TIA PID Regler Anfangsausschlag verringern

[Erzer112]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Hallo Gemeinde,
Ich habe ein kleines Problem mit dem PID Compact an ner S7-1214C.
Bei mir werden Prüflinge mittels Hydraulikdruck bis 400 Bar auf Dichtheit geprüft. Pumpe, dann kommt ein Propventil 0-10V, ein Druckübersetzer und ein Druckschalter + ein Ventil für den Druck zu und weglassen 4/2.
Der Regelbaustein arbeit auch gut, und hält den Solldruck.
Ich habe jetzt das Problem, dass wenn der PID angesprochen wird, der Soll Druck 200Bar sein soll, 0Bar am Druckschalter Anliegen weil Prop 0% ist, er dann als erstes das Ventil für ne kurze Zeit auf 100% aufreist. Solange bis der Druckschalter ausschlägt, dann versucht er zu regeln.
Problem ist, dabei knallt mir ne Spitze von 400 Bar ins System. Ist ungünstig bei einem Prüfling der mit max 200 Bar geprüft werden soll.

Der Druck, einmal in der Leitung, kann nicht kontrolliert abgelassen werden. Nur wenn ich das Entlastungsventil öffne, wird schlagartig die Tankleitung geöffnet.

Uch bräuchte halt ne Möglichkeit dem Regler zu sagen, er soll das Ventil nur bis max. Knapp unterhalb der eingestellten Druckgrenze und nicht Vollgas öffnen... Insgesamt muss ich 200, 300 und 400 Bar auf der Leitung je nach Prüfling haben. Alles mit einem Propventil...
Insgesamt hab ich nur max. 7 Sekunden um den Prüfdruck erreichen zu müssen.

 

[Plan_B]

Maximale Änderungsgeschwindigkeit des Reglerausgangs (Rampe) würde ich als Denkansatz wählen.

 

[Erzer112]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Ergänzung: Analogdruckschalter 0-600 Bar am Analog Eingang PID und Systemdruck max. 450 Bar
Propventil als 0-10V am Analogausgang PID
Regelzeit des Ventilselbst 0.1s

 

[Erzer112]

Maximale Änderungsgeschwindigkeit des Reglerausgangs (Rampe) würde ich als Denkansatz wählen.

Hatte ich auch im Sinn. Aber die Ramp-Function liefert mir als Ausgang nur 0-100. Damit komm ich nicht klar

 

[NBerger]

Nicht den Reglerausgang rampen sondern den Reglersetpoint.

Da gibt's sogar nen fertigen Baustein soweit ich mich erinnere.

 

[de vliegende hollander]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Nicht den Reglerausgang rampen sondern den Reglersetpoint.

Da gibt's sogar nen fertigen Baustein soweit ich mich erinnere.

Beides wäre okay

 

[Onkel Dagobert]

Und zusätzlich zur Sollwertrampe oder -dämpfung würde ich das Band für das Ventil verkleinern. Also nicht einfach begrenzen, sondern die Ausgabe auf einen kleineren Peripheriebereich normieren. Das Ventil muss ja offenbar garnicht so weit aufmachen.

Des weiteren haben Proportionalventile auch meist eine Totzone, so dass sie erst ab einer bestimmten Spannung anfagen zu öffnen. Diesen Bereich müsste man während der Regelung ggf. ausblenden. Aber auch nur soweit, dass das Ventil bei 0% auch wieder sicher geschlossen ist. Vielleicht kann man unmittelbar nach dem Befüllen die Regelung auch gleich wieder abschalten und 0V ausgeben.

 

[sps_klassik]

Wenn du 0..100 rauskriegst brauchst du ja nur mit einem Faktor multiplizieren.Dann hast du ja dein Wert.

 

[Erzer112]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Und zusätzlich zur Sollwertrampe oder -dämpfung würde ich das Band für das Ventil verkleinern. Also nicht einfach begrenzen, sondern die Ausgabe auf einen kleineren Peripheriebereich normieren. Das Ventil muss ja offenbar garnicht so weit aufmachen.

Des weiteren haben Proportionalventile auch meist eine Totzone, so dass sie erst ab einer bestimmten Spannung anfagen zu öffnen. Diesen Bereich müsste man während der Regelung ggf. ausblenden. Aber auch nur soweit, dass das Ventil bei 0% auch wieder sicher geschlossen ist. Vielleicht kann man unmittelbar nach dem Befüllen die Regelung auch gleich wieder abschalten und 0V ausgeben.

Das Band kann ich leider nicht verkleinern, da ich von 200 bis 400 Bar alles brauche. Hab es händisch probiert, da brauch ich an Öffnungswinkel bisschen was.
Totzone hat es keine, auch schon getestet.

Was stört, ist nur der erste Impuls wo es zu Anfang gleich auf 100% für den kurzen Moment öffnet. Da hab ich dann Überdruck im System, den ich nicht so schnell wieder raus bekomme. Das zerstört dann halt den Prüfling...

Ich werd wohl den Realwert (z. Bsp. 200.0 Bar als Wert) vom Setpoint erst durch 100 teilen, und dann mit dem Rampenout wieder zyklisch multiplizieren und am PID Eingang geben müssen?
Was ich nicht verstehe ist warum ich dann den Real als Eingang der Rampe angeben kann, wenn die am Ende eh nur in 10ner Schritten von 0 bis 100 zählt.

 

[Onkel Dagobert]

... Regelzeit des Ventilselbst 0.1s

... Hab es händisch probiert, da brauch ich an Öffnungswinkel bisschen was. Totzone hat es keine, auch schon getestet....

Meine Güte, was für ein Spinner!
Bodentruppe an Tafelrunde, häuft sich das in letzter Zeit?

 

[sps_klassik]

Vielleicht mal im Umschaltmoment den Regler reseten, wenn er stehen bleibt.
Der I-Anteil saugt sich ja voll.(Impuls Com_Rst).

Zudem würde ich alles in Prozent normieren.
Istwert,Sollwert,Stellgrad.Den Druckwert kannst du ja beibehalten, aber zusätzlich umnormieren anch 0..100%.
Die Bausteine gibt es ja.

Kannst du für diesen Umschaltmoment den Stellgrad nicht einfach begrenzen am Ausgang des Reglers?
Es gibt einen Begrenzungswert und ein Bit wo das freigibt.
Das bit wird dann über den Druckschalter gesetzt und über den maxdruck zurückgesetzt.Alles Flankengesteuert.

 

[ducati]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Was stört, ist nur der erste Impuls wo es zu Anfang gleich auf 100% für den kurzen Moment öffnet. Da hab ich dann Überdruck im System, den ich nicht so schnell wieder raus bekomme. Das zerstört dann halt den Prüfling...

Bei Regelungen ist halt immer einer schlauer als der andere.

Sieht irgendwie nach I-Verhalten der Regelstrecke aus. Undsomit wär vielleicht ein reiner P-Regler von Vorteil.

Hört sich für mich erstmal so an, dass ne Sollwertrampe sinnvoll wäre und dass die Reglerparameter so (langsam) eingestellt werden müssen, dass es zu keinem Überschwingen des Istwertes kommen kann.
Stellwertbegrenzung bei zu hohem Druck oder generell kann man sicherlich als Hosenträger noch drumherumbasteln. Bzw. das Ventil bei zu hohem Druck gleich komplett sperren, bevor es noch mehr Prüflinge zerschiesst...

Falls mechan. noch umgebaut werden könnte, dann würd ich vielleicht noch nen zweites Proportionalventil zum "druckablassen" einbauen, evtl...

Aber sicherlich nix für Regelungstechnikanfänger mit wenig praktischer Erfahrung und Ferndiagnosen

PS: mal so als Ferndiagnose, Kp=0,1 D=inaktiv I=inaktiv.
Wofür Du die volle Ventilöffnung wirklich brauchst ist mir nicht abschliessend klar, ich vermute nur, um die 7sek zu erreichen, die Du max zur Verfügung hast, um denn Solldruck zu erreichen? Das könnte sportlich werden...

 

[evelkneevel]

Ich würde da auch ne Rampe über den Setpoint legen
Hab da im Bereich Tänzerlageregelung recht gute Erfahrungen mit gemacht....sehr schick wirds dann mit ner S-Rampe

Deine Regelparameter sollten dann nur so eingestellt werden, um den Solldruck konstant zu halten

 

[Botimperator]

Was stört, ist nur der erste Impuls wo es zu Anfang gleich auf 100% für den kurzen Moment öffnet. Da hab ich dann Überdruck im System, den ich nicht so schnell wieder raus bekomme. Das zerstört dann halt den Prüfling...

Naja, Regler machen Reglersachen ¯\_(ツ)_/¯
Bei Regeldifferenz erstmal Vollgas zu geben ist für Regelstrukturen nicht unüblich.

Du denkst drann den Regler, solange er nicht aktiv den Druck regelt, auf Inaktiv zu schalten?
Bleibt der Regler dauerhaft in Automatik, schraubt sich der I-Anteil in unendliche Höhen => stark verzögerte Reaktion beim Start der eigentlichen Regelungssequenz aufgrund des angesammelten I-Anteils.
Da helfen die Anti-Windup Maßnahmen des Reglers nur eingeschränkt.

Vermute ich richtig, dass du erst einmal den Prüfling füllen musst, bevor der Drucksensor irgendwie anspricht?
Also: Ventil auf => "Ewig" kein Druckanstieg, dann plötzlich ein Druckschlag bis über Sollwert?
Evtl würde hier eine Vorsteuersequenz helfen.
Also eine Art kleine Schrittkette, in etwa:
- Regler in Inaktiv oder Hand & 0% Stellgrad schalten. Sicherstellen das der I-Anteil initialisiert wird.
- Ventil mit einem bestimmten Festwert öffnen, für eine vordefinierte Zeitspanne oder bis der Drucksensor anspricht. Timeout falls kein Druckanstieg erfolgt nicht vergessen.
- Regler in Automatik schalten & Ventil über den Regler steuern, anschließend auf Sollwert hochregeln.
- Optional den Sollwert bei Wechsel in den Automatikbetrieb = Istdruck setzen & dann per Rampe auf den eigentlichen Zielwert hochfahren. Passende Bausteine dafür findest du beispielsweise in der Siemens LFG-Bibliothek.

Falls du zusätzlich den Stellgad begrenzen willst:
Nutze die Konfigurationsparameter im Technologieobjekt.
Begrenzt du nur den Ausgangswert, bekommt die Regelstruktur diese Grenze nicht mit & schießt intern darüber hinaus.

Totzone hat es keine, auch schon getestet.

JEDES Ventil hat mechanisch bedingt eine Totzone UND eine Totzeit (alleine schon durch die endliche Wandlungsgeschwindigkeit der Analogbaugruppen).
Hast du die Möglichkeit die Istposition des Ventils in deinen Regelkreis zurückzuführen?
Damit liese sich die Regeldynamik weiter verbessern.

Regelzeit des Ventilselbst 0.1s

Meinst du damit die Abtastrate des internen Positionsregelkreises des Proportionalventils oder die des PID-Reglers?
Könntest du mal Posten um was für ein Ventil es sich handelt?
Wie schnell steigt der Druck?
=> Sicher, dass 100ms Abtastrate für den Regler ausreichen? Hast du die TPAs der beteiligten Signale auch an den Cyclic interupt des Reglers gekoppelt?

Sieht irgendwie nach I-Verhalten der Regelstrecke aus. Undsomit wär vielleicht ein reiner P-Regler von Vorteil.

Aufgrund der minimalen Kompressibilität der Hydraulikflüssigkeit hätte ich eher auf PD getippt, höchstens mit minimalem I-Anteil.
Óhne genaue daten zur Regelstrecke aber eher Glaskugel-Raten.
@Erzer112 Hast du bei deinen bisherigen Versuchen Trace-Aufzeichnungen gemacht, die du mal posten könntest?

 

[sps_klassik]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Wäre es nicht besser wenn er den Regler im Automatikmodus lässt und schaltet für die Dauer der 7 Sekunden den Rampenwert durch?
Ob man da am Eingang glücklich wird?Für mich ist das eher eine Steuerungsaufgabe.

Man hätte quasi 2 Stellgrade.Regler und Rampengenerator.Normalerweise hat der Rampengenerator den Stellgrad vom Regler und läuft immer mit.
Wird das Umschaltbit gesetzt muss der Rampengenerator 100% kriegen und so lange hochlaufen bis er den gewünschten Druck erreicht hat.
Das Umschaltbit wird zurückgesetzt.Die 2 Stellgrade gehen auf eine Minauswahlstufe.Der kleinere von Beiden wird durchgeschaltet und geht auf die Peripherie.Das wäre beim Starten wahrscheinlich der Rampengenerator.
In der Minstufe muss noch das Umschaltbit integriert werden das die Stufe wenn das Bit zurückgesetzt wird automatisch der Reglerstellgrad wieder durchschaltet.Die Auswahl erfolgt nur für die ca. 7 Sekunden.

Das Umschaltbit wird gesetzt mit Öfnnen des Ventils und rückgesetzt wenn der gewünscht Druck erreicht ist(Flanke).
Beim Zurück-Umschalten vom Rampenwert auf den Reglerwert kann ein Sprung erfolgen.

 

[sps_klassik]

Als Skizze etwa so.Der Merker muss mit flanken gesetzt werden.Das Ist-Signal ist falsch beim Rampengenerator das hat er ja nicht.
Der Rampengenerator wäre nur für die Hochlaufphase zuständig.Danach wird er weggeschaltet.
Aber wie ducati sagt, nicht ganz trivial.

 

[sps_klassik]

Im übrigen finde ich das die Fragesteller mal Skizzen bringen sollten.Mit entsprechenden Soll und Grenzschalterwerten.
Das war früher gute Ingenieurskunst.Ich bin da sicher auch kein Meister, aber man sollte es wenigstens mal versuchen.
Auch Behältergroessen und Druckverhältnisse,Ventilgroessen wären zumindest für mich interessant.

 

[Erzer112]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Du denkst drann den Regler, solange er nicht aktiv den Druck regelt, auf Inaktiv zu schalten?

Moin. Jupp, ist nicht aktiv wenn nicht gebraucht.

Vermute ich richtig, dass du erst einmal den Prüfling füllen musst, bevor der Drucksensor irgendwie anspricht?

Richtig. Nach dem Ventil kommt ein Druckübersetzer mit 1:3.2, dann noch die schaltventile um den jeweiligen Hydraulikkanal zum Prüfling zu schalten, und dann 1,5m Schlauch/Rohr Mix. Und der druck kann aus den 1,5m nur sehr spärlich entweichen aufgrund geringer zulässiger Undichtheiten am Prüfling (ca. 10 Bar Verlust in 2 Minuten).

Hast du die Möglichkeit die Istposition des Ventils in deinen Regelkreis zurückzuführen?

Leider nein. Es hat keine Feedbackfunktionen.

Was ich bei der Totzeit meinte ist, dass es verdammt schnell (im 0.1s Bereich) von 0 auf 100 aufmacht, bzw. mit der selben Geschwindigkeit sich auf andere Werte einstellt. Ich lege 5V an, und zack steht das Ding auf 50%. Da hab ich wohl etwas missverstanden. Das tut mir leid.
Regelbereich beginnt laut Hersteller bei 35 Bar- 350 bar.
Leider gibt es über zu Totzeit und -punkt keine Angaben vom Hersteller in seiner Doku. :-(

Die Vorsteuerung werd ich mal umsetzen.
Was ich heute morgen noch endeckt habe (als endlich mal die Datenblätter und Dokus vom Hydrauliker geliefert wurden)...., ich kann am Ventil selbst eine Rampe beim "Öffnen" Einstellen, von 0.1-99 sek. Eventuell kann ich es damit schon verzögern. Könnte halt nur den Regler noch mehr durcheinander bringen.

Hast du bei deinen bisherigen Versuchen Trace-Aufzeichnungen gemacht, die du mal posten könntest?

Fertige ich heute im laufe des Tages an.

 

[Erzer112]

So sieht das Schematisch auf dem Papier aus.
Die Ölmenge sind ca. 2-3l, die vom Ventil bis Prüfling in den Leitungenpro Kanal sind.

 

[sps_klassik]

Solange bis der Druckschalter ausschlägt, dann versucht er zu regeln.
Was heisst das?Welchen Wert hat der Druckschalter.Wie ist das mit dem Regler verknüpft?