# PID Converter

> PID-Parameter umrechnen zwischen Yokogawa, Honeywell, Siemens, Emerson, ABB und Rockwell: Verstärkung oder Proportionalband, Sekunden oder Minuten, Serie oder Standard.

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.

Dies ist die Textversion eines interaktiven Werkzeugs. Auf der Seite selbst wählen Sie ein Quell- und ein Zielsystem, geben die drei Einstellungen ein und sehen sofort die umgerechneten Werte. Eine Umrechnung lässt sich über die URL teilen: `?van=<system-id>&naar=<system-id>&p=..&i=..&d=..`.

## 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.

## Umrechnungsregeln

Alle Einstellungen werden zuerst in die Standardform (ISA, nicht interagierend) mit Zeiten in Sekunden gebracht und von dort in das Zielsystem.

- Proportionalband: Kp = 100 / PB.
- Minuten in Sekunden: mal 60.
- Parallelform in Standardform: Tn = Kp / Ki und Tv = Kd / Kp (und zurück: Ki = Kp / Tn, Kd = Kp mal Tv).
- Serienform (interagierend) in Standardform: Kp = Kp_s mal (Tn_s + Tv_s) / Tn_s, Tn = Tn_s + Tv_s, Tv = Tn_s mal Tv_s / (Tn_s + Tv_s).
- Standardform in Serienform geht nur, wenn Tn mindestens 4 mal Tv ist; sonst wird Tv auf Tn / 4 begrenzt, und die Seite weist darauf hin.
- Ein Integralparameter von 0 bedeutet: kein I-Anteil (Tn unendlich).

Nicht umgerechnet, weil es je System anders funktioniert: das D-Filter, die Sollwertgewichtung, die Struktur (P und D auf Regelabweichung oder Istwert) und die Skalierung von Istwert und Ausgang. Die Verstärkung gilt als normiert (Prozent Ausgang pro Prozent Messbereich).

## Übersicht je System

Form, Parameter und Einheiten so, wie die Systeme sie selbst anzeigen. Die Gleichungen sind die Übertragungsfunktion ohne Filter und ohne Sollwertgewichtung.

### Allgemeine Formen

#### Standardform (ISA, nicht interagierend) (id: `standaard`)

- Form: Standard (nicht interagierend).
- Parameter: Kp, Tn [s], Tv [s].
- Gleichung: $K_p\left(1 + \frac{1}{T_n\,s} + T_v\,s\right)$
- 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.

#### Serienform (interagierend, klassisch) (id: `serie`)

- Form: Serie (interagierend).
- Parameter: Kp, Tn [s], Tv [s].
- Gleichung: $K_p\left(1 + \frac{1}{T_n\,s}\right)\left(1 + T_v\,s\right)$
- 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".

#### Parallelform (unabhängige Verstärkungen) (id: `parallel`)

- Form: parallel (unabhängig).
- Parameter: Kp, Ki [1/s], Kd [s].
- Gleichung: $K_p + \frac{K_i}{s} + K_d\,s$
- 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".

### Yokogawa

#### CENTUM VP / CS3000 (PID-Baustein) (id: `yokogawa-centum`)

- Form: Standard (nicht interagierend).
- Parameter: P [%] (Proportionalband), I [s], D [s].
- Gleichung: $\frac{100}{P}\left(1 + \frac{1}{I\,s} + D\,s\right)$
- 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".

### Honeywell

#### Experion PKS (PID-Baustein, EQA/EQB/EQC) (id: `honeywell-experion`)

- Form: Standard (nicht interagierend).
- Parameter: K, T1 [min], T2 [min].
- Gleichung: $K\left(1 + \frac{1}{T_1\,s} + T_2\,s\right)$
- 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.

#### TDC 3000 (interagierender PID) (id: `honeywell-tdc`)

- Form: Serie (interagierend).
- Parameter: K, T1 [min], T2 [min].
- Gleichung: $K\left(1 + \frac{1}{T_1\,s}\right)\left(1 + T_2\,s\right)$
- 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".

### Siemens

#### PCS 7 APL (PIDConL, PIDConR, PIDStepL) (id: `siemens-pcs7`)

- Form: Standard (nicht interagierend).
- Parameter: Gain, TI [s], TD [s].
- Gleichung: $\mathrm{Gain}\left(1 + \frac{1}{T_I\,s} + T_D\,s\right)$
- 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).

#### S7-1200/1500 PID_Compact und S7-300/400 CONT_C (id: `siemens-pid-compact`)

- Form: Standard (nicht interagierend).
- Parameter: Kp (GAIN), Ti (TI) [s], Td (TD) [s].
- Gleichung: $K_p\left(1 + \frac{1}{T_i\,s} + T_d\,s\right)$
- 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).

### Emerson

#### DeltaV PID (FORM = Standard) (id: `deltav-standaard`)

- Form: Standard (nicht interagierend).
- Parameter: GAIN, RESET [s], RATE [s].
- Gleichung: $\mathrm{GAIN}\left(1 + \frac{1}{\mathrm{RESET}\,s} + \mathrm{RATE}\,s\right)$
- 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".

#### DeltaV PID (FORM = Series) (id: `deltav-serie`)

- Form: Serie (interagierend).
- Parameter: GAIN, RESET [s], RATE [s].
- Gleichung: $\mathrm{GAIN}\left(1 + \frac{1}{\mathrm{RESET}\,s}\right)\left(1 + \mathrm{RATE}\,s\right)$
- 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).

### ABB

#### 800xA / AC 800M (PidCC, PidAdvancedCC, PidSimpleReal) (id: `abb-800m`)

- Form: Standard (nicht interagierend).
- Parameter: Gain, Ti [s], Td [s].
- Gleichung: $G\left(1 + \frac{1}{T_i\,s} + T_d\,s\right)$
- 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.

### Rockwell Automation

#### ControlLogix PIDE (Dependent gains) (id: `rockwell-pide-dependent`)

- Form: Standard (nicht interagierend).
- Parameter: Kc (PGain), TI (IGain) [min], TD (DGain) [min].
- Gleichung: $K_c\left(1 + \frac{1}{T_I\,s} + T_D\,s\right)$
- 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".

#### ControlLogix PIDE (Independent gains) (id: `rockwell-pide-independent`)

- Form: parallel (unabhängig).
- Parameter: Kp (PGain), KI (IGain) [1/min], KD (DGain) [min].
- Gleichung: $K_p + \frac{K_I}{s} + K_D\,s$
- 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".

#### Logix PID-Anweisung (Dependent Gains) (id: `rockwell-pid-dependent`)

- Form: Standard (nicht interagierend).
- Parameter: Kc, Ti [min], Td [min].
- Gleichung: $K_c\left(1 + \frac{1}{T_i\,s} + T_d\,s\right)$
- Die klassische PID-Anweisung (Ladder) mit abhängigen Verstärkungen: Ti und Td in Minuten.
- Quelle: Rockwell Automation, Publikation 1756-RM003, PID-Anweisung.

#### Logix PID-Anweisung (Independent Gains) (id: `rockwell-pid-independent`)

- Form: parallel (unabhängig).
- Parameter: Kp, Ki [1/s], Kd [s].
- Gleichung: $K_p + \frac{K_i}{s} + K_d\,s$
- 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.

## 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.

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