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Betriebsanleitung
5.5.3 Anwendung: Regelkreise für Geschwin-
digkeit (über Proportional-Wegeventile)
Einführung
Beim Einsatz der Elektronik als Geschwindigkeits-
regler arbeitet diese im geschlossenen Regelkreis,
d.h. der Signalausgang zur Ansteuerung des Ven-
tilverstärkers wird von der Elektronik automatisch
so verändert, dass sich der zu regelnde Antrieb mit
der gewünschten Geschwindigkeit bewegt. Das
Herz des Regelkreises ist ein digitaler Regler,
welcher den Signalausgang der Elektronik (Stell-
größenausgang) jede Millisekunde neu einstellt.
Der Regler hat einstellbare Parameter, welche vom
Benutzer entsprechend seiner Anwendung einge-
stellt werden müssen.
Der Regler arbeitet mit einer Basis-PID-Struktur,
welche um einige spezielle Eigenschaften erweitert
wurde, um ihn an unterschiedliche hydraulikgesteu-
erte Applikationen optimal anpassen zu können.
Basisinformationen zum Regelalgorithmus
Warum müssen die Regelparameter abge-
stimmt werden?
Der Regler kann mit Ventilen zusammenwirken, die
hinsichtlich Duchflusskapazität, Frequenzgang,
Charakteristik und Kolbenüberdeckung sehr ver-
schieden sind. Er wird zur Regelung von Antrieben
mit unterschiedlichsten Lastbedingungen verwen-
det, wobei der verwendete Hydrozylinder oder –
motor jedwede Abmessung bzw. jeden Hub haben
kann. Um diese große anwendungstechnische
Bandbreite abdecken zu können, muss der Regler
entsprechend parametriert werden. Es kann keine
„Universalabstimmung" geben, welche immer ein
gutes Regelergebnis bewirkt.
Die Elektronik verwendet einen „PID"-Regler als
Basisfunktion. Der Name kommt daher, dass der
Reglerausgang die Summe von drei Regeltermen
darstellt, die proportional (P), integrierend (I) und
differenzierend (D) wirken, wobei jeder dieser
Koeffizienten einstellbar ist. In der Bediensoftware
sind dafür die Parameter P16 (P), P17 (I) und P18
(D) vorgesehen.
P - P16
Dieser Parameter erzeugt ein sofortiges Ausgangs-
signal, welches proportional zur Differenz zwischen
Soll- und Istgeschwindigkeit ist. Sollte dieser Pa-
rameter zu hoch eingestellt sein, so kann der An-
trieb oszillieren; bei einem zu niedrigen Wert für
P16 erhält man eine schlechte Genauigkeit und
eine langsame Reaktion auf Sollwertänderungen.
BA PID00A DE.INDD CM
Elektronik für Regelkreise
Serie PID00A-40X
I - P17
Dieser Parameter ändert den Ausgang mit einer
Größe, welche der Summe der Abweichungen über
der Zeit proportional ist (Integrationszeit), wobei sich
die Signalpolarität so einstellt, dass der Fehler sich
verkleinert. Der Parameter P17 ist beim Verlassen
des über den Parameter P26 einstellbaren Fensters
wirksam. P26 sollte so klein eingestellt werden, dass
das Fenster nahe der Sollgeschwindigkeit liegt. Bei
einer zu niedrigen Einstellung von P17 können
niedrigfrequente Oszillationen entstehen, während
ein zu hoher Wert ein sehr langsames Erreichen
des gewünschten Geschwindigkeit bewirkt.
D - P18
Der D-Parameter bewirkt ein Ausgangssignal,
welches der Änderungsgeschwindigkeit der Istge-
schwindigkeit proportional ist. Je nach Vorzeichen
dieses Parameters wirkt er dämpfend oder be-
schleunigend. Bei hydraulischen Regelungen
sollte der Wert sehr niedrig eingestellt werden.
Parameterbereiche
Die Elektronik bietet zwei Parameterbereiche an,
und zwar die Betriebsmodi BASIS und EXPERT.
Hierbei dient der BASIS-Modus zur Einstellung der
grundlegenden Funktionsparameter, während die
anwendungsspezifische Abstimmung der Regler-
parameter über die Menüebene EXPERT vorge-
nommen werden kann. Der Betriebsmodus kann
über das Menü OPTIONEN gewählt werden.
Grundabstimmung für einen Geschwindigkeits-
regler
Bevor Sie andere Parameter probieren, sollten Sie
zuerst die Bypassverstärkung einstellen, welche über
P13 erreichbar ist. Hiermit wird eine „Vorsteuerung"
des Ausgangs erreicht, der PID-Regler wird quasi
teilweise umgangen. Die Einstellung wird durchge-
führt, indem zuerst alle anderen Reglerparameter
P14 – 19 sowie P26 – 28 auf einen Wert von Null
gesetzt werden. Dann wird P13 solange erhöht, bis
im gesamten Arbeitsbereich der Istwert 10...20%
unterhalb des Sollwertes liegt. Ein Einstellwert von
40...50% ist meist praktikabel. Anschließend ist die
Proportionalverstärkung einzustellen, welche über
P16 erreichbar ist. Sie wird so hoch eingestellt, dass
gerade noch kein Oszillieren des Antriebs erfolgt.
In vielen Fällen brauchen Sie lediglich diese beiden
Parameter abzustimmen, und es sind keine weite-
ren Reglereinstellungen vorzunehmen. Aber auch
falls andere Parameter für Ihre Applikation nötig
werden, führt der Weg immer zunächst über die
vorbeschriebene Einstellung.
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Parker Hannifin GmbH & Co. KG
Hydraulic Controls Division
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