Regelungstechnik: Einstellung der Parameter

Hallo!
Wir haben eine neue Anlage angefahren und da hatte ich mir mal einen Regelkreis herausgesucht, um Theorie- und Praxiswissen ein wenig zu erweitern. Für die, die Bescheid wissen, es ging um eine Kolonnenkopftemperaturregelung. Die Temperatur eines Gases, welches eine Kolonne durch verschiedene Streuber/Siebböden verläßt, wird durch Aufgabe von Reflux (Flüssigkeit) auf den obersten Boden, geregelt. Je mehr Flüssigkeit man aufgibt, desto geringer wird die Temperatur des Gases. Die Totzeit dieser Regelungsstrecke liegt in der Größenordnung von einer Minute. Zur Zeit stehen die Regelungsparameter (PI-Regler Saia Siemens S7 "kompatibel) ausreichend gut für normalen Betrieb. Wenn ich jedoch gewollt eine Störung einbringe - Schließen der Flüssigkeitszufuhr für eine Minute -, und dann erfolgendem Neustart des Reglers, passiert folgendes: Die Maximaltemperatur des Kopfes wird gut abgefangen (das hätten wir zu Fuß auch nicht viel besser gekonnt), jedoch dann eiert der Regelkreis ziemlich rum: Es gibt zwei-drei kleinere Schwingungen um einen fiktiven Sollwert leider ca. 20 K oberhalb des tatsächlichen. Dann erkennt man, wie die Kopftemperatur tatsächlich langsam sinkt. Dabei läuft das Stellsignal die ganze Zeit parallel zur Kopftemperatur. Auf dem Trend sieht man halt, wie der Abstand der beiden immer gleich ist. Das Pärchen durchbricht den Sollwert nach unten, durchbricht ihn wieder nach oben und nähert sich wohl dabei immer mehr dem Sollwert. Das kann es aber nicht sein, denke ich. Kann man anhand meines oben geschriebenen bereits mitteilen, in welche Richtung ich welche Parameter verändern sollte und warum? Ab Montag könnte ich vielleicht auch mal einen Trend ins Netz stellen.
(Ich habe bewußt die aktuellen Parameter nicht genannt, weil da als Tn 250.000.000 ms stehen, da könnte in der Software noch ein Bug sitzen mit einen Faktor 1000) Jetzt habe ich sie ja doch genannt: Kp=-1,00

Hallo,
Heiner Veelken schrieb:
  Quoted Text Here  


mal bitte eine ordentliche Streckenbeschreibung!
Totzeit = Verzugszeit, Zeitkonstate T1-ÜG oder Laufzeit?
...
  Quoted Text Here  
und wo bleibt jetzt deine theorie-anwendung?
...
  Quoted Text Here  
wieso? sind die meßwerte nicht real? meßgeräte etc. überprüft?
  Quoted Text Here  
ja, nach links ;-)
nein es fehlt an nahezu allen wesentlich daten.
  Quoted Text Here  
warum schreibste nicht 250000 s?
  Quoted Text Here  
ein regler mit "BUG"? was soll denn das für ein bastel-schrott sein? oder haste den selbst programmiert?
was für eine ausbildung hast du?
was gibt das engineering vor?

  Quoted Text Here  
Totzeit = Totzeit.
Könntest Du bei einer "ordentlichen Streckenbeschreibung" denn helfen? Weißt Du, was man dann machen muss? Oder muss ich die nur liefern, weil es sich so gehört:-)
  Quoted Text Here  
...na auf der Strecke natürlich
  Quoted Text Here  
Damit meinte ich, dass mir das Regelergebnis nicht ausreichend gut war. Das hätte ich manuell besser gekonnt. Meßwerte scheinen alle in Ordnung. Oder besser gesagt, es gibt keinen Grund, an diesen zu zweifeln
  Quoted Text Here  
Weil die Software verlangt, die Eingabe in ms zu machen.
  Quoted Text Here  
In der Software meinte ich. Der FB wird wohl i.O. sein. Aber die ganze Datenübergabe vielleicht mit dem webserver, keine Ahnung. Jedenfalls ist der Parameter der Nachstellzeit in anderen Anlagen halt um ca. den Faktor 1000 kleiner.
  Quoted Text Here  
Der Ton wird rauer, was.
  Quoted Text Here  
Die Steuerung haben wir geschrieben (nicht ich), ja, unter Zuhilfenahme von Funktionsbausteinen, denke ich.
  Quoted Text Here  
Eine ganz ordentliche. Da kann ich mich überall mit sehen lassen:-)
  Quoted Text Here  
Ich bin das Engineering.
Einiges andere kann man in meinem Parallelposting auf Jan's Hinweis lesen.

Hallo,
Heiner Veelken schrieb:
  Quoted Text Here  
also eine echte laufzeit (danach wollte ich fragen (wie ein förderband)
aber bestimmt eher nicht?!
  Quoted Text Here  
eine streckenanalyse und einen reglerentwurf ;-)
  Quoted Text Here  
nee
;-)
...
  Quoted Text Here  
sind die anlagen ähnlich genug?
s.a. anlagengröße stoffmengen, strömungsmengen ...
  Quoted Text Here  
es wird winter? ;-) steh mal auf ner kolonne ;-)
  Quoted Text Here  
aha, eine Dr.VWL mit brille+hütchen+schleife ;-) ich meinte triffts auch die fachrichtung?
  Quoted Text Here  
oh jeh
also nur mit streckenbeschreibung kann man etwas vernünftiges tun.

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  Quoted Text Here  
Jan, ich danke Dir für Deine Mühe. Die Theorie hatte ich schon mal wieder aufgefrischt. Wir hatten zwei Ingenieure in Spanien, die die Anlage angefahren haben, während der Zeit habe ich übers Internet halt versucht, Kopftemperaturloop zu parametrieren. Ich vermute, dass die Konfiguration eben dieses Reglers halt falsch ist, da ich letztendlich (wer kommt da schon drauf) Werte für die Nachstellzeit von 250.000.000 ms (Applikation verlangt eine Eingabe in ms) eingestellt habe. Jetzt ist die Anlage aus und wird Montag morgen vom Kunden angefahren, während wir uns das Anfahren übers Internet ansehen (webserver). Ich habe das mit Ziegler&Nichols (natürlich) bereits durchgeführt. Das geht allerdings nur im beschränkten Maße. Ich kann die Strecke aus technischen Gründen nicht beliebig schwingen lassen. Die Parameter, die ich ermittelte, waren halt: Kr kritisch: -2,2 T kritisch: 265 s
Daraus ermittelte ich die Einstellparameter nach Ziegler&Nichols und das ging halt erheblich in die Hose (wegen des Faktor 1000) Ich sollte eigentlich irgendwas um 200s einstellen, habe aber jetzt da 1000-mal so viel drinstehen.
Stationär läuft alles wunderbar. Nur bei der Störung regelte der Regler schlechter, als ich es getan hätte. Darum versuchte ich zu beschreiben, was der Regler machte, diese Schwingungen um einen gedachten Sollwert und das anschließende parallele Laufen zwischen Soll- und Stellwert.
Ich hatte eine Antwort erhofft wie, "erniedrige die Nachstellzeit, dein I-Anteil ist zu gering, weil..........."
Vielleicht habe ich dazu etwas zuwenig Information geliefert, kann sein.
(Irgendwie merke ich auch, dass meine Antwort auch ein wenig gefärbt ist von dem Parallelposting von Holger:-)
Vielleicht kannst Du zu folgendem Aspekt etwas sagen: Wie genau muss man Reglerparameter denn einstellen? Beispiel: Kp sei 1,0 und Tn sei 100s. Der Regler regle gut. Kann es jetzt passieren, dass sich bei einer Änderung eines Parameter um sagen wir 5% ein gänzliches anderes Bild des Reglerverhaltens ergibt? Wer diesbezüglich Erfahrungswerte hat, darf das auch gerne mitteilen:

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Hallo,
Heiner Veelken schrieb:
  Quoted Text Here  
logisch, deshalb gibt es ja auch noch die auswertungen der sprungantwort z.b. nach wendetangentenmethode oppelt samal etc.
  Quoted Text Here  
wir sind keine hellseher, sondfern seriös
  Quoted Text Here  
allerdings
etwas anders ja
es ist die frage wie linear die strecke und wie struiktur+parameter variant die RS in abhängigkeit vom arbeitspunkt ist.
normalerweise setzt man sich auch mit einem technologen hin und klärt die struktur anhand der physik

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Hallo,
JCH schrieb:
  Quoted Text Here  
deine kaputten postings mit eigenwerbung in anlage nützen nicht viel. zudem deine berechnungen bloße theorie an imaginären strecken sind.
hier geht es aber um eine (noch unbekannte) reale strecke.
wenn sich jemand beweihräuchern möchte, kann er ja in die katholische kirche gehen ;-)

Hallo,
JCH schrieb:
  Quoted Text Here  
kannste mal bitteschön ordentlichen inline ascii posten?

X-No-Archive: Yes
begin quoting, JCH schrieb:
  Quoted Text Here  
So, ab ins Filter mit diesem merkbefreiten Spinner.
Gruß aus Bremen Ralf

  Quoted Text Here  
* Siehe Dir mal folgende Website an: Seite 2 (Table Values) * http://home.arcor.de/janch/janch/_control/20081123-real-system-model /
Mit solch einer Grundlage (Seite 2: Übergangsfunktion) könnte man Dein Problem simulieren und die Einstellungen berechnen.
Kp = Kp Ki = Kp/Tn Kd = Kp*Tv
Bemerkung: Eine Ãœbergangsfunktion kann auch durch z.B. 10% Regelventilverstellung hervorgerufen werden.

...ein regelungstechnisches Problem.
So, wir sind heute dem Problem ein ganzes Stück näher gekommen. Die Regelbausteine wurden nicht zu definierten Zeiten aus einem Timerbaustein aufgerufen, sondern mit dem Zyklus des SPS-Programms. Dem Regler wurde jedoch "mitgeteilt", dass seine Zykluszeit 1000 ms beträgt, in Wirklichkeit betrug sie jedoch ca. 10 ms. Das hatte katastrophale Auswirkungen auf aller zeitkritischen Vorgänge, die im Regler ablaufen, Kp-Werte blieben unangetastet, andere Regelkreise sind so "stabil", dass "Nachstellzeitenfehler" selbst in dieser Größenordnung unkritisch blieben, wohl u.a. Totzeiten kaum nennenswert vorhanden sind.
Ich hatte den Programmierer gefragt, mal I-Anteile und P-Anteile des Regler getrennt zu notieren und hatte daraus und aus anderen Daten eine Nachstellzeit von ganz grob (Integrale ignoriert und von konstanten Regelabweichungen über dt ausgegangen, etc.) 2.500 s ermittelt. Dem Regler wurden allerdings 150.000.000 ms vorgegeben bei einer vorgegebenen/zu berücksichtigenden Zykluszeit von 1000 ms. Die tatsächliche Zykluszeit lag jedoch im Bereich von 10 ms, was den Fehler plausibel macht und verursacht hat. Nach Kenntnisnahme des Sachverhaltes konnte bei laufender Anlage "beherzt" die Nachstellzeit angepaßt werden und der Regelkreis verhielt sich wieder so, wie wir das gewohnt waren. Dauerlösung ist die, den Regelbaustein halt zyklisch alle bspw. 250 ms aufzurufen und die anderen Parameter richtig anzupassen.
Hab' obenstehendes mal zusammengefaßt für die, die es interessiert. Danke an alle Mitdenker.

Heiner Veelken schrieb:
  Quoted Text Here  
Eine Speicherprogrammiebare_steuerung_ ist halt auch kein Regler ;-)
MFG Matthias

Matthias Frank schrieb:
  Quoted Text Here  
Man kann sie durchaus dazu verwenden. Allerdings sollte man gewisse Dinge beachten. Insbesondere die Skalierung der Prozessgrössen und die Abtastrate sollte man im Griff haben...
Gruss Udo

Heiner Veelken schrieb:
  Quoted Text Here  
Hallo,
wenn die Strecke eine deutliche Totzeit hat würde ich es mal mit einem Regler ganz ohne I-Anteil versuchen.
Bye

  Quoted Text Here  
Vielleicht verstehe ich Deine Gedanken, aber ganz ohne I-Anteil fängt der Regler den Sollwert halt nicht.

Heiner Veelken schrieb:
  Quoted Text Here  
Hallo,
damit meinst Du offenbar das die Regelabweichung nicht Null wird. Aber mit höherem P Anteil kann man die Regelabweichung kleiner machen.
Bye

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