Step 7 Ausgang PID Regler

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nguimo

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Hallo Leute

ich habe gerade ein problem und brauche Hilfe, ich habe keine erfahrung mit der SPS programmierung.

und zwar ich programiere gerade ein PID-Regler zur Regelung von pH-wert. dazu habe ich zwei dosierpumpen (für Lauge und Laure) gebaut . beim nidriegen ph-Wert soll die Dosierpumpe für lauge eingeschaltet werden und beim hohen pH-wert soll die Dosiepumpe für Säure eingeschaltet werden.
mein reglerbaustein ist FB41. (Step 7)

Frage:
wie kann ich die beide Dosierpumpe am Reglerausgang verschalten ?
hat jemand zufällig Erfarung mit der Regelung von pH-Wert ?

ich bin für alle antworten sehr dankbar

nguimo
 
nguimo schrieb:
. beim nidriegen ph-Wert soll die Dosierpumpe für lauge eingeschaltet werden und beim hohen pH-wert soll die Dosiepumpe für Säure eingeschaltet werden.
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dann mach das doch einfach so :) (2 Vergleicher und fertig)

gegebenenfalls noch mit nem Taktimpuls davor.

wie werden Deine Dosierpumpen denn angesteuert? Jeweils ein Digitalausgang?

Sicherlich geht das auch mit dem PID, aber nicht ganz so einfach. Und ob das Ergebnis damit besser wird hängt von vielen Dingen ab.

Über Sicherheitsaspekte (Säure/Lauge!) lass ich mich jetzt hier mal nicht aus.

Gruß.
 
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Hallo ducti,
vielen Dank für ihre antwort,

ja die beide Pumpen werden digital angesteuert ( sie sind immer entweder Ein oder Aus)

ich denke mit dem Vergleicher würde es nicht funktionieren, da der Regler nicht als zweipunkt-Regler programmiert werden soll.

der regler selbst habe ich noch nicht programmiert, ist auch nicht einfach wegen der nichtliliearität von pH-Werte. (das Thema "Chemie" habe ich schon nachbehaldelt und die Säure /Lauge sind vorhanden )
für das Streckenverhalten habe ich auch schon ein Modell gebildet. nun weiß ich ja nicht wie ich die beide Dosierpumpen am Reglerausgang verschalten soll.

vielen Dank
 
ducati schrieb:
dann mach das doch einfach so :) (2 Vergleicher und fertig)

gegebenenfalls noch mit nem Taktimpuls davor.

wie werden Deine Dosierpumpen denn angesteuert? Jeweils ein Digitalausgang?

Sicherlich geht das auch mit dem PID, aber nicht ganz so einfach. Und ob das Ergebnis damit besser wird hängt von vielen Dingen ab.

Über Sicherheitsaspekte (Säure/Lauge!) lass ich mich jetzt hier mal nicht aus.

Gruß.
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Sehr richtig!

Die pH Regelung ist schwierig aufgrund des stark nichtlinearen Verhaltens des pH's.
In der Regel muss man bei Behältern auch noch eine längere Totzeit berücksichtigen, zur Vermischung der Chemikalien.
Also Puls, danach warten, mischen,pumpen warten und wieder Puls etc. .......

Gruß

Johannes
 
Ich würde bei der PH-Regelung eine Sollwertrampe in Betracht ziehen. Da kannst du dich am angeforderten PH-Sollwert annähern. Für die Regelung FB41 und FB43 verwenden.

Gruss
TMaroni
 
oh Mann...

wie Du ja richtig festgestellt hast, kannst Du Deine 2 Digitalen Ausgänge nicht an den Cont_C dranhängen, da dieser ja einen stetigen Ausgang (z.B. -100...+100%) hat. Jetzt kannst Du entweder etwas basteln, was dieses %-Signal in Impulse für Deine Pumpen umwandelt, oder Du probierst es mit dem Cont_S.
Nur wie gesagt, glaube ich nicht, dass die Regelgüte besser sein wird, als bei der Lösung mit dem 2-Punktregler+Impuls/Pausebildung. Vor allem nicht bei Deinen bescheidenen Kenntnissen der Materie.

Bei der Modellierung hast Du ja sicherlich auch einen Regler mitbetrachtet und simuliert? Wie hast Du denn dort die Anbindung Regler->Pumpe realisiert?

Soll das ganze eine theoretische Arbeit werden oder soll eine gut und stabil funktionierende Anlage real gebaut werden?

Gruß.
 
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ja das ganze soll in eine funktionierende anlage real gebaut werden (Die simulation habe ich nicht gemacht) . die Anlage ist schon gebaut und an sps verbunden. jetzt muss ich nur noch der Regler programieren.
für die Anbindung von Pumpe-->Regler ist mir gerade etwas eingefallen:
am Ausgang des Reglers will ich einen vergleicher bauen, beim negativen stellwert soll die säurepumpe angeschaltet werden und beim positiven stellwert die laugepumpe (selbstverständlich mit einer hysterese). da die Pumpen nur digital angesteuert werden können, will ich den Stellwert in einem Impuls umwandeln zur Ansteuerung der Pumpen.
würde es so funktionieren?


@ Zackzackzack... ich habe gemerkt , dass der pH-Wert immer endwerder mit einem PI oder PID regler geregelt wird.

wegen der nicht linearität von pH-Wert weiß ich gar nicht wie ich der Regler entwerfen soll. für das Streckenverhalten habe ich ein Modell gebildet aber ich habe jetzt keine Ahnung wie ich womit ich anangen soll um den regler zu entwefen.
für alle Hilfe bin ich sehr dankbar.

LG
 
Jetzt kommts drauf an was du für Motoren hast. Die Idee mit dem Pulsen klappt bei Gleichstrommotoren ausgezeichnet.Da die Drehzahl Spannungsabhängig ist. Bei Asynchronmaschine ist die Drehzahl von der Frequenzabhängig. Dafür brauchst du quasi ein PWM-Baustein der dein Analoges Ausgangssignal des Reglers wandelt. Denke mal das es sich bei deiner Strecke um eine Integrale Strecke handelt. Das macht die Regelung relativ einfach. Solltest jedoch voher checken ob du Totzeiten in der Regelstrecke vorhanden hast. Die würden die Regelung verkomplizieren.
Würde jetzt an deiner Stelle zwei Regler verwenden, die jeweils Lauge und Laurepumpe ansteuern. (Das ganze nennt man dann glaube ich Split-Range-Regelung) Dann kannst du auf die einzelnen Eigenschaften des zu pumpenden Mediums mit dem Verstärkungsfaktor, Integrierzeit und Differenzierzeit eingehen.
Vll hilft dir das ja weiter


Update: Override-Control heisst es und ist eine der Disziplin der APC (Advanced Process Controll). APC ist extra für Prozesstechnische abläufe erstellt worden. Literaturempfehlung: Modellbasierte prädiktive Regelung von Rainer Dittmar.
Da ist das ganz gut in der Einleitung beschrieben
 
Zuletzt bearbeitet:
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Hmm, naja der TE hat ja seine regelstrecke noch nicht detailiert beschrieben, aber ich vermute mal ähnliches wie JOHKU:

JOHKU schrieb:
Die pH Regelung ist schwierig aufgrund des stark nichtlinearen Verhaltens des pH's.
In der Regel muss man bei Behältern auch noch eine längere Totzeit berücksichtigen, zur Vermischung der Chemikalien.
Also Puls, danach warten, mischen,pumpen warten und wieder Puls etc. .......
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Eine stetige Regelung macht m.M. wenig Sinn, erstrecht da der TE wenig Kenntnisse der Regelungstechnik besitzt. Ihm da mit "höheren" Regelalgorithmen zu kommen halte ich für wenig produktiv...

Gruß.
 
Zackzackzackzack schrieb:
Nnicht lineare Strecke können sehr schön mit einer Regelung im Zustandsraum gebändigt werden. Schlimmer ist eine Totzeit als eine nicht linearität.
Zum Vergrößern anklicken....

man kann vieles machen, die Frage ist immer nur welche Kenntnisse hat man und welchen Aufwand bedeutet das.

Bin ja mal gespannt, wie Du dem TE die Zustandsraumregelung für seine S7 erklärst :)

Gruß.
 
Gruß alle zusammen

in der Strecke habe ich eine sehr große Totzeit.( ~ 17 sec).
ich habe nicht so viele Erfahrungen in der regelungstechnik gemacht aber die grundkenntnisse sind vorhanden. die Idee aus der stellgroße ein proportionales PWM signal zu erzeugen habe ich mit FB43 getestet und wie es ausssieht ist es schon der richtige weg. aber ich habe noch ein Problem festgestellt.
wenn ich der I-Anteil im Regler zuschalte, weden die Pumpen bei der regelabweichung=0 nicht abgeschaltet ( sie laufen immer noch weiter).
ursache: wegen Integrator ist die Stellgröße bei (Soll_Wert - IST_Wert)=0 aber ungleich Null.(das Integral von Null ist eine Konstante) und daher ist der Ausgang von FB43 auch ungleich Null.
da die Strecke eine integrale Strecke ist, wäre es nicht sinnvoll auf I-Anteil im regler zu verzichten.

hat jemand eine mögliche Abhilfe ?

vielen Dank
 
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pH-Regelung ist keine einfache Sache.
Ist die Beschaffenheit deiner Flüssigkeit immer gleich oder ändert sie sich?
Wie gut ist die Flüssigkeit "gepuffert"?
Bei einer gering gepufferten Flüssigkeit erreichst du durch Zugabe geringer Mengen Säure oder Lauge eine große pH-Wert Änderung (ganz schlecht zu regeln).
Bei einer gut gepufferten Flüssigkeit musst du größere Mengen Säure oder Lauge zugeben um die gleiche pH-Wert Änderung zu erreichen (einfacher zu regeln).
Wenn sich deine Flüssigkeit immer ändert und du nicht ständig die Regel-Parameter anpassen willst bräuchtest du einen selbst-optimierenden Regler.
Auf jeden Fall brauchst du einen PI-Regler.
Zum Regeln nimmst du den FB41 und dazu noch den FB43.
Mit den Parametern des FB43 kannst du deine Regelung weiter optimieren.
Da die Säure und Lauge meist in unterschiedlicher Konzentration vorliegen ist die Regelung einfacher
wenn man P- und I-Anteil für beide Regelbereiche (Säure/Lauge) getrennt einstellen kann.
Auch eine Totzone um den Sollwert sollte nicht fehlen.
Dann musst du dich mit den Regelparametern ganz langsam ran tasten.
Es gibt auch fertige Regler mit speziellen Funktionen, sogenannte Neutralisationsregler.
Viel Erfolg.
 
"Auch eine Totzone um den Sollwert sollte nicht fehlen" = > macht nur Sinn bei PID-Reglern
Zu nguimo: das hört sich so an das durch deine Langsame Regelstecke und des zu großen/kleinen Verstärkungsfaktors die interne Stellgröße immer weiter aufgebaut wird(Intergation Windup). Keine Ahnung welche Regler du verwendet... und ob dort das Windup berücksichtigt sind. Du sagteste ja das du das ganze erst simulierst? Bist duda in Matlab unterwegs? Glaube die Regler dort berücksichtigen das nicht.
Als einfache Faustregel zur Reglereinstellung kann ich dir Ziegler Nicols empfehlen.
Generell würde ich einen PID Regler verwenden aufgrund des D-Anteils der einen schnelleren Stellgrößen Eingriff ermöglicht
 
nguimo schrieb:
aber ich habe noch ein Problem festgestellt.
wenn ich der I-Anteil im Regler zuschalte, weden die Pumpen bei der regelabweichung=0 nicht abgeschaltet ( sie laufen immer noch weiter).
ursache: wegen Integrator ist die Stellgröße bei (Soll_Wert - IST_Wert)=0 aber ungleich Null.(das Integral von Null ist eine Konstante) und daher ist der Ausgang von FB43 auch ungleich Null.
da die Strecke eine integrale Strecke ist, wäre es nicht sinnvoll auf I-Anteil im regler zu verzichten.

hat jemand eine mögliche Abhilfe ?
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ducati schrieb:
Das mit dem Reglerentwurf kannst Du vergessen, da hilft nur probieren... Den D und I-Anteil würd ich erstmal deaktivieren...
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..........
 

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