Temperaturregler

Was ist ein Temperaturregler?

Temperaturregler sorgen dafür, dass ein Prozess die gewünschte Temperatur erreicht und dann auf dieser Temperatur gehalten wird. Im Allgemeinen werden sie zur Regelung eingesetzt, wobei der Temperaturregler eine Eingangswert von einem Temperaturfühler (Thermoelement, Widerstandsthermometer, Temperaturtransmitter) erhält und diese Ist-Temperatur mit dem programmierten Sollwert abgleicht. Es passt dann sein Ausgangssignal an das betreffende Steuerelement (elektrisches Heizelement, Kühlkreislauf, Dampfregelventil) entsprechend an. Es kann sich um eine einfache EIN/AUS-Steuerung (auch Binär-Steuerung, binäre Steuerung oder Klick-Klack-Steuerung genannt) handeln, die wie ein Thermostat funktioniert, oder um eine variable Ausgangsgröße, in der das Ausgangssignal zum Prozess zwischen 0 und 100 % liegt.

Wie funktioniert ein Temperaturregler?

Für die EIN/AUS-Steuerung wird der Heizkreislauf eingeschaltet, wenn die Temperatur unter den Sollwert fällt, und ausgeschaltet, wenn sie darüber liegt. Zudem kann es auch einen Kühlkreislauf geben, der über dem Sollwert eingeschaltet wird, und darunter ausgeschaltet wird. Variable Regelung erfolgt oft mit einem PID-Regler. Dieses Regelgerät wendet einen weiterentwickelten Algorithmus auf den Fehler an (die Differenz zwischen Sollwert und Messwert), der einen Ausgangswert liefert, welche den Sollwert mit kleinstmöglichem Überschwingen erreichen und so konstant wie möglich halten soll.

Was ist ein PID-Regler?

PID-Regler oder Proportional-Integral-Differential-Regler können abhängig von den Prozessanforderungen für rein proportionale (P), PI- oder PID-Regelung eingesetzt werden. Proportionalregelung reguliert den Ausgang proportional zur Abweichung vom Sollwert. Ein Proportionalbereich über und unter dem Sollwert wird festgelegt. Außerhalb dieses Bereiches liegt der Ausgangwert der Heizung (darunter) und der Kühlung (darüber) bei 100 %. Innerhalb des Bereiches sinkt er linear zu 0 % beim Sollwert. Da dies zu einer langsamen Annäherung an den Sollwert führen kann, kann der Integralterm den Ausgang weiter anhand der Änderungsrate des Fehlers anpassen und damit den Sollwert schneller erreichen. Das kann zum Überschwingen des Sollwerts führen, sodass der Differentialterm den zukünftigen Fehler einschätzt und den Ausgang anpasst, bevor es zum Überschwingen kommt. Dadurch können Abweichungen vom eingeschwungenen Zustand auch schnell beseitigt werden. Die drei Terme oder Glieder (PID) können durch Abstimmung (oder sogar Selbstoptimierung) an die Vielfalt der verschiedenen Prozesse angepasst werden.

Was sind die häufigsten Einsatzbereiche der industriellen Temperaturregler?

Digitale Temperaturregler werden häufig für das Anzeigen, Regeln und Überwachen von Temperaturen eingesetzt. Sie kommen in allgemeinen industriellen Anwendungen, in der Kunststofftechnik, in der Luft- und Klimatechnik, in der Prozess- und Verfahrenstechnik und im Maschinenbau zum Einsatz. PID-Regler werden für Regelungssysteme mit häufigen Lastwechseln empfohlen, bei der enge, automatische Regelung erforderlich ist, beispielsweise, wenn sich der Sollwert kontinuierlich ändert (z. B. für ein programmiertes Temperaturprofil). Häufige Anwendungsgebiete für PID-Temperaturregler sind Anlagen- und Industrieofenbau, Prozess- und Verfahrenstechnik, Kunststoffmaschinen sowie Lüftungs- und Klimatechnik.