Das Regeln ist ein Vorgang, bei dem eine Größe (z. B. Volumenstrom, Druck) fortlaufend erfasst und mit einer anderen vorgegebenen Größe (Sollwert) verglichen wird. Abhängig vom Ergebnis dieses Vergleichs wird durch den Regelvorgang eine Angleichung der zu regelnden Größe an den Sollwert vorgenommen. Der sich dabei ergebende Wirkungsablauf findet in einem geschlossenen Kreis, dem Regelkreis, statt (closed loop control).
Abb. 3.8.2
Prinzip eines Regelkreises
Die Regelstrecke ist der Anlagenteil, in dem die Regelgröße auf den verlangten Wert gebracht und gehalten werden soll und an dem die Stellgröße und die Störgrößen angreifen. Man muss wissen, wie die Regelstrecke reagiert, wenn sich die Einflussgrößen ändern. Hierbei ist die statische und die dynamische Reaktion wichtig.
Statisches Verhalten: Das statische Verhalten, zum Beispiel eines Messfühlers, sagt aus, wie Ausgangs- und Eingangsgröße im Beharrungszustand miteinander verknüpft sind. In Abbildung 3.8.3 sind beispielhaft die statischen Kennlinien eines NTC (Negative Temperature Coefficient Thermistor, Heißleiter) und eines PT 100 (Platin-Sensor, Kaltleiter) dargestellt.
Abb. 3.8.3
Statische Kennlinien von Temperaturfühlern
Dynamisches Verhalten: Das dynamische Verhalten beschreibt, wie sich die Ausgangsgröße eines Übertragungsglieds bei einer Änderung der Eingangsgröße in Abhängigkeit von der Zeit verhält.
Beurteilt wird dieses Verhalten durch zwei Kriterien:
- die Sprungantwort
- das Frequenzverhalten
Abb. 3.8.4
Sprungantwort
Die Sprungantwort zeigt die Reaktion eines Übertragungsglieds auf einen idealen Sprung. Das entspricht zum Beispiel einer Schalthandlung. Aus der Sprungantwort kann dann zum Beispiel abgelesen werden, mit welcher zeitlichen Verzögerung die Schalthandlung in der Anlage wirksam wird.
Abb. 3.8.5
Frequenzgang
Aus dem Frequenzgang kann abgelesen werden, mit welcher Stärke und welcher zeitlichen Verzögerung Regeleingriffe von einem Übertragungsglied weitergegeben werden können.
Die Hauptaufgabe des Reglers ist der Vergleich zwischen dem Soll- und dem Istwert. Um diesen Vergleich exakt durchführen zu können, muss der Istwert möglichst genau bekannt sein. Die Genauigkeit der Regelung hängt daher von der Güte der Messkette ab.
Die Messkette muss den Istwert mit hinreichender Genauigkeit erfassen und in ein Signal umwandeln, das mit dem Sollwert verglichen werden kann. Informationen zu den in der Absaugtechnik üblichen Messgeräten finden Sie im Abschnitt 3.8.3.
Abb. 3.8.6
Beispiel für den Regelkreis einer Absauganlage
Abbildung 3.8.6 zeigt an einem einfachen Beispiel die Wirkungsweise einer Regelschleife.
Der Messfühler, in diesem Falle ein Drucksensor, erfasst den Unterdruck, der durch den Ventilator erzeugt wird. Dieser Unterdruck wird im Messumformer in ein elektrisches Signal (Strom, Spannung, digitales Signal) umgewandelt. Dieses Signal wird mit der Sollwertvorgabe verglichen. Der Regler erzeugt aus diesem Signal eine Drehzahlvorgabe für den Frequenzumrichter. Dieser steuert den Ventilator mit der geforderten Frequenz auf die gewünschte Drehzahl.
Wird der Volumenstrom durch Ablagerungen in der Absaugleitung oder durch erhöhten Widerstand des belegten Filters verringert, wird über die festgestellte Sollwertabweichung eine Drehzahlerhöhung des Ventilators bewirkt.
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