aus Siemens Hilfe zu diesem Baustein
*********
Physikalische Normierung

Die Regeldifferenz ER wird vom physikalischen Messbereich des Istwertes (NM_PVHR, NM_PVLR) auf Prozent normiert.

Nach dem PID-Algorithmus wird die Stellgröße von Prozent auf den physikalischen Messbereich des Stellwertes (NM_LMNHR, NM_LMNLR) denormiert. (1)

Interner bzw. externer Sollwert, Istwert sowie zugehörige Parameter werden alle im physikalischen Messbereich des Istwertes eingegeben.
Handwert, Nachführwert der Stellgröße, Störgrößenaufschaltung sowie zugehörige Parameter werden alle im physikalischen Messbereich des Stellwertes eingegeben.

Die Reglerverstärkung GAIN wird in normierter (dimensionsloser) Form angegeben.
*********
Das heisst auch dieser Regler arbeitet intern in %.

Anmerkung (1): dies dient für den einzig sinnvollen Anwendungsfall eines physikalischem y: einer Reglerkaskade.


Zu Deinen 2 Beispielen: auch schon erwähnt geht man im Vergleich zu einer universitären Betrachtung in der Praxis davon aus, dass ein Stellorgan bzw. Messgerät der Regelstrecke angepasst ist (was natürlich bei einem PT100 oder Thermoelement nie sein kann- hier sollte der "Messbereich" besser "Stellbereich" genannt werden). Selten wird einer ein Regelventil DN1000 in eine Wasserleitung einbauen um damit 0-50m³/h zu regeln- auch wenn es mitsamt einer Messung mit 0-5000m³/h mit irgendwelchen Regelparametern theoretisch funktionieren würde.

Da jedes Ding 2 Seiten hat und wir jetzt noch endlos so schreiben könnten- aus der Sicht des Physikeinheiten- oder %-Einheiten- Betrachters hat ja jeder Recht- belasse ich es nun damit.

 

[Flinn]

Beispiele

Hallo,

um es auch Dir, Onkel Dagobert, oder wie du dich nennst (Sorry, konnte ich mir nicht verkneifen... ), klar zu machen, folgende Beispiele aus der PRAXIS:

Regler 1 (reiner P-Regler mit FB41):
Sollwert: 1 mbar
Istwert: 0,5 mbar
Gain: 1
ausgegebener Stellwert: 0,5 %

Regler 2 (reiner P-Regler mit FB41):
Sollwert: 40000 m³/h
Istwert: 20000 m³/h
Gain: 1
ausgegebener Stellwert: 100 %

Was fällt auf?
Obwohl jeweils der Sollwert um die Hälfte erreicht worden ist, werden die Stellwerte doch wohl höchst unterschiedliche Erfolge erzielen, oder???

Freundliche Grüße
Flinn

 

[MSB]

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@Flinn
Womit wir auch hier wieder beim Thema 50W Heizung oder 2kW Heizung im Eimer Wasser sind,
vielleicht ist bei deinem ersten Regler die 2kW Heizung, da reichen 0,5% und bei deinem 2. Beispiel die 50W Heizung,
da braucht der halt einfach, auch wenn der Sollwert schon zu 50% erreicht ist noch 100% Heizleistung.

Also um eine Anpassung wenigstens des P-Faktors wirst du wohl bei keiner Regelstrecke rumkommen,
egal wie viele Erfahrungswerte du hast, und einen Regler so zu initialisieren das er keinen "größeren" Schaden anrichten kann,
dürfte allgemein auch kein Problem sein, egal wie man den Eingang normiert.

Mfg
Manuel

 

[Werner54]

Vollautomatische Prozentrechnung

Sollwert: 40000 m³/h
Istwert: 20000 m³/h
Gain: 1
ausgegebener Stellwert: 100 %

Hallo,
wenn die Reglereingänge schon nicht angepaßt werden, muß mindestens am Reglerausgang angepaßt werden, wenn dort der Stellwert in % erwartet wird.

 

[Flinn]

Wenn Reglerein- und Ausgang verschiedene Bereiche haben, funktioniert die Verstärkung GAIN anders als im Bilderbuch und müsste angepaßt werden (unpraktisch, aber nicht unmöglich).

Hallo,
wenn die Reglereingänge schon nicht angepaßt werden, muß mindestens am Reglerausgang angepaßt werden, wenn dort der Stellwert in % erwartet wird.

100% - Zustimmung.

Gruß
Flinn

 

[Onkel Dagobert]

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Hallo Flinn.

...
Regler 1 (reiner P-Regler mit FB41):
Sollwert: 1 mbar
Istwert: 0,5 mbar
Gain: 1
ausgegebener Stellwert: 0,5 %

Regler 2 (reiner P-Regler mit FB41):
Sollwert: 40000 m³/h
Istwert: 20000 m³/h
Gain: 1
ausgegebener Stellwert: 100 %

Was fällt auf?...

Mir fällt auf, dass die Regler vermutlich noch nicht optimiert worden sind .

Wichtig ist letztenendes, und da sind wir uns wohl auch einig, dass Soll- und Istwert an der Vergleichsstelle in derselben Einheit vorliegen müssen. Wem es in % lieber ist, der soll meinetwegen in % regeln.


Gruß, Onkel

 

[borromeus]

10 Zeichen.....

 

[Onkel Dagobert]

Wem es in % lieber ist, der soll meinetwegen in % regeln.

...Das bedeutet aber nicht dass ich es gut finde. In der Praxis ist es eher verwirrend . Ein kurzes Beispiel noch dazu, dann bin ich ruhig, versprochen!

Zwei einfache Heizkreise einer Warmwasserheizung kann sich jeder vorstellen. Beide sind gleich aufgebaut, bis auf den Fühler. Ein Heizkreis hat einen Temperaturfühler von 0..100°C. Bei dem zweiten Kreis nehmen wir mal einen Messbereich von 0..200°C an. Wenn beide Bereiche auf 0..100% normiert werden, dann hat man nach der Optimierung bei einem Heizkreis eine Reglerverstärkung von angenommen 5, bei dem anderen eine von 2,5. Verwendet man hingegen die Temperaturwerte an der Vergleichstelle, ist alles im Lot und die Reglerparameter sind identisch.

Welche Variante nun praxistauglich ist und welche nicht, bedarf meinerseits keiner weiteren Diskussion.


Gruß, Onkel

 

[viech]

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mier dämerts so langsam

Hallo an alle!

Onkel Dagobert hat recht genau das habe ich von Anfang an nicht verstanden. Wenn ich zwei Fühler mit verschiedenen Messbereichen habe und die auf 0-100% Normiere bekomme ich nach der Optimierung der selben Strecke verschiedene Parameter herraus.Deswegen ist es sicher besser den Pysykalischen wert aufzuschalten da dieser eindeutig ist.Und der Regler sowiso bei jeder Strecke andere Parameter brauch das wurde mier jetzt klar.Bin halt a bissl langsam,sorry

Nur noch eine Frage an den Onkel
Ist beim FB41 dan LMN_HLM und LMN_LLM praktisch nur dazu da die stellgrösse zu begrenzen auf die eingestellten werte? Und kann ich den ausgang dann über PV_FAC(faktor stellgrösse) und PV_Off(offset stellgrösse) Normieren,muss ich dass? und was für bereiche wählt man dann? auch denn
max Messbereich der Fühler?
Ich hoffe ich nerve nicht und bitte um deine Meinung

MFG
Christoph

 

[Onkel Dagobert]

Hallo Christoph,

..Bin halt a bissl langsam,sorry..

Es liegt nicht an dir. Es ist halt nicht einfach, es verständlich zu erklären. Welch unterschiedliche Meinungen zum Thema existieren haben wir ja an der Diskussion gesehen. Man kann sich da schon sehr leicht täuschen.


LMN_HLM und LMN_LLM begrenzen das berechnete Signal.

LMN_HLM
LMN_LLM
MAN
I_ITLVAL
DISV

müssen in derselben Einheit angegeben werden. Diese Einheit hat mit der physikalischen Größe am Eingang nichts zu tun. Im Normalfall begrenzt man auf 0..100%. Auf -100..+100% könnte man begrenzen, wenn man z.Bsp. Heizen und Kühlen muss.

Über PV_FAC und PV_OFF kann man den Ausgang normieren. Das ist dann sinnvoll, wenn man eine Kaskadenregelung hat. Durch diese Normierung setzt man die 0..100% in eine physikalische Größe um (Bsp. 0..100% --> 16..24°C). Diese physikalische Größe dient dann dem Folgeregler als Sollwert.


Gruß, Onkel

Nachtrag:
Wenn man sich das Zitat aus dem Siemens-Handbuch im Beitrag Nr.30 mal aufmerksam zu Gemüte führt, wird man feststellen dass dort im Wesentlichen nichts anderes steht.