SPS Programmierung
am Beispiel eines Bioreaktors
Unstetige Regler
Im Gegensatz zu stetigen Reglern, deren Stellgröße innerhalb eines Stellbereiches jeden beliebigen Wert annehmen kann, springt bei unstetigen Reglern die Stellgröße y zwischen diskreten Werten. Aus diesem Grund werden unstetige Regler auch als schaltende Regler bezeichnet. In Abhängigkeit von der Anzahl der schaltenden Zustände eines unstetigen Reglers unterscheidet man Zweipunktregler, Dreipunktregler oder Mehrpunktregler.
Der Vorteil unstetiger Regler sind die einfachen und meist sehr preisgünstigen Stelleinrichtungen. Bei großen Zeitkonstanten erreicht man auch mit unstetigen Reglern und einfachen Stellgliedern sehr gute Regelergebnisse bei kleinen Regeldifferenzen.
Zweipunktregler
Die einfachste und wohl bekannteste Form eines unstetigen Reglers ist der Zweipunktregler. Dieser Regler kennt nur zwei Ausgangszustände (z.B. 0 oder ymax)
Um die Schaltfrequenz herabzusetzen, haben Zweipunktregler in der Regel eine Hysterese, d.h. einen sogenannten Totbereich um den Arbeitspunkt, um den sich der Istwert ändern muss, um ein Umschalten in den gegenteiligen Ausgangszustand zu bewirken. Beispielsweise schaltet ein Thermostat ein Heizgerät beim Erreichen von 20 °C ab, aber erst beim Unterschreiten von 17 °C wieder ein, was einer Hysterese von 3 °C entspricht.
Dreipunktregler
Einen Dreipunktregler kann man sich als zwei gekoppelte Zweipunktregler vorstellen. Dabei dürfen nie beide Regler gleichzeitig durchschalten. (Beispiel: ein Regler heizt, der andere Regler kühlt). Ein Dreipunktregler kennt 3 Schaltzustände (z.B 0, -ymax oder ymax)
Bei einer Temperaturregelung kennt der Zweipunktregler nur die Schaltzustände Heizung EIN und Heizung AUS. Der Dreipunktregler kennt daneben noch den Schaltzustand Kühlen. Wie beim Zweipunktregler arbeitet auch der Dreipunktregler mit Schalthysterese.
Mit Hilfe geeigneter Ansteuerverfahren erhält man mit einem schaltenden Regler und integrierendem Steller ein quasistetiges Regelverhalten, wie es z.B. ein PID-Regler zeigt. Solche Dreipunktschrittregler kommen dort zum Einsatz, wo keine pneumatische oder hydraulische, sondern elektrische Hilfsenergie zur Verfügung steht. Bei einer zum Streckenverhalten entsprechender Auslegung unterscheidet sich das Regelverhalten eines Dreipunktschrittreglers kaum vom Verhalten der stetigen Regler.
