More than sensors+automation
Suche

Was versteht man unter einer Kaskadenregelung?

Mit einer Kaskadenregelung kann die Regelgüte erheblich erhöht werden. Dies betrifft besonders das dynamische Verhalten des Regelkreises, also den Regelgrößenverlauf bei Änderung der Führungsgröße oder Störeinflüssen.

Beispiel 1: Schematischer Aufbau einer Kaskade

Schokolade soll zur Weiterverarbeitung auf vs = 40 °C erwärmt werden. Die Temperatur der Schokolade darf an keinem Ort (auch nicht in der Nähe der Heizung) 50 °C überschreiten. Deshalb wird über ein Wasserbad erhitzt.
Um eine möglichst schnelle Ausregelung zu erreichen, wird eine Kaskadenregelung verwendet.
Regler 1 ist immer der Führungsregler und Regler 2 immer der Folgeregler.
Die Sollwertvorgabe für den Folgeregler wird über eine Stellgradnormierung realisiert.
Dabei wird der Stellgröße y1 ein Sollwert mit der Einheit des Istwertes x2 zugeordnet (hier: 0 ... 100 % entspricht 0 ... 50 °C).

P2_2_Q16_1_DE

Zeichenerklärung
A2   - Ausgang 2
E1   - Analogeingang 1
E2   - Analogeingang 2
R1   - Regler 1
R2   - Regler 2
w1   - Sollwert Regler 1
w2   - Sollwert Regler 2
x1    - Istwert Regler 1
x2    - Istwert Regler 2
xw1 - Regelabweichung Regler 1
xw2 - Regelabweichung Regler 2
y1    - Stellgröße 1
y2    - Stellgröße 2; 1. Ausgang Regler 2
vs    - Temperatur der Schokolade
vw    -Temperatur des Wasserbades

Beispiel 2: Aufbau einer Trimmkaskade

Zwei Chargen von Schokolade sollen auf 40 °C bzw. 50 °C erhitzt werden. Die Temperatur der Schokolade darf an keinem Ort (auch nicht in der Nähe der Heizung) den Sollwert um mehr als 10 °C überschreiten. Deshalb wird über ein Wasserbad erhitzt.
Um eine möglichst schnelle Ausregelung ohne Überschwingen zu erreichen und ohne eine Veränderung der Reglerkonfiguration (Stellgradnormierung) bei einer Sollwertänderung (Chargenwechsel) vornehmen zu müssen, wird eine Trimmkaskadenregelung eingesetzt.
Regler 1 ist immer der Führungsregler und Regler 2 immer der Folgeregler.
Die Sollwertvorgabe für den Folgeregler wird über eine Stellgradnormierung und die Addition des Sollwerts des Führungsreglers (w1) realisiert.
Bei der Stellgradnormierung wird der Stellgröße y1 ein Wert mit der Einheit des Istwertes w2 zugeordnet. Er entspricht der maximal zulässigen Temperaturdifferenz (± | x1 - w1 |; hier: 0 ... 100 % entspricht -10 ... +10 °C).

P2_2_Q16_2_DE

Zeichenerklärung
A2
-
Ausgang 2
E1
-
Analogeingang 1
E2
-
Analogeingang 2
R1
-
Regler 1
R2
-
Regler 2
w1
-
Sollwert Regler 1
x1
-
Istwert Regler 1
x2
-
Istwert Regler 2
xw1
-
Regelabweichung Regler 1
xw2
-
Regelabweichung Regler 2
y1
-
Stellgröße 1
y2
-
Stellgröße 2; 1. Ausgang Regler 2
vs
-
Temperatur der Schokolade
vw
-

Temperatur des Wasserbades

Konnten wir Ihnen die passende Antwort auf Ihre Frage bieten?
Wir freuen uns von Ihnen zu hören.