ControlPI (FB)¶

FUNCTION_BLOCK ControlPI

Kurzbeschreibung¶

Proportional-Integral wirkender Regler ( PI-Regler )

Der Wirksinn ( invertiert / direkt ) ist ebenfalls einstellbar.

Typische Anwendung: Regelstrecken mit Stellgliedern, die keinen speichernden Charakter haben.

Darstellung¶

Schnittstellen¶

Eingänge¶

Name Datentyp Wertebereich Initialwert Funktion

rX REAL Analoger Istwert

rW REAL Analoger Sollwert

xEn BOOL Freigabe des Reglers

Ausgänge¶

Name Datentyp Wertebereich Initialwert Funktion

rY REAL 0.0 Ausgangssignal des Reglers

rDiff REAL Regelabweichung

rPartP REAL Proportionalanteil am Ausgangssignal

rPartI REAL Integralanteil am Ausgangssignal

xLimitActive BOOL Status - Grenzwertüberschreitung

Sollwerte / Parameter¶

Name Datentyp Wertebereich Initialwert Funktion

rMax REAL 100.0 Oberer absoluter Grenzwert des Ausgangssignals

rMin REAL 0.0 Unterer absoluter Grenzwert des Ausgangssignals

rTn REAL 0.0 ... 200.0 Nachstellzeit in Sekunden

rKp REAL 0.0 ... 2.0 Verstärkungsfaktor

rOffset REAL 0.0 Versatz

rInitValue REAL 0.0 Initialisierungswert für das Ausgangssignal

rYDisabled REAL 0.0 Ausschaltwert

eAction eControlMode eControlMode.Inverted Wirksinnn des Reglers ( Invertiert, Direkt )

eManModeN eManNum eManNum.Auto Betriebsart für das Ausgangssignal des Reglers

rManValue REAL Ausgangssignal im Handbetrieb

Funktionsbeschreibung¶

Allgemeines¶

Dieser Funktionsbaustein enthält einen proportional-integral wirkenden Pegler ( PI-Regler ).
Das Ausgangssignal des Reglers rY wird bei freigegebenem Regler ( xEn = TRUE ) und in der Betriebsart Automatik des Reglers ( eManModeN = eManNum.Auto ) wie folgt berechnet:

Ausgangssignal:                   rY = Proportional-Anteil + Integral-Anteil

Proportionalanteil:             Proportionalanteil = rKp * Regelabweichung

Regelabweichung:                       Regelabweichung = rW - ( rx + rOffset )      [ Wirksinn - Invertiert: eAction = eControlMode.Inverted ]

Regelabweichung = rX - ( rW + rOffset )      [ Wirksinn - Direkt:     eAction = eControlMode.Direct   ]

Integralanteil:                         Integralanteil = ( Proportionalanteil * ( Abtastzeit / Nachstellzeit )) + Integralanteil ( t-Abtastzeit )

Legende:  t-Abtastzeit    ...     Zeitpunkt, der um die Abtastzeit vor dem aktuellen Zeitpunkt t lag
Abtastzeit      ... Zeitdauer zwischen zwei Aufrufen des Funktionsblocks
t       ... aktueller Zeitpunkt

Regeln / Eigenschaften - Nachstellzeit rTn

Sie darf nur Werte > 0 annehmen.
rTn >>> Abtastzeit: Der Integralanteil bleibt konstant
Regelabweichung = 0: Der Integralanteil bleibt konstant

Je nach Wirksinn des Reglers eAction werden die Ist- und Sollwerte wie folgt festgelegt:

eAction Regelabweichung Funktion

eControlMode.Invertiert rW - ( rx + rOffset ) Wirksinn - Invertiert

eControlMode.Direct rX - ( rW + rOffset ) Wirksinn - Direkt

Integralanteil¶

Der Integralanteil ist sowohl nach oben als auch nach unten durch folgende absolute Grenzwerte begrenzt:
Oberer Grenzwert = rMax - Proportionalanteil
Unterer Grenzwert = rMin - Proportionalanteil

Freigabeeingang xEn¶

Bei nicht aktivem Freigabeeingang ( xEn = FALSE ) wird der Ausschaltwert rYDisabled zum Ausgang rY übertragen
( Voraussetzung: eManModeN = eManNum.Auto ) und durch die absoluten Grenzwerte begrenzt. Der Integralanteil wird auf 0.0 gesetzt.

Bei aktivem Freigabeeingang ( xEn = TRUE ) wird as Ausgangssignal gemäß oben stehender Formel berechnet und zum Ausgang rY übertragen
( Voraussetzung: eManModeN = eManNum.Auto ) und durch die absoluten Grenzwerte begrenzt.

Bei jeder ansteigenden Flanke am Freigabeeingang xEn wird der Regelprozess neu gestartet.

Neustart des Reglers¶

Bei jeder ansteigenden Flanke am Freigabeeingang xEn wird der Regelprozess neu gestartet. ( Voraussetzungen: eManModeN = eManNum.Auto und xEn = TRUE )
Der Integralanteil wird auf die Differenz zwischen rInitValue und dem Proportionalanteil festgelegt.

Regelabweichung rDiff¶

Die Regelabweichung entspricht dem Wert der Regelabweichung nach oben genannter Formel.

Proportionalanteil am Ausgangssignal rPartP¶

An diesem Ausgang steht immer der Proportionalanteil des Ausgangssignals zur Verfügung, siehe oben stehende Beschreibung.

Integralanteil am Ausgangssignal rPartI¶

An diesem Ausgang steht immer der Integralanteil des Ausgangssignals zur Verfügung, siehe oben stehende Beschreibung.

Absolute Grenzwerte rMin und rMax¶

Das Ausgangssignal des Reglers rY wird durch die absoluten Grenzwerte rMin nach unten und rMax nach oben begrenzt.
Der absolute Grenzwert rMin wird auf den aktuellen Wert von rMax - 0.1 festgelegt, falls er >= dem aktuellen Wert von rMax ist.
Davon ausgenommen ist lediglich der Handbetrieb für das Ausgangssignal des Reglers (eManModeN = eManNum.Man ).

Status - Grenzwertüberschreitung xLimitActive¶

Der Status der Grenzwertüberschreitung wird aktiviert ( xLimitActive = TRUE ), falls eine Grenzwertüberschreitung nach oben oder unten vorliegt ( xEn = TRUE ).
Der Status der Grenzwertüberschreitung wird nicht aktiviert ( xLimitActive = FALSE ), falls keine Grenzwertüberschreitung vorliegt oder das Freigabesignal deaktiviert ist ( xEn = FALSE ).

Eine Grenzwertüberschreitung liegt vor, falls das Ausgangssignal des Reglers rY den oberen Grenzwert rMax erreicht / überschreitet oder
den unteren Grenzwert rMin erreicht / unterschreitet.

Betriebsart für das Ausgangssignal des Reglers eManModeN¶

Der Parameter eManModeN erlaubt die Umschaltung des Ausgangssignals rY vom Automatik- in den Handbetrieb und umgekehrt.
Im Handbetrieb übernimmt das Ausgangssignal rY das Ausgangssignal im Handbetrieb rManValue. Der Integralanteil wird auf die Differenz zwischen rInitValue und dem Proportionalanteil festgelegt.

eManModeN rY Funktion

eManNum.Auto Signal gemäß Formel / Ausschaltwert Automatikbetrieb - Ausgangssignal

eManNum.Man rManValue Handbetrieb - Ausgangssignal

Visualisierung¶

Information¶

Element Autoren Datum Version Anmerkungen

Funktion Adam Bartod 03.2017 1.0 Ursprungsversion

Programmierung Adam Bartod 03.2017 1.0 Ursprungsversion

Test Jochen Reu 11.2017 1.0 Ursprungsversion

Dokumentation Jochen Reu 11.2017 1.0 Ursprungsversion

Codesys¶

InOut:

Scope	Name	Type	Initial	Comment
Input	rX	REAL		Analoger Istwert
	rW	REAL		Analoger Sollwert
	xEn	BOOL		Freigabe des Reglers
	rYMax	REAL	100	Oberer absoluter Grenzwert des Ausgangssignals
	rYMin	REAL	0	Unterer absoluter Grenzwert des Ausgangssignals
	rTn	REAL	200	Nachstellzeit in Sekunden
	rKp	REAL	2	Verstärkungsfaktor
	rOffset	REAL	0	Versatz
	rInitValue	REAL	0	Initialisierungswert für das Ausgangssignal
	rYDisabled	REAL	0	Ausschaltwert
	eAction	eControlMode	eControlMode.Inverted	Wirksinnn des Reglers ( Invertiert, Direkt )
	eManModeN	eManNum	eManNum.Auto	Betriebsart für das Ausgangssignal des Reglers
	rManValue	REAL		Ausgangssignal im Handbetrieb
Output	rY	REAL	0	Ausgangssignal des Reglers
	rDiff	REAL		Regelabweichung
	rPartP	REAL		Proportionalanteil am Ausgangssignal
	rPartI	REAL		Integralanteil am Ausgangssignal
	xLimitAktiv	BOOL		Status - Grenzwertüberschreitung