Frage zur Regelung

[ETim]

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Hallo,

ich versuche mich gerade an einer Regelung einer Asynchronmaschine (Belastungsmaschine) mittels Frequenzumrichter. Diese ist mit einem anderen Motor (Prüfling) gekoppelt und soll diesen Belasten. Die Belastung stelle ich mittels eines Potis ein. Die Regelgröße ist der Strom. Der Frequenzumrichter gibt mir eine Spannung von 0 - 10V entsprechend des Stroms aus. Diesen Wert lese ich über einen Analogeingang ein (Istwert). Der Sollwert wird wie gesagt von einem Poti im Bereich 0 - 10 V vorgegeben. Der resultierende Stellwert muß noch von der aktuellen Drehzahl (0 - 10V) abgezogen werden und geht dann auf den Frequenzumrichter. Da die eingelesenen Werte nicht immer 0 - 10 V entsprechen, multipliziere ich sie SPS intern mit einem Faktor um auf die 0 - 10 V zu kommen. Für die Istwert ist der Faktor 1,1 und für die Drehzahl 6,66667. Ich habe die Verarbeitung der Analogsignale und die Regelung im OB 35 programmiert. Leider tut sich nicht viel bei meinem Regler. Wenn ich am Poti drehe und denn Sollwert verändere, müsste sich doch eigentlich der Stellwert verändern...tut er aber nicht?


Zum besseren Verständnis der Regelung hier mal ein kleines Beispiel:

Ausgangslage:

Sollwert = 0V
Motor Drehzahl 1500 U/min = 10V
Motor Drehzahl = 10V - Sollwert = 0V ergibt Stellwert = 10V
Prüfling und Belastungsmaschine drehen gleichschnell -> keine Belastung -> kein Strom = 0V (Istwert)


Drehen des Potis:

Sollwert = 3V
Motor Drehzahl = 10V - Sollwert = 3V ergibt Stellwert 7V
Belastungsmschine bremst den Prüfling -> Strom steigt an -> _Istwert steigt an bis = 3V

So sollte die Sache funktionieren. Ich hoffe es ist nicht zu verwirrend. Leider klappt es noch nicht. Ich vermute mal ich habe durch die ganze Typenumwandlung etc. vielleicht nen Fehler gemacht. Vielleicht kann mir ja jemand mal unter die Arme greifen oder hat ein paar Hinweise ...Dankeschön.

Das Programm befindet sich als zip und pdf im Anhang.

 

[borromeus]

Regler auf Automatik?
Reglerparameter P, I, D?

Weisst Du wie ein Regler funktioniert?

lG
Karl

 

[borromeus]

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Regler auf Automatik?
Reglerparameter P, I, D?

Weisst Du wie ein Regler funktioniert?

lG
Karl

Edit: ausserdem verstehe ich nicht, was nicht funktioniert, bzw was Du erwartest, dass funktionieren soll. Ist der Sollwert jetzt eine Drehzahl oder ein Strom?

 

[ETim]

Der Sollwert ist eine Spannung vom Potentiometer. 0 - 10 V. Über den Sollwert regle ich den Strom am Umrichter.

Sagen wir mal so... ich weiß die Grundlagen der Regelungstechnik. Profi bin ich sicher nicht.

Ich denke wenn ich den Sollwert erhöhe und der Istwert 0V bleibt müsste sich der Stellwert verändern. Oder ist der Gedanke falsch?

Zum Verständnis:

Über den Analogeingang am Frequenzumrichter verändere ich die Drehzahl an der Belastungsmaschine. 10 V am Frequeunzumrichtereingang entsprechen maximaler Drehzahl der Belastungsmschine. Quasi Leerlauf = kein Strom. Senke ich die Spannung am Umrichter sinkt die Drehzahl. Der Prüfling wird belastet. Es fließt ein Strom. Der Umrichter gibt mir eine Spannung proportional zum Strom aus. Diese ist mein Istwert.

 

[MSB]

Könntest du Ist und Sollwert bitte mal in Bezug auf dem Regler definieren?
Und bitte nicht als Spannung Poti oder Erdberrkuchen sondern als Reale Physikalische Größe?

Also Motorstrom oder Motordrehzahl oder Motorspannung oder Motorbelastung % ...

Abgesehen davon steht dein Regler durch die Nicht-Beschaltung von MAN_ON gemäß INIT-Wert definitiv im Handbetrieb ...

Mfg
Manuel

 

[ETim]

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Könntest du Ist und Sollwert bitte mal in Bezug auf dem Regler definieren?
Und bitte nicht als Spannung Poti oder Erdberrkuchen sondern als Reale Physikalische Größe?

Also Motorstrom oder Motordrehzahl oder Motorspannung oder Motorbelastung % ...

Abgesehen davon steht dein Regler durch die Nicht-Beschaltung von MAN_ON gemäß INIT-Wert definitiv im Handbetrieb ...

Mfg
Manuel

Sollwert = Motordrehzahl
Istwert = Motorstrom

Danke für den Hinweis mit MAN_ON

 

[MSB]

Sollwert = Motordrehzahl
Istwert = Motorstrom

Das ist schon mal Blödsinn, Soll und Istwert müssen sich bei einem Regler immer auf die gleiche
Physikalische Größe beziehen, aus Prinzip ...

Also denk noch mal drüber nach, was du Regeln willst ...
Meiner Meinung ja den Motorstrom, da nur dieser eine Aussage über die Belastung zulässt,
die Drehzahl ergibt sich ja eher indirekt durch die Tatsache das das Gerümpel belastet wird.

Mfg
Mmanuel

 

[ETim]

Ja ich möchte den Motorstrom regeln. Allerdings ist der einzige Wert den man an dem Frequeunzumrichter varrieren kann die Frequenz. Du hast recht wenn sich Soll und Istwert eigentlich auf eine physikalische Größe beziehen sollten. Allerdings ist der Motorstrom von der Frequenz abhängig. Sinkt die Ausgangsfrequenz des Umrichters steig der Strom. Ist es mit diesen Größen nicht möglich die Regelung zu realisieren? Ich gebe zu... ist sicherlich nicht optimal und etwas außergewöhnlich.

 

[MSB]

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Also hast du folgende Ausgangslage:
Sollwert : Motorstrom(des zu belastenden Motors)
Istwert : Motorstrom(des zu belastenden Motors)
Stellgröße: Motordrehzahl (des Motors am FU)

Wenn Sollwert > Istwert dann Drehzahl niedriger
Wenn Sollwert < Istwert dann Drehzahl höher

Wobei sich die Drehzahl nur sehr bedingt bis gar nicht ändern wird und kann,
der Nennbereich eines normalen Asynchronmotors spielt sich ja innerhalb eines relativ engen Drezahlbandes ab.

Ist auch Auslegungstechnisch nicht so ganz einfach, da der FU die Bremsenergie
entweder ins Netz zurückspeisen muss, oder über einen Bremswiderstand verbraten musss.

Mfg
Manuel

 

[ETim]

Also hast du folgende Ausgangslage:
Sollwert : Motorstrom(des zu belastenden Motors)
Istwert : Motorstrom(des zu belastenden Motors)
Stellgröße: Motordrehzahl (des Motors am FU)

Wenn Sollwert > Istwert dann Drehzahl niedriger
Wenn Sollwert < Istwert dann Drehzahl höher

Wobei sich die Drehzahl nur sehr bedingt bis gar nicht ändern wird und kann,
der Nennbereich eines normalen Asynchronmotors spielt sich ja innerhalb eines relativ engen Drezahlbandes ab.

Ist auch Auslegungstechnisch nicht so ganz einfach, da der FU die Bremsenergie
entweder ins Netz zurückspeisen muss, oder über einen Bremswiderstand verbraten musss.

Mfg
Manuel

Der Frequenzumrichter ist mit einer Netzrückspeiseeinheit gekoppelt. Das ist kein Problem.

Die Zuteilung Soll-, Ist und Stellwert ist so korrekt.
Die Werte werden alle als Spannungen im Bereich 0 - 10V verarbeitet.
Der Regler "merkt" doch quasi nicht was dahintersteckt.

Sollwert > Istwert = Drehzahl senken -> Strom steigt
Sollwert < Istwert = Drehzahl erhöhen -> Strom sinkt


Also müsste er zumindest irgendwas machen. Bisher passiert aber garnix. Mag sein das es am MAN_ON liegt. Kann ich leider erst morgen früh wieder testen.

 

[rabit]

Also ich kann mich ja irren!
Aber ist das nicht so, dass man bei einem Fu die Nennspannung und Strom des Motors einstellt?
Anlaufphase: Beim erhöhen der Frequenz am FU ist die Läuferfrequenz niedriger als die der Ständerfrequenz.
Somit wird eine Spannung in den Läufer Induziert. (Last wird bei ausreichend angelegter Frequenz überwunden). (Nur wenn natürlich die Kennlinie passt)-
Bei dem Fu solltest Du eine Anlauf und Bremsrampe eventuell einstellen!
Ach ja um deinen FU in der SPS sprich die 10 Volt vernünftig verarbeiten zu können müsstest Du Analogwerte verarbeiten können. Kannst Du das?
Wie kann ich dir noch weiterhelfen?

 

[MSB]

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@ETim
Das überhaupt nichts passiert liegt definitiv daran weil Man_On High ist, solange das der Fall ist wird
der Eingang "MAN" permanent auf den Ausgang "LMN" geschoben, und der Rest vom Regler ist deaktiviert.

Mfg
Manuel

 

[ETim]

Also ich kann mich ja irren!
Aber ist das nicht so, dass man bei einem Fu die Nennspannung und Strom des Motors einstellt?
Anlaufphase: Beim erhöhen der Frequenz am FU ist die Läuferfrequenz niedriger als die der Ständerfrequenz.
Somit wird eine Spannung in den Läufer Induziert. (Last wird bei ausreichend angelegter Frequenz überwunden). (Nur wenn natürlich die Kennlinie passt)-
Bei dem Fu solltest Du eine Anlauf und Bremsrampe eventuell einstellen!
Ach ja um deinen FU in der SPS sprich die 10 Volt vernünftig verarbeiten zu können müsstest Du Analogwerte verarbeiten können. Kannst Du das?
Wie kann ich dir noch weiterhelfen?

Ja ich habe 2 Analogbauruppen an der SPS. Kein Problem.

Beim Umrichter wird die Ausgangsfrequeunz und damit die Drehzahl des angeschlossenen Motors verändert.

Vielleicht kam das bisher nicht richtig rüber: Es handelt sich um einen Motorprüfstand. 2 Motoren sind gekoppelt. Der Prüfling wird am starren Netz betrieben. Die Belastungsmaschine hängt am Umrichter. Durch veränderung der Ausgangsfrequenz dieses Umrichters verändert man die Drehzahl der Belastungsmaschine. Dadurch bremst man den Prüfling. Sowohl Prüflingsstrom wie auch der Strom der Belastungsmschine steigen an.

Der Aufbau funktioniert so. Ohne Regelung (direkte Ansteuerung des Umrichters per PC) klappt alles. Ich möchte den ganzen Aufbau aber über ein Potentiometer regeln können. Leider funktioniert mein sich im Anhang befindlicher Entwurf noch nicht. Und ich frage mich warum nicht? Morgen kann ich weiter testen und evtl. noch mehr Hinweise posten.

 

[ETim]

@ETim
Das überhaupt nichts passiert liegt definitiv daran weil Man_On High ist, solange das der Fall ist wird
der Eingang "MAN" permanent auf den Ausgang "LMN" geschoben, und der Rest vom Regler ist deaktiviert.

Mfg
Manuel

Jo danke... ich werds morgen mal ändern und dann wieder posten. Vielen Dank für eure Mühe...

 

[ETim]

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Guten Morgen,

ich habe nun MAN_ON ausgeschaltet. Weiterhin habe ich den Istwert auf Intern gestellt. Die Spannungen habe ich jetzt auf 0 - 10 V skaliert, damit ich nicht ständig umrechnen muss. Leider funktioniert die Regelung noch nicht. Ich habe zwar alle Werte (Ist- und Sollwert) aber er regelt einfach nichts. Bzw. auch bei Veränderung des Sollwerts passiert hinten am Ausgang (Stellwert) garnichts. Mal abgesehen davon das es ein exotischer Aufbau ist... grundsätzlich muss sich doch der Stellwert verändern, wenn Soll und Istwert am eingang unterschiedlich sind oder sehe ich da was falsch?

Eine Frage mal zwischendurch. Ich habe die Werte skaliert. Wenn ich aber den FC41 beobachte, sind die Werte nicht im Format 0 - 10 V. Das heißt irgendwie bringt mir das skalieren dann nicht so viel. Kann man das noch umstellen?

Ich setze mal das Programm in den Anhang. Ich kann mir nicht erklären warum der Regler rein garnichts tut...

 

[MSB]

Also zum einen wird das MD10 (dein Sollwerteingang) am Regler nicht beschrieben,
statt dessen verwendest du MD12 am Skalierungsbaustein im NW1.

Ansonsten tut der Regler grundsätzlich bei mir ohne weitere Änderungen.

Mfg
Manuel

 

[Sesssko]

Hey. Erstmal für mein Verständnis. Du möchtest einen DASM am starren Netz betreiben und diesen über einen weiteren mechanisch gekoppelten DASM belasten.
Regelung hin und her ist ja alles schön. Kannst du deinem Frequenzumrichter dazu bringen in den Momentengesteuerten Betrieb zu wechseln? Somit währe ja nicht mehr deine Drehzahl bzw. Ausgangsfrequenz deine Größe mit dem du den starr am Netz betriebenen DASM belastest, sondern ein definiertes Drehmoment. Der FU regelt dann selbstständig Frequenz, Spannung und Strom für deinen DASM. Für nicht hochpräzise Ergebnisse würde da eine Betriebsart ohne Drehzahlrückführung auf den FU reichen, für bessere Ergebnisse ist dieser allerdings notwendig.
Schreibt mal zurück was ihr von dieser Idee haltet.

Bis dann, Sascha

 

[ETim]

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@ MSB

Ich habe das MD geändert. Jetzt läuft es bei mir . Danke für die Hilfe.
Die Regelung läuft leider noch etwas ruckelig, da der eingelesene Drehzahlwert stark schwankt und somit durch die Weiterverarbeitung der Stellwert ebenfalls schwankt.

Jetzt meine Frage: Gibt es Filterbausteine bei Step 7? Oder gibt es die möglichkeit die Eingangswerte einzulesenen und online einen Mittelwert zu bilden? Ich muss das schwanken noch wegbekommen.

 

[MSB]

Bevor du dir über eine Dämpfung Gedanken machst, die vermutlich nicht das mittel der Wahl ist in dem Fall,
da das ganze wahrscheinlich doch ziemlich dynamisch(schnell) ist.

Hast du die Regelparameter schon optimiert, allen voran P,I,D also Gain, TI, TD?

Ansonsten versuche mal die Aufrufzeit des OB35 evtl. zu verlängern, so auf 200ms-300ms (Cycle am FB41 nicht vergessen anzupassen).
Schneller dürften die Analogeingänge auch nicht sein, wobei das von der exakten Baugruppe abhängt.

Mfg
Manuel

 

[ETim]

Bevor du dir über eine Dämpfung Gedanken machst, die vermutlich nicht das mittel der Wahl ist in dem Fall,
da das ganze wahrscheinlich doch ziemlich dynamisch(schnell) ist.

Hast du die Regelparameter schon optimiert, allen voran P,I,D also Gain, TI, TD?

Ansonsten versuche mal die Aufrufzeit des OB35 evtl. zu verlängern, so auf 200ms-300ms (Cycle am FB41 nicht vergessen anzupassen).
Schneller dürften die Analogeingänge auch nicht sein, wobei das von der exakten Baugruppe abhängt.

Mfg
Manuel

Das Problem mit der Drehzahl ist, das es den Stellwert erst hinter dem Regler beeinflusst. Die Drehzahl läuft garnicht mit über den Regler. Der Regler an sich schwankt sehr wenig. Ich habe die Parameter angepasst und die Cycle Time auf 200ms gesetzt. Das klappt gut. Allerdings wird der Stellwert danach noch mit dem Drehzahlsignal subtrahiert. Und wenn das schwankt ist halt auch der Stellwert murx...