PID Converter
Derselbe Regler heißt in jedem System anders: Verstärkung oder Proportionalband, Sekunden oder Minuten, Standard-, Serien- oder Parallelform. Wählen Sie das System, aus dem die Einstellungen stammen, und das System, in das sie sollen. Die Umrechnung steht sofort da, mit der Gleichung und den Hinweisen zu beiden Systemen.
- Das ist die Form, die die meisten modernen Systeme verwenden und die auf dieser Website überall gemeint ist.
Quelle: ISA-Standardform, wie in den Lehrbüchern.
- I- und D-Anteil beeinflussen sich gegenseitig: Mit eingeschaltetem D ändern sich auch die wirksame Verstärkung und die Nachstellzeit. Die Form pneumatischer und früher elektronischer Regler.
Quelle: ExperTune, "Comparison of PID Control Algorithms".
- Ki und Kd sind unabhängig von Kp. Wer hier nur Kp verringert, verändert damit auch das Verhältnis zwischen P, I und D.
Quelle: ExperTune, "Comparison of PID Control Algorithms".
- P ist ein Proportionalband in Prozent: P = 100 / Kp. Ein kleineres P bedeutet also einen stärkeren Regler.
- Bereich: P 0 bis 1000 %, I 0,1 bis 10.000 s, D 0 bis 10.000 s. Der Regeltyp (PID, PI-D, I-PD) ändert nur die Reaktion auf Sollwertänderungen, nicht die Einstellungen.
Quelle: Yokogawa / Control Station, PID Tuning Guide (csTuner), "Notes on Yokogawa PID Algorithms".
- T1 und T2 sind in Minuten. Der PID-Baustein rechnet in der idealen (nicht interagierenden) Form.
- Gleichung A, B oder C bestimmt, ob P und D auf die Regelabweichung oder auf den Istwert wirken; die Werte von K, T1 und T2 bleiben gleich.
Quelle: Honeywell, Experion Control Builder Components Theory, §13.8 PID Block.
- Der klassische TDC-Regler ist interagierend. Bei einer Migration auf Experion müssen K, T1 und T2 daher umgerechnet werden, sobald T2 nicht null ist.
Quelle: Honeywell, Experion Control Builder Components Theory, §13.1 "Tuning Conversions from Interactive to Non-Interactive PID".
- Die wirksame Verstärkung ist Gain mal Ausgangsbereich geteilt durch Messbereich (NormMV und NormPV). Bei 0 bis 100 % auf beiden Seiten ist Gain das gewöhnliche Kp.
- TI = 0 schaltet den I-Anteil aus, TD = 0 den D-Anteil. DiffGain bestimmt das D-Filter und wird nicht umgerechnet.
Quelle: Siemens, PCS 7 Advanced Process Library V9.0 SP1, Funktionshandbuch (PID-Algorithmus).
- PID_Compact rechnet mit dem Istwert in physikalischen Einheiten und dem Ausgang in Prozent. Kp ist dann Prozent Ausgang pro Einheit Istwert; teilen Sie Kp durch (Messbereich / 100), um ein normiertes Kp zu erhalten.
- Die Sollwertgewichtung (b, c) und das D-Filter (a) werden nicht umgerechnet.
Quelle: Siemens, TIA-Portal-Hilfe PID_Compact und STEP 7 CONT_C (FB 41).
- RESET ist in Sekunden pro Wiederholung angegeben, nicht in Wiederholungen pro Minute.
- STRUCTURE (P und D auf Regelabweichung oder Istwert, BETA und GAMMA) ändert die Sollwertreaktion, nicht die Umrechnung.
Quelle: Emerson, DeltaV Books Online (PID-Funktionsbaustein) und "Key Features of the DeltaV PID Function Block".
- Die Serienform ist interagierend; wer FORM auf Standard umstellt, muss die drei Werte umrechnen, sobald RATE nicht null ist.
Quelle: Emerson, DeltaV Books Online (PID-Funktionsbaustein, Parameter FORM).
- Die eingegebene Gain ist normiert: Intern gilt G = Gain mal Ausgangsbereich geteilt durch Messbereich. Andere Bereiche, andere wirksame Verstärkung.
- Der D-Anteil wirkt auf den gefilterten Istwert (Tfil); dieses Filter wird nicht umgerechnet.
Quelle: ABB, Compact Control Builder AC 800M 6.0, Binary and Analog Handling, §4 Controller Algorithms.
- TI und TD sind in Minuten. Der PIDE rechnet in Geschwindigkeitsform, die Einstellungen entsprechen aber der Standardform.
- Die Regelabweichung ist in Prozent des Messbereichs, der Ausgang in Prozent; die Verstärkung ist also normiert.
Quelle: Rockwell Automation, Publikation 1756-RM006, Enhanced PID (PIDE), "PIDE Algorithms".
- KI ist in 1/min und KD in Minuten. Zwischen den beiden PIDE-Formen gilt: Kp = Kc, KI = Kc / TI, KD = Kc mal TD.
Quelle: Rockwell Automation, Publikation 1756-RM006, Enhanced PID (PIDE), "PIDE Algorithms".
- Die klassische PID-Anweisung (Ladder) mit abhängigen Verstärkungen: Ti und Td in Minuten.
Quelle: Rockwell Automation, Publikation 1756-RM003, PID-Anweisung.
- Beachten Sie den Unterschied zum PIDE: Hier ist Ki in 1/s und Kd in Sekunden, beim PIDE in 1/min und Minuten.
Quelle: Rockwell Automation, Publikation 1756-RM003, PID-Anweisung.
- Das ist die Form, die die meisten modernen Systeme verwenden und die auf dieser Website überall gemeint ist.
Quelle: ISA-Standardform, wie in den Lehrbüchern.
- I- und D-Anteil beeinflussen sich gegenseitig: Mit eingeschaltetem D ändern sich auch die wirksame Verstärkung und die Nachstellzeit. Die Form pneumatischer und früher elektronischer Regler.
Quelle: ExperTune, "Comparison of PID Control Algorithms".
- Ki und Kd sind unabhängig von Kp. Wer hier nur Kp verringert, verändert damit auch das Verhältnis zwischen P, I und D.
Quelle: ExperTune, "Comparison of PID Control Algorithms".
- P ist ein Proportionalband in Prozent: P = 100 / Kp. Ein kleineres P bedeutet also einen stärkeren Regler.
- Bereich: P 0 bis 1000 %, I 0,1 bis 10.000 s, D 0 bis 10.000 s. Der Regeltyp (PID, PI-D, I-PD) ändert nur die Reaktion auf Sollwertänderungen, nicht die Einstellungen.
Quelle: Yokogawa / Control Station, PID Tuning Guide (csTuner), "Notes on Yokogawa PID Algorithms".
- T1 und T2 sind in Minuten. Der PID-Baustein rechnet in der idealen (nicht interagierenden) Form.
- Gleichung A, B oder C bestimmt, ob P und D auf die Regelabweichung oder auf den Istwert wirken; die Werte von K, T1 und T2 bleiben gleich.
Quelle: Honeywell, Experion Control Builder Components Theory, §13.8 PID Block.
- Der klassische TDC-Regler ist interagierend. Bei einer Migration auf Experion müssen K, T1 und T2 daher umgerechnet werden, sobald T2 nicht null ist.
Quelle: Honeywell, Experion Control Builder Components Theory, §13.1 "Tuning Conversions from Interactive to Non-Interactive PID".
- Die wirksame Verstärkung ist Gain mal Ausgangsbereich geteilt durch Messbereich (NormMV und NormPV). Bei 0 bis 100 % auf beiden Seiten ist Gain das gewöhnliche Kp.
- TI = 0 schaltet den I-Anteil aus, TD = 0 den D-Anteil. DiffGain bestimmt das D-Filter und wird nicht umgerechnet.
Quelle: Siemens, PCS 7 Advanced Process Library V9.0 SP1, Funktionshandbuch (PID-Algorithmus).
- PID_Compact rechnet mit dem Istwert in physikalischen Einheiten und dem Ausgang in Prozent. Kp ist dann Prozent Ausgang pro Einheit Istwert; teilen Sie Kp durch (Messbereich / 100), um ein normiertes Kp zu erhalten.
- Die Sollwertgewichtung (b, c) und das D-Filter (a) werden nicht umgerechnet.
Quelle: Siemens, TIA-Portal-Hilfe PID_Compact und STEP 7 CONT_C (FB 41).
- RESET ist in Sekunden pro Wiederholung angegeben, nicht in Wiederholungen pro Minute.
- STRUCTURE (P und D auf Regelabweichung oder Istwert, BETA und GAMMA) ändert die Sollwertreaktion, nicht die Umrechnung.
Quelle: Emerson, DeltaV Books Online (PID-Funktionsbaustein) und "Key Features of the DeltaV PID Function Block".
- Die Serienform ist interagierend; wer FORM auf Standard umstellt, muss die drei Werte umrechnen, sobald RATE nicht null ist.
Quelle: Emerson, DeltaV Books Online (PID-Funktionsbaustein, Parameter FORM).
- Die eingegebene Gain ist normiert: Intern gilt G = Gain mal Ausgangsbereich geteilt durch Messbereich. Andere Bereiche, andere wirksame Verstärkung.
- Der D-Anteil wirkt auf den gefilterten Istwert (Tfil); dieses Filter wird nicht umgerechnet.
Quelle: ABB, Compact Control Builder AC 800M 6.0, Binary and Analog Handling, §4 Controller Algorithms.
- TI und TD sind in Minuten. Der PIDE rechnet in Geschwindigkeitsform, die Einstellungen entsprechen aber der Standardform.
- Die Regelabweichung ist in Prozent des Messbereichs, der Ausgang in Prozent; die Verstärkung ist also normiert.
Quelle: Rockwell Automation, Publikation 1756-RM006, Enhanced PID (PIDE), "PIDE Algorithms".
- KI ist in 1/min und KD in Minuten. Zwischen den beiden PIDE-Formen gilt: Kp = Kc, KI = Kc / TI, KD = Kc mal TD.
Quelle: Rockwell Automation, Publikation 1756-RM006, Enhanced PID (PIDE), "PIDE Algorithms".
- Die klassische PID-Anweisung (Ladder) mit abhängigen Verstärkungen: Ti und Td in Minuten.
Quelle: Rockwell Automation, Publikation 1756-RM003, PID-Anweisung.
- Beachten Sie den Unterschied zum PIDE: Hier ist Ki in 1/s und Kd in Sekunden, beim PIDE in 1/min und Minuten.
Quelle: Rockwell Automation, Publikation 1756-RM003, PID-Anweisung.
Warum dieselben Zahlen nicht dasselbe bewirken
Drei Formen
Die Standardform (ISA) berechnet P, I und D unabhängig voneinander und multipliziert alles mit einer Verstärkung. In der Serienform beeinflussen sich I und D gegenseitig: Mit eingeschaltetem D wird die wirksame Verstärkung größer und die wirksame Nachstellzeit länger. In der Parallelform sind I und D unabhängig von der Verstärkung, sodass eine niedrigere Verstärkung den Regler sogar unruhiger machen kann.
Einheiten und Proportionalband
Honeywell und Rockwell rechnen in Minuten, Siemens, ABB, Emerson und Yokogawa in Sekunden. Yokogawa gibt die Verstärkung als Proportionalband ein: P = 100 geteilt durch Kp, ein kleineres P ist also ein schärferer Regler. Ein Faktor 60 oder ein Kehrwert ist schnell übersehen.
Was nicht mit umzieht
Der Converter rechnet die drei Einstellungen um, nicht mehr. Das D-Filter, die Sollwertgewichtung, die Struktur (P und D auf Regelabweichung oder Istwert) und die Skalierung von Istwert und Ausgang sind je System anders und können die Reaktion spürbar verändern. Prüfen Sie nach einer Migration das Verhalten an einem echten Sprung und justieren Sie nach, wo nötig.
Übersicht je System
Form, Parameter und Einheiten so, wie die Systeme sie selbst anzeigen. Die Gleichungen sind die Übertragungsfunktion ohne Filter und ohne Sollwertgewichtung.
| System | Form | Verstärkung | I | D |
|---|---|---|---|---|
| Allgemeine Formen | ||||
| Standardform (ISA, nicht interagierend) | Standard (nicht interagierend) | Kp | Tn [s] | Tv [s] |
| Serienform (interagierend, klassisch) | Serie (interagierend) | Kp | Tn [s] | Tv [s] |
| Parallelform (unabhängige Verstärkungen) | parallel (unabhängig) | Kp | Ki [1/s] | Kd [s] |
| Yokogawa | ||||
| CENTUM VP / CS3000 (PID-Baustein) | Standard (nicht interagierend) | P (Proportionalband, %) | I [s] | D [s] |
| Honeywell | ||||
| Experion PKS (PID-Baustein, EQA/EQB/EQC) | Standard (nicht interagierend) | K | T1 [min] | T2 [min] |
| TDC 3000 (interagierender PID) | Serie (interagierend) | K | T1 [min] | T2 [min] |
| Siemens | ||||
| PCS 7 APL (PIDConL, PIDConR, PIDStepL) | Standard (nicht interagierend) | Gain | TI [s] | TD [s] |
| S7-1200/1500 PID_Compact und S7-300/400 CONT_C | Standard (nicht interagierend) | Kp (GAIN) | Ti (TI) [s] | Td (TD) [s] |
| Emerson | ||||
| DeltaV PID (FORM = Standard) | Standard (nicht interagierend) | GAIN | RESET [s] | RATE [s] |
| DeltaV PID (FORM = Series) | Serie (interagierend) | GAIN | RESET [s] | RATE [s] |
| ABB | ||||
| 800xA / AC 800M (PidCC, PidAdvancedCC, PidSimpleReal) | Standard (nicht interagierend) | Gain | Ti [s] | Td [s] |
| Rockwell Automation | ||||
| ControlLogix PIDE (Dependent gains) | Standard (nicht interagierend) | Kc (PGain) | TI (IGain) [min] | TD (DGain) [min] |
| ControlLogix PIDE (Independent gains) | parallel (unabhängig) | Kp (PGain) | KI (IGain) [1/min] | KD (DGain) [min] |
| Logix PID-Anweisung (Dependent Gains) | Standard (nicht interagierend) | Kc | Ti [min] | Td [min] |
| Logix PID-Anweisung (Independent Gains) | parallel (unabhängig) | Kp | Ki [1/s] | Kd [s] |
Weiterlesen
- Fachartikel
PID-Regler einfach erklärt: Funktionsweise, Einstellungen und Prozessdynamik
Wie funktioniert ein PID-Regler? Erfahren Sie, was P, I und D tun, wie die Prozessdynamik die richtigen Einstellungen bestimmt und wie Sie Regelverhalten in Trenddaten erkennen.
- Fachartikel
Regelungstechnik Grundlagen: so funktioniert industrielle Prozessregelung
Wie funktioniert Regelungstechnik in der Prozessindustrie? Erfahren Sie, wie Rückführung, Störgrößenaufschaltung und Prozessdynamik in einer stabilen, gut arbeitenden Regelung zusammenkommen.
Umgerechnet ist noch nicht eingestellt.
Mit der richtigen Umrechnung tut der Regler im neuen System dasselbe wie im alten. Ob das auch das Beste ist, was Ihr Prozess kann, sagt die Umrechnung nicht: Viele Einstellungen stehen seit Jahren auf einem Wert, der früher einmal funktioniert hat. In einem Kennenlernen besprechen wir Ihre Regelkreise, und der kostenlose PID Performance Scan zeigt danach, wo Ruhe zu gewinnen ist.