SIEMENS

Beschreibung

Bestell-Nr.:

Standardfunktionsbausteine Regelung S5-115U CPU 942 Beschreibung

@ Siemens AG Ausgabe 3.87

1987

GWA 4NEB 8 11 0725-0 1a

Regelung

Inhalt:

.................................................

Einführung 1.1 Anwendungsbereich 1.1 Merkmale 1.1 2.1 Reglerbeschreibung Reglerstruktur 2.1 2.1 Übersicht IstwertX 2.1 2.3 Sollwert W PID-Algorithmus 2.4 2.5 Reglerausgänge 2.6 Regelungstypen Einschleifige Regelung ........................................ 2.6 Kaskadenregelung ........................................... 2.6 Verhältnisregelung ........................................... 2.6 Mischungsregelung ........................................... 2.7 Betriebsanleitung 3.1 Bausteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Standardfunktionsbausteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Datenbausteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Programm- und Datenstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Projektierung und Programmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Abschätzen der Zykluszeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Besonderheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Reglerparametrierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 Reglerfreigabe. Abtastparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 Reglerverschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Funktionskennungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.10 Istwerteingabe. Ersatzistwert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.12 Zusatzfunktionen: Polygonzug Glättung. Grenzsignalglied. Totzone . 3.14 Sollwert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.17 Stellgöße-HAND. PID-Algorithmus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.20 Stellgrößenausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.22 Polygonzug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.24 Versorgung der Ein- und Ausgänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . 2 6 Eingänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.26 3.27 Ausgänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Betriebsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.29 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.29 Einschleifige Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.31 Kaskadenregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.31 Verhältnisregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.32 Mischungsregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.32 Sonstiges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.33 Bedienung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.34 Anzeigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.35 Testfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.36

.......................................... ...................................................

.........................................

........................................ .................................................. ..................................................

................................................. ............................................. ............................................. ...............................................

............................................

.

SlMATlC

S5-115 U

Regelung

...................................

4.1

....................................................

5.1

Standardfunktionsbausteine Übersicht Standardfunktionsbaustein FB 80 Standardfunktionsbaustein FB 104 Standardfunktionsbaustein FB 106 Standardfunktionsbaustein FB 108 Standardfunktionsbaustein FB 117 Standardfunktionsbaustein FB 118 Beispiel

.................................................... 4.1 ............................... 4.1 .............................. 4.2 .............................. 4.3 .............................. 4.4 .............................. 4.5 .............................. 4.5

Anhang A: Abkürzungen Anhang B: Projektierungsformulare

Regelung

1 1.1

Einführung Anwendungsbereich

Die mit Standardfunktionsbausteinen "Regelung S5-115 U" realisierbaren Regler sind grundsätzlich digitale Abtastregler (DDC-Regler: direct digital control) Abtastregler arbeiten zeitgesteuert, d.h. sie werden in immer gleichen Zeitabständen (Abtastzeit TA) bearbeitet. Die Abtastzeit wird abhängig von der Regelstrecke bestimmt; i m allgemeinen gilt: 1I10 der dominierenden Streckenzeitkonstante. TA

.

Der Regler erlaubt Abtastzeiten zwischen 100 ms und 12,8 s (gestuft). Damit können Regelstrecken mit Zeitkonstanten von wenigen Sekunden und größer beherrscht werden. Dementsprechend liegt der Anwendungsbereich dieses Reglers hauptsächlich in der Verfahrenstechnik, z . B. bei Druck-, Temperatur- und Füllstandsregelungen, nicht aber bei schnellen Drehzahlregelungen von Antrieben. An Regelungsarten können Festwertregelung Folgeregelung rn Verhältnisregelung rn Kaskadenregelung rn Mischungsregelung.

U.

a. realisiert werden:

rn

1.2

Merkmale

Die wesentlichen Merkmale der Regelung sind: rn

Regler, wahlweise mit Stellungsalgorithmus (Kontinuierlicher-Regler) oder Geschwindigkeitsalgorithmus (Schritt-Regler)

rn

stoßfreier Betriebsartwechsel

rn

einfache Anwendbarkeit durch vorgefertigte Strukturen max. 8 Einzelregler Einzelregler verschaltbar zu Kaskadenregelung, Mischungsregelung oder Verhältnisregelung

rn Test-

und lnbetriebnahmehilfen

Standarddiskette mit allen erforderlichen Zusatzbausteinen.

Regelung

2 Reglerbeschreibung 2.1 Reglerstruktur 2.1.1 Übersicht I

Die Reglerstruktur ist variabel und kann so unterschiedlichen Aufgabenstellungen angepaßt werden. Kern des Reglers ist der PID-Algorithmus. Seine Eingänge für den lstwert X und den Sollwert W lassen sich auf unterschiedliche Werte umschalten. Die berechnete Stellgröße wird wahlweise als Analogwert, als Binärsignale AUF/ZU oder als Digitalwert YF ausgegeben.

XE

-

----

XERS

BAAUF BAZU

Legende: AA Analogausgang BA.. Binärausgänge AUF/ZU WE externer Sollwert WI interner Sollwert XE externer Istwert XERS Ersatzistwert XR Istwert von Analogeingabe YF Digitalwertausgang

Bild: Grobstruktur des Reglers Der Regler besteht aus Grund- und Zusatzfunktionen, die bereits fest miteinander verschaltet sind. Die Zusatzfunktionen sind nur nach Freigabe wirksam.

2.1.2 lstwert X Der lstwertzweig besteht aus der lstwerteingabe und den Zusatzfunktionen Polygonzug, Glättung, Grenzsignalglied und Totzone mit Hysterese. Die Zusatzfunktionen sind bei Bedarf zuschaltbar. lstwerteingabe

Polygonzug

Glättung

XERS

Legende: X Istwert für PID-Algorithmus XE externer Istwert XERS Ersatzistwert XR Istwert von der Analogeingabe

Bild: Struktur des Istwertzweiges

Istwerteingabe Die Funktionen der lstwerteingabe sind:

Grenzsignalglied

Totzone

L

Regelung

Lesen des Istwertes Zwischen folgenden Istwerten kann gewählt werden:

Istwert XR Im Normalfall wird der Istwert aus dem Prozeß an den Eingang einer Analogeingabe angelegt und von der Istwerteingabe als lstwert XR direkt übernommen. lsfwert XE Muß der lstwert vorverarbeitet werden. kann er anschließend über die Anwenderschnittstelle als externer Istwert XE an den Regler übergeben werden. Umsetzen des Einheiten.

Istwertes XR auf die

interne,

normierte Darstellung von 0

... 2047

Nullpunktkorrektur der Istwerte XR, XE um maximal +/- 127 Einheiten Prüfung des Istwertes XR, XE;

gegebenenfalls Ausgabe der Meldungen

- Bereichsüberschreitung (Istwert > 2047 Einheiten) - Bereichsunterschreitung (Istwert < 0 Einheiten) - Drahtbruch (nur bei PT 100) - Fehlersammelmeldung Istwerte außerhalb des Nennbereiches werden auf die Bereichsgrenzen begrenzt. Bei einem Drahtbruch wird der letzte gültige lstwert weitergegeben. Ersatzistwert XERS Anstelle des Istwertes aus der Anlage kann der Regler auch mit einem Ersatzistwert arbeiten. Damit Iäßt sich die Reglerfunktion bei Anlagenstillstand oder beim Systemtest prüfen. Polygonzug Die Funktion Polygonzug dient der Linearisierung nichtlinearer Istwerte XR, XE. Glättung Mit der Glättung Iäßt sich der lstwert glätten. Der Grad der Glättung Iäßt sich mit der Glättungszeitkonstanten festlegen. Grenzsignalglied Das Grenzsignalglied vergleicht den Istwert mit vier einstellbaren Grenzwerten und meldet, in welchem Bereich der Istwert momentan liegt. Totzone mit Hysterese Der lstwert wird mit dem Sollwert verglichen. Solange die Differenz innerhalb des symmetrischen Totzonenbereichs liegt, wird der Sollwert als lstwert weitergegeben. Der Totzonenbereich ist einstellbar und besitzt eine Hysterese.

Regelung

2.1.3 Sollwert W Der Regler kann wahlweise vom internen oder externen Sollwert geführt werden.

-STEVF

VF

WE1 WE2

I MUL

1 M

- WE-

Lw

Legende: AF Anpaßfaktor MUL Multiplizierer STEVF Steller fur Verhältnisfaktor STEW Steller fur Sollwert VF Verhältnisfaktor W Sollwert für PID-Algorithmus WE externer Sollwert externer Sollwert 1 : lstwert des Führungsreglers WE1 externer Sollwert 2: Stellgröße des Führungsreglers WE2 W1 Interner Sollwert WP physikalischer Sollwert

Bild: Struktur des Sollwertzweiges

Interner Sollwert WI Der interne Sollwert Iäßt sich als physikalischer Wert WP eingeben oder mit dem Sollwertsteller einstellen. Der Sollwertsteller ist eine Zusatzfunktion und erst nach Freigabe wirksam. Die Verstellgeschwindigkeit ist einstellbar. Externer Sollwert WE Bei der Verschaltung mehrerer Einzelregler zu einer Kaskaden-, Mischungs-, oder Verhältnisregelung werden die unterlagerten Regler von einem externen Sollwert geführt. Als solcher dient der lstwert des Führungsreglers bei einer Verhältnisregelung, bzw. die Stellgröße des Führungsreglers bei einer Kaskaden- oder Mischungsregelung. Die externe Führungsgröße wird vor Übergabe an den Regelalgorithmus mit dem Verhältnisfaktor und dem Anpaßfaktor multipliziert. Mit dem Verhältnisfaktor wird das Verhältnis zur führenden Größe bei einer Verhältnisregelung der Anteil an der Gesamtmenge bei einer Mischungsregelung festgelegt. Der Verhältnisfaktor Iäßt sich wahlweise direkt eingeben oder mit dem Steller einstellen. Der Anpaßfaktor dient der Anpassung unterschiedlicher Stellbereiche von Stellgeräten bei Mehrgrößenregelungen .

Regelung

Für die Berechnung der Stellgröße Y (K-Regler) bzw. der Stellinkremente DY (S-Regler) wird der i m Betriebssystem als Organisationsbaustein OB 251 integrierte PID-Algorithmus verwendet.

7 BGUG

HIA

KIS

-- 0

---

-

FZ

1

FXZ

z Legende: BGOG oberer Begrenzungswert BGUG unterer Begrenzungswert e Regeldifferenz FZ Freigabe Z FXZ Freigabe XZ HIA Umschaltun HANDIAUTOMATIK K ~roportional%elwert KIS Umschaltung KIS-Regler R Verstärkungsfaktor für P-Anteil

Nachsteilzeit Vorhaltezeit .- - .. - . -

Störgröße XZ StellgrößelStellinkrement Stellgröße-HAND Sollwert Störgröße Z

Bild: Struktur des PID-Algorithmus

Die wesentlichen Merkmale des PID-Algorithmus sind: Regelalgorithmus mit PID-Verhalten Differenzierer wahlweise mit Regeldifferenz e oder mit Störgröße XZ als Eingangsgröße Ausgangssignal wahlweise Stellgröße Y (K-Regler) oder Stellinkrement DY (S-Regler) .Begrenzung des Ausgangssignals auf wählbare Ober- und Untergrenzen. Falls die Begrenzung anspricht, wird der vorhandene I-Anteil zur Verhinderung des integralen 'wind up' abgeschaltet. direktes Aufschalten einer Störgröße Z möglich. Ausgabe der Stellgröße-HAND YH im Handbetrieb.

Regelung

2.1.6 Reglerausgänge Der Regler besitzt Ausgänge für Analogsignal Binärsignale AUFIZU Digitalwert YF.

AA KIS BAAUF YlDY

I

BAZU

EHAUF

FK.YF YF

Legende: AA BAAUF/BAZU EHAUFlEHZU KIS YlDY YF FK.YF

Analogausgang Binärausgänge AUFIZU Handeingänge AUFIZU Umschaltung KIS-Regler StellgrößelStellinkrement Digitalwertausgang Freigabe Digitalwertausgang

Bild: Struktur der Stellgrößenausgabe

Analogausgang Beim K-Regler wird die vom PID-Algorithmus gelieferte Stellgröße Y über den Analogausgang AA an das Stellgerät ausgegeben. Binärausgänge Beim S-Regler werden die vom PID-Algorithmus gelieferten Stellinkrernente DY in Impulse entsprechender Dauer umgeformt und über die Binärausgänge BAAUFIBAZU ausgegeben. Eine Ausgabe erfolgt jedoch nur, wenn die errechnete lmpulsdauer größerlgleich einer einstellbaren Mindestimpulsdauer ist. Im Handbetrieb können die Ausgänge auch direkt über die Handeingänge EHAUFJEHZU angesteuert werden. Digitalwertausgang Arbeitet der Regler bei einer Kaskaden- oder Mischungsregelung als Führungsregler, wird die Stellgröße nach Freigabe des Digitalwertausganges an die Schnittstelle zum Folgeregler Übergeben und von diesem selbsttätig übernommen.

SlMATlC

2.2

Regelung

Regelungstypen

Der Regler Iäßt sich für folgende Regelungstypen einsetzen: einschleifige Regelung Kaskadenregelung Verhältnisregelung Mischungsregelung. Mit Ausnahme der einschleifigen Regelung sind immer mehrere Regler miteinander zu verschalten. Der erforderliche Datenaustausch zwischen den Reglern wird nach entsprechender Reglereinstellung vom unterlagerten Regler selbsttätig ausgeführt.

2.2.1 Einschleifige Regelung Die einschleifige Regelung ist der einfachste Regelungstyp. Der Regler sorgt dafür, daß der lstwert der zu regelnden Prozeßgröße gleich dem eingestellten Sollwert wird. Legende: X Istwert W Sollwert Y Stellgröße R Regler S Strecke

Bild: Signalfluß einer einschleifigen Regelung

2.2.2 Kaskadenregelung Bei unbefriedigendem Regelverhalten einer einschleifigen Regelung gegenüber Störungen Iäßt sich mit einer Kaskadenregelung eine Verbesserung erreichen. Der Führungsregler. der die eigentliche Führungsgröße W konstant halten soll, gibt dem Folgeregler die Stellgröße YF als Hilfssollwert Wh vor; letzterer sorgt dafür, daß die Hilfsregelgröße gleich dem Hilfssollwert Wh wird. Bei Bedarf kann eine Kaskadenregelung auch mit mehreren Hilfsregelgrößen realisiert werden, d.h. dem Führungsregler lassen sich mehrere Folgeregler nachschalten. Y

RFÜ

RFo

* S I

-

X

Xh =

W

S

2

.

. .

Legende: X Istwert Xh Hilfsistwert Y Stellgröße W Sollwert Wh Hilfssollwert

RFü RFo SI S2

*

-

Führungsregler Folgeregler Teilstrecke 1 Teilstrecke 2

Bild: Signalfluß einer Kaskadenregelung

2.2.3 Verhältnisregelung Aufgabe einer Verhältnisregelung ist, mehrere Prozeßgrössen in einem konstanten Verhältnis zu halten. Der einfachste Fall einer Verhältnisregelung ist beispielsweise die Regelung der Gas- und Luftzufuhr für einen Ofen. Der Führungsregler regelt die Gasmenge abhängig vom Temperatursollwert; der Folgeregler wird vom Istwert des Führungsreglers geführt und regelt die Luftmenge. Das Verhältnis zwischen beiden Prozeßgrößen Gas und Luft wird mit dem Verhältnisfaktor beim Folgeregler eingestellt.

S5-115 U

SlMATlC

W

YG

RFÜ

C

SI

7

Regelung

Legende: X lstwert der Temperatur XL Istwert der Luftrnenge YG Stellgr6ße für Gasrnenge YL Stellgr6ße für Luftrnenge W Sollwert der Temperatur

X C

I

RFÜ

Führungsregler Folgeregler Strecke für Gasrnenge Strecke für Luftrnenge . Multlplizlerer für Verhältnlsfaktor

RFo

VF YL

RFo

SI S2

XL

S

VF

2

Bild: Signalfluß einer Verhältnisregelung

2.2.4 Mischungsregelung Aufgabe einer Mischungsregelung ist, mehrere Mischungskomponenten - Hauptkomponente und Additive - in einem konstanten Verhältnis zu halten. Der Führungsregler regelt die Gesamtmenge, indem er mit seiner Stellgröße alle unterlagerten Komponentenregler führt. Der prozentuale Anteil jeder Komponente an der Gesamtmenge wird mit dem Verhältnisfaktor vorgegeben. Die Summe aller Verhältnisfaktoren beträgt 100%. Bei der Regelung S5-115U ist nur der Anteil der Additive an der Gesamtmenge mit dem Verhältnisfaktor vorzugegeben. Der Anteil der Hauptkomponente wird selbsttätig errechnet.

RFÜ

VF~

-

RFol

r7-----X1 Y1 1

SI

, C

VF2

RFo2 .

Y2

,

I

I I I

C

I

0I

I I I

7

S2

X2

I I

; I

I

I

I I I

I

I -------J

Legende: X1 n XG Y1 ... n W W1 ... n RFü RFo S I ... n VF1 ... n

...

lstwert der der Komponenten 1 . . . n lstwert der Gesamtmenge Stellgröße für Komponenten 1 . . . n Sollwert der Gesamtmenge Sollwert der Komponenten 1 . . . n Führungsregler Folgeregler für Komponenten 1 . . . n Strecken für Komponenten 1 . . . n Multiplizierer für die Verhältnisfaktoren 1

Bild: Signalfluß einer Mischungsregelung

... n

XG

Regelung

3 Betriebsanleitung 3.1 Bausteine 3.1.I Allgemeines Das Softwarepaket für die "Regelung S5-115 U" besteht aus:

Standardfunktionsbausteinen Datenbausteinen Organisationsbausteinen. Zur prograrnrntechnischen Realisierung einer Regelungsaufgabe werden die einzelnen Standardfunktionsbausteine von den Organisationsbausteinen in einer festen Reihenfolge aufgerufen und mit den für die einzelnen Regler festgelegten Datenbausteinnurnmern parametriert.

3.1.2 Standardfunktionsbausteine Das Softwarepaket besteht aus folgenden Standardfunktionsbausteinen: Standardfunktionsbaustein FB 80: Regler Im Standardfunktionsbaustein FB 80 sind mit Ausnahme des PID-Algorithmus alle für den eigentlichen Regler zur Verfügung stehenden Funktionen, beispielsweise lstwerteingabe, Ausgabe der Stellgröße, zusammengefaßt. Der PID-Algorithmus ist im Betriebssystem der CPU 942 (ab Ausgabestand 3) als OB 251 integriert und wird vom FB 80 aufgerufen. Er kann wahlweise als Stellungsalgorithmus (K-Regler) oder als Geschwindigkeitsalgorithmus (S-Regler) arbeiten.

Standardfunktionsbaustein FB - 104: Unterprogramm Der Standardfunktionsbaustein FB 104 dient den Standardfunktionsbausteinen FB 80 und FB 118 als Rechenunterprogramm. Standardfunktionsbaustein FB 106: Zeittaktverteiler Der Standardfunktionsbaustein FB 106 steuert die Bearbeitung von maximal 8 Reglern. Das Zeitinte~allist für jeden einzelnen Regler einstellbar. Standardfunktionsbaustein FB 108: Anlauf Der Standardfunktionsbaustein FB 108 bringt die Regler bei Anlauf des Automatisierungsgerätes in eine definierte Ausgangsstellung. Standardfunktionsbaustein FB 117: Polygonzug Der Funktionsbaustein FB 117 wird nur benötigt, wenn der Istwert bei nichtlinearem Zusammenhang der elektrischen und physikalischen Größe korrigiert werden soll. Standardfunktionsbaustein FB 118: Bedienung Der Funktionsbaustein steuert die Betriebsart des Reglers und dient der Übergabe der Parameter von der Anwenderschnittstelle an den Regler.

3.1.3 Datenbausteine Für eine Regelung werden ein reglergemeinsamer Datenbaustein und bis zu vier reglerspezifische Datenbausteine benötigt. Diese sind: Datenbaustein-Regelsystem DBRS Der Datenbaustein dient als reglergemeinsamer Datenbaustein der Verwaltung aller Regler und während der Reglerbearbeitung als Zwischenspeicher für Anwenderdaten in den Merkern MB 200 bis MB 255. Datenbaustein-Anwender DB-A Der Datenbaustein dient als Schnittstelle des Anwenders zum Regler, als Arbeitsspeicher für den Regler und als Schnittstelle zwischen mehreren Einzelreglern, falls diese zu einer komplexen Regelung verschaltet werden.

S5-115 U

SlMATlC

Regelung

Datenbaustein-Reglerbetrieb DBX1 Der Datenbaustein dient dem PID-Algorithmus als Datenschnittstelle und als Arbeitsspeicher. Datenbaustein-Polygonzug OB-P Der Datenbaustein wird nur bei Verwendung der Funktion Polygonzug benötigt. Datenbaustein-Test DB-T Der Datenbaustein wird nur bei Verwendung der Funktion Test benötigt. Datenbaustein

Regler-Nummer 11

21

3 ) 41

51

61

71 8

....................9............. ........ .... DB-P DB-T

Tabelle: Belegte Datenbausteine

3.2 Programm- und Datenstruktur Das regelungsspezifische Anwenderprogramm gliedert sich in: Anlaufprogramm zyklisches Programm zeitgesteuertes Programm. Nachstehendes Bild zeigt die Programm- und Datenstruktur eines einzelnen Reglers. Mit Ausnahme von FB 106 werden die übrigen Funktionsbausteine einmal je freigegebenem Regler aufgerufen. Der Funktionsbaustein FB 106 wird nur einmal für die maximal 8 möglichen Regler aufgerufen. Anlaufprogramme OB 21

FB 118

.

J

FB 117

W

Reglerparamter

Zyklisches Programm

-

-

OB 1

.

FB 118

DB-P Korrekturwerte

zeitgesteuertes Programm OB 13 X-

FB 106

IL

-

Schmierbereich

OB 251 I

Bild: Programmstruktur und Datenfluß

DBXl Reglerdaten

Regelung

Anlauf programm Es gibt folgende Anlaufarten: Anlauf aus d e m STOP Anlauf nach Netzwiederkehr. Anlauf aus dem STOP (OB21) Bei Anlauf aus dem STOP: wird die Reglerbearbeitung unabhängig vom Zustand des Signals Reglerbearbeitung ausgeschaltet K-Regler: Der Analogausgang wird abgeschaltet S-Regler: Das Stellgerät wird in eine definierbare Grundstellung gebracht werden die vom Anwender im Datenbaustein DB-A eingetragenen Parameter in die interne Darstellung gewandelt und an den Regler übergeben wird bei Freigabe der Funktion Polygonzug von FB 117 eine Wertetabelle für die Istwertkorrektur erzeugt. Anlauf nach Netzwiederkehr (OB 22) Bei Anlauf nach Netzwiederkehr wird die Reglerbearbeitung unabhängig vom Zustand des Signals Reglerbearbeitung ausgeschaltet.

Zyklisches Programm Im zyklischen Programmteil wird der FB 118 mit folgenden ~ufgabe'naufgerufen: Bearbeiten der Betriebsartensignale Übergabe neu eingegebener Parameter an den Regler Bearbeiten der Anzeigen.

Zeitgesteuertes Programm Die eigentliche Regelung erfolgt zeitgesteuert durch FB 80. Im eingestellten Zeitraster wird der Istwert gelesen und eine neue Stellgröße berechnet und ausgegeben.

3.3 Projektierung und Programmierung 3.3.1 Vorgehensweise Für die Projektierung und Programmierung von Regelungen mit dem Softwarepaket "Regelung S5-115 U" wird folgende Vorgehensweise empfohlen: Fachliche Aufgabenklärung Erstellen eines vom Automatisierungsmittel unabhängigen Regelschemas in Form eines Blockschaltplanes. Lösungsentwurf Umsetzen des Blockschaltplanes in einen Lösungsentwurf, der die spezifischen Eigenschaften des Softwarepaketes "Regelung S5-115 U" berücksichtigt. Bei mehrschleifigen Regelungen und Mehrgrößenregelungen ist insbesondere die Verschaltungsstruktur der einzelnen Regler festzulegen. Übertragen der Bausteine von der Standarddiskette auf die Anwenderdiskette Datenbausteine einrichten und vorbesetzen reglerspezifisches Anwenderprograrnm erstellen. Übertragen der Bausteine Die Standarddiskette enthält folgende Bausteine: Organisationsbausteine: OB 1113121I22 ~unktionsbausteine-FB8011041106110811 1 711 18

Regelung

Datenbausteine mit Vorköpfen: Datenbaustein DBRS Datenbausteine DB-A für die Regler 1 bis 8 Datenbausteine DBXl für die Regler 1 bis 8 Datenbaustein DB-P für Regler 1 Datenbaustein DB-T für Regler 1. Die für eine Regelung benötigten Bausteine sind abhängig von der Anzahl der verwendeten Regler und den genutzten Reglerfunktionen. Baustein Bausteinlänge (Worte mit Vork.) OB 1 OB 13 OB 21 OB 22

61 16 179 83

FB 80 FB 106 FB 108 FB 117 FB 118 FB 104

1813 198 283 412 1254 351

DBRS DB-A DBXl DB-P DB-T

... . . .

Regleranzahl Bemerkung 1 2 8

0

•

•

0

48 165 (442) 54 2053 2007

•

-

-

•

• •

0 0

0 0

nur erforderlich, wenn die Anlaufart gewünscht wird

nur in Verbindung mit der Funktion Polygonzug Unterprogramrn

nur in Verbindung mit der Funktion Polygonzug nur in Verbindung mit der Funktion Test

Baustein wird Immer benötigt Baustein wird bedingt benötigt Baustein wird nur einmal benötigt

0

-

Tabelle: Benötigte Bausteine für eine Regelung Die Vorgehensweise bei der Erstellung der Anwenderdiskette zeigt nachstehendes Bild. Anfang f

1

Voreinstellun en am PG durchfu ren

, 9.

1

[rarstellung Sprachraum Kommentar Systembefehle 1

Y

F

L JJ

1

Standarddiskette.,auf Anwenderdiskette ubertragen -

I

nicht benötigte Bausteine loschen

I OB-A kürzen

Bild: Vorgehensweise bei Erstellung der Anwenderdiskette

-

Regelung

Datenbausteine einrichten und vorbesetzen Die Datenbausteine DBRS und DB-A sind gemäß Abschnitt 3.4 vorzubesetzen. ~i~ satz von ~rojektierungsformuiarenbefindet sich im Anhang B. Datenbaustein DBRS Der Datenbaustein DBRS wird nur einmal für die Regler 1 bis 8 benötigt. Im Datenwort D W ~ sind die verwendeten Regler freizugeben. Siehe Abschnitt 3.4.1. Datenbausfein DB-A Für jeden Regler ist ein DB-A erforderlich. Die Standarddiskette enthalt D B - A V ~ mit einer Länge von 442 Datenworten. Für Regler ohne Polygonzug kenn der DB-A auf 65 Worte gekürzt werden. In den DB-A sind mit Ausnahme der Reglerfreigabe alle für die Reglerstrukturierung und -parametrierung erforderlichen Angaben einzutragen. Datenbaustein DB-P Der Datenbaustein DB-P wird nur bei Verwendung des Polygonzuaes benbtigt. Naheres siehe Abschnitt 3.4.9. Anlaufprogramm Die Systemdiskette enthält bereits Organisationsbausteine mit lauff&hiQenA men für die Regler 1 bis 8: Organisationsabaustein OB 21 für Anlauf aus dem STOP und Organisationsabaustein OB 22 für Anlauf nach Netzwiederkehr.

..

~

Organisationsbaustein OB 21 Das Anlaufprogramm für Anlauf aus dem STOP wird in jedem Falle benötigt und darf unabhängig von den tatsächlich verwendeten Reglern nicht verändert werden. sofernfür das Anwenderprogramm weitere Anlaufroutinen erforderlich sind, können diese inssegment 1 oder ab dem Segment 10 eingefügt werden. Alle freigegebenen Regler werden beim Anlauf des AG unabhängi~vom Signalzustand am Eingang EAE abgeschaltet. Soll ein Regler nach Anlauf ohne S i ~ n a l w ~0~-h, ~ 1 ~am , Eingang EAE sofort in Betrieb gehen, ist ein entsprechendes Zusatzprogramm erforderlich (siehe Abschnitt 3.6.6) . Dieses ist ab dem Segment 10 einzufügen. Hinweis: Eine Ausgabe von OB 21 mit dem PG ist nur möglich, worin der FB 17 im AG-Speicher bzw. auf der Diskette vorhanden ist. Wird kein Polygonzug verwendet, so ist für die Ausgabe ein Ersatz-FB erforderlich. Näher= s i & - ~ b s & ~ i t t 4 . 6 , Organisationsbaustein OB 22 Das Anlaufprogramm für Anlauf nach Netzwiederkehr schaltet den Roulßr unabhängig vom Signalzustand am Eingang EAE ab. Sofern der Organisationsbaustein OB 22 verwendet wird, darf das Prouramm unabhängig von den tatsächlich verwendeten Reglern nicht verändert werden. Sind für das sonstige Anwenderprogramm weitere Anlaufroutinen erforderlich, können diese ins Segment oder nach dem Segment 3 eingefügt werden. Zyklisches Programm Die Standarddiskette enthält bereits einen Organisati~nsbaustei~OB 1 mit einem lauffähigen Programm für die Regler 1 bis 8. Dieses Programm darf unabhangig von den tatsächlich verwendeten Reglern nicht verändert werden. Weitere Anvcenderprogramme können in Segment 1 oder nach Segment 17 eingefügt werden. Seitonc doc ~~~~~d~~~ sind-im zyklischen Programm die Eingänge und Ausgänge zu versorgen.

~

Regelung

Versorgung der Eingange Als Eingänge dienen Datenbits irn DB-A, DW 46. Diese sind anlagenspezifisch entweder fest vorzubesetzen oder durch ein entsprechendes Anwenderprograrnrn zu versorgen.Nähere Angaben zu den Eingängen siehe Abschnitt 3.5.1

.

Versorgung der Ausgange Mit Ausnahme des Signales an das Stellgerät trägt der Regler alle übrigen Ausgangssignale wie beispielsweise Meldungen in die Anwenderschnittstelle i m DB-A ein. Je nach Erfordernis sind diese Signale durch ein entsprechendes Anwenderprograrnm auszuwerten. Nähere Angaben zu den Ausgängen siehe Abschnitt 3.5.2

.

Zeitgesteuertes Programm Die Standarddiskette enthält bereits einen OB 13 für das zeitgesteuerte Reglerprogramm. Dieses Programm darf unabhängig von den tatsächlich verwendeten Reglern nicht verändert werden. Weitere Anwenderprogramme können ins Segment 1 oder nach Segment 3 eingefügt werden.

3.3.2 Abschätzen der Zykluszeit Das zyklische Programm wird alle 100 ms vom zeitgesteuerten Programm unterbrochen. Dadurch verlängert sich die Zykluszeit entsprechend. Für eine Abschätzung der Zykluszeit sind zunächst die Einzellaufzeiten folgender Programmteile zu ermitteln: zyklisches Anwenderprogramm zyklisches Reglerprogramm zeitgesteuertes Reglerprogramm. Zyklisches Anwenderprogramm Zum zyklischen Anwenderprogramm gehören das Steuerungsprogramm und die Bearbeitung der Reglerein- und -ausgänge. Reglereingänge sind beispielweise die Betriebsartensignale, Reglerausgänge sind beispielsweise Meldungen. Zyklisches Reglerprogramm Für jeden Regler wird im OB 1 einmal der FB 118 aufgerufen. Er enthält die Funktionen Betriebsart, Bedienen der Reglerparameter und die Anzeige. Die Funktion Betriebsart wird in jedem Zyklus bearbeitet, die Bedienung der Reglerparamter nur nach Setzen d e r entsprechenden Bedienkennung (siehe Abschnitt 3.7) und die Anzeigefunktion nur n a c h Freigabe (siehe Abschnitt 3.8). Die Zyklusbelastung durch den Funktionsbaustein FB 118 beträgt minimal 8 m s je Regler. Sie erhöht sich beim Bedienen von Paramtern bzw. bei Verwendung der Anzeigefunktion. Funktion

Laufzeit

Betriebsarten Bedienen des Sollwertes Bedienen der restlichen Paramter Anzeigefunktlon

8 20 90 40

rns rns rns rns

Bemerkung wird wird wird wird

immer bearbeitet nur nach Setzen der Bedienk. einmal bearbeitet nur nach Setzen der Bedienk. einmal bearbeitet nur bei Freigabe zyklisch bearbeitet

Tabelle: Laufzeiten der Einzelfunktionen von FB 118 Zeitgesteuertes Reglerprogramm Alle 100 ms wird das zyklische Programm durch das zeitgesteuerte Programm unterbrochen. Die Laufzeit setzt sich aus folgenden Teilen zusammen: FB 106 (einmal für alle Regler) 10 ms FB 80 (je freigebenen Regler) 4 ms ohne Abtastung 12 ms mit Abtastung; ohne Zusatzfunktionen 16 m c mit Abtastung; mit Zusatzfunktionen Polygonzug, Glättung, Grenzignalglied, Totzone.

S5-115 U

SlMATlC

Regelung

Beispiel Die Zykluszeit soll an einem Beispiel mit drei Reglern ohne Zusatzfunktionen und folgenden Annahmen gezeigt werden. Regler Regler1 TA=4[lOOms] NZ=1[lOOms] AP=5 Z AP = 6 TVZ = 2 [1 00 ms] Regler 2 TA = 4 1100 ms] Regler 3 TA = 8 [I00 ms] TVZ = 0 1100 ms] AP = 8 Legende: TA TVZ AP

Abtastzelt Verschlebezeit Abtastparameter

zyklisches Programm Die Laufzeit des zyklischen Programms (zyklisches Anwenderprogramm und zyklisches Reglerprogramm) soll insgesamt 170 ms betragen. Die Laufzeit des zeitgesteuerten Programms ist abhängig davon, ob ein Regler abgetastet wird oder nicht. Sie beträgt: t = 10 ms (FB 106) + 12 ms (FB 80: Regler mit Abt.) + 4 ms (FB 80: Regler ohne Abt.) bzw. +4 ms (FB 80: Regler ohne Abt.) = 30 ms t = 10 ms (FB 106) + 4 ms (FB 80: Regler ohne Abt.) + 4 ms (FB 80: Regler ohne Abt.) +4 ms (FB 80: Regler ohne Abt.) = 22 ms Nachstehendes Bild zeigt die Abarbeitung des zyklischen Programms. Das zyklische Programm wird dabei im günstigsten Fall 2-mal und im ungünstigsten Fall 3-mal durch das zeitgesteuerte Programm unterbrochen, d.h. die Zykluszeit tz beträgt in einem Fall tz = 170 + 60 ms = 230 ms und im anderen Fall tz = 170 + 90 ms = 260 ms. Zeitraster 1OOms

I

I

I

I

I

Anstoß Regler 1

I

I

I

I

I

I

1

I

Anstoß Regler 2 Anstoß Regler 3

I

I

I

1

t = 1 0 + 4 + 4 + 4 (ms)

t

z

d

Bild: Abarbeitung des zyklischen Programmes

3.3.3 Besonderheiten Beim Einsatz des Softwarepaketes "Regelung S5-115 U" ist zu beachten: *Retten der Merker MB 200 ... 255 bei Alarmen A, B, C, D. (siehe Kapitel 3.1.3) Kann das zyklische und zeitgesteuerte Reglerprogramm durch die Alarme A (OB 2), B (OB 3), C (OB 4) undloder D (OB 5) unterbrochen werden und werden irn Alarmprogramm Merker MB 200 ... 255 verwendet, so ist deren Inhalt am Anfang der Alarmbearbeitung zu retten und am Ende wieder zu aktualisieren.

S5-115 U

SlMATlC

Regelung

Reaktionszeit auf Alarme Aus Gründen der Datenkonsistenz wird im Reglerprogramm die Alarmbearbeitung einigemale kurzzeitig gesperrt. Die maximale Reaktionszeit betragt weiterhin 2 ms.

3.4 Reglerparametrierung 3.4.1 Reglerfreigabe, Abtastparameter Digitale Abtastregler arbeiten zeitgesteuert, d.h. in immer gleichen Zeitabständen wird der Istzustand der Regelstrecke abgetastet und die Stellungsgröße Y b m . ein Stellinkrement DY neu berechnet. Der Funktionsbaustein FB 106 "Zeittaktverteiler" verwaltet zeitalarmgesteuert - im 100 ms-Zeitalarm den Anstoß zum Abtasten von maximal 8 Reglern. Der Anstoßzeitpunkt ist mit dem Abtastparameter AP projektierbar. Ein Anstoß erfolgt jedoch nur nach Freigabe des jeweiligen Reglers.

-

Reglerf reigabe Die Reglerfreigabe erfolgt, indem i m Datenbaustein DBRS, Datenwort DW 1 das dem jeweiligen Regler zugeordnete Freigabebit mit 1 vorbesetzt wird.

Regler 1 Regler 2 Regler 3 Regler 4 Regler 5 Regler 6 Regler 7 Regler 8 Reserviert

Abtastparameter Der Abtastparameter ist im Datenbaustein DB-A, Datenwort 5 einzutragen. Er wird nach folgender Gleichung gebildet: AP = (TA t TVZ)1100rns

AP

Abtastpararneter

TA

Abtastzeit

TVZ Verschiebezeit -

-

Abtastzeit TA Mit der Abtastzeit TA wird der Zeitabstand festgelegt, in dem der Regler den Istwert abtastet und eine neue Stellgröße berechnet. Sie kann als Vielfaches von 100 ms in folgenden Stufen gewählt werden: (100 ms) TA = 1/2/4/8/16/32/64/128

Die Abtastzeit ist abhängig von der Streckenzeitkonstante und der Abtastrate der Analogeingabe (Zeitabstand, in dem die Analogeingabe den lstwert neu verschlüsselt, z.B. 400 ms bei der BG 6ES5 460-7..) festzulegen und sollte aus Gründen der Zyklusbelastung möglichst groß gewählt werden. Es gilt: Abtastrate der Analogeingabe ITA 5 1/10 der Streckenzeitkonstante Verschiebezeit N Z Bei Verwendung mehrerer Regler sollte die Abtastung über die Verschiebezeit gleichmäßig im Zeitgrundraster von 100ms verteilt werden. Damit wird eine gleichmäßige Belastung des Prozessors durch die Regelung erreicht. . TVZ = 0111.../(TA-1) (100 ms)

SlMATlC

Regelung

Beispiel Regleranstoß von 3 Reglern mit Regler 1 :

TA = 4 (400 ms)

TVZ = 1

AP = 5

Regler 2:

TA = 4 (400 ms)

TVZ = 2

AP = 6

Regler 3:

TA = 8 (800 ms)

TVZ = 0

AP = 8

Zeitraster 1OOms

n

Anstoß Regler 1 Anstoß Regler 2 Anstoß Regler 3

n

n

n

n

3.4.2 Reglerverschaltung Für eine Kaskaden-, Verhältnis- oder Mischungsregelung sind stets mehrere Einzelregler miteinander zu verschalten. Der Datenaustausch zwischen den Reglern erfolgt selbsttätig. Im Programm werden die einzelnen Regler in der Reihenfolge der Reglernummern aufgerufen. Damit unterlagerte Regler die jeweils aktuellsten Daten erhalten, sollte für sie ein Regler mit einer höheren Nummer gewählt werden. Zusätzlich ist die Verschiebezeit so festzulegen, daß die Regler in der Reihenfolge Führungsregler, unterlagerter Regler abgetastet werden. Führungsregler - Funktionskennung FK.YF Bei einer Kaskaden- und Mischungsregelung ist mit der Funktionskennung FK.YF (siehe Abschnitt 3.4.3) die Schnittstelle zu dem oder den Folgereglern freizugeben. 8

Folgeregler

- Funktionskennungen FK.KAR/VHR/MR: Einstellung des Folgereglertyps (siehe Abschnitt 3.4.3). DBA-FUR: Angabe des Anwenderdatenbausteins DB-A vom Führungsregler

- Parameter

Mischungsreglung Bedingt dadurch, daß der Verhältnisfaktor für die Hauptkomponente von der Regelung selbsttätig berechnet wird, ist die folgende Reihenfolge der Folgeregler vorgeschrieben: , Additiv n, Hauptkomponente. Für die Parametrierung Regler für Additiv 1, Additiv 2, sind folgende Angaben erforderlich: - Funktionskennungen FK.MR1IMRNIMRH Über sie ist zu definieren, welche der Komponenten der jeweilige Regler regelt. -Parameter DBA.MR Mit Ausnahme des Reglers für Additv 1 ist bei allen anderen Folgereglern der Anwenderdatenbaustein DB-A des jeweils überlagerten Reglers anzugeben.

...

Parameter (DB-A des Folgereglers) I

Name

I

VerwendungIBenennung I

I

DB-A. Nr. des Führungsreglers

DBA. FUR

')

DB-A.Nr. des überlagerten Mischungsreglers

nur bei einer Mischungsregelung

IF

1

I DW 40

I

I

DBA.MR

Datum

KF I

DW 41

KF

*)

Regelung

3.4.3 Funktionskennungen Die Funktionskennungen dienen:

- der Freigabe von Zusatzfunktionen

- der Einstellung wählbarer Reglereigenschaften. Name

Funktion

Datum

Zustand

FK.KIS

Einstellung KIS-Regler

D .0

0 = K-Regler 1 = S-Regler

FK.YF

Freigabe der Schnittstelle zum Falgeregler

D 1.1

:

FK.KAR

Folgereglertyp: Kaskadenregler

D1.2

O= nein 1 = ja

FK.VHR

Folgereglertyp: Verhältnlsregler

~ 1 . 3

O = nein l = ja

FK.MR

Folgereglertyp: Mischungsregler

D .4

0 = nein 1 = ja

FK.MR1

Mischungsregler für Additiv 1

D1.5

O = nein l = ja

FK.MRN

Mischungsregler für Additiv >1

D1.6

O = nein 1 = ja

FK. MRH

Mischungsregler für Hauptkomponente

D1.7

0 = nein 1 = ja

FK.GRSG

Freigabe des Grenzslgnalgliedes

D

0 = Sperre 1 = Freigabe

FK.GLAE

Frelgabe der Glättung

D

FK.TOHY

Freigabe der Totzone

D

FK.POLY

Freigabe des Polygonzuges

D

0 = Sperre 1 = Freigabe

FK.STEW

Freigabe des Stellers W

D

0 = Sperre 1 = Frelgabe

FK.STEYH

Freigabe des Stellers YH

D .13

0 = Sperre 1 = Freigabe

FK.STEVF

Freigabe des Stellers VF

D1,14

O= Sperre 1 = Freigabe

FK.TEST

Freigabe der Testfunktion

D

0 = Sperre 1 = Freigabe

FK.XERS

Freigabe des Ersatzistwertes XERS

D

.0

0 = Sperre 1 = Freigabe

FK.XZ

Freigabe der Störgrßße XZ

D 2.1

0 = Sperre 1 = Freigabe

FK.Z

Freigabe der Störgröße Z

D 2.2

0 = Sperre 1 = Freigabe

FK.SRZU

Schrittregler: Stellung ZU

D 2.3

0 = Sperre 1 = Freigabe

FK.SRUNV

Schrlttregler: Steilung UNVER

D 2.4

0 = Sperre

FK.SRAUF

Schrittregler: Stellung AUF

D 2.5

0 = Sperre 1 = Freigabe

FK.NF1121314

siehe Abschnitt 3.6.1

f

0 = Sperre 1 = Freigabe

.9 10

D 2.8

:SEbe

0 = Sperre 1 = Freigabe

... 11

FK.ADE

Anzeigenfreigabe im BCD-Code

D 2.14

0 = Sperre 1 = Freigabe

FK.ADU

Anzeigenfrelgabe im DUAL-Code

D 2.

0 = Sperre

Tabelle: Funktionskennungen (im DB-A)

1 = Freigabe

siehe

Regelung

Hinweise Funktionskennung FK.K/S Vom Regler werden in der Einstellung K(ontinuier1icher)-Regler die Stellgröße Y und in der Einstellung S(chritt)-Regler Stellinkremente DY ausgegeben. Funktionskennungen FK.YF Bei Verwendung des Reglers als Führungsregler einer Kaskaden- oder Mischungsregelung wird mit FK.YF = 1 die Schnittstelle zum ~ o l g e r e ~ l efreigegeben. r Achtung: Die Einstellung FK. YF = 1 ist nur in Verbindung mit FK.K/S = 0 zulässig. Funktionskennungen FK.KAR, FK.VHR, FK.MR Bei Regelungen bestehend aus mehreren Reglern ist die Arbeitsweise von Folgereglern mit einer der genannten Funktionskennung festzulegen. Funktionskennungen FK.MR1, FK.MRN, FK.MRH Bei den Folgereglern einer Mischungsregelung ist festzulegen, welche der Komponenten der jeweilige Folgeregler regelt: Additiv 1 (FK.MR1 = I ) , Additiv 2 .. n (FK.MRN = 1) oder Hauptkomponente (FK.MRH = 1).

.

Funktionskennungen FK.GLAE, FK. POLY, FK.GRSG, FK.TOHY, FK.STEW, FK.STEVF, FK.STEYH Sie dienen der Freigabe der entsprechenden Zusatzfunktion. Funktionskennung FK.TEST Sie dient der Freigabe der Testfunktion. Näheres zur Testfunktion siehe Abschnitt 3.9 Funktionskennung FK.XERS Sie dient der Umschaltung auf den Ersatzistwert XERS. Mit dem Ersatzistwert Iäßt sich die Reglerfunktion bei Anlagenstillstand oder beim Systemtest prüfen. Funktionskennungen FK.Z, FK.XZ Sie dienen der Freigabe der Störgrößen X und XZ. Funktionskennungen FK.SRZU, FK.SRUNV, FK.SRAUF Beim S-Regler ist für den Regleranlauf aus dem STOP. für Reglerbearbeitung AUS und für Schutz EIN die Grundstellung des Stellgerätes (siehe auch Abschnitt 3.4.8) festzulegen. Dazu ist eine der Funktionskennungen mit Signal 1 vorzubesetzen. Wird als Grundstellung Sfellung ZU (FK.SRZU = 1) oder Stellung AUF (FK.SRAUF = l)gewählt, ist vom Stellgerät zusätzlich eine entsprechende Rückmeldung am Eingang ERMZU bzw. am Eingang ERMAUF erforderlich. Funktionskennungen FK.NF1, FK.NF2, FK.NF3, FK.NF4 Mit diesen Funktionskennungen wird das Reglerverhalten festgelegt. Näheres siehe Abschnitt 3.6.1

.

Funktionskennungen FK. ADE, FK. ADU Sie dienen der Freigabe der Anzeige von Istwert, Sollwert und Stellgröße (K-Regler) bzw. Restimpulsdauer (S-Regler) im BCD- bzw. DUAL-Code. Näheres siehe Abschnitt

3.8

.

Regelung

Funktionsbeschreibung Der Istwert aus dem Prozeß wird von der Istwerteingabe wahlweise direkt von der Analogeingabe (Istwert XR) oder nach Vorverarbeitung durch ein Anwenderprogramm aus einem Datenbaustein (Istwert XE) übernommen. Die Funktionen der lstwerteingabe sind: Normierung des Istwertes XR auf die interne Darstellung von 0 2047 Einheiten Nullpunktkorrektur Prüfung auf Bereichsgrenzen, Drahtbruch und Parametrierfehler (Paramter XTYP) Im Fehlerfall wird eine Meldung ausgegeben.

...

.

Anstelle des Istwertes aus dem Prozeß kann der Regler auch mit einem Ersatzistwert XERS betrieben werden, beispielsweise bei Prozeßstillstand oder beim Reglertest. XTY P

BA, BE, XK. X.ADR

- Zusatzfunktionen - AUEB - AUNT -

ADRA ATY P

-

AFREG

I

XERS

Legende: ADRA ATY P AUEB AUNT AFREG BA BE FK.XERS

Fehlermeldung Drahtbruch Fehlermeldung Typfehler Fehlermeldung Bereichsüberschreitung Fehlermeldung Berelchsunterschreitung Fehiersammelmeldung des Reglers Berelchsanfang Bereichsende Freigabe Ersatzistwert XERS

1) siehe Abschnitt 3.5.2 2) siehe Abschnitt 3.4.3

1) 1) 1) 1) 1)

2)

X X.ADR XE XERS XK XR XTYP

Istwert für PID-Algorithmus Adresse für XE, XR externer Istwert Ersatzlstwert X-Korrekturwert Istwert von Analogelngabe lstwerttyp

Regelung

Parameter (im DB-A) I

I

I Datum

~ a m eVerwendungIBenennung l

1

IF I

Wertebereich

phys. Meßberelch: Bereichsanfang phys. Meßberelch: Berelchsende

XERS

Ersatzlstwert Adresse für XR. XE für XTYP 1121315/617

0

für XTYP 4

Kanalnr.

.

... 254

-

BG-Adresse

DB-Nr. , DW-Nr.

für XTYP 8 XTYP

, 128

Istwert XR XTYP 1: BG 465-3 Meßberelch +O +O

+o +o +O

... 50 m V ... 500 rnV

... 1 V

... 10 V .. . 20 m A

XTYP 2: BG 465-3 Meßberelch PT 100 XTYP 3: BG 465-3 Meßbereich +4 .. . 20 m A XTYP 4: BG 243-1 Meßberelch +O . 10V XTYP 5: BG 460-71465-7 Meßberelch +O . 50mV +O ... 500 m V

.. ..

+0 .. . 20mA XTYP 6: BG 460-71465-7 Meßberelch PT 100 XTYP 7: BG 460-71465-7 Meßbereich +4 .. . 20mA lstwert XE XTYP 8: 0

. . . 2047 Einheiten

nE Einheiten bezogen auf den normierten Bereich 0 pW physikalischer Wert

.. . 2047 Einheiten

Hinweise physikalische Bereichsgrenzen BA,BE Die Eingabe und Ausgabe verschiedener Reglergrößen erfolgt als physikalischer Wert. Für die Umrechnung der Größen zwischen physikalischem Wert und der internen Darstellung dieser Größen sind die den lstwertbereichsgrenzen entsprechenden physikalischen Werte anzugeben. Durch die Wahl geeigneter Werte Iäßt sich die Auflösung beinflussen.

Beispiele: lstwertbereich

phys. Ber.

phys. Bereichsgr. Auflösung BE BA

0

... 20 rnA

0

. .. 20 bar

0 0 0

20 200 2000

1 bar 0.1 bar 0.01 bar

4

... 20 m A

0

. .. 20 bar

0 0 0

20 200 2000

1 bar 0.1 bar 0.01bar

0

... 270°C

0 0

270 2700

1 "C 0.1 "C

PT 100

Beachte: (BE-BA) > 16

Regelung

Korrekturwert XK Mit dem Korrekturwert XK Iäßt sich ein eventueller Nullpunktfehler des Meßwertgebers korrigieren. Die Angabe des Korrekturwertes muß in der normierten Darstellung d e s Istwertes von 0 . 2047 Einheiten erfolgen. Ist keine Korrektur erforderlich. ist als Korrekturwert XK = 0 anzugeben.

..

Beispiele: Korrekturwert XK

lstwertbereich Nullpunktfehler

4

... 20 rnA

0,l m A

-* 20 - 4

2047 = ca. 13;d.h. XK = -13

0

... 20 mA

0,l m A

20 - 0

2047 = ca. 10; d.h. XK =

- 10

Analogeingaben 460-71465-7 Einstellung der Meßwertdarstellung: Betragszahl mit Vorzeichen (bipolar)

3.4.5 Zusatzfunktionen: Polygonzug, Glättung, Grenzsignalglied, Totzone Funktionsbescheibung Die Zusatzfunktionen Polygonzug, Glättung, Grenzsignalglied und Totzone sind nur n a c h Freigabe mit der zugehörigen Funktionskennung wirksam.

Polygonzug Näheres siehe Abschnitt 3.4.9

.

Glättung

Der Istwert wird nach folgender Gleichung geglättet XA

neu

= K (XA

alt

- XE)

+ XE

Legende: K XA XE

Glättungsfaktor Istwertausgang lstwerteingang

Vom Anwender ist die Glättungszeitkonstante anzugeben. Vom System wird daraus selbsttätig der Glättungsfaktor K berechnet. Legende: T A T1

Abtastzeit Glättungszeitkonstante

Regelung

Grenzsignalglied Das Grenzsignalglied vergleicht den Istwert mit derei-lbaren in welchem Bereich der Istwert momentan Ilegt,

~ ~ -undw meldet.

Signalverlauf Meldung oberer Grenm. Oberschr. Meldung unterer (3rennv. unterschr. Meldung Ismert h dassigen Beroberer Gr# unterer G r e n z

-

.

Meldungen

AGWOI AGwo

-1-1

J

n

Bild: Arbeitsweise des Grenzsignalgliedes Totzone mit Hysterese Die Totzone mit Hysterese vergleicht den IJ~,/ 16 Glättungszeitkonstante T1 Die Glättungszeitkonstante T1 ist als Vielfaches der Abtastzeit TA anzugeben. Damit entspricht beispielsweise T1 = 10 bei einer Abtastzeit TA = 4.100 m s einer Zeit von 10.4.100 m s = 4 s.

Regelung

3.4.6 Sollwert Funktionsbeschreibung Abhängig vom Signalzustand des Betriebsartensignals LOCAUREMOTE wird der Regler vom internen Sollwert WI oder externen Sollwert WE geführt.

Interner Sollwert W1 Der interne Sollwert kann wahlweise über die Anwenderschnittstelle i m Datenbaustein DB-A eingegeben oder mit dem Sollwertsteller STEW eingestellt werden. Die Sollwertnachführung NFW bewirkt bei einem Betriebsartwechsel einen stoßfreien Übergang auf den eingestellten Sollwert. Sollwertsteller STEW Der Sollwertsteller ist nur nach Freigabe wirksam. Bei Signal HOCH am Eingang ESTEWH oder TlEF am Eingang ESTEWT wird der interne Sollwert WI im Zeitraster von 100 ms verstellt, anfangs jeweils um ein Stellinkrement langsam SL und nach Ablauf der eingestellten Umschaltzeit UMS jeweils um ein Stellinkrement schnell SS.

I

ESTEWH

I

ESTEWT

Bild: Arbeitsweise des Sollwertstellers

Externer Sollwert WE Wird der Regler von einem Überlagerten Regler geführt, dient je nach Reglereinstellung der Istwert oder die Stellgröße des überlagerten Reglers als Führungsgröße (siehe Abschnitt 2.2). Bei einer Verhältnis- oder Mischungsregelung wird diese vor Übergabe an den PID-Algorithmus mit dem Verhältnisfaktor VF und dem Anpaßfaktor AF multipliziert. Verhältnisfaktor VF Mit dem Verhältnisfaktor wird das Verhältnis von führender und geführter Größe festgelegt. Er Iäßt sich wahlweise über die Anwenderschnittstelle im DB-A eingeben oder mit dem Steller STEVF einstellen. Verhältnisfaktorsteller STEVF Der Verhältnisfaktorsteller ist nur nach Freigabe wirksam, Bei Signal HOCH am Eingang ESTEVFH bzw. TlEF am Eingang ESTEVFH wird der Verhältnisfaktor i m Zeitraster von 100 ms verstellt, anfangs um jeweils 0,1% und nach 10-maligem Verstellen um jeweils 1% . VF

ESTEVFH

1

I

ESTEVFT

Bild: Arbeitsweise des verhältnisfaktorsteilers

Regelung

Summen-, Differenzbildung Diese Funktionen sind nur bei der Regeleinstellung Mischungsregler wirksam. Bei einer Mischungsregelung beträgt die Summe der Anteile aller Komponenten 100%. Vom Anwender sind nur die Anteile der Additive einzugeben. Der Anteil der Hauptkomponente wird selbsttätig berechnet. Über die Summenbildung wird die Summe der Anteile der Additive an den Hauptkomponentenregler übergeben. Die Differenzbildung berechnet den Anteil der Hauptkomponente. '0

Anpaßfaktor Mit dem Anpaßfaktor lassen sich unterschiedliche Stellbereiche von Stellgeräten anpassen.

Sollwertnachführung NFW Beim stoßfreien Einschalten bzw. Umschalten in den Automatikbetrieb (siehe Abschnitt 3.6) wird der Sollwert von einem Anfangswert - als Anfangswert dient der momentane Istwert - mit einer einstellbaren Schrittweite WSCHR auf den eingestellten Sollwert geführt. SL. SS. UMS FK.STEW ESTEWH ESTEWT

WSCHR

WP FK.STEVF ESTEVFH ESTEVFT

STEVF

SUMM

EVFSU AVFSU DlFF

4I

100%

\/I:

C

+ ,

WE1 VREC

AREC

- WE

J

WE2

Legende: AF AREC AVFSU DlFF ELR ESTEWH ESTEWT ESTVFH ESTVFT EVFSU FK.STEVF FK.STEW NFW

Anpaßfaktor Anpassrechnung Summe-VF: Ausgang Dlfferenzbildung Eingang LOCALIREMOTE Steller-W: Eingang HOCH Steller-W: Eingang TlEF Steller-VF: Eingang HOCH Steiler-VF: Eingang TlEF Summe-VF: Eingang Freigabe Steller VF Freigabe Steller W Sollwertnachführung

1) siehe Abschnitt 3.5.2 2) siehe Abschnitt 3.4.2

SL SSSTEW STEVF SUMM UMS VF VREC W WP WE1 WE2 WSCHR -

1) 1) 1) 1) ) 2) 2

Stellinkrement langsam Stellinkrement schnell Steller-W Steller-VF Summenbildung Umschaltzeit Verhältnisfaktor Verhältnisrechnung Sollwert für PID-Algorithmus physikalischer Sollwert externer Sollwert 1 (Istwert des Führungsr.) externer Sollwert 2 (Stellgröße des Führungsr. ) Schrittweite

Regelung

Parameter (irn DB-A)

IF

Datum WP

(

Wertebereich

I~ i n h .

physikalischer Sollwert I

UMS

Urnschaltzeit I

SL

(

SS

I Steliaeschwindiakeit schnell

Stellgeschwindlgkeit langsam

VF

Verhilitnlsfaktor für Verhiiitnisregler für Mischungsregler

AF

Anpassfaktor

...

0 10 000 O... 1000

DW 38

WSCHR Schrlttweite (siehe Hinweise)

DW 39

nE Einheiten bezoaen auf den normierten Berei :h 0 pW physikalischer Wert

... 10 000 0 ... 1000

0

KF

... 2047 Einheiten

Hinweise Stellinkrement SL,SS Die Angabe der Stellgeschwindigkeit muß in Einheiten bezogen auf die interne Darstellung des Sollwertes von 0 . 2047 Einheiten erfolgen. Damit entspricht beispielsweise eine Stellgeschwindigkeit von 2 einer Verstellung um Ca. 0.1% I100 ms.

..

Umschaltzeit UMS Mit der Umschaltzeit wird definiert, nach welcher Zeit von der Stellgeschwindigkeit SL auf die Stellgeschwindigkeit SS umgeschaltet werden soll. Anpaßfaktor AF Verhliltnisregler: Bei einer Verhältnisregelung erfolgt die Anpassung unterschiedlicher Stellbereiche von Führungsregler und dem geführten Verhältnisregler über den Anpaßfaktor des Verhältnisreglers, wobei der Stellbereich des Stellgerätes vom Führungsregler mit 100% angenommen wird. Beträgt beispielsweise der Stellbereich des Stellgerätes vom 100 Ilmin und vom Verhältnisregler 0 ... 50 llmin, so ist als Führungsregler 0 Anpaßfaktor AF = 2000 zu wählen.

...

Stellbereich des Verhältnisreglers Rechnung:

= Stellbereich des Führungsreglers

1000 (O.l %,

Mischungsregler: Bei einer Mischungsregelung lassen sich die unterschiedlichen Stellbereiche der einzelnen Mischungsregler über den Anpaßfaktor anpassen. Zweckmäßig wird der Verhältnisfaktor des Hauptkomponentenreglers VF = 1000 gesetzt und die Anpaßfaktoren der Additive entsprechend ihres Verhältnisses zum Stellbereich der Hauptkomponente festgelegt. Rechnung:

Stellbereich des Additivreglers = Stellbereich des Haupkornponentenreglers

X

1000 (0.1%)

Beispiel: Komponente

Stellbereich

Anpaßfaktor

. . . 100 ... 50 ... 25

4000

Ha.uptkomponente 0 Additiv 1 0 Additiv 2 0

llmin llmin Ilmin

Schrittweite WSCHR Die Schrittweite ist in Einheiten bezogen auf die interne Darstellung des Sollwertes von 0 . .. 2047 Einheiten anzugeben. Damit entspricht beispielsweise WSCHR = 2 einer Verstellung von Ca. 0.1 %/TA. Die maximale Schrittweite (WSCHR = 1000) beträgt dann 100012047 = Ca. 50%.

S5-115 U

SlMATlC

Regelung

Funktionsbeschreibung Stellgrdße-HA ND Im Handbetrieb gibt der Regler die Stellgröße-HAND YH (K-Regler) bzw. StellinkrementeHAND DYH (S-Regler) aus. Die Stellgröße YH kann wahlweise durch Eintrag in den Datenbaustein DB-A vorgegeben oder mit dem Steller STEYH eingestellt werden. Eine Vorgabe von Stellinkrementen-HAND ist nur mit dem Steller STEYH möglich. Steller-YH STEYH Der Steller ist nur im Handbetrieb und nach Freigabe wirksam. Seine Arbeitsweise ist abhänig von der Reglereinstellung K- oder S-Regler. K-Reglec Die Stellgröße YH wird im Zeitraster der Reglerabtastzeit TA verstellt, zunächst 10-mal um 0.1% und anschließend um 1%. S-Regler: Im Zeitraster der Reglerabtastzeit TA werden Stellimpulse ausgegeben, zunächst 10-mal mit einer Impulslänge von 1OOms und anschließend mit einer lmpulslänge von 1s.

PID-Algorithmus Der PID-Algorithmus ist im Betriebssystem als Organisationsbaustein OB 251 integriert. Näheres siehe in der Betriebsanleitung SlMATlC S5-115 U.

-+-C:IL, II

FK.STEYH ESTEYHH ESTEYHT H '

X

STEYH

--m1

YHIDYH

---,

e

e - 0 - 0 EHA FK.KIS -

-

@TEdy -

BGUG

J

FK.2

Legende: BGOG oberer Begrenzungswert BGUG unterer Begrenzungswert e Regeldifferenz EHA Eingang für HANDIAUTOMATIK Steller YH: Eingang HOCH ESTEYHH ESTEYHT Steller YH: Eingang TIEF FK.STEYH Freigabe Steller YH FK.KIS Umschaltung KIS-Regler FK.XZ Freigabe Störgröße XZ FK.Z Freigabe Störgröße Z 1) siehe Abschnitt 3.5.1 2) siehe Abschnitt 3.4.3

1) 1) 1

21 2,

2'

K R STEYH TN TV XZ YIDY YH Z

Proportionalbeiwert Verstärkungsfaktor für P-Anteil Steller YH Nachstellzeit Vorhaltezeit Sollwert Istwert Störgröße XZ (separater D-Anteil) StellgrößelStellinkrement Stellgröße-HAND Störgröße Z

Regelung

Parameter firn OB-Al Name

I Verwendung/Benennung I

K

Proportlonalbelwert I

R

Verstärüungsfaktor für P-Anteil I

TN

I Nachstellzeit

BGOG

I

BGUG

P -

oberer Begrenzungswert unterer Begrenzungswert

I

YH

I Steilgrbße-HAND für K-Regler I

XZ

separater Wert für D-Anteil I

nE Einheiten bezogen auf den normierten Bereict 0

... 2047 Einheiten

Hinweise Der Integralanteil des PID-Algorithmus ist mit TN = 32767 abschaltbar. Der Differentialanteil des PID-Algorithmus ist mit TV = 0 abschaltbar. Begrenzungswerte BGOG und BGUG. Die Stellgröße Y bzw. die Stellinkremente DY werden auf die eingestellten Werte begrenzt. Beim K-Regler wird nach Erreichen der Grenzwerte zusätzlich der Integralanteil abgeschaltet. Abhängig vom Reglertyp sind folgende Einstellungen zulässig:

Stellgröße-HAND YH Die Stellgröße-HAND über die Anwenderschnittstelle im DB-A ist als prozentualer Wert vorzugeben. S-Regler: Handbetrieb Auch im Handbetrieb werden Stellimpulse nur nach Erreichen der eingestellten Mindestimpulsdauer ausgegeben. Unter Umständen ist es daher zweckmäßiger, das Stellgerät nicht mit dem Steller STEYH sondern über die Eingänge EHAUF, EHZU zu verstellen.

Regelung

3.4.8 Stellgrößenausgabe

Funktionsbeschreibung Abhängig von der Einstellung der Funktionskennungen FK.K/S und FK.YF erfolgt die Ausgabe der vom PID-Algorithmus berechneten Stellgröße Y bzw. Stellinkremente DY: über eine Analogausgabe als Spannungs- oder Stromsignal beim K-Regler über eine Binärausgabe als Stellimpuls beim S-Regler als Digitalwert an die Schnittstelle zum Folgeregler. Grundstellung Bei Anlauf aus dem STOP (OB 21). Reglerbearbeitung AUS und bei Schutz EIN werden die Reglerausgänge in eine definierte Grundstellung gebracht. U-Regler Das Ausgangssignal U11 nimmt den Wert Null an. S-Regler Das Stellgerät wird in die mit den Funktionskennungen FU.SR.. (siehe Abschnitt 3.4.2) definierbare Grundstellung gebracht. Schrittregler im Handbetrieb Im Handbetrieb kann das Stellgerät wahlweise vom Regler über den Steller STEYH oder direkt über die Eingänge EHAUF, EHZU verstellt werden. Bei Freigabe des Stellers sind die Eingänge EHAUF, EHZU unwirksam. AA.ADR, YK. YTYP AA ATY P

FK. KIS

YIDY

BAA.ADR, BAZ.ADR, MlMP FK.SRZUISRUNVISRAUF

3:

+

BAAUF

I

EFA ESHU EHAUF EHZU ERMAUF ERMZU

BAZU

I

Legende: AA AA.ADR ATYP

Analogausgang Adresse für Analogausgabe Ausgang: Meldung Typfehler (XTYP oder YTYP) BAAUF Binärausgang AUF BAZU Binärausgang ZU BAA.ADR Adresse für Ausgang BAAUF BAZ.ADR Adresse für Ausgang BAZU EFA Eingang Freig. der Reglerausg. EHAUF Eingang HAND AUF EHZU Eingang HAND ZU ERMAUF Eing. Rückm. AUF 1) siehe Abschnitt 3.5.2 2) siehe Abschnit 3.5.1 3) siehe Abschnitt 3.4.3

1) 1)

2) 2) 2) 2 2

ERMZU ESHU FK.KIS FK.SR.. FK.YF MlMP YIDY YF YK YTYP

Eing. Rückm. ZU 1) Eingang SCHUTZ Umschaltung KIS-Regler 3) Einstellung der Grundstellung 3 Frelgabe YF Mindestimpulsdauer StellgrößelStellinkrement vom PID-AIg . Digitalwertausgang Y-Korrekturwert Typ der Stellgröße

S5-115

SlMATlC

Parameter

U

Regelung

(im DB-A)

Name

VerwendunglBenennung

Datum

F

Wertebereich

YTYP

Typ der Stellgr6ße YTYP 1: BG 475-31476-3 Meßberelch +O 10V +O . 20mA YTYP 2: BG 243-1 Meßberelch +O 10V YTPT 3: BG 470-7UA Meßbereich +O 10V +O 20mA BG 470-7UB Meßbereich +O . . 10V BG 470-7UC Meßbereich +l . 5V +4 . . 20mA

DL 21

KY

1

Adresse filr Anaiogausgabe YTYP 1.3

DW 32

KY

... 4

.

XTYP

0

.

128. ..254

Dirn.

-

... .. ... ... ... . ..

.

AA.ADR

-

Kanalnr. , BG-ADR.

YTYP 2

YK

Y-Korrekturwert

DW 33

KF

siehe Hinweise

BAZ.ADR

Adresse für Binärausgang ZU

DW 34

KY

Bit-Adr. , Byte-Adr. 0 7 , 0 127

BAA.ADR

Adresse für Binarausgang AUF

DW 35

KY

Bit-Adr. 7 0

MIMP

Mindestimpulsdauer

DW 36

KF

..

...

...

..

Byte-Adr. 0 .. 127

1 XOG2 Meld. X>XOG1 Meld. XUGlXOG2 Meld. X>XOGl Meld. XUGl