DIN-Normen - Teil 228

Benennungen idealisierter und realer stetiger Regler nach ihrem Regelalgorithmus. Bei stetigen Reg-
lern wird die Regeldifferenz e

¼ w  x

R

mit der Ausgangssignala¨nderung y

R

 y

R0

durch eine Rechen-

vorschrift, den R e g e l a l g o r i t h m u s verknu¨pft.

Der Regelalgorithmus fu¨r einen i d e a l i s i e r t e n s t e t i g e n R e g l e r mit ebenfalls idealisiert wirken-
den Proportional-, Integral- und Differenzialanteilen heißt P I D - A l g o r i t h m u s und lautet:

y

R

 y

R0

¼

K

p

e

|{z}

P - Anteil

þ K

I

Ð

t

0

e d

|fflfflfflffl{zfflfflfflffl}

I - Anteil

t

þ K

D

de

dt

|fflfflffl{zfflfflffl}

D - Anteil

Darin sind:

K

p

Proportionalbeiwert

K

I

Integrierbeiwert

K

D

Differenzierbeiwert

die Regelparameter. Die Gleichung la¨sst sich durch einen Signalflussplan, s. Bild 931.1, darstellen:

Tabelle 930.1

Einteilung und Benennung der Regler bezogen auf 
bertragungsverhalten

Analoge Regler

Digitale Regler

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Regler-
benen-
nung

Stetige
Regler

Unstetige
Regler
(ohne
Ru¨ckfu¨hrung)

Stetig-
a¨hnliche
Regler
(unstetige
Regler mit
Ru¨ckfu¨hrung)

Analoge
Abtastregler

Digital-
inkremen-
tale Regler

Digital-
parallel-
codierte
Regler

Digital-
seriell-
codierte
Regler

Digitale
Abtastregler;
Rechner-
regelung
(DDC)

Signal-
form der
Eingangs-
gro¨ße

wert-
kontinuier-
lich und
zeit-
kontinuier-
lich

wert-
kontinuierlich
und zeit-
kontinuierlich

wert-
kontinuierlich
und zeit-
kontinuierlich

wert-
kontinuierlich
und zeit-
kontinuierlich
auch wert-
kontinuierlich
und zeit-
diskret

wert-
diskret
und zeit-
kontinuier-
lich

wert-
diskret
und zeit-
kontinuier-
lich

wert-
diskret
und zeit-
diskret

wert-
kontinuier-
lich und zeit-
kontinuier-
lich auch
andere
Signalver-
la¨ufe

Signal-
form der
Aus-
gangs-
gro¨ße

wertkonti-
nuierlich
und zeit-
kontinuier-
lich

wertdiskret
und zeit-
kontinuierlich

wertdiskret
und zeit-
kontinuierlich

wertdiskret
und zeit-
diskret auch
wert-
kontinuierlich
und zeit-
diskret

Je nach Reglerbauart:

|fflfflfflfflfflffl{zfflfflfflfflfflffl}

|fflfflfflfflfflffl{zfflfflfflfflfflffl}

wertkontinuierlich
zeitkontinuierlich

wertdiskret
zeitkonti-
nuierlich

bertra-
gungs-
verhalten

P-Regler
I-Regler
PI-Regler
PD-Regler
PID-Regler

2-Pkt-Regler
3-Pkt-Regler
Mehrpunkt-
regler
Bipolarer
Dreipunkt-
regler

2-Pkt-PD-
Regler
2-Pkt-PID-
Regler
3-Pkt-
Schrittregler

je nach
Algorithmus
Abtastregler
mit endlicher
Ausregelzeit

P-Regler
I-Regler

I-Regler

Je nach
Regelalgo-
rithmus

PID-
Stellungsal-
gorithmus
PID-
Geschw.-
Algorithmus
Spezielle
Algorithmen

Definitionen s. Norm

z. B.

wertkonti-

z. B. Mo-

Gleich- nuierlich

torver-

strom zeitdiskret

stellung

|fflffl

ffl{zfflffl

ffl}

|fflffl

ffl{zfflffl

ffl}

z. B.
Gleich-

z. B. Fern-

strom-

wertdiskret

u¨bertragung

impulse zeitdiskret

Delta-

als

Modulation

Stell-
schritte

|fflfflfflfflfflffl

ffl{zfflfflfflfflfflffl

ffl}

|fflfflfflfflfflffl

ffl{zfflfflfflfflfflffl

ffl}

19

Elektrotechnik

930

mit

T

n

¼

K

p

K

I

Nachstellzeit

T

v

¼

K

D

K

p

Vorhaltzeit

kann die vorgenannte Gleichung auch geschrieben werden:

y

R

 y

R0

¼ K

p

e

þ

1

T

n

ð

t

0

e d

t

þ T

v

de

dt

0
@

1
A

Dieser Schreibweise entspricht ein Regler, bei dem auf alle 3 Anteile der Proportionalbeiwert nach
dem Signalflussplan wirkt und neben K

p

die Zeiten T

n

und T

v

als Reglerparameter unabha¨ngig ein-

stellbar sind (Bild 931.2).

Bei gleich bleibender Regeldifferenz e wird durch das Integrierglied wa¨hrend der Zeit T

n

die Ausgangs-

signala¨nderung um den gleichen Betrag „nachgestellt“, die sie durch das Proportionalglied bereits hat.

Bei gleich bleibender Regeldifferenza¨nderung

de

dt

erreicht durch das Differenzierglied die Ausgangssi-

gnala¨nderung ihren Wert um die Zeit T

v

fru¨her als durch das Proportionalglied allein; gegenu¨ber ihr

wird also ein „Vorhalt“ erzeugt. Beide Strukturen (931.1 und 931.2) stimmen im Regelalgorithmus
u¨berein, unterschiedlich sind die Regelparameter.

Reale stetige Regler, die vielfach auch Reihenstrukturen aufweisen, unterscheiden sich von den ideali-
sierten stetigen Reglern aufgrund ihrer praktischen Ausfu¨hrung durch Begrenzungen, zusa¨tzliche inne-
re Verzo¨gerungen und andere Strukturen. Ha¨ufig bilden Ru¨ckfu¨hrungen den Regelalgorithmus. Dabei
ko¨nnen Abha¨ngigkeitsfunktionen zwischen den Einstellwerten und den aktuellen Regelparametern
auftreten, die zu einer gegenseitigen Beeinflussung fu¨hren und unabha¨ngige Einstellung der Regelpa-
rameter ausschließen. Fu¨r bestimmte Anwendungsfa¨lle wird auch dx

R

/dt verwendet.

Je nachdem, welche Anteile (P-, I-, D-) gera¨tema¨ßig ausreichend realisiert und miteinander kombiniert
sind, ergeben sich die in Tab. 930.1 aufgefu¨hrten Reglerbenennungen.

Die angefu¨hrten Regler sind in Tab. 930.1 in dem zweiten Block in der Zeile 
bertragungsverhalten zu
finden.

Weitere Einteilungen und Begriffe s. Norm.

19

Bild 931.1

Signalflussplan des idealisierten PID-Reglers in Parallelstruktur

Bild 931.2

Signalflussplan eines idealisierten PID-Reglers mit unabha¨ngiger K

p

-, T

n

- und T

v

-Einstellung

19.14

Messen, Steuern, Regeln, Leittechnik

931

Normen der Reihe DIN EN 61131 Speicherprogrammierbare Steuerungen

Die Normen der Reihe DIN EN 61131 behandeln verschiedene Aspekte des Produktes Speicherpro-
grammierbare Steuerungen. Sie gelten fu¨r Speicherprogrammierbare Steuerungen und zugeho¨rige
Peripheriegera¨te, wie z. B. Programmier- und Diagnosewerkzeuge, Pru¨feinrichtungen und Mensch-Ma-
schine-Schnittstellen. Andere gebra¨uchliche Benennungen fu¨r Speicherprogrammierbare Steuerun-
gen sind: SPS, Programmable Logic Controller und PLC sowie in der IEC-Norm Programmable Con-
troller oder PC.

Tabelle 932.1

Regelalgorithmusbezogene Benennungen

Benennung

Bemerkung

Proportional wirkender Regler

abgeku¨rzt
P-Regler

Regler nur mit P-Anteil
im Regelalgorithmus

Integral wirkender Regler

I-Regler

Regler nur mit I-Anteil
im Regelalgorithmus

Proportional-Integral wirkender Regler

PI-Regler

Regler mit P- und I-Anteil
im Regelalgorithmus

Proportional-Differential wirkender Regler

PD-Regler

Regler mit P- und D-Anteil
im Regelalgorithmus

Proportional-Integral-Differential wirkender Regler

PID-Regler

Regler mit P-, I- und D-Anteil
im Regelalgorithmus

Bild 932.2

Grundlegende funktionelle Struktur eines SPS-Systems

19

Elektrotechnik

932

19

Al

Kommunikationsschnittstelle fu¨r lokale Ein-/Ausgabe-Erweiterungsgera¨te

Ar

Kommunikationsschnittstelle fu¨r dezentrale Ein-/Ausgabeeinheiten

Be

Offene Kommunikationsschnittstelle, auch offen zu Fremdgera¨ten (z. B. Personal Computer als Programmiergera¨t)

Bi

Interne Kommunikationsschnittstelle fu¨r Peripheriebaugruppen

C

Schnittstelle fu¨r digitale und analoge Eingangssignale

D

Schnittstelle fu¨r digitale und analoge Ausgangssignale

E

Serielle oder parallele Kommunikationsschnittstelle fu¨r Datenkommunikation mit Fremdgera¨ten

F

Schnittstelle fu¨r Netz-Stromversorgung

G

Schnittstelle fu¨r Schutzleiter

H

Schnittstelle fu¨r Funktionserdung

J

E/A-Schnittstelle zur Stromversorgung von Sensoren und Aktoren

K

Schnittstelle fu¨r Hilfsspannungsausgang

Bild 933.1

Typisches Schnittstellen-Diagramm eines Speicherprogrammierbaren Steuerungssystems

19.14

Messen, Steuern, Regeln, Leittechnik

933