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DIN-Normen - Teil 226

K e n n w e r t d e s P D - R e g l e r s. Der PD-Regler wird beschrieben durch die Gleichung:

¼ K

ðw xÞ þ K

ðw xÞ

oder durch die Gleichung

¼ K

ðw xÞ þ T

ðw xÞ

und K

bzw. K

und T

sind die K e n n w e r t e d e s P D - R e g l e r s.

Vo r h a l t z e i t T

. Die Kenngro¨ße T

hat die Dimension einer Zeit und wird Vo r h a l t z e i t genannt.

Ihre Ermittlung geht aus Bild 922.2 hervor.

Demzufolge ist die Vorhaltzeit diejenige Zeit, um welche die Anstiegsantwort eines PD-Reglers einen
bestimmten Wert der Stellgro¨ße fru¨her erreicht als eines entsprechenden P-Reglers.

PID-Regler. Bei dem P I D - R e g l e r entspricht die Stellgro¨ße einer Addition der Ausgangsgro¨ßen eines
P-, eines I- und eines D-Reglers. Die mathematische Beschreibung sowie Darstellung des Signalfluss-
planes einer PID-Regeleinrichtung s. DIN 19225 (Bild 931.1). Die Sprungantwort einer PID-Regelein-
richtung ist im Bild 922.3 dargestellt.

, K

und K

bzw. K

, T

und T

sind die K e n n w e r t e d e s P I D - R e g l e r s.

Die Bilder 922.1 bis 922.3 zeigen bergangsverhalten von idealisierten Reglern mit mehreren Kenn-
gro¨ßen.

Bei der Regeleinrichtung mit Sto¨rgro¨ßenaufschaltung wird die Stellgro¨ße zusa¨tzlich von einer oder
mehreren Sto¨rgro¨ßen her beeinflusst.

Bei einem P-Regler mit Sto¨rgro¨ßenaufschaltung kann mit der Sto¨rgro¨ßenaufschaltung die durch das
P-Verhalten bedingte Regelabweichung vermindert, aufgehoben oder im Vorzeichen umgekehrt wer-
den.

Bild 922.1

Sprungantwort der
PI-Regeleinrichtung

Bild 922.2

Anstiegsantwort der
PD-Regeleinrichtung

Bild 922.3

Sprungantwort der
PID-Regeleinrichtung

Tabelle 922.4

Unterscheidungsmerkmale fu¨r Steuerungen

Informationsdarstellung

Analoge Steuerung,
Analoge Regelung

Eine innerhalb der Signalverarbeitung mit analogen Signalen arbeitende Steuerung
oder Regelung.

Anmerkung:

Die Signalverarbeitung erfolgt vorwiegend mit kontinuierlich wirkenden
Funktionseinheiten.

Digitale Steuerung,
Digitale Regelung

Eine innerhalb der Signalverarbeitung mit digitalen Signalen arbeitende Steuerung
oder Regelung

Anmerkung:

Die Signalverarbeitung erfolgt vorwiegend mit digitalen Funktionsein-
heiten wie Za¨hler, Register, Speicher, Rechenwerke. Die zu verarbeiten-
den Informationen sind u¨blicherweise in einem Bina¨rcode dargestellt.

Bina¨re Steuerung

Eine innerhalb der Signalverarbeitung mit Bina¨rsignalen arbeitende Steuerung

Anmerkung:

Die bina¨re Steuerung verarbeitet bina¨re Eingangssignale vorwiegend
mit Verknu¨pfungs-, Zeit- und Speichergliedern zu bina¨ren Ausgangssig-
nalen.

Fortsetzung s. na¨chste Seiten

Elektrotechnik

922

Tabelle 922.4,

Fortsetzung

Signalverarbeitung

Synchrone Steuerung

Eine Steuerung, bei der die Signalverarbeitung synchron zu einem Taktsignal erfolgt.

Asynchrone Steuerung

Eine ohne Taktsignal arbeitende Steuerung, bei der Signala¨nderungen nur durch
nderungen der Eingabesignale ausgelo¨st werden.

Verknu¨pfungs-Steuerung

Eine Steuerung, die den Signalzusta¨nden der Eingangssignale bestimmte Signalzu-
sta¨nde der Ausgangssignale im Sinne Boolescher Verknu¨pfungen zuordnet.

Anmerkung:

Bisher hierfu¨r u¨bliche Benennungen wie Parallelsteuerung, Fu¨hrungs-
steuerung, Verriegelungssteuerung sind als missversta¨ndlich zu vermei-
den.

Ablaufsteuerung

Eine Steuerung mit zwangsla¨ufig schrittweisem Ablauf, bei der der bergang von ei-
nem Schritt auf den programmma¨ßig Folgenden abha¨ngig von Weiterschaltbedingun-
gen erfolgt.

Anmerkung:

Bisher u¨bliche Benennungen wie Programmsteuerung, Taktsteuerung
sind als missversta¨ndlich zu vermeiden.
Zeitgefu¨hrte und prozessabha¨ngige Ablaufsteuerungen s. Norm.

Hierarchischer Aufbau

Einzelsteuerung

Funktionseinheit zum Steuern eines einzelnen Stellgliedes.

Einzelsteuerungsebene

Gesamtheit aller Teile der Steuereinrichtung, die unmittelbar u¨ber die Stellglieder auf
den Prozess einwirken.

Gruppensteuerung

Funktionseinheit zum Steuern eines zusammenha¨ngenden Teilprozesses, die den da-
zugeho¨renden Einzelsteuerungen u¨bergeordnet ist.

Gruppensteuerungsebene

Gesamtheit aller Gruppensteuerungen

Prozesssteuerung

Funktionseinheit zum Steuern des Gesamtprozesses, die der Gruppensteuerungs-
ebene u¨bergeordnet ist.

Programmverwirklichung

Programm einer Steuerung

Die Gesamtheit aller Steuerungsanweisungen und Vereinbarungen fu¨r die Signalver-
arbeitung, durch die eine zu steuernde Anlage (Prozess) aufgabengema¨ß beeinflusst
wird.

Anmerkung:

Diese Festlegung gilt unabha¨ngig davon, ob die Signalverarbeitung ver-
bindungs- oder speicherprogrammiert ist.

Speicher einer Steuerung

Eine Funktionseinheit innerhalb einer Steuerung, die das Programm (Programmspei-
cher) oder andere Daten (Datenspeicher) in digitaler Darstellung aufnimmt und abruf-
bar aufbewahrt.

Anmerkung:

In den nachfolgenden Definitionen werden fu¨r die verschiedenen
Speicherarten folgende Benennungen benutzt:

Schreib-Lese-Speicher

RAM (Random Access Memory)

Nur-Lese-Speicher (Festwertspeicher)

ROM (Read Only Memory)

a) einmalig programmierbar

PROM (Programmable Read
Only Memory)

b) mehrmalig programmierbar

RPROM (ReProgrammable Read
Only Memory)

Verbindungsprogrammierte
Steuerung

Steuerung, deren Programm durch die Art der Funktionsglieder und durch deren Ver-
bindung vorgegeben wird.

Freiprogrammierbare
Steuerung

Speicherprogrammierbare Steuerung mit Schreib-Lese-Speicher (RAM) als Pro-
grammspeicher, dessen gesamter Inhalt ohne mechanischen Eingriff in die Steuerein-
richtung auch in beliebig kleinem Umfang vera¨ndert werden kann.

Anmerkung:

Als Schreib-Lese-Speicher werden z. B. Magnetkernspeicher oder Halb-
leiterspeicher verwendet.

Austauschprogrammierbare
Steuerung mit vera¨nder-
barem Speicher

Speicherprogrammierbare Steuerung mit Nur-Lese-Speicher, dessen Inhalt nach der
Herstellung programmiert und mehrmalig vera¨ndert werden kann (RPROM).

Anmerkung:

Als Nur-Lese-Speicher dieser Art wird z. B. der mit UV-Licht lo¨schbare
Halbleiterspeicher verwendet.

Fortsetzung s. na¨chste Seite

19.14

Messen, Steuern, Regeln, Leittechnik

923

Beispiel

Ein Warenautomat entha¨lt k Stu¨ck Ware im Speicher. Beim Beta¨tigen des Automaten
gibt dieser nach Einwurf einer richtigen Mu¨nze ein Stu¨ck Ware aus. Damit vermindert
sich ein Speicherinhalt um 1. Nach Einwurf einer falschen Mu¨nze wird kein Stu¨ck Ware,
sondern die falsche Mu¨nze wieder ausgegeben. Ist kein Stu¨ck Ware mehr im Speicher,
so wird in jedem Fall die Mu¨nze wieder ausgegeben.

Fu¨r den Zustandsgraph dieses Warenautomaten ist als Zustand die Anzahl k der Stu¨ck
Ware im Speicher zu nehmen. Eingangsgro¨ße ist die Eigenschaft „richtig“ oder
„falsch“ der Mu¨nzen. Ausgangsgro¨ße ist die Ausgabe eines Stu¨ckes Ware oder der ein-
gegebenen Mu¨nze.

Bild 925.1 zeigt den Zustandsgraph dieses Warenautomaten mit Angabe der Eingangs-
und Ausgangsgro¨ße bei den einzelnen berfu¨hrungen.

Tabelle 922.4,

Fortsetzung

Austauschprogrammierbare
Steuerung mit unvera¨nder-
barem Speicher

Speicherprogrammierbare Steuerung mit Nur-Lese-Speicher, der nur einmalig

a) bei der Herstellung oder
b) nach der Herstellung

programmiert werden kann (PROM).

Anmerkung

Als Nur-Lese-Speicher dieser Art werden z. B. eingesetzt

a) Halbleiter-Maskierungsspeicher, Magnetkern-Fa¨delspeicher
b) Halbleiter-Durchbrennspeicher, Lochkarten, Lochstreifen

Signalverarbeitung

Schaltwerk

Funktionseinheit zum Verarbeiten von Schaltvariablen, bei der die Werte aller Schalt-
variablen am Ausgang (Ausgangsvariablen) zu einem bestimmten Zeitpunkt t

nach

Verstreichen der Lauf- und Verzo¨gerungszeiten

Dt abha¨ngen von den Werten aller

Schaltvariablen am Eingang (Eingangsvariablen) zum Zeitpunkt t

Dt und zu endlich

vielen vorangegangenen Zeitpunkten sowie gegebenenfalls vom Anfangszustand
(aus: DIN 44300-5, s. Norm).

Za¨hler

Schaltwerk, in dem eine Zahl gespeichert ist, zu der abha¨ngig von einer Schaltgro¨ße
am Za¨hlereingang eine konstante Zahl, die Za¨hleinheit, addiert wird (aus: DIN 44300-5,
s. Norm).

Zustandsgraph
eines Schaltwerkes

Grafische Darstellung der aufeinander folgenden Zusta¨nde eines Schaltwerkes. Dabei
werden die einzelnen Zusta¨nde des Schaltwerkes durch Kreise dargestellt, und Linien
mit Richtungspfeil kennzeichnen die berfu¨hrungsfunktion fu¨r den bergang zwi-
schen den einzelnen Zusta¨nden oder von einem Zustand auf sich selbst zuru¨ck in Ab-
ha¨ngigkeit der anliegenden Eingangsgro¨ße.

Anmerkung:

Als Zustand bezeichnet man die Werte der Zustandsgro¨ßen zu einem
bestimmten Zeitpunkt (s. DIN 19226-1).

Schaltfolgetabelle
Automatentafel

Tabellarische Darstellung der aufeinander folgenden Zusta¨nde eines Schaltwerkes. Sie
gibt fu¨r jeden Zustand und jeden Wert der Eingangsgro¨ße den sich daraus ergeben-
den Folgezustand und den Wert der Ausgangsgro¨ße an.

Beispiel

Tab. 925.2 zeigt die Schaltfolgetabelle zu dem Zustandsgraph des Warenau-
tomaten nach Bild 925.1.

Ausgabefunktion

Gesamtheit der Zuordnungen, die festlegt, wie sich die Ausgangsgro¨ße aus dem au-
genblicklichen Zustand und der Eingangsgro¨ße ergibt.

Anmerkung 1:

Die Ausgabefunktion kann vollsta¨ndig durch eine Ausgabetabelle
(Spalte 1, 2 und 4 der Schaltfolgetabelle) beschrieben werden.

Anmerkung 2:

Derselbe Sachverhalt wird in mathematischer Darstellung durch die
Ausgabefunktion

: U

! V

mit dem kartesischen Produkt

als der Menge aller geordneten Paare der Elemente von U

und X dargestellt.

berfu¨hrungsfunktion

Gesamtheit der Zuordnungen, die festlegt, wie sich der Folgezustand aus dem augen-
blicklichen Zustand und der Eingangsgro¨ße ergibt.

Anmerkung:

Die berfu¨hrungsfunktion kann vollsta¨ndig durch eine berfu¨hrungsta-
belle (die ersten drei Spalten der Schaltfolgetabelle) beschrieben wer-
den.

Elektrotechnik

924

Beim Warenautomaten gibt es die beiden Eingabemo¨glichkeiten der richtigen und falschen Mu¨nze,
wodurch der Inhalt k Stu¨ck entweder um 1 reduziert wird oder nicht. Falls der Warenautomat vor der
Eingabe leer war, bleibt der leere Zustand unabha¨ngig von der Eingabe erhalten. Diese Menge der
Zuordnungen zwischen Zustand, Eingabe und Folgezustand la¨sst sich in einem Karnaughdiagramm
(s. Bild 925.3) zusammenfassend darstellen.

Anmerkung

Derselbe Sachverhalt wird in mathematischer Darstellung durch die berfu¨hrungsfunk-
tion

: U

! X

þ1

mit dem kartesischen Produkt U

als der Menge aller ge-

ordneten Paare der Elemente von U und X dargestellt.

Beim Warenautomaten gibt es die beiden Ausgabemo¨glichkeiten „Ware“ oder „Mu¨nze“. Nur bei Ein-
gabe einer richtigen Mu¨nze wird Ware ausgegeben, wenn der Inhalt k Stu¨ck mit k

> 0 betra¨gt. Bei

leerem Automat oder Eingabe einer falschen Mu¨nze wird die Mu¨nze wieder ausgegeben (s. Bild
925.4).

Bild 925.1

Zustandsgraph eines Warenautomaten

Tabelle 925.2

Schaltfolgetabelle eines Warenautomaten mit Zustand und Folgezustand: Anzahl Stu¨ck Ware, Eingangs-
gro¨ße: richtige oder falsche Mu¨nze, Ausgangsgro¨ße: Ware oder Mu¨nze

Eingangsgro¨ße (Eingabe)

Zustand (Inhalt)

Folgezustand (Inhalt)

Ausgangsgro¨ße (Ausgabe)

richtige Mu¨nze

k Stu¨ck
k

1 Stu¨ck

.
.
.
1 Stu¨ck
leer

1 Stu¨ck

2 Stu¨ck

.
.
.
leer
leer

Ware
Ware
.
.
.
Ware
Mu¨nze

falsche Mu¨nze

k Stu¨ck
k

1 Stu¨ck

.
.
.
1 Stu¨ck
leer

k Stu¨ck
k

1 Stu¨ck

.
.
.
1 Stu¨ck
leer

Mu¨nze
Mu¨nze
.
.
.
Mu¨nze
Mu¨nze

Bild 925.3

Karnaughdiagramm zur berfu¨hrungs-
funktion beim Warenautomaten

Bild 925.4

Karnaughdiagramm zur Ausgabefunktion beim
Warenautomaten

19.14

Messen, Steuern, Regeln, Leittechnik

925

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