Watlow Series F4 - Manual (Page 77)

Wa t l o w S e r i e F 4 L e i s t u n g s m e r k m a l e ■ 8 . 1 1
Kaskadenregelung
Bei der Kaskadenregelung handelt es sich um eine
Methode der Temperaturregelung, bei der ein Regelkreis
den Sollwert für einen anderen Regelkreis festlegt. Diese
Regelungsmethode wird eingesetzt, um das
Überschwingen der Prozeßtemperatur zu minimieren
und das Verhalten thermischer Systeme mit großen
Verzögerungszeiten zu optimieren.
Die obere Grafik demonstriert die Wirkung
unterschiedlicher Regelungsarten in einem System mit
großer Verzögerungszeit. Kurve A zeigt den Verlauf der
Prozeßtemperatur eines Systems mit einem Regelkreis,
dessen PID-Parameter so eingestellt wurden, daß eine
maximale Aufheizgeschwindigkeit erreicht wird.
Bedingt durch eine zu große Zufuhr von Wärmeenergie
tritt ein Überschwingen der Prozeßtemperatur auf. Bei
den meisten Systemen mit großer Verzögerungszeit führt
dies dazu, daß eine akzeptable Annäherung an den
Sollwert nicht erfolgt. Kurve C repräsentiert den Verlauf
der Prozeßtemperatur eines Systems mit einem
Regelkreis, das so konfiguriert wurde, daß ein
Überschwingen minimiert wird. Dies führt zu
unakzeptablen Aufheizgeschwindigkeiten von mehreren
Stunden. Kurve B schließlich zeigt den Verlauf der
Prozeßtemperatur in einem System mit zwei
Regelkreisen (Kaskadenregelung), in dem die eingesetzte
Energie so gesteuert wird, daß es zu einer optimalen
Aufheizgeschwindigkeit bei minimalem Überschwingen
kommt.
Wie erwähnt verwendet die Kaskadenregelung zur
Prozeßsteuerung zwei Regelkreise, einen inneren und
einen äußeren. Der äußere Regelkreis mißt die Prozeß-
bzw. Produkttemperatur und vergleicht diese mit dem
Sollwert. Das Ergebnis dieses Vergleichs, das
Abweichungssignal 'äußerer Regelkreis', wirkt über die
Einstellungen des entsprechenden PID-Satzes (K1 - K5),
indem es ein prozentuales Leistungsniveau für den
äußeren Regelkreis erzeugt. Der interne Sollwert wird
durch das prozentuale Leistungsniveau des äußeren
Regelkreises und die Sollwertober- und -untergrenzen
von Analogeingang 1 bestimmt.
Der innere Regelkreis überwacht die Energiequelle
(HEIZEN und KÜHLEN) und vergleicht deren Werte mit
dem vom äußeren Regelkreis bestimmten internen
Sollwert. Das Ergebnis dieses Vergleichs, das
Abweichungssignal 'innerer Regelkreis', wirkt über die
Einstellungen des entsprechenden PID-Satzes (1-5),
indem es ein Niveau der Ausgangsleistung zwischen
-100% und +100% erzeugt. Bei einem positiven Wert wird
die Funktion HEIZEN aktiviert, bei einem negativen die
Funktion KÜHLEN.
Bei den Reglern der Serie F4 können Sie eine
Kaskadenregelung mit Kanal 1 durchführen.
Analogeingang 3 wird zur Überwachung des äußeren
Regelkreises und Analogeingang 1 zur Überwachung der
Energiequelle verwendet. Die von den Energiequellen
bereitgestellte Leistung wird von den Ausgängen 1A und
1B weitergegeben.
Weitere Angaben zur Einrichtung und Konfigurierung
eines Systems mit Kaskadenregelung finden Sie im
Kapitel 'Betriebsmenü'.
Menü: Setup-Menü und Betriebsmenü.
Abbildung 8.11a — Regelungsverzögerungen.
Abbildung 8.11b — Kaskadenregelung.
Abweichungssignal
(Heizen)
0 bis 100%
(Kühlen)
0 bis -100%
%Leistung
0% bis 100%
Sollwert
(Produkttemperatur)
Eingang 3
äußerer Regelkreis
(Produkttemperatur)
Eingang 1
Innerer Regelkreis
(Energiequelle)
PID K1-K5
AS/PB x 100 = % AUS
PID 1-5
AS/PB x 100 = % AUS
0% = Analogeingang 1 Sollwertuntergrenze = X
100% = Analogeingang 1 Sollwertobergrenze = X
Abweichungssignal
+
-
+
-
äußerer
Regelkreis
Innerer
Regelkreis
Zeit
Temperatur
Kurve A (PID-Regelung)
Soll-
wert
Kurve B (Kaskadenregelung)
Kurve C (System mit einem Regelkreis)